十二指肠低度炎症在功能性消化不良发病中的作用

李培菡，温红珠，卞慧，费晓燕，林江

【提要】 近年来研究显示功能性消化不良(FD)患者的十二指肠存在以嗜酸性粒细胞和肥大细胞浸润和脱颗粒为主要表现的低度炎症。本文主要从十二指肠低度炎症与FD的关系、导致FD可能的机制、通过改善其炎症来治疗FD等几个方面进行综述，进而阐述十二指肠低度炎症在FD发病中的作用。

功能性消化不良(functional dyspepsia，FD)属于功能性胃肠病的一种，是指慢性、反复发作性，表现为上腹胀、上腹痛、嗳气、恶心呕吐等消化不良症状且缺乏生化和器质性改变的临床综合征[1]。根据临床表现，分为以早饱、餐后腹胀为主的餐后不适综合征(postprandial distress syndrome, PDS)和以上腹疼痛、烧心症状为主的上腹痛综合征(epigastric pain syndrome，EPS)两个亚型。FD在欧美国家、亚洲和我国成年人中的患病率分别为15.7%～31.9%、9.5%～66.0%和23.5%[2]。FD的发病机制尚未完全阐明，目前认为其主要与胃电节律、胃底容受性舒张、胃排空、胃敏感性、胃窦-十二指肠协调运动等密切相关[3]。近年来越来越多的研究发现十二指肠参与到FD的发病中，如餐后十二指肠运动增强、十二指肠蠕动抑制反射受损、十二指肠对酸或脂质敏感性改变、十二指肠黏膜屏障破坏、十二指肠黏膜炎症等。其中十二指肠局部免疫激活，引起以嗜酸粒细胞(eosinophils，EOS)和肥大细胞(mast cells，MC)活化为主的局部黏膜低度炎症可能在其中起着重要作用。本文主要从十二指肠低度炎症与FD的关系、导致FD的机制以及改善十二指肠低度炎症治疗FD等几个方面进行综述。

1 十二指肠低度炎症与FD的关系

1.1 FD患者存在十二指肠低度炎症

Talley等[4]于2007年首次报告了FD患者存在以EOS浸润为表现的十二指肠低度炎症。其对51例排除过敏、寄生虫感染、乳糖不耐受等可能引起EOS增高的FD患者和48例健康志愿者行胃镜检查，分别在胃底、胃体、胃窦、十二指肠球部和降部进行活检并计数EOS，结果发现FD患者的十二指肠球部和降部的EOS计数较健康对照组显著升高(33.1vs18.4和33.6vs. 8.6，个/hpf)，而其胃部活检黏膜的EOS计数与对照组无明显差别。同时，研究者对活检标本进行了EOS脱颗粒产物主要碱性蛋白(major basic protein，MBP)抗体的免疫染色，结果发现FD患者还存在EOS脱颗粒现象。之后越来越多证据显示FD患者存在十二指肠低度炎症[5-7]。有研究发现FD患者十二指肠的低度炎症可能与前期的感染相关。Futagami等[8]将患者分为EPS、PDS、感染后EPS、感染后PDS和健康对照组五组，分别观察十二指肠中EOS浸润情况，结果发现感染后FD患者十二指肠局部EOS数较健康组显著增加，而非感染后FD患者与健康组相比并无显著性差异，这可能与胃肠道感染后引起的趋化因子和相关介质聚集，进而促进EOS增殖有关[9]。

FD患者十二指肠不仅存在EOS增高，还存在MC增高。Yuan等[10]对48例FD患者和21例健康对照者的十二指肠黏膜活检进行MC和脱颗粒MC计数，结果发现FD患者中MC和脱颗粒的MC计数较对照组显著增加。更多的研究发现FD患者同时存在EOS和MC增高[11-14]。Cirillo等[11]募集了18例FD和20例非FD患者且胃镜下无病变的对照者，对其十二指肠活检标本中EOS和MC的标志物MBP和类胰蛋白酶进行免疫组化染色，结果发现FD患者EOS和MC与对照组相比均显著升高，且FD患者只表现EOS和MC的增高，而其他上皮内淋巴细胞、肠嗜铬细胞还有中性粒细胞计数与对照组相比无统计学差异。有研究显示胃EOS升高与幽门螺杆菌(Helicobactorpylori,H.pylori)感染呈正相关，而十二指肠EOS浸润与H.pylori感染无关[15]。这些研究提示FD十二指肠局部EOS和MC增高具有特异性。

此外，研究显示儿童FD病例中也存在十二指肠EOS增多的现象。Wauters等[16]对FD儿童和健康儿童各36例行胃镜检查，并对十二指肠活检进行EOS计数，结果发现FD患儿EOS计数显著高于对照组(151vs76，个/hpf)。Friesen等[17]对105例FD儿童进行十二指肠活检，其中42例患者出现EOS升高。除EOS外，儿童病例中也观察到十二指肠黏膜MC升高。吴金霞[18]对82例FD儿童和80例健康体检儿童的十二指肠降段黏膜组织进行EOS和MC计数，结果显示FD儿童以上两种细胞的计数均显著高于对照组。

