结肠炎诱发肝脏屏障功能障碍的研究进展

树梦萱，袁方晨，周梦琪，涂世盐，许 玥，秦红岩

(1.兰州大学第一医院 药剂科，甘肃 兰州 730000； 2.兰州大学 第一临床医学院，甘肃 兰州 730000)

结肠炎(colitis)是一类由各种原因引起的结肠炎性病变，其主要病变位于结肠，但与之相关的肠外疾病可导致其治疗变得更为复杂[1]。肝脏疾病是结肠炎最常见的肠外病变，目前研究认为其发生与肝脏屏障功能改变、肠道细菌肝脏易位及肝脏免疫过度激活有关，但其确切发生机制目前尚未阐明。肝脏屏障在保护肝脏免受外源物损害中发挥重要作用，肝脏屏障功能障碍导致肝脏屏障通透性增高可引发多种肝脏疾病的发生[2]。本文就肝脏屏障结构和功能改变与结肠炎的关系进行综述，并对其发生机制进行分析探讨，旨在阐释肝脏屏障在结肠炎肝病发生中的作用，并为其防治提供依据。

1 结肠炎相关性肝脏病变

结肠炎与肝胆疾病之间存在密切相关性。统计数字显示， 约7%～60%结肠炎患者存在肝脏生化指标升高，40%～50%结肠炎患者存在肝胆病变[3]。进一步临床研究发现，结肠炎患者出现肝脏疾病的比例明显高于普通人群[4]。目前，结肠炎性肝病的发病机制尚未阐明，普遍认为肠源性细菌毒素等有害物质经门静脉进入肝脏，诱导肝脏及胆管等发生炎性反应和损伤有关；另有学者认为其发病可能与肠黏膜通透性增加导致细菌移位进入肝脏并导致肝脏免疫激活有关。

2 肝脏屏障的构成及功能

肝脏屏障是肝脏抵御细菌、病毒和内毒素等外源性有害物质侵袭的重要屏障[5]。肝脏的细胞-细胞屏障是肝脏屏障的最重要组成部分，主要由紧密连接、缝隙连接、黏附连接和桥粒构成，其中紧密连接是构成肝细胞间连接的重要形式。肝脏紧密连接主要由跨膜闭合蛋白(claudin)、咬合蛋白(occludin)和胞质蛋白(zonula occludin, ZO)等构成[6]。缝隙连接主要由缝隙连接蛋白(connexin，Cx)家族中Cx32、Cx43和Cx26等组成，具有调控细胞间信号传递作用[4]。肝脏紧密连接和缝隙连接构成肝脏的血液-胆汁屏障，可确保胆汁分泌和流动。可见，肝脏屏障在维持肝脏分泌，调控胆汁转运及细胞间信号物质交换中互相协调，共同维持肝脏生理功能。

3 结肠炎对肝脏屏障功能的影响

在应用二硝基苯磺酸盐(dinitrobenzene sulfo-nate，DNBS)诱导建立结肠炎小鼠模型中，动物出现肝脏屏障通透性增加、紧密连接蛋白ZO-1和claudin-1表达减少及定位异常[7-8]；葡聚糖硫酸钠(dextran sulphate sodium，DSS)诱导动物结肠炎模型出现肝脏屏障通透性增高、紧密连接功能降低及ZO-1、claudin-1及claudin-2等表达减少[9-10]；且该结肠炎模型动物辅以高脂饮食可出现肝脏脂肪变性、肝炎及肝纤维化[9]，提示结肠炎所致的肝脏屏障通透性增高可能是其诱发结肠炎性肝病的关键因素。三硝基苯磺酸(trinitro-benzene-sulfonic acid，TNBS)制备结肠炎模型也表现出肝脏紧密连接蛋白7H6减少及ZO-1细胞膜定位改变，并伴有细胞膜多药耐药相关蛋白2(multidrug resistance-associated protein 2，MRP2)表达减少[6,11]。以上结果提示：结肠炎可引发肝脏屏障通透性增高，其发生可能与紧密连接蛋白表达减少与定位异常有关(表1)。

4 结肠炎对肝脏屏障影响机制

19世纪末首次发现结肠炎与肝脏病变有关，结肠炎性肝病逐渐受到国内外研究者关注[12]。然而结肠炎相关性肝脏疾病发病机制目前尚未阐明，认为其发生可能与基因易感、免疫激活及肝脏屏障功能受损有关。众所周知，结肠炎性反应可使肠黏膜血管通透性增加，内源性有害物质经由门静脉侵入肝脏[5]。目前动物研究发现，内毒素、炎性因子及胆汁酸等多种内源性物质均可引发肝脏屏障功能障碍及屏障蛋白表达异常。

4.1 内毒素对肝脏屏障影响

内毒素是革兰阴性菌细胞壁成分，其成分主要为类脂质A。内毒素进入机体可引起发热、微循环障碍及内毒素休克等。结肠炎可引发肠黏膜通透性增高，肠源性内毒素可穿过黏膜入血，并随血流回流至肝脏，最终引起血清及肝脏组织中内毒素水平升高[13]。给大鼠注射内毒素后可引起肝脏claudin-1和claudin-3表达下调[14]；内毒素可诱发肝脏Cx32和Cx26表达降低[15]，说明内毒素可能参与结肠炎中肝脏屏障通透性增高。通过基因检测证实，内毒素可促进肝细胞中屏障蛋白mRNA降解，并导致其蛋白产物减少及细胞间信息传递受损[16-17]。小鼠注射内毒素后24 h，肝脏Cx32表达显著下调约33%，屏障功能整体性受损并最终导致细胞功能异常[18]。以上研究结果提示，循环及肝脏中高内毒素可通过下调紧密连接蛋白及缝隙连接蛋白，进而破坏肝脏机械性紧密连接与细胞通讯，从而引起屏障功能障碍(表2)。

