中医药调节Cajal间质细胞治疗慢性传输型便秘的研究进展＊

张陆昕，易 顺，曾植唯，黄 岚，张智彬，唐学贵

（1.川北医学院中西医结合临床学院 南充 637007；2.川北医学院附属医院 南充 637000）

慢性便秘是一种临床常见疾病，据统计得出，全球慢性便秘的患病率约为16%，其中欧洲约为17.1%[1]，北美洲约为12%-19%[2]，亚洲约10.8%[3]。我国成年人中慢性便秘患者达4%-10%，且患病率随年龄的增长而升高[4]。此外，研究表明，妇女慢性便秘的患病率是男性的两倍以上[5]。便秘不仅会导致患者不适，引起烦躁不安、腹部疼痛、呕吐、肠梗阻或穿孔，严重影响其生活质量，长期便秘会使得患者肛门直肠周围肌肉的肌张力降低、神经受压以及血液循环不畅，导致性功能障碍[6]；或者引起吸入或致命的肺栓塞[7]；或者产生有毒物质，例如：硫醇、吲哚，损害患者中枢神经系统，诱发老年痴呆等神经系统疾病[8]，损害患者的心理健康和精神面貌，加重焦虑、抑郁甚至有自杀倾向。慢性传输型便秘（slow transit constipation，STC）作为功能性便秘的最常见类型之一，越来越受到了学者们的关注，特别是其病理机制。近年来，Cajal间质细胞与STC的关联逐渐成为研究热点，学者们发现相比于西医疗法存在明显副作用，传统中医药也可以通过调节Cajal间质细胞来治疗STC，且具有独特优势，但作用机制及信号通路尚不明确。

1 定义及病因病机

慢性便秘分为慢性传输型便秘、排便障碍型便秘、混合型便秘。慢性传输型便秘是一种结肠运动功能失调导致粪便排出速度迟缓的顽固性便秘，以排便困难、便次减少和便不尽感为临床表现，但肛门括约肌的舒张、收缩及排便功能正常。现今诊断STC多以罗马IV诊断标准[9]为基础，配合闪烁照像术或不透X线标记物法检查记录结肠通过时间、结肠肛管直肠压力测定。研究表明，慢性传输型便秘往往是由多种因素导致的，如饮食、药物、代谢或神经紊乱、心理社会问题，以及结肠动力学和排便过程的功能障碍。

慢性传输型便秘在中医被称为“大便难”“后不利”“脾约”“便秘”，多由饮食不节、情志失调、年老体虚、病后、产后、药物等因素所致，其病位在大肠，与肺脾肾密切相关，基本病机分为虚实两端[10]。祖国医学认为，慢性传输型便秘的产生与肺、脾、肾三脏的异常密切相关。“肺与大肠相表里”、“肺为气之主”，肺司一身之气，主维持和调节全身气机的升降，且与大肠有着密切的联系，若肺气亏虚或者肺气壅滞，则无力推动气血津液的运行，气机阻滞，升降出入异常，易导致气虚便秘、气滞便秘。脾主运化，主一身津液输布，脾气亏虚则运化失职，津液不致肠腑则大便秘结不行。“肾者，胃之关也，关门不利，故聚水而从其类也。”肾主水，主司和调控全身津液代谢，肾气亏虚则全身津液代谢失调，大便干燥难以下行。“玄府”一词最早出自于《黄帝内经》，即腠理，张仲景将“玄府”概括为“腠者，是三焦会元真之处，为血气所注；理者，是皮肤脏腑之纹理也”，刘完素将“玄府”解释为遍布全身的最小的微观结构，是气血、津液运行的通道，故肺脾气机不畅，玄府闭塞不通是慢性传输型便秘的主要病机[11]。

而现代医学认为STC的发病机制主要有：①肠神经系统异常；②肠神经递质异常；③结肠平滑肌功能异常；④Cajal间质细胞异常。在过度自噬的状态下，Cajal间质细胞的动态平衡遭到破坏，胃肠动力疾病状态下会导致其表型细胞改变、细胞突触连接断裂，导致细胞活性降低，最终导致STC[12]。

