动物离体结肠运动模式的研究

张 倩(综述)，陈继红(审校)

(武汉大学人民医院消化内科，武汉 430060)

近段结肠吸收内容物的水分、电解质和营养物质[1]，远段结肠则负责粪便的存贮和排空。神经系统、Cajal间质细胞(interstitial cells of Cajal,ICC)和平滑肌细胞协同调控着结肠的运动模式。在体胃肠道的运动由中枢神经、自主神经和肠神经共同支配[2]。去除外在神经后，肠神经系统(肌间神经丛和黏膜下神经丛)可独立发挥作用。ICC与肠神经系统密切相关，根据分布部位和功能分为浆膜层ICC[3]、肌间神经丛相关ICC(ICC associated with the myenteric plexus，ICC-MP)[4]、肌束纤维隔内ICC[3]、肌层内ICC[5]和黏膜下神经丛相关ICC(ICC associated with the submuscular plexus，ICC-SMP)[6]。离体动物结肠研究中，常用动物为大鼠、小鼠，可分为传播性推进性运动和传播性非推进性运动，前者节律性推进性运动复合波(rhythmic propulsive motor complexes，RPMCs)多见，后者微小波多见。

1 推进性运动

RPMCs[7]也被称为结肠移行运动复合波[8]、巨大收缩[9]、袋状收缩[9]或集团蠕动[9]。20世纪中期，人们在小鼠和猫的离体全结肠中首次发现RPMCs[10-11]，随后其他研究小组也陆续观察到[12]。1995年,Taylor称之为结肠移行运动复合波[13]，命名类似小肠移行运动复合波。小肠移行运动复合波空腹时周期性出现，胆碱能肠神经可增强移行运动复合波，而氮能肠神经抑制其活动[14-15]。当时，研究者认为RPMCs与小肠移行运动复合波一样由肠神经系统支配。但不同的是，RPMCs可自发产生，也可经生理性刺激诱发[16]。随后，一部分学者观察到RPMCs可被河豚毒素阻断，因此认为RPMCs是一种节律性的、产生和传播由肠神经控制的神经源性运动；而另一部分学者发现RPMCs对河豚毒素并不敏感，是一种肌源性运动。还有部分研究者发现在体RPMCs同时具有神经源性和肌源性特征，但离体RPMCs仅有神经源性特征[17]。对此，Huizinga等[7]认为RPMCs起自ICC，肠神经系统则为ICC提供主要刺激。神经传导阻滞剂(河豚毒素、利多卡因)抑制近段结肠RPMCs[18]，中段结肠RPMCs被阻断但可被氯贝胆碱再次诱发，证实生理情况下神经系统参与RPMCs的产生。但移除黏膜和黏膜下神经丛，自发性和外源性刺激(神经电刺激、结肠扩张)诱发的RPMCs仍可见[12,19-20]，说明RPMCs的产生和传播并非必需神经递质介导。肌条研究得到类似结果[12,21]。

ICC-MP完整时才能观察到RPMCs[17]。ICC-MP经钙离子触发激活后，产生正向传播的节律性一过性除极，其频率和振幅取决于刺激源强度。钙成像研究表明，在RPMCs间期，抑制性运动神经元持续释放神经递质抑制ICC-MP，阻断抑制性神经后，ICC间出现持续性Ca2+电流。兴奋性运动神经元也可触发ICC-MP的Ca2+电流[22]。ICC-MP和平滑肌细胞Ca2+电流增强，经兴奋性神经激活环形肌和纵行肌，参与RPMCs的产生和传播。研究发现阿托品抑制ICC-MP，神经激肽1拮抗剂随之阻断，反之亦然。表明胆碱能神经和速激肽神经参与ICC-MP的激活[22]。总而言之，在各种内、外刺激源作用下，兴奋性运动神经释放乙酰胆碱和速激肽、抑制性运动神经活动减退，共同激活ICC网络产生RPMCs。

