凋亡调控基因Bcl-2、Bax与肝硬化肠黏膜屏障关系的研究进展

周云，陈卫国，文剑波

（1.赣南医学院，江西赣州341000；2.赣南医学院附属萍乡医院消化内科，江西萍乡337000）

凋亡调控基因Bcl-2、Bax与肝硬化肠黏膜屏障关系的研究进展

周云1，陈卫国2，文剑波2

（1.赣南医学院，江西赣州341000；
2.赣南医学院附属萍乡医院消化内科，江西萍乡337000）

肠道不仅可以消化吸收食物中的营养物质、排泄代谢废物，而且可以阻止病原微生物及有害物质通过肠道跨细胞和细胞旁转运侵入机体，维持机体内环境的稳定，即肠道的黏膜屏障功能(IBF)。肠黏膜屏障与多种临床疾病密切相关，多项研究表明肝硬化可引起肠黏膜屏障功能损害，使细菌及其产物进入血液，进而引发内毒素血症，使肝功能进一步恶化，导致肝衰及其他并发症的发生。细胞凋亡是由多个基因控制的一种细胞自我毁灭以消除旧的和受损的细胞从而达到保护正常细胞免受外界干扰的方法，是一种常见的生理过程。Bcl-2蛋白家族在执行或停止细胞凋亡中发挥关键的作用，Bcl-2、Bax是Bcl-2家族中作用相反、有同源结构域的一对蛋白质，其比值直接决定着细胞是生存还是死亡。本文就近年来关于凋亡调控基因Bcl-2、Bax在肝硬化肠黏膜屏障中的作用作一综述。

肝硬化；细胞凋亡；肠黏膜屏障；Bcl-2；Bax

肝硬化是由不同病因所致的肝细胞损伤，涉及细胞因子介导的信号转导途径调节静止星状细胞的激活向肌成纤维细胞样表型和纤维化转变并最终形成假小叶，是各种慢性肝病的最终走向。2010年全世界约103万死于肝硬化，较1990年增长超过33%。是世界上第十四大疾病死亡原因[1]。肝硬化门脉高压肠道长期淤血、缺氧常造成大量肠黏膜细胞的损伤、凋亡以及肠道细菌、内毒素的移位，极大的削弱了肠黏膜屏障的功能。Bcl-2家族根据成员结构和功能的不同分为抑制凋亡的家族成员(Bcl-2、Bcl-xl等)和促进凋亡的家族成员(Bax、Bcl-xs等)两类，凋亡的发生与否取决于这两类成员的相对数量。因此，认识凋亡调控基因Bcl-2、Bax与肝硬化肠黏膜屏障功能损害之间的关联，将有助于肝硬化及其并发症的预防和治疗。