2 ICC的作用机制

Cajal间质细胞（interstitial cells of Cajal，ICC）是一种类平滑肌细胞，两者具有共同的超微结构特征。ICC产生并且传播一种有节律的胃电活动，即胃肠慢波，被认为是胃肠运动的基本波。目前主要有两种通道学说支持Cajal间质细胞是胃肠道起搏细胞，一种是钙离子激活氯离子通道学说，即氯离子通道开放促进膜电位去极化从而产生起搏电流，参与慢波的形成，促进胃肠道蠕动；另一种是低钙敏感的非选择性阳离子通道学说，单个ICC上减少细胞外的Ca2+导致胃肠道起搏频率的减少。Ca2+释放启动的起搏电流是受三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3）所控制的，即由内质网IP3受体介导的Ca2+释放进入线粒体并参与Ca2+的重摄取，使胞内Ca2+浓度周期性增加，形成胞内钙震荡，此震荡对慢波的产生起关键作用。同时，Ca2+内流能够引发一氧化氮（nitric oxide，NO）产物释放，NO是胃肠道非肾上腺能非胆碱能神经产生松弛反应的主要递质，能扩大肠抑制性，也是胃肠道起搏电位梯度产生的因素之一。

ICC分布在胃肠道的各个肌层，根据位置、形态、功能和细胞特异性标记可以分为不同亚型，主要有：肌肠丛ICC（ICC-MP）位于肌间神经丛的周围，是多极细胞，具有分支突起，被认为胃和小肠的初级起搏细胞，通过平滑肌细胞产生和传播慢波[13]；环状肌层的肌内ICC（ICC-IM）支持慢波向周围传播，从而产生快速地周向传导，并保持一致的慢波振幅，在介导肠神经传递中起着关键作用[14]，ICC-IM表达结合和传导肠神经递质所需的信号分子和受体，与肠神经末梢形成突触样接触[15]；肌间深层神经丛ICC（ICC-DMP）仅见于小肠，与神经束密切相关，而肠内营养ICC-DMP也介导肠内神经传递[16]，神经激肽-1受体（NK1R）已被用作识别和分离小鼠Kit与ICC-DMP的标志[17]。

ICC作为慢波的起搏器，其活动的产生、传输以及调节输入的接收，都来自于肠神经系统。ICC与血小板衍生生长因子受体（PDGFRα+细胞）通过缝隙与平滑肌细胞（SMCs）连接，形成电合胞体SIP（即SMCs、ICC、PDGFRα+细胞），在SIP合胞体的任何细胞中发生的电生理反应都可以传导和调节其他细胞的行为，因此，肠运动神经元所释放的多种神经递质的细胞特异性转导以及其在SIP合胞体中的整合都由胃肠道肌肉神经支配，并由此产生胃肠道运动的复杂区域运动模式。最近，一种钙激活的氯离子通道（anoctamin 1，ANO1），被证实是胃肠道中更具有选择性的ICC标记物[18]，是胃肠肌肉产生慢波不可缺少的一部分，而结肠ICC-IM能通过激活毒蕈碱型3，从胆碱能神经元中接收兴奋性输入，有助于释放钙离子以及ANO1，能使结肠肌肉兴奋[19]，从而促进结肠运动。

总之，Cajal间质细胞作为胃肠道的起搏细胞，具有产生自发电信号、传导节律性慢波电活动、调节神经递质传导的功能。Cajal间质细胞数量、表型、分布和神经间受体功能的异常与胃肠道疾病的发生有着密切的联系。

3 ICC与STC的相关性

ICC细胞与心肌细胞类似，都依靠细胞内的线粒体供能，当ICC细胞在程序性死亡状态下，ICC细胞数量减少，线粒体供能不足，黏膜下ICC细胞产生的胃肠慢波也会相应减少，导致STC的产生[20]。不同患者其ICC细胞可能存在临床特征差异，Gomez-Pinilla[21]通过对25-70岁和36-92岁患者的胃、结肠组织进行取样，试验发现在其肌肉层中，Kit+ICC的数量和与总体积每增长十岁则下降13%，这也是为什么老年人更容易出现STC的原因。在其他研究中，肥胖和非肥胖个体之间也观察到了类似的ICC数量差异[22]。此外，通过评估2、12、16、20、24月龄小鼠及老年人结肠中Cajal间质细胞、肠神经元和连接蛋白43（Connexin 43，Cx43）表达的变化，发现随着衰老，整个消化道中Cajal间质细胞、胆碱能神经元和氮能神经元的数量减少，并且最先发生于胃，然后发生于肠[23]。

