基于肠黏膜屏障探讨炎症性肠病从脾论治的相关研究*

李 姣，文颖娟，彭高强，赵 欢

陕西中医药大学，陕西 咸阳 712046

炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是由多种不明原因引起的以腹痛、腹泻、黏液脓血便等为主要临床表现的肠道自身免疫性疾病，包括溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）和克罗恩病（Crohn disease，CD），病情轻重不等，多呈反复发作且治愈率较低［1］。研究表明，肠道内的第一层保护屏障即肠黏膜屏障的稳态改变会影响IBD 的发生、发展［2-3］。IBD 属中医学“腹痛”“泄泻”“痢疾”等范畴。《素问·太阴阳明论篇》载：“食饮不节，起居不时者，阴受之……下为飱泄，久为肠澼。”中医认为脾与IBD 的关联性主要体现在脾“运化水谷”和“代谢水湿”两方面。健脾方剂如四君子汤、补中益气汤、参苓白术散等治疗IBD 疗效确切［4-5］。脾虚会导致肠黏膜屏障功能异常，现通过探讨IBD 与肠黏膜屏障及脾的关系，为中医从脾论治IBD提供依据。

1 肠黏膜屏障对IBD的影响

肠黏膜屏障是机体内外环境的最大屏障，既能促进营养物质消化吸收，又可防止机体免受肠腔内病原微生物损伤，与中医所述脾的功能类似。研究表明肠黏膜屏障损伤是驱动IBD 的重要途径［6-7］。肠黏膜屏障主要由肠上皮屏障、微生物屏障和免疫屏障组成，其结构与功能失常会导致IBD的发生发展。

1.1 肠上皮屏障肠上皮屏障位于腔内微生物与底层免疫系统之间。肠上皮屏障由富含抗菌物质的内外黏液层和呈单层排列的肠上皮细胞及紧密连接蛋白组成。肠上皮屏障中的杯状细胞主要分泌MUC2 蛋白，其分泌的黏液基质对黏膜防御和修复至关重要，MUC2 基因的缺失会引起自发性结肠炎，表现为严重的肠黏膜屏障损伤［8-9］，抵抗素样分子β（resistin-like molecule beta，REML-β）是杯状细胞衍生的特异性蛋白［10］，可促进MUC2 分泌，调节炎症期间的巨噬细胞和T 细胞反应，保护个体避免向结肠炎发展［11］，在小鼠模型中，RELM-β基因的存在减轻了结肠炎的严重程度。杯状细胞可将病原微生物运输到上皮细胞下层的免疫细胞，通过调节TLR/MyD88 信号将树突状细胞暴露于管腔中起作用［3］。潘氏细胞位于小肠隐窝底部，可直接感知病原微生物，并以TLR/NF-κB/MyD88的方式分泌抗菌蛋白（anti-microbial peptides，AMPS）如抗菌素REC3b、REC3g 及α防御素、溶菌酶等，被分泌到黏液中具有控制菌群和黏膜平衡作用，进一步加强屏障功能［12-13］。潘氏细胞对肠道稳态至关重要，其功能障碍会引发炎症反应，引起肠道屏障功能损伤，进而发展为IBD［14-15］。近年来研究发现潘氏细胞中自噬风险位点ATGL1 改变及NOD 基因缺失将导致潘氏细胞的自噬功能受损，自噬是一种胞质内容物和细胞器的“自我降解和循环”，可抵抗感染和清除细胞内抗原微生物，预防IBD的发生。ATG16L1 和NOD2 突变患者，通过等效小鼠模型显示Paneth 细胞分泌功能异常，导致抗菌肽分泌和自噬缺陷，影响病原菌的识别与清除，是IBD 的诱发因素［16-17］。然而潘氏细胞中α防御素降低与NOD2 基因介导的NF-κB 激活被抑制有关，TLR 信号通路下游因子NF-κB激活所需蛋白，如NF-κB抑制剂激酶复合物（inhibitor of kappa B kinase，IKK）、必要调节器（NF-kappa B essential modulator，NEMO）等的缺失将导致自发性结肠炎［18-20］，证实TLRs/NF-κB 信号通路在上皮稳态和修复中的重要作用。研究表明，肠屏障的诸多上皮细胞如杯状细胞分泌的黏液或潘氏细胞、浆细胞、M 细胞分泌的抗菌物质减少，将导致肠上皮屏障通透性增加［21-23］，因此肠上皮细胞功能的完整性对于IBD至关重要。

