心肺复苏后肠黏膜屏障功能受损机制的研究进展

罗梦笛 何庆

(西南交通大学临床医学院 西南交通大学附属医院 成都市第三人民医院，四川 成都 610031)

中国心血管疾病导致的死亡人数处于居高不下的状态，其中心脏骤停(cardiac arrest，CA)占据很大部分，给社会造成极大的负担[1]。尽管在CA后进行心肺复苏(cardiopulmonary resuscitation，CPR)等一系列急救措施，但其复苏率及远期生存率仍然很低，其重要原因之一是CPR后的自主循环恢复(return of spontaneous circulation，ROSC)易引起全身缺血再灌注损伤(ischemia reperfusion injury，IRI)，进而导致多器官功能障碍综合征。肠道是内脏器官中对IRI反应最敏感的器官，也是恢复最慢的器官，随着CA导致的肠道血流量的持续减少，最终造成肠黏膜屏障通透性增加，进而触发全身炎症反应[2]。肠道独特的肠绒毛毛细血管袢的分布特点使之对IRI高度敏感，极易造成肠黏膜上皮屏障功能破坏，随后引起一系列全身炎症反应。因此，有效预防CPR后肠黏膜屏障功能损伤，有助于改善患者的预后。但目前CPR后的重点保护器官还是心脏和大脑，对肠黏膜屏障功能损伤的防治还处于探索阶段。现就近年来对CPR后肠黏膜屏障受损机制的研究进行综述，并对其研究进展进行分析，以改善CA后肠黏膜屏障的恢复，进而改善CA的预后。

1 肠黏膜屏障的构成及功能

完整的肠黏膜屏障是人体各器官系统运行的基本保障，主要由机械屏障、化学屏障、生物屏障和免疫屏障构成。

1.1 机械屏障

机械屏障是覆盖整个肠道表面的第一道屏障，又叫做物理屏障，在肠黏膜屏障中起主要作用，其结构基础为完整的肠黏膜上皮细胞和上皮细胞间的紧密连接。肠上皮间的紧密连接是一种选择性渗透屏障，能限制细胞旁转运的速度[3]。构成紧密连接的蛋白及分子主要包括三种跨膜蛋白：咬合蛋白、闭合蛋白和连接黏附分子及闭合小环蛋白[4]，肠黏膜屏障的完整性与上皮细胞紧密连接蛋白密切相关。

1.2 化学屏障

化学屏障是由肠黏膜上皮分泌的黏蛋白、消化酶以及肠腔内正常寄生菌产生的抗菌肽构成，也叫作黏液层。其通过宿主和微生物酶以及细菌在肠道内繁殖的作用，进而形成一层化学屏障[5]。其中的抗菌肽是帕内特细胞分泌的一种多肽，具有杀菌、抗炎和促进组织修复的功能。帕内特细胞在维持肠黏膜屏障的正常运行中起着至关重要的作用，它分泌的抗菌肽包括α-防御素、Reg3r和溶菌酶等[6]。Teltschik等[7]的研究指出，帕内特细胞上的抗菌肽缺失会导致细菌移位，进而导致肠黏膜屏障损伤。

1.3 生物屏障

肠黏膜生物屏障是微生物群自然定居在人体内的场所之一，由共生细菌紧密黏附于肠上皮表面形成的一道屏障，它能协助肠道抵抗外来菌株的侵蚀[8]。共生细菌在调节肠黏膜屏障功能中发挥着重要作用，能增加肠上皮间的紧密连接，确保肠黏膜屏障的正常运作，还可促进和维持肠道的免疫反应，进而分泌免疫球蛋白A[9]。这些共生菌在人体内相互平衡，并且与宿主互惠共利形成一个相互依赖又相互作用的微生态系统，如果此系统遭到外来病菌的侵害，会导致肠道生物屏障的稳定性受到破坏。

1.4 免疫屏障

除了物理、化学和生物屏障以外，肠黏膜的免疫屏障也起着至关重要的作用。肠道免疫屏障是由肠黏膜相关淋巴组织通过抗原激活机体免疫应答和肠道内浆细胞分泌型抗体(sIgA)构成。肠黏膜相关淋巴组织由淋巴集结、孤立淋巴滤泡和肠系膜淋巴结构成，它们共同构成了机体最大的淋巴器官[10]。其次，sIgA也是肠黏膜免疫系统中数量最多的抗体，它与黏附在肠上皮表面的微生物和病原体一起维持着肠黏膜屏障的稳定性。