Cajal间质细胞的功能和表达叫做“表型”。目前主要观点是认为ICC细胞的表型由c-Kit基因主导下的Kit信号通路控制。c-Kit是一种原癌基因，编码Ⅲ型酪氨酸蛋白激酶生长因子受体[17]，通过与干细胞因子（SCF）结合激活信号通路，具有调节造血、配子发生、生成黑色素以及Cajal间质细胞增殖的作用，而wshash(Wsh)是c-Kit启动子区上游的一个倒位突变，影响细胞类型特异性改变的基因表达，诱导c-Kit蛋白跨膜区的缺失。在相关研究中[24]，几个自发突变的w突变小鼠失去了c-Kit的功能，产生了如贫血、不孕、毛色减少、肥大细胞减少和ICC数量减少的各种症状。最近实验[25]通过生物信息学和荧光素酶活性分析显示miR-222可能是c-kit的预测调控因子，抑制miR-222表达可以促进细胞增殖和迁移，抑制细胞自噬，而上调miR-222表达则相反。

不仅是ICC细胞的数量和表型的异常会影响胃肠正常功能，其异常分布也会导致STC的产生。研究发现[26]，细胞外基质蛋白TNX可以通过对Smad 2/3信号蛋白进行调节，以此激活TGF-β/Smad信号通路，转化轻微或完整的上皮频谱细胞，使患病结肠ICC的异常分布和功能障碍，最终导致STC的发生和发展。

尽管已知ICC细胞在胃肠道中扮演着重要的角色，但是其在正常及病理胃肠道中的分子生物学尚未得到完全的确定。颜帅等人[27]通过谷氨酰诱导大鼠结肠建立了ICC细胞自噬模型，发现最佳作用浓度和刺激时间分别是5mmol/L和24h，为进一步研究结肠ICC功能以及其在增殖、凋亡、表型转化和自噬相关通路的mRNA和蛋白研究提供了可靠的模型建立方式，也为今后慢性传输型便秘的治疗提供了可行的药物靶点。

3 中医药治疗的研究进展

针对慢性传输型便秘，西医多采用泻药或者胃肠促动力药治疗，如：乳果糖、聚乙烯乙二醇、番泻叶等，短期疗效显著，但治标不治本，长期服用容易产生耐药性，甚至导致结肠正常功能紊乱，形成“泻剂结肠”，无泻药不排便，长此以往甚至会导致电解质失调、酸碱失衡，威胁生命。中医治疗立足于整体，辨证论治，将慢性便秘分为“寒、热、虚、实”四种病性，按证给方，疗效甚好。此外，针刺、艾灸、穴位埋线等外治法的临床效果也令人满意，不仅只是“经验学说”，近年来越来越多的学者通过基础实验研究论证了中医药治疗慢性传输型便秘的作用机制。

3.1 中医内治

3.1.1 中药

枳实属于理气类中药，具有破气消积、化痰散痞的作用，常被用于治疗胃肠疾病。挥发油是枳实的主要活性成分之一，王梁凤[28]等人通过对KEGG富集通路分析发现，枳实挥发油能与靶点ACHE、PTGS2、SLC6A2和CNR2紧密结合，可通过神经活性配体-受体相互作用、cAMP信号通路、内分泌抵抗、Ca2+信号通路、5-HTR能突触通路来治疗STC，为STC的治疗提供了新思路。近年现代药理学研究发现，白术-枳实药对在促进胃肠动力方面明显优于单味药组[29]，宗阳[30]等人通过网络药理学验证了白术-枳实药对可以通过调节EB病毒感染通路、病毒致癌作用通路、MAPK通路等来治疗STC，Shuai Yan[31]等人则认为白术-枳实药对可能是通过调控结肠平滑肌细胞Ca2+-CaM-MLCK信号转导机制来达到治疗STC的目的，这为治疗STC提供了新的信号通路，但其物质基础及作用机制仍然需要进一步的实验研究。Zhang等人[32]以洛哌啶醇诱导的大鼠为便秘模型，研究发现肉苁蓉可以通过SCF/C-kit途径，抑制AQP3的表达并促进Cx43的表达，增加平滑肌的收缩，降低胃肠道吸水率，达到治疗便秘的效果。

3.1.2 汤剂

柴胡疏肝散通常用于治疗神经损伤和抑郁症，或者类似于消化不良、胃溃疡等胃肠道疾病，但是其是否对ICC及胃肠道运动有影响尚不明。Hwang[33]等人发现柴胡疏肝散可以通过甘草素和芍药内酯苷以浓度依赖的方式、以ATP敏感的K+通道为介导，来降低ICC中起搏电位的振幅，对三磷酸腺苷敏感的K+通道通过稳定静息膜电位使细胞膜超极化，从而抑制电兴奋性，此通道在胃肠平滑肌细胞中承担为神经递质和肽的靶点通道，为胃肠动力障碍新疗法的开发提供了依据。增液汤由玄参、生地、麦冬组成，常用于治疗大便秘结之症，马雪巍等人通过实验研究发现其作用机制可能是通过下调AQP3及NOS[34]、AQP9[35]表达，发挥其“增液行舟”效应，从而治疗STC。