表1 结肠炎对肝脏屏障功能及相关蛋白的影响Table 1 Effect of colitis on hepatic barrier function and barrier protein expression

4.2 炎性因子对肝脏屏障影响

炎性因子是机体参与炎性反应的各种细胞因子，包括肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)及白细胞介素10(interleukin-10，IL-10)等。当肠道发生炎性反应时，结肠炎性因子水平明显升高，由于肠-肝循环的存在，结肠中炎性因子可通过门静脉进入肝脏。TNF-α是炎性反应中出现最早的促炎因子，可调节其他细胞因子合成和释放。血清中TNF-α水平与慢性肝脏疾病的严重程度呈正相关[19]，应用TNF-α抗体可减轻炎性反应引发肝损伤。TNF-α增高与肝脏Cx26/32表达下调相关，应用TNF-α抗体可上调Cx26/32表达并减轻肝损伤[20]。众所周知，炎性反应会激发抗炎因子生成，IL-10作为抗炎因子可显著抑制促炎因子和趋化因子功能。在DNBS诱导结肠炎模型中，与IL-10野生型结肠炎小鼠相比，IL-10敲除结肠炎小鼠出现更为显著肝脏屏障功能降低及通透性增高，且肝细胞中caudin-1和ZO-1显著减少，说明IL-10缺失可引起caudin-1和ZO-1表达下调[7]。炎性因子对肝脏屏障蛋白的具体影响及其相关分子机制见表2。

4.3 胆汁酸对肝脏屏障影响

近年来，胆汁酸的重要作用越来越受到人们关注，胆汁酸参与结直肠癌、结肠炎性疾病及肠易激综合征等多种疾病发生[21]。脱氧胆酸、石胆酸及甘氨酸结合型胆汁酸等是公认毒性胆汁酸，可引发肝细胞损伤及坏死[22]。各种原因引起的胆汁淤积均可导致肝脏胆汁酸浓度升高，动物在胆管结扎后6 h即出现occludin基因表达代偿性增高[23]。以α-异硫氰酸酯诱导胆汁淤积发生早期(造模后48 h)，模型动物肝脏occludin和ZO-1出现代偿性增高；但随着胆汁淤积时间延长(造模后72 h)，occludin和ZO-1表达出现显著下降并伴有肝脏屏障功能降低，提示高浓度胆汁酸可下调肝脏紧密连接蛋白表达[24](表2)。

5 问题与展望

肝脏是人体最重要解毒器官，其本身易受到体内外各种因素影响，肝脏屏障是保护肝细胞免受内外源性有害物质损伤的重要结构。肝外组织病变可引发肝脏功能障碍及损伤，目前认为其发生与全身炎性反应失调诱发肝脏屏障结构和功能破坏有关。结肠炎患者肝脏疾病发生率显著高于健康人，提示结肠炎性肝损伤的发生可能与肝脏屏障功能破坏密切相关。本文综述了结肠炎对肝脏屏障功能的影响，发现肠道炎性反应可引发肝脏紧密连接蛋白减少及屏障通透性增高，内源性有害物质，如内毒素、炎性因子及胆汁酸等是引发肝脏屏障功能障碍及屏障蛋白表达异常主要因素。

众所周知，结肠炎引起肠黏膜通透性增高，肠源性有害物质可通过肠黏膜入血并进入肝脏。内毒素可下调claudin-1/claudin-3及Cx32/Cx26表达而破坏肝脏屏障中紧密连接与细胞通讯，从而引起肝脏屏障降低及肝脏损伤。严重肠道炎性反应也可引起大量促炎因子，如TNF-α及IL-1β等，通过肠黏膜入血并进入肝脏，激发肝脏免疫反应并产生肝细胞坏死[25]，且TNF-α可降低肝脏Cx26/32表达及屏障功能。结肠炎引发肝内胆汁淤积，致使细胞毒性胆汁酸增多并引起肝细胞功能障碍甚至凋亡。通过文献分析发现，高浓度胆汁酸长期作用可降低肝脏occludin和ZO-1表达，致使肝脏屏障功能降低及肝细胞损伤。可见，内毒素、炎性因子及胆汁酸等有害物质介导肝脏屏障功能受损可能是结肠炎性肝病发生的早期阶段。

表2 内源性有害物质对肝脏屏障蛋白表达的影响及机制Table 2 Effect and underlying mechanism of endogenous harmful substances on the expression of hepatic barrier proteins

内毒素、炎性因子及胆汁酸可诱发肝脏屏障蛋白表达降低及屏障功能下降，说明其在结肠炎性肝脏疾病中发挥重要作用。鉴于肠-肝循环及肠-肝轴的存在，肠道炎性反应引发的肠道菌群改变、肠道运动功能异常、肠道物质代谢改变等是否也参与并介导肝脏屏障功能改变目前尚未可知。探究结肠炎引发肝脏屏障功能降低机制并进行预防干预，或可对结肠炎性肝病的防治提供线索和依据。肝脏屏障作为机体抵御细菌、病毒、内毒素及有害代谢物等进入机体的天然防线，肝外疾病是否可引起肝脏屏障结构及功能变化目前尚不明确，该问题值得深入研究和探索。