2 CPR后影响肠黏膜屏障损伤的相关发病机制

2.1 IRI

CA和CPR的过程中出现的缺血再灌注是导致肠道缺血再灌注发生的主要原因。CA时，交感神经系统兴奋，导致人体内氧气输送突然停止，血流骤降，即使在成功的CPR后，由于血流动力学灌注不足以及微循环功能障碍等都会导致机体IRI。虽然许多研究的重点都在心脏和大脑功能障碍上，但Korth等[11]的研究表明，肠道对组织缺氧缺血的敏感性也很高，甚至比心脏和大脑更为敏感。由于肠道缺血再灌注，进而导致肠黏膜屏障通透性增加，使细菌、内毒素和胰蛋白酶移位至整个循环系统中。而肠道IRI不仅导致血液供应中断，还会伴随着大量氧自由基的形成、炎症介质的释放以及白细胞的黏附和激活。氧自由基是细胞正常代谢的副产物，可修饰细胞内分子。在机体缺血时，氧自由基的产生破坏了细胞内脂质、蛋白质和DNA，从而影响肠上皮稳态，损伤肠黏膜屏障，并最终诱导细胞凋亡[12]。黄嘌呤氧化酶是氧自由基的最初来源，可直接引起脂质过氧化或诱导中性粒细胞产生其他氧自由基，从而促进组织损伤。在机体缺血期间，随着抗氧化酶的消失，黄嘌呤氧化酶的不断增加，从而产生超氧阴离子和过氧化氢[13]。因此，肠道缺血再灌注产生的超氧阴离子和过氧化氢是导致肠黏膜损伤的最主要氧自由基[14]。再灌注后中性粒细胞被激活，也会产生大量氧自由基和细胞因子，其中70%的氧摄取量是经细胞内的还原型辅酶Ⅱ氧化酶和还原型辅酶Ⅰ氧化酶作用而形成的氧自由基[15]。总之，CPR后由于肠道IRI，会造成大量的氧自由基产生，进而损伤肠黏膜屏障功能[16]。

2.2 内毒素与细菌移位

CA是发生一过性和全局性的内脏缺氧或缺血的典型情况，CPR后引起的IRI会导致急性肠道损伤，从而导致肠上皮稳态破坏和肠黏膜的通透性增加，使细菌和内毒素迅速移位至循环系统[17]。在ROSC期间，大量细菌与内毒素会直接突破肠黏膜屏障，使之入血，严重者会导致脓毒症的发生。内毒素是革兰氏阴性杆菌的细胞外壁溶解后释放出的脂多糖，在人体肠道中大量存在。在肠黏膜屏障功能正常时，肠上皮细胞的紧密连接封闭，使细胞旁运输受限制，细菌和内毒素很难通过肠黏膜屏障进入体内，不会引起肠道损伤。但CPR后，肠道缺血再灌注破坏肠黏膜屏障，导致紧密连接紊乱，使得脂多糖和细菌通过细胞旁运输直接进入循环系统[18]。内毒素通过与Toll样受体4的脂多糖依赖性结合触发巨噬细胞活化，诱导产生肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白介素(interleukin，IL)-1、IL-2、IL-6、IL-8和IL-12等细胞因子，释放溶菌酶，以及生成氧自由基，严重者可导致中毒性休克、弥漫性血管内凝血和多器官功能障碍综合征等，甚至引起机体死亡[19-20]。

2.3 炎症介质

CPR后，虽然机体恢复自主循环，但存活率仍很低。在血液中，内毒素被携带到脂多糖结合蛋白或脂蛋白上，并与免疫细胞上的表面受体(如Toll样受体4)相互作用，在这些物质的循环作用下导致炎症“瀑布效应”，这种现象会刺激炎症介质的活化，造成肠黏膜损伤，如果持续存在，会发展为全身性炎症反应综合征[21]。有研究[22]报道显示，炎症因子(IL-6、IL-8、IL-10、IL-1β以及TNF-α)和血小板活化因子都会引起肠黏膜上皮损伤。其中TNF-α和IL-1β是主要的促炎介质，其表达的高低可反映炎症的严重程度[23]。TNF-α和肠黏膜IRI会引起严重的氧化应激反应和caspase-3通路的活化，进而导致肠黏膜上皮细胞严重凋亡[24]。Huang等[25]的研究发现，坏死的腺泡细胞会释放大量的高迁移率族蛋白B1，高迁移率族蛋白B1会导致肠黏膜机械屏障损伤，通过后续研究发现抑制高迁移率族蛋白B1的表达后，可保留紧密连接中的咬合蛋白来降低肠道通透性，进而减轻炎症的严重程度。此外，活化的中性粒细胞也会促进炎症反应和进一步氧化损伤，这种损伤会产生额外的氧自由基，因此用抗氧化剂进行治疗可减轻中性粒细胞的蓄积和肠道缺血再灌注中的炎症过程[26]。