半夏泻心汤在临床上被广泛用于胃肠道动力障碍。半夏泻心汤能够通过调节细胞内外部的Ca2+浓度、控制M3和5-HT3受体、阻断TRPM7和ANO1渠道的途径去极化ICCs的起搏电位，能够促进胃肠动力，具有治疗STC的发展潜力[36]。研究[37]表明，加味逍遥散可以调节晚期胃肠道运动，其作用机制通过诱导G蛋白和M3受体、调控内外Ca2+、磷脂酶C和蛋白激酶C依赖的信号通路以及TRPM7-和ANO1-介导的独立信号通路的方式来去极化ICCs的起搏电位，促进胃肠道动力。

3.2 中医外治

3.2.1 针刺及电刺激

柳凯伦等人[38]使用实时定量RT-PCR检测大鼠结肠组织中ICC表达c-Kit的量，得出骶神经电刺激可以帮助ICC中c-Kit的表达，提高ICC的数量与功能，调节平滑肌活动，从而改善STC大鼠的症状的结论。推测原因可能是长期规律的电冲动仿照了大鼠的生物电信号，使结肠中量少并且较幼稚的ICC细胞增生分化，替代了原本无功能的起搏细胞，从而刺激了胃肠慢波，达到治疗STC的目的，提出了新的治疗方法。电针灸足三里穴可以修复ICCs形态、增加ICCs数量、上调c-Kit表达，改善结肠功能，治疗脊髓损伤引起的神经源性肠功能障碍大鼠的结肠运输活动[39]。此外，研究[40]发现，糖尿病状态下大鼠的胃腺细胞、胃肌肉层中的平滑肌细胞、环状肌肉神经细胞和ICCs表现出不同程度的损伤，而电针灸大鼠后三里、中脘、胃俞穴位可以调节糖尿病性胃轻瘫大鼠模型胃ICCs的超微结构变化，从而加速胃排空，改善胃动力紊乱，为糖尿病便秘患者提供了一种有效的治疗方式。

3.2.2 穴位埋线

与针灸操作原理类似，穴位埋线源自于“久病者，邪气入深，刺此病者，深纳而久留之”，是一种新型的穴位刺激疗法，即用大号医用缝合针将双股2号羊肠线缝合进相应的穴位并达肌层，使其作用持久。经研究表明[41]，穴位强化埋线可以作用于SCF/c-Kit信号通路，增强直肠组织中c-Kit mRNA和SCF mRNA的表达，纠正异常的c-Kit信号通路，抑制ICC细胞的表型转化，进而改善胃肠动力，缓解便秘。

3.2.3 腹部手动治疗

腹部手动治疗（abdominal manual therapy，AMT）广泛用于临床便秘患者，但其作用机制尚不明确，最佳压力强度和频率也未确定。Zhu等人[42]将模型大鼠固定在仰卧位，使用直径为5毫米的圆形按摩头的光滑的接触面在脐旁5 mm的双侧区域顺时针旋转摩擦，并予以不同频率、强度操作。结果发现AMT能够修复ICCs、增加结肠组织中的c-kit表达，治疗脊髓损伤后肠功能障碍，其最佳压力强度及频率为：压力为100 g，150次/min，持续3 min/侧。

总之，中医药可通过维持Cajal细胞的正常生长、发育、成熟，稳定细胞内外离子电压差，强化c-Kit基因及蛋白表达，调整其自噬状态而治疗慢性传输型便秘，且操作简单、经济实用。

4 结论

Cajal间质细胞作为胃肠道的起搏细胞，不仅在产生、传导胃肠慢波中起着重要的作用，而且可以通过影响SIP合胞体其他两种细胞以调控胃肠运动，其表型、数量、分布和神经间受体功能异常都可能会导致STC。目前西医对胃肠动力障碍疾病的治疗是有限的、不充分的，这导致全球数百万患者的生活质量逐渐下降。ICC作为STC治疗的重要靶点，显示出了再生医学的潜力，大量研究显示中医药可以通过调节ICC来治疗STC，但其明确的作用机制尚不成熟，希望在未来的研究中，学者们能进一步发展中医药，为胃肠动力障碍疾病提供有效的治疗手段。