2 传播性非推进性运动

目前研究最多的非推进性运动是微小波。微小波是由ICC-SMP介导的高频率、低振幅收缩，通常出现在结肠的头段和中段[7-8,23]。微小波的速度、传播方向和起始点千变万化。电生理研究表明，微小波产生的基础是ICC-SMP起源的慢波。由于慢波可以在任一时刻产生于ICC-SMP网络上的任一点，且可以任一速度双向传播，引起平滑肌细胞节律性除极产生微小波[23-24]，因此微小波之间具有较大的差异性。但微小波起始时多为逆向传播，方向常变，不能驱动结肠推进性运动[8]。其传播距离短，仅推动与黏膜表面接触的内容物，促进水分吸收。全结肠研究和肌条研究均显示微小波具有河豚毒素抵抗性，对其他神经源性药物(利多卡因)和肌源性药物(氯贝胆碱)也无反应[7,23]，提示微小波仅具有肌源性性质。微小波与RPMCs常同时出现，但两者的传播方向不一定相同。ICC-SMP和ICC-MP是独立的两个网络，彼此之间没有联系，慢波和与节律性一过性除极相互独立，可同时反向传播，因此微小波和RPMCs也可同时反向传播[23]。

3 兔离体结肠运动模式研究

由于解剖差异较大，兔与大鼠、小鼠的结肠运动模式略有不同。兔结肠分四部分[25]，前三部分构成近段结肠，第四部分为远段结肠：第一部分的三条结肠带间形成结肠袋；第二部分仅有一条结肠带和一侧结肠袋；第三部分为肠钮(fusus coli)，纵行肌环绕其外，与远段结肠连接于结肠曲。

Roger用高分辨率时空图观察到第一部分离体兔结肠存在四种运动模式[9]，①集团蠕动：快速传播的外层环形肌收缩，伴有结肠带纵行肌不规则收缩，收缩前有预舒张，对六甲胺敏感，正向集团蠕动传播距离较逆向集团运动长，回肠内容物推入时差别更显著；②袋装传播：缓慢正向环行收缩，对六甲胺敏感；③微小波：逆向环形收缩，传播速度差异大，对六甲胺抵抗；④快相收缩：快速正向传播的低幅度收缩，对六甲胺抵抗。快相收缩与结肠带纵行肌收缩同时增加集团蠕动前的收缩幅度。

Dinning等[8]观察到神经源性的RPMCs、正向和逆向蠕动以及肌源性的微小波。结肠腔内环境的改变(内容物体积增加、黏度增高等)诱发第一、第二部分交界处神经源性运动——RPMCs[9]。六甲胺可阻断RPMCs，说明烟碱能神经通过兴奋性肠神经参与RPMCs的发生[26]。RPMCs恒速通过单结肠带到达结肠曲[8,25]，可能参与粪便塑型[25]。逆向蠕动多在正向蠕动间期出现，传播速度较小，20世纪初即有报道[27]。液体灌注远段结肠诱发逆向蠕动，肠腔闭合，腔内压迅速升高。逆向蠕动对河豚毒素敏感，但对六甲胺抵抗，说明非烟碱能肠神经介导其发生、发展[28]。人为阻止内容物排出，结肠出现不规律蠕动，节律性蠕动的产生易受干扰[8]。

兔微小波也起自慢波[29-30]，可双向传播，不被河豚毒素阻断。微小波在结肠曲传播较远段结肠快[8]，其速度反映了ICC网络的密度，类似大鼠小肠[31]。Ehrlein把在体兔结肠的逆向微小波称为滚动性袋状活动[25]。河豚毒素作用下兔结肠明显舒张，出现了低频和高频微小波，后者传播速度远大于前者[8-9]。两者分别来自肌间神经丛和黏膜下层，高频微小波也可能不经慢波介导[32]。微小波起始点多变，说明起搏细胞的频率并不恒定，但肛端频率比近端高，因此微小波常逆向传播。

4 结 语

目前，离体动物结肠运动研究中观察到的推进性运动多为ICC-MP起源的节律性推进性运动复合波，非推进性运动则为ICC-SMP起源的微小波。神经源性药物对RPMCs和微小波的作用表明，离体结肠的运动功能与肠神经关系并不明显，钙成像等研究进一步证实了ICC网络在结肠运动中起到的主导作用。尽管存在解剖、方法学和命名的差异，但人和动物拥有相似的结肠运动模式，进一步探索各种运动模式的特征和功能，将对疾病的防治获得更深入的了解。

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