2.4 肠道菌群紊乱

肠黏膜的完整性维持着整个机体的健康，尤其是黏液层至关重要。而肠黏膜屏障结构特殊，呈夹状结构，这使得其在CPR后最容易出现损伤表现，还会导致复苏后类脓毒症样综合征[27-28]。正常生理状态下，肠道菌群和肠黏膜屏障相互作用，形成稳定的动态平衡，根据其功能可分为生理性细菌、条件致病菌和致病菌三类，一旦打破这种动态平衡，致病菌开始过度繁殖，专性厌氧菌和短链脂肪酸逐渐减少，肠黏膜将严重受损[29]。短链脂肪酸是肠上皮细胞的重要燃料，促进杯状细胞黏液分泌，维持和增强肠黏膜屏障功能，在维持肠内动态平衡中起到重要作用[30]。有研究[31]表明，肠道菌群向肠上皮细胞的线粒体发出信号，以改变线粒体的代谢，增加肠道通透性，以此来调控炎症反应。因此，肠道菌群失调可能会加重CA-CPR-ROSC过程中患者的肠黏膜屏障功能损伤，从而影响患者预后。此外，CPR后进行肠外营养的过程中，肠外营养也易导致部分肠黏膜的萎缩、肠上皮间紧密连接蛋白的减少以及短链脂肪酸利用率的下降，使肠黏膜屏障的完整性降低[32]。

2.5 自噬

自噬是肠道细胞存活和对肠损伤及修复过程中所必需的过程，自噬失调会导致氧自由基的累积，进而损伤肠黏膜屏障。自噬的过程是真核细胞中高度保守的分子过程，它将细胞质内容物，包括受损的细胞器、畸形蛋白质以及入侵的微生物导向溶酶体后再进行降解，然后再循环。整个过程包括五个阶段：分别是起始、成核、延伸，自噬体融合为溶酶体，最后降解。这一过程通过一系列依赖于特定压力的信号通路而发生，雷帕霉素靶蛋白复合物1被认为是自噬启动的关键调节因子[33-34]。丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶是通过激活自噬相关蛋白14和空泡分选蛋白34形成最初的自噬体，启动自噬。在延伸过程中，两个泛素样结合系统，即自噬相关蛋白复合物和自噬标志物微管相关蛋白1轻链3复合物结合，促进自噬体的扩张和闭合。此后，成熟的自噬体与溶酶体融合，形成自溶体，溶酶体酸性水解酶可降解管腔，最后自溶体融合释放溶酶体，从而终止自噬过程[35]。肠道在缺血再灌注等因素刺激下，肠道细胞可通过自噬提高对缺血缺氧的耐受力，起到保护细胞的作用。近年来，很多研究表明靶向自噬可调节肠黏膜屏障，从而维持肠道内环境稳定。Shakeri等[36]研究表明包括维生素D、葫芦素和白藜芦醇在内的一些营养物质通过调节自噬在炎性结肠炎的治疗中发挥保护作用，自噬还可以保护肠道免受c-Jun氨基末端激酶下游信号通路中活性氧的影响[37]，但目前的研究还未完全阐明肠黏膜屏障自噬调控的机制，所以了解和研究其机制对预防肠黏膜屏障损伤以及胃肠道疾病有很大的帮助。

3 小结

综上所述，CPR后肠黏膜屏障损伤的相关病理生理机制是多方面原因造成的。CPR后的肠道IRI产生的大量氧自由基，ROSC后导致的内毒素和细菌移位、炎症反应、肠道菌群紊乱以及自噬都是引起肠黏膜屏障损伤的重要机制。相关CPR的研究中，心脏和大脑的相关损伤机制研究已比较成熟，但对于肠黏膜屏障损伤的病理生理机制还缺乏深入的研究，在治疗手段上也较单一，目前主要以中医治疗为主，例如大承气汤和柴胡等[38-39]，而西医的治疗甚少，仅有研究发现乌司他丁能缓解CPR后肠黏膜屏障的损伤[40]。所以了解CA以及CPR后肠黏膜屏障损伤的机制，可能为临床预防和治疗肠黏膜屏障损伤奠定基础。