1.2 十二指肠低度炎症与FD症状的关系

十二指肠炎症与FD症状相关性的研究较少，目前认为EOS/MC浸润可能与早饱、餐后饱胀存在相关性。Walker等[19]将FD患者分为胃食管反流症状、PDS、EPS和恶心呕吐四组，观察十二指肠黏膜中EOS计数与症状的相关性，结果发现只有PDS组的EOS与无消化道症状者相比存在统计学差异，其他各组症状患者的EOS计数与对照组相比无统计学差异，而且PDS组有过敏史的患者比例高于其他各组。来自哥伦比亚的一项纳入了FD和健康对照者各84例的队列研究发现，十二指肠EOS的浸润与早饱症状的关系最为密切，而与餐后饱胀、上腹痛、上腹烧灼感和胃食管反流症状无关联[20]。由于两项研究所纳入受试者样本量较少，而且临床上PDS和EPS很难完全区分，因此十二指肠炎症与FD症状的相关性还有待进一步的研究探索。

2 FD患者十二指肠低度炎症的发生机制

目前认为造成FD患者存在十二指肠局部炎症的机制可概括为以下几个方面：①十二指肠黏膜屏障破坏，上皮通透性升高，病原体侵入固有层激活TH2免疫应答进而活化EOS/MC；②十二指肠酸化环境刺激5-羟色胺(5-HT)分泌，诱导EOS/MC聚集；③交感神经紧张引起局部炎症反应。EOS、MC活化后释放活性物质，作用于肠上皮、神经、平滑肌，从而引发临床症状。

2.1 TH2免疫应答

多项研究显示FD患者存在十二指肠上皮屏障功能受损，通透性升高。肠道上皮由紧密连接、粘着连接、细胞桥粒、半桥粒组成。其中紧密连接由紧密连接蛋白claudins(CLDNs)、occludin(OCLN)、tricellulin以及紧密连接黏附分子构成，在保持肠上皮极化状态及限制病原体跨膜中发挥最重要的作用。研究发现FD患者中紧密连接蛋白ZO-1、OCLN和p-OCLN，粘着连接中的上皮细胞钙粘蛋白和β连环蛋白以及细胞桥粒减少，跨膜电阻降低，即对大分子通透性升高，提示FD患者存在肠屏障功能受损，肠道上皮通透性增加[21]。Tanaka等[22]发现FD患者十二指肠上皮细胞旁的间隙增宽，黏膜层EOS浸润增加，上皮内胶质细胞源性神经营养因子(GDNF)升高。GDNF存在于肠神经胶质细胞、EOS和肠上皮细胞内，它参与修复上皮屏障功能，其增加表明存在肠上皮屏障功能损伤。而且研究者发现上皮细胞旁间隙的增宽与PDS症状发生呈相关性。此项研究提示FD患者存在肠黏膜屏障受损，进而引起局部炎症，进一步导致消化不良症状的发生。

病原体、致病菌及过敏原通过扩大的肠上皮细胞间隙进入黏膜固有层，触发TH2细胞反应。TH2可直接分泌IL-25和IL-33激活EOS，或间接使肠上皮细胞释放嗜酸性粒细胞趋化因子3[23]，促进骨髓中的EOS进行分化，并向局部组织转移[24]。此外，TH2细胞还分泌IL-4和IL-13，促使B细胞的免疫球蛋白进行类别转换，诱导致敏作用的IgE抗体表达，调节EOS和MC脱颗粒。EOS和TH2可相互作用。EOS可作为TH2细胞的抗原提呈细胞，也可分泌TH2细胞趋化因子，吸引TH2细胞向局部组织趋化聚集和活化增殖[25]。

2.2 十二指肠酸化刺激

研究显示在内镜下对FD患者进行十二指肠酸化后可以诱发患者的消化不良症状，并可引起胃十二指肠动力下降，且连接蛋白claudin-3也较健康对照组下降，表明十二指肠酸化造成肠道屏障受损[26-27]。这与肠上皮内分泌细胞分泌5-HT、减少十二指肠碳酸氢盐的分泌有关[28]。5-HT还可通过神经介导反应，对MC产生趋化作用，并使瞬时受体电位通道亚家族(TRPV)通路过度表达，产生烧灼感或疼痛的症状[29]。且多项临床研究显示抗5-HT受体治疗FD有显著疗效[30]。

