梗阻性黄疸对肠黏膜通透性的影响

王常元(综述)，周海兰，易为民(审校)

(1.南华大学，湖南衡阳421001;2.湖南省人民医院肝胆外科，长沙410005)

梗阻性黄疸(obstructive jaundice，OJ)是指左右肝管及其以下胆管因各种原因完全或不完全梗阻后，胆汁排泄不畅，致整个胆管系统内压增高，结合胆红素反流入血所致的全身黄染［1］。大量研究发现OJ患者存在明显的细菌及内毒素移位［2］。OJ患者内毒素血症的发生率高，术前为24%～68%，术后为50%～75%［3］。虽然在围术期各种治疗方法均已较成熟，但仍不能完全避免OJ导致的并发症及死亡的发生，其主要原因是败血症和肾衰竭［4］。有研究表明，对于恶性OJ的患者，术前引流并发症发生率反而较高［5］，因此这些干预方式目前仍存在争议。术后全身性内毒素血症以及由此带来的一系列并发症是OJ患者术后病死率及并发症发病率高的主要原因［6］。出现OJ时，小肠黏膜渗透性增高，进而细菌及内毒素移位至肠系膜淋巴结、门脉循环及肝脏内部［7］。库普弗(Kupffer)细胞在单核-巨噬细胞系统中是最大的巨噬细胞库，也是组成机体单核-巨噬细胞系统最大的群体，是肝内固定的巨噬细胞，占总量的80%～90%，担负着重要的内毒素清除卫士的任务［8］。OJ时单核-巨噬细胞系统功能障碍，减少了内毒素的清除，导致门静脉系的内毒素大量向体循环“外溢”，同时不断释放促炎性细胞因子，这就潜在性的促成了通常所说的“肠源性败血症”［9］。

1 肠黏膜屏障结构及功能性组分

肠道屏障功能的发挥依赖于局部分泌型sIgA、黏膜内淋巴细胞、裴氏结(Peyer's patches)以及肠系膜淋巴结等构成的免疫屏障、生物屏障以及机械屏障［1］。

2 胆汁对肠黏膜屏障的影响

肠腔内胆汁及胆汁酸有利于肠黏膜屏障功能的发挥。

2.1 胆汁与免疫性屏障 实验研究表明胆汁能诱导T淋巴细胞在肠相关性淋巴组织(GALT)内的分布。胆汁缺乏则导致CD4+、CD8+T细胞以及肠黏膜固有层内黏附素细胞黏附分子1表达，细胞数量减少，同时还可影响裴氏结内B淋巴细胞的大小及数目［10］。在动物实验中，结扎胆总管导致裴氏结内B淋巴细胞大量凋亡，这种凋亡通过Toll样受体介导使得Fas基因表达增加，且增加细胞对Fas基因介导凋亡的敏感性［11］。胆红素可导致中性粒细胞杀菌活性受损，从而削弱其细菌廓清能力［12］。随胆汁进入肠道的IgA可通过维持肠黏膜的完整性或阻止肠道细菌对肠道黏膜的黏附来增强其防御功能，从而防止细菌移位［13］。

2.2 胆汁与生物性屏障 据研究报道胆汁酸能抑制某些细菌的生长，胆盐的缺乏可导致肠内菌群失调，革兰阴性菌大量繁殖［14］。动物实验发现胆总管结扎后盲肠中G－肠道杆菌的数量增加了100倍，大肠埃希菌及需氧菌的水平较对照组明显升高［2］，表明消化道缺乏胆汁时能够使肠道杆菌过度生长。胆盐不仅能使细菌表面的细胞膜通透性增加，进而导致细胞膜破裂，细胞受损，还可直接与肠内毒素及细菌结合，形成难吸收的复合物，进而防止肠内毒素及细菌移位的发生［15］。

2.3 胆汁与机械性屏障 胆汁可以增加肠黏膜绒毛的密度并诱导其生长，所以胆汁对肠道黏膜起着营养作用［14，16］。动物实验表明 OJ时小肠的渗透性明显增高，细菌移位的发生率也高，电子显微镜下可见细菌穿透完整的肠黏膜上皮细胞［2］。体外实验表明，胆汁酸通过原癌基因c-myc依赖机制促进肠上皮细胞增殖，并通过激活核因子 κB以防止细胞凋亡［17-18］。这些实验表明胆盐在小肠黏膜的生长和自我修复中起到重要作用。Yang等［19-20］的研究同样表明，胆汁在维持肠上皮细胞紧密连接的完整性以及调控紧密连接相关蛋白家族中的咬合蛋白(occludin)和细胞间紧密连接蛋白1(zonula occludens-1，ZO-1)的表达等方面起着重要作用。