肠上皮细胞间的紧密连接（tight junction，TJ）位于细胞的最顶端区域，是形成肠黏膜机械屏障功能最重要的结构，由多种结构蛋白及连接分子 共 同 组 成［24-25］。其 中 跨 膜 蛋 白（claudin，occludin）与连接黏附分子（junctional adhesion molecule，JAM）构成细胞骨架，适配器蛋白（ZO-1和ZO-2）作为中介体将细胞骨架与上皮细胞肌动蛋白相连，在促进TJ 结构动态稳定中起作用。研究表明，肌动蛋白收缩在TJ 介导的细胞对外界刺激的反应中发挥作用［26］。肌球蛋白轻链激酶（myosin light-chain kinase，MLCK）通过激活肌球蛋白来重构TJ 结构，调节屏障功能［27］，尤其通过调节体外Caco-2 肠细胞中ZO-1 和Occludin 的再分配进行。其中ZO-1 的定位错误最终会导致上皮屏障破坏［28］，这可能与缺少claudin 募集和TJ形成有关［29］。当MLCK激活时，刺激巨噬细胞和T 细胞分泌大量肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factorα，TNF-α），不仅通过降解破坏TJ 增加肠道通透性，还通过诱导上皮细胞凋亡来破坏肠道屏障［30-31］。据报道［32-33］JAM 可能在TJ 连接中起间接作用，JAM 基因敲除导致屏障破坏，可能通过调节肌球蛋白活性引起组织损伤。JAM在MLCK的激活下会促使肠道黏膜增加转化生长因子β（transforming growth factor-β，TGF-β）生成［34］，为肠上皮细胞提供适应性免疫保护，并可减弱TNF-α诱导的结肠上皮细胞中TJ 蛋白破坏，以TGF-β依赖方式促进上皮细胞伤口愈合，修复肠黏膜屏障［25］，预防IBD。

1.2 微生物屏障人类皮肤和黏膜表层覆盖着数以万计的微生物，包括真菌、病毒、寄生虫和细菌，很大比例定植在胃肠道，因此被称为肠道菌群［14］。与健康人群相比，IBD 患者体内表现为具有抗炎能力的细菌减少，具有促进炎症作用的细菌增加，而炎症反应导致氧气浓度升高［35］，创造出一个不利于专性厌氧菌如双歧杆菌、乳酸杆菌的环境，而该环境利于兼性厌氧菌如肠杆菌生成。LLOYD-PRICE 等［36］分析了132 名IBD 患者和非IBD患者的黏膜活检标本、血液和粪便样本，发现兼性厌氧菌增加，专性厌氧菌减少。同时，表现为肠道菌群多样性减少和厚壁菌门丰度降低，变形菌门和拟杆菌门丰度增加。在健康人体内，微生物之间通过一定的内部选择机制保证菌群平衡。在肠道微生物中，一部分细菌处于安静的不活跃状态，以保证菌群稳定性［37］，一部分定植在同一区域和生态位，如定植在黏液层以竞争黏液中的基质［38］，一部分细菌相互合作，竞争生存资源，产生协同代谢链。一部分细菌之间直接产生拮抗作用，如产生抗生素或其他有毒物质［39］，防止竞争对手生长。微生物群与宿主共同进化，确保了一种有益的互惠关系。在这种共生关系中，宿主主要提供营养并主动塑造肠道生态位，微生物则以激活免疫系统抗菌成分如抗菌肽［40］的释放形成黏液层或产生代谢产物来支持宿主的生理功能作为回报。IBD患者相关菌群（R.gnavus、R.torques、B.vulgatus、B.bifi dum 和A.muciniphila 等黏液溶解菌）将黏液作为一种能量来源，并严格调节其产生，因此有证据表明，黏液的组成变化既是导致肠黏膜通透性增加的原因，也是一种失衡结果［41］。因此，入侵的微生物必须通过破坏微生物-宿主之间的共生关系来争夺有限的生态空间和营养［42］，菌群失衡将导致病原微生物过度生长，打破肠黏膜屏障动态平衡，进而导致IBD［43］。