2.3 交感神经紧张诱导

FD患者在早年常有遭受不良精神刺激史，合并焦虑、抑郁等心理疾病，约1/3的患者在FD确诊前即存在精神心理异常[31]。研究表明胃肠道可通过脑-肠轴与中枢神经系统发生关联，交感神经紧张促使下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)，通过脑肠轴调节肠黏膜肥大细胞脱颗粒、产生促炎因子等途径引起黏膜炎症，导致FD症状的发生[32]。肠黏膜局部炎症反应可以激活肠神经系统，进而逆向影响交感神经，形成恶性循环[33]。Hagiwara等[34]使用碘乙酰胺灌胃法建立大鼠FD模型。碘乙酰胺可以通过增加内脏敏感性来模拟FD症状。模型组大鼠下丘脑CRF增加82%，对蔗糖摄入减少，胃排空减慢，而且与局部组织中肥大细胞数呈负相关。用CRF-RNAi干预后，下丘脑CRF水平降低，大鼠对蔗糖的摄入增加，胃排空加快，局部组织中肥大细胞数减少。该研究提示FD内脏敏感性增高，可通过肠-脑轴上行激活CRF，而后者可通过脑-肠轴下行引起消化道局部MC浸润和脱颗粒，进而引发消化不良症状。

2.4 EOS/MC脱颗粒生物学效应

EOS脱颗粒后释放产生多种物质，作用于肠道上皮、肠道平滑肌、肠神经及中枢神经系统，并进一步引起MC脱颗粒。①损伤肠上皮，使之通透性进一步增加。EOS的颗粒中主要包含碱性蛋白(MBP)、阳离子蛋白(ECP)、嗜酸性粒细胞源性神经毒素(EDN)、嗜酸性粒细胞过氧化物酶(EPO)，这些细胞毒性物质作用于肠上皮组织，破坏上皮完整性。②肠道平滑肌收缩。MBP与平滑肌内的迷走神经毒蕈碱受体(M2)结合，导致平滑肌收缩，诱发疼痛。EOS还产生血小板聚集因子(PAF)、白三烯(LT)和IL-13，也能直接作用于平滑肌，增加其收缩性和反应性[19]。③黏膜下神经损伤。Cirillo等[11]研究发现FD患者十二指肠黏膜下神经节内EOS和MC数量与健康对照组相比显著升高，且与PDS症状显著关联。FD患者中也观察到神经胶质增生和神经节结构改变，神经去极化和对电刺激的反应减弱，这可能与MBP影响M2受体，以及神经生长因子(NGF)、血管活性肠肽(VIP)、P物质等神经介质的释放有关。此外，EOS还可以通过损坏消化道神经轴突而引发消化道症状。Hogan等[35]给予小鼠肠溶卵清蛋白(OVA)，结果发现小鼠出现消化道症状，血液中EOS升高，肠道壁中神经出现轴突水肿、坏死，细胞器减少，周围伴有EOS的聚集。④诱导MC脱颗粒。基于EOS-MC-肠神经轴理论[36]，MC可以诱导EOS的迁移，而EOS可通过MBP促进十二指肠固有的MC进行脱颗粒。MC释放的组胺和5-HT可以改变神经膜电位，提升神经兴奋性，其他生物活性物质如脑肠肽、前列腺素、肝素等则具有直接致痛作用。

3 改善十二指肠低度炎症与FD治疗

白三烯受体拮抗剂孟鲁司特钠可通过阻止EOS与化学引诱物白三烯的结合发挥抗炎作用。Friesen等[37]使用孟鲁司特钠治疗FD伴十二指肠嗜酸性细胞增多的儿童，其中83%的儿童疼痛症状可以缓解，近50%可以获得完全或近乎完全应答。H1/H2受体阻滞剂和肥大细胞稳定剂可竞争性阻滞EOS和MC脱颗粒产生组胺从而达到抗炎效果。Friesen等[17]用H1受体阻滞剂羟嗪和H2受体阻滞剂雷尼替丁治疗十二指肠黏膜嗜酸性粒细胞增多的FD儿童，对其中疼痛无缓解者予肥大细胞稳定剂色苷酸钠，结果显示共有90%儿童的症状得到缓解。这两项研究提示通过抑制参与FD十二指肠局部炎症的EOS和MC，可以有效缓解儿童FD症状。而目前尚无用抑制EOS和MC药物治疗成人FD相关治疗的研究报道。

4 总结

综上所述，FD患者存在十二指肠黏膜低度炎症，由于黏膜屏障受损、TH2细胞免疫应答、十二指肠酸化、交感神经兴奋等导致EOS/MC的浸润与脱颗粒，进而引起FD症状，且针对EOS和MC的治疗可以有效缓解FD症状，提示十二指肠免疫失调引起的局部炎症可能是FD病理生理机制中的重要环节之一。但现有的相关研究还存在一些不足之处，如多数研究样本量偏小、没有对FD进行细化分型、没有排除其他功能性胃肠道疾病的干扰，以及不同研究的研究对象间缺乏可比性等，导致现有的研究结果尚存在不一致性，有关十二指肠低度炎症治疗也仅限于儿童的数据。因此十二指肠低度炎症在FD发病和治疗中的作用还有待进一步大样本和严谨设计的研究来探索。