1 肝硬化肠黏膜屏障损害机制研究

肠道和肝脏之间存在着密切的相互作用，肝脏产生的有益物质主要由肠道吸收，超过70%的血液供应是通过门静脉由肠道经静脉直接流入的，可有效抵御肠源性异常免疫反应。肝硬化损害肠黏膜屏障机制有：（1）缺氧及缺血再灌注氧自由基的损伤：研究表明[2]，病理损伤时ZO-1蛋白对肠黏膜屏障紧密连接和完整性维护起着重要的作用。肝硬化门静脉高压可引起肠道组织缺血缺氧，肠黏膜缺血缺氧后结构形态学发生改变，如上皮细胞脱落，绒毛破裂，绒毛/隐窝比值下降等;同时可诱导空肠和回肠细胞凋亡，并可导致肠黏膜紧密连接蛋白如ZO-1表达明显下降和肠上皮细胞紧密连接的完整性中断，ZO-1表达下降、紧密连接破坏可引起肠道黏膜通透性增高，使肠屏障功能发生障碍。肝硬化门静脉高压肠道缺血发生再灌注时在黄嘌呤氧化酶催化下产生大量的氧自由基，氧自由基对组织或细胞有强大的破坏作用，加剧肠黏膜屏障功能的损害。（2）肠道细菌及内毒素的损伤：肝硬化宿主免疫防御功能下降、小肠细菌过度生长、肠黏膜通透性的损害有利于细菌移位[3-4]。细菌移位这个术语是1979年首次使用，细菌移位是指活的微生物及其毒性产物主动或者被动渗透在黏膜上皮层、黏膜固有层，随后再迁移到淋巴结或肠外的位置。肠道菌群移位最常发生于肠系膜淋巴结、肝和脾脏，可导致肠源性内毒素血症和菌血症并激活巨噬细胞释放一系列炎症介质和细胞因子，导致SIRS甚至MODS，最终可能导致死亡。内毒素血症早期就可抑制肠黏膜上皮细胞的增生、同时促进凋亡，肠黏膜屏障结构受到破坏，引起肠黏膜屏障功能的障碍。（3）细胞因子的损伤：肝硬化常合并感染产生大量的细胞因子，其中肿瘤坏死因子α（TNF-α）在炎症反应中起着核心作用，可直接中断紧密连接、降低肠上皮单层屏障功能及诱导细胞凋亡，增加肠屏障通透性，而肠屏障通透性增加又进一步加重细菌移位，形成了一个正反馈[5]。TNF-α还可促进IL-1、IL-6、IL-8、NF-ΚB等炎症介质的释放使毛细血管通透性升高、激活凝血途径、诱导凋亡从而发挥损伤肠黏膜上皮细胞作用；而肠道损伤又可引起诱导型一氧化氮合酶(iNOS)催化产生大量NO，高浓度的NO导致亚硝酸盐过氧化物和氧化一氧化氮在线粒体膜上沉积，线粒体功能受损并导致组织缺氧、代谢减少加速肠上皮细胞的凋亡。（4）肠道免疫功能受损：晚期肝硬化时参与免疫反应的细胞和体液成分减少，网状内皮系统的活性降低，巨噬细胞的吞噬能力下降，以及白细胞在门脉高压症内脏充血引起的炎症反应中得不到补充[6-7]。且吸附到黏膜内的病原微生物及其他有害物质也因肠黏膜细胞s IgA的分泌减少得不到有效清除，从而损害肠黏膜屏障。（5）肠内营养物质的影响：肝硬化失代偿期常伴有低蛋白血症、食欲差、营养不良，肠黏膜上皮细胞因缺乏营养会发生萎缩、凋亡。（6）肠道动力障碍：肝硬化门脉高压胃肠道长期处于淤血水肿，正常肌电活动受到破坏以及激素水平的改变等导致消化道运动节律紊乱，营养物质供给以及代谢产物不能及时运走可引起肠上皮细胞发生病变导致肠黏膜屏障功能损害。而肠黏膜屏障功能受损使内毒素轻易进入血液到达肝脏，干扰肝细胞代谢并激活肝脏枯否细胞，释放炎性因子TNF-α、NO、氧自由基、IL-6等导致肝损伤，并启动诱导型一氧化氮合酶(iNOS)基因，使NO合成增加，血管扩张加重肝硬化高动力循环状态。内毒素还可激活肝脏星状细胞，使肝纤维化、肝内血管阻力增加，并通过内源性途径大量消耗凝血因子，产生内源性肝素样物质加剧凝血功能障碍，增加了食管静脉曲张破裂出血的概率。肠上皮细胞的凋亡刺激活性氧（ROS）和促炎细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-4的产生，导致进一步的组织和血管的损伤[8-9]。以上不仅对肝脏形成“二次打击”，反过来也加重肠黏膜屏障功能的损伤，并形成全身炎症反应综合征（SIRS）对机体其他组织器官造成损害。