3 OJ患者的肠道通透性

目前认为，肝外胆管梗阻患者肠道通透性增加是促使细菌和内毒素移位、败血症以及肾脏并发症发生的一个关键因素［21］。有文献表明，通过外科手段对OJ患者进行胆管减压，会使小肠通透性在术后早期较未进行外科干预的患者有所增高［6］。这可能反映出额外创伤可能加重这一病理生理学上的紊乱。

3.1 OJ患者肠道通透性增加的机制 肠道通透性由相互作用的几种屏障构成因素所决定，包括不流动水层、黏膜表面的疏水性、表面黏液层、上皮因子(特别是紧密连接因子)以及内皮因子等，每种成分都有其不同的通透性［22］。然而在这些构成因素中，小肠上皮细胞与紧密连接最为重要［23］。

在多数研究中，普通光学显微镜下并未发现OJ所导致的肠黏膜形态学改变［7］，仅仅发现了一些诸如上皮下组织水肿、散在绒毛或黏膜脱落增多导致固有层暴露等非特异性改变［24］。然而对小肠黏膜超微结构的研究却发现了以细胞或线粒体膜结构改变为特点的细胞破坏［24］。总之，大部分研究表明OJ导致肠道通透性增加仍然与上皮细胞连续性有关，但其具体机制尚不明确。

3.2 紧密连接 Assimakopoulos等［20］对黄疸模型大鼠小肠上皮细胞中的紧密连接组分——Occludin蛋白的表达进行研究，通过观察小肠绒毛上部发现，OJ时小肠屏障功能障碍与小肠上皮细胞区域性Occludin蛋白表达缺失有关。Yang等［19］也证实了以上结论，同时他们还发现OJ时紧密连接相关蛋白ZO-1的表达亦减少。他们通过向单层肠上皮细胞的培养基中加入不同浓度的胆汁来进行细胞培养，结果提示小肠上皮细胞紧密连接的改变是由胆汁介导的。一项研究通过分析一组基于小肠紧密连接完整性的电生理学指标，结果提示口服胆盐能改善上述指标［25］。Portincasa等［25］研究发现，OJ时小肠绒毛上部分Claudin-4蛋白的表达上调。Claudins蛋白属于紧密连接蛋白，它们的不同表达形式、不同组合方式以及多种成员之间的不同组合比率对于调节紧密连接的属性至关重要［26］。有证据表明，Claudin-4对小肠上皮细胞的作用可能与其使细胞连接变得松散以及开放细胞旁转运途径有关［27］。在 OJ时，Claudin-4蛋白及Occludin蛋白引发小肠通透性增加这一改变中所发挥的作用主要是通过调节肽链部位，修复其表达，可以改善肠黏膜屏障功能［20，28］。OJ时门静脉及体循环中大量出现的内毒素可诱发全身性炎性反应，其特点为细胞因子及其他炎性介质的释放［29］，包括肿瘤坏死因子α、白细胞介素1、白细胞介素6、干扰素γ、一氧化氮以及氧自由基等。此类物质可对紧密连接的结构和功能产生损伤效应，进而使小肠上皮细胞屏障功能受损［30］。有研究尚表明肿瘤坏死因子α以及干扰素γ可下调人Occludin蛋白合成的启动子［31］。在OJ时，若肿瘤坏死因子 α 和干扰素 γ水平同时升高，则它们可能参与了Occludin蛋白的下调［32］。而且，内毒素减少内脏血流，同时影响小肠微循环，使得肠上皮水肿及能量耗竭［33］。OJ时肠内细菌过度繁殖;同时肠腔内胆汁的缺乏会导致防止细菌黏附于小肠黏膜的sIgA减少90%;此两种因素均可导致细菌与肠黏膜的附着性增加［13，20］。

3.3 细胞增殖与凋亡 肠腔内胆汁缺乏会导致肠黏膜萎缩［14，34］。实验研究表明小肠隐窝中的上皮细胞凋亡增加时常伴随有丝分裂活性降低［7，35］。这种现象出现在黏膜增殖带所处的小肠隐窝中，似乎可以解释在某些胆管梗阻病例中观察到的黏膜萎缩的诱因［35］。有研究表明，小肠细胞凋亡由一系列触发因素(如肿瘤坏死因子α、白细胞介素1和白细胞介素6，或是由细胞毒性T淋巴细胞通过粒酶B或者Fas受体途径等)所致，这些因素是由胆总管结扎后的一系列原发性免疫反应或是由细菌毒素的直接作用所引起［29］。