2 凋亡调控基因Bcl-2、Bax与肝硬化肠黏膜屏障损害的关联

肠黏膜屏障功能受损的早期表现和重要指标之一是黏膜的通透性增加。约30%～40%的肝硬化患者出现腹水时血及腹水中细菌的DNA水平增加，提示出现腹水时肠道的通透性增加[10-11]，肠上皮细胞的通透性增加导致肠道管腔内容物包括病原微生物、毒素、抗原和固有免疫细胞混合，从而增强了在肠道的炎症反应。且肝硬化门脉高压肠道因长时间缺血、缺氧出现肠黏膜淤血、水肿可导致大量肠黏膜上皮细胞（IEC）的凋亡，过多的细胞凋亡可能导致肠道屏障破坏随后增加失控的细菌进入肠壁发生炎症的机会[12]；还可导致上皮衍生因子、抗菌肽质量和数量的改变以及共生菌群移位进入肠固有层，随之引起炎症使炎症因子如TNF-α水平升高[13]。给予抗TNF-α治疗后IEC凋亡水平显著降低，提示中和TNF-α可能挽救IEC的过早死亡。研究认为细胞凋亡常常也是导致上皮组织紧密连接破坏、通透性增高的重要原因[14]。虽然细胞凋亡是一种保护机制，但各种刺激可诱导过度凋亡，阻碍肠上皮细胞的修复和再生，导致肠屏障功能障碍，因此，肠上皮的稳定性取决于上皮细胞增殖与凋亡的平衡。细胞凋亡是一种基因调节的细胞死亡形式，在组织的稳定发展和维护中至关重要，通过这种细胞的程序性死亡维持机体的稳态。Bcl-2家族蛋白在细胞凋亡调节中发挥着关键的作用,是细胞死亡的启动子和阀门，Bcl-2和Bax是同一家族与细胞凋亡相关的一组基因，这对基因可以分别以同源及异源二聚体存在，当Bax高表达时形成同源二聚体Bax-Bax诱导细胞凋亡；而Bcl-2高表达时则形成异源二聚体Bcl-2-Bax抑制细胞凋亡。且随着Bcl-2表达的增加，同源二聚体Bax-Bax大量分离与Bcl-2形成更加稳定的异源二聚体Bcl-2-Bax，从而抑制同源二聚体Bax-Bax诱导的细胞凋亡。在细胞凋亡过程中，Bcl-2主要定位于线粒体、内质网和核膜抑制细胞色素C的释放来抑制细胞凋亡；Bax转位并紧密结合到线粒体膜，破坏线粒体的结构和功能，导致细胞色素C的释放和半胱天冬酶（caspase）如caspase-8、caspase-9的激活，引起caspase-3的裂解、核酸内切酶的激活及DNA的核碎裂[15]，并通过多种caspase依赖途径促进细胞凋亡；因此，Bcl-2/Bax的比值决定着细胞凋亡[16]。胃肠道肿瘤的化疗、放疗常引起黏膜活性氧（ROS）的产生和DNA/非DNA的损伤，随之激活特异性转录因子如NF-ΚB、IL-1β、COX-1等导致黏膜屏障的损伤[17]，而水飞蓟素可通过减少氧自由基的产生、抑制脂质过氧化及促进Bcl-2 mRNA的表达和抑制Bax mRNA的表达来减少细胞凋亡，从而减轻化疗药物表柔比星引起的胃肠道黏膜屏障的损伤[18]。姜春燕等[19]认为复方通腑颗粒通过抑制肠道菌群紊乱引起的内毒素血症可改善失代偿期肝硬化患者的肠黏膜屏障功能。XB Fu等[20]发现酸性成纤维细胞生长因子（aFGF）通过调节Bcl-2和Bax的表达减少细胞的凋亡来保护缺血再灌注（I/R）损伤的肠道黏膜细胞。YZWang等[21]认为胰岛素样生长因子I通过促进Bcl-2 mRNA的表达、抑制Bax mRNA的表达减轻重症胰腺炎（SAP）诱导的肠上皮细胞的凋亡和降低内毒素移位来保护肠黏膜屏障功能。研究显示，氧化苦参碱通过下调Caspase-3的表达和上调Bcl-2/Bax的比值减轻新生大鼠缺氧缺血性脑损伤[22]。JBWen等[23]认为氧化苦参碱通过抑制NF-kB信号通路的激活来抑制TNF-α和IL-6等炎症因子的释放，从而发挥阻断炎症反应的作用，是一种新的肠道黏膜屏障损害的治疗策略。细胞凋亡所致肠屏障功能受损可使细菌及大量外源性物质进入体内形成内毒素血症[24]。Y Liu等[25]发现黄芩素可部分降低肝硬化内毒素血症的发生，其机制为减少肠黏膜细胞的凋亡。冬虫夏草通过促进细胞增殖和抑制肠黏膜细胞的凋亡以及恢复肠黏膜紧密连接改善脓毒症大鼠肠黏膜屏障功能障碍[26]。X Xu等[27]认为在大鼠缺血再灌注模型中预防性应用血栓通通过上调Bcl-2和下调Caspase-3及降低TNF-α可降低细胞凋亡率、增加肠蠕动来减少肠黏膜损伤。而氯沙坦通过增加Bcl-2/Bax的比率、抑制凋亡介质Caspase-3的表达，减轻2,4,6-三硝基苯磺酸（TNBS）诱导的结肠炎引起的肠上皮细胞的凋亡[28]。即使是肝硬化早期肠屏障功能也与肠黏膜增殖的减少和增殖/凋亡率有关[29]。因此，我们认为通过调节凋亡调控基因Bcl-2、Bax的表达来减少肠上皮细胞的凋亡是可以保护肝硬化肠黏膜屏障免受损害的有效方法。

3 结语

综上所述，肠上皮细胞的过度凋亡（IECs）可能会损害肠黏膜屏障功能，已被公认为慢性肠道炎症过程的一个重要致病机制[30]。通过调节细胞死亡的速度维护上皮屏障的完整性是维持肠道稳态的关键，正常肠黏膜屏障对于维持人体的内环境至关重要，如何改善肠道黏膜屏障功能并为治疗肝硬化提出新的治疗措施还需进一步的研究。

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10.3969/j.issn.1009-4393.2017.17.105

文剑波，E-mail：wenjbpx@126.com