体外实验研究表明，将小肠上皮细胞置于生理浓度的胆盐牛磺脱氧胆酸中培养，24 h内即开始进入细胞分裂S期，6 d后细胞生长速度较未用胆汁培养的细胞提高近70%［18］。牛磺脱氧胆酸的促增殖作用至少部分是由其对原癌基因c-myc的调控所致，这个机制已经被证实在小肠上皮细胞增殖中起到重要作用［18］。

3.4 氧化应激 小肠紧密连接表达改变及小肠细胞凋亡增加常伴有小肠氧化状态的明显改变，其特点是 OJ时导致小肠损伤的因子大量生成［14，35-36］。动物实验研究表明，OJ时脂类的过氧化、还原型谷胱甘肽的氧化以及蛋白/非蛋白硫醇与蛋白/非蛋白二硫化物(对称型或混合型)之间的失衡均可导致小肠氧化应激［14，35，37］。Assimakopoulos 等［36］还在小肠中检测到了高水平的高氧化应激标志物氧化谷胱甘肽(GSSG)、非蛋白混合二硫化物(NPSSR)和蛋白对称性二硫化物(PSSP)，以及低水平的低氧化应激标志物谷胱甘肽(GSH)、GSH与GSSG的比率以及蛋白巯基(PSH)。简单而言，胆汁酸的水平增高、全身性内毒素血症以及随之而来的炎性反应、诱导型一氧化氮合酶的表达上调、中性粒细胞的趋化作用、超氧化阴离子的生成以及机体抗氧化维生素E的降低都可促进OJ时小肠的氧化过程［38-39］。

那么，小肠细胞与氧化改变之间到底有无关联?研究表明，活性氧通过丝裂原激活的蛋白激酶依赖途径改变生长调控蛋白的状态，从而导致细胞生长阻滞;同时还可通过细胞色素C激活细胞凋亡执行分子caspase蛋白家族成员来介导细胞凋亡［40］。因此，OJ时氧化应激可促进小肠细胞凋亡以及抑制细胞增殖，进而导致黏膜萎缩。氧化应激可通过调节紧密连接分子组分的装配、定位、表达及功能，从而破坏紧密连接复合物［30］，所以可认为它是导致OJ时小肠紧密连接的表达及肠黏膜通透性改变的一个因素。口服抗氧化剂GSH可保持小肠黏膜的还原状态并保护黏膜的组织学形态及电生理功能，这可证实在肝外胆管梗阻时氧化应激与小肠细胞改变之间亦存在相关性［25］。与上述结论一致的是，Ogata 等［34］的研究也发现使用不同的抗氧化剂(N-乙酰-半胱氨酸、别嘌呤醇、烟酸生育酚酯)饲养淤胆10 d的大鼠，其小肠表现出明显的抗氧化作用。上述抗氧化剂均可影响硫醇的氧化还原状态，进而改善了小肠的屏障功能，防止内毒素血症的发生。此外，给OJ大鼠模型饲喂肠调节肽-蛙皮素和神经降压素，可诱导小肠潜在抗氧化作用，从而防止上述细胞改变(细胞凋亡、细胞增殖抑制、肠上皮紧密连接改变等)，并改善肠屏障功能［20，28，35］。以上实验均说明肠氧化应激可加重OJ对小肠黏膜解剖及功能完整性的破坏。

4 结论

临床上处理OJ患者时不可忽视对其肠道屏障功能的保护，这个理念要始终贯穿整个治疗过程。一旦出现屏障功能肠障碍，可能导致内毒素血症及全身炎性反应，进而导致更严重的甚至是威胁生命的并发症。最小化额外外科创伤、预防性使用抗生素、适当的液体置换疗法、预防血管-微循环紊乱、肠内营养改善微循环、预防黏膜萎缩、肠上皮细胞足量营养供给，以及使用乳果糖减少内毒素的产生均是保护肠道屏障功能的良好手段。OJ时肠道屏障功能的破坏是多因素的，小肠紧密连接表达的改变、氧化应激以及细胞增殖与凋亡之间的失衡对OJ时小肠通透性的改变起到了重要作用。对上述因素的机制与干预可以作为以后的研究重点，这有利于更好地控制OJ患者肠黏膜的通透性，防止肠源性败血症的发生。

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