1.3 微生物代谢产物微生物代谢产物包括位于黏液外层的共生菌群发酵膳食纤维所形成的短链脂肪酸和肝细胞中胆固醇与共生菌相互作用所形成的胆汁酸等。

1.3.1 短链脂肪酸在调节肠道黏膜屏障功能中的作用 短链脂肪酸包括丁酸、乙酸等［44-45］，是具有生物活性和重要功能的代谢产物［46］。丁酸是肠上皮细胞的主要能量来源，由梭状芽孢杆菌、拟杆菌等厌氧菌产生，可激活AMPK（amp 活化蛋白激酶）促进紧密连接蛋白TJ 组装［47］，诱导杯状细胞分泌MUC2 和产生抗菌防御素，抑制细胞旁途径、乙酰蛋白去氧化物酶及诱导转录因子FOX3 H3 组蛋白乙酰化增加，抑制干细胞增殖，诱导肠上皮细胞凋亡［48］，丁酸主要被隐窝顶部结肠上皮C 通过β-氧化作用和三羧酸循环的方式消耗，同时导致结肠缺氧区缺氧诱导因子激活，造成缺氧环境以利于厌氧菌定植抵抗［49］。研究表明，炎症性肠病患者抗生素的使用和病原菌分泌过多患者体内显示出较低浓度的短链脂肪酸水平［42，50］，并影响肠道定植细菌数量和种类［51］，其中包括产生丁酸的厌氧菌，细菌以厌氧糖酵解的方式进行分解，产生硝酸盐和氧气，这又为兼性厌氧菌如肠杆菌打破厌氧菌的生态位定植抵抗提供了可能性。厌氧菌会因为没有编码氧自由基存在的机制而死亡，导致肠道内稳态失衡。乙酸是双歧杆菌产生的一种短链脂肪酸，被证明能影响无菌性啮齿动物模型中的杯状细胞分化，产生乙酸的微生物及其本身均可促进杯状细胞分泌黏蛋白，也增加了黏蛋白聚糖末端的唾液酸修饰，而乙酸消耗菌的存在减少了这些作用。无菌小鼠体内缺乏这些代谢产物，显示出更短的MUC2-O 聚糖，这与肠上皮细胞可降低各自糖基转移酶表达有关［52］，可造成肠黏膜屏障的持续损伤，进而导致IBD的发生。

1.3.2 胆汁酸在肠黏膜屏障中的作用 初级胆汁酸由胆固醇合成，并被肠-肝循环系统运送到肠道［53］，进而被肠道微生物去羟化、脱氢生成次级胆汁酸，可拮抗肠内核模法尼索样受体和G蛋白偶联受体TGR5［54-55］。研究表明，肠道屏障功能损伤与次级胆汁酸、熊去氧胆酸（ursodeoxycholic acid，UDCA）和去氧胆酸（deoxycholic acid，DCA）的比例有关。RAIMONDI 等［56］发现含DCA 的小鼠与常规小鼠相比肠道通透性增加，是DCA 通过对紧密连接蛋白TJ水平的重排来调节肠道通透性。UDCA没有直接阻断肠道通透性的作用，却可以通过阻断DCA 诱导的肠道通透性来保护肠黏膜屏障［57］。胆汁酸是一把双刃剑，因此需要适当地调节不同胆汁酸之间的比例来调节肠黏膜屏障。胆汁酸对肠道菌群的组成和密度有强烈影响，并具有直接抗菌作用，如CA 和DCA 对短双歧杆菌和唾液乳杆菌的影响［58］；同时可以间接刺激宿主产生抗菌肽，分泌到黏液层，并刺激血管生成素和诱导型NO 合酶的生成以保护肠黏膜屏障，从而预防IBD的发生。

1.4 免疫屏障由多种原因导致的免疫系统失调引起的肠黏膜屏障功能的破坏和炎症的持续进展，最终导致IBD。肠道免疫系统能够检测到黏膜表面的细菌和抗原，并驱动适当的反应有赖于细胞表面的模式识别受体（pattern recognition receptor system，PRRs）如Toll 样受体2（Tolllike receptors 2，TLRs2）以区分黏膜共生细菌和细菌抗原，这些受体表达在多种细胞类型中，包括巨噬细胞、树突状细胞以及肠上皮细胞，可以识别微生物病原体的各种成分［59-60］。TLRs是连接非特异性与特异性免疫的桥梁，抗原微生物通过破坏紧密连接到达黏膜下层与覆盖着模式识别受体（如Toll 样受体或NLRs 受体）的上皮细胞基底外侧表面相互作用，刺激炎性细胞因子释放，招募吞噬细胞和适应性免疫系统的组成部分，完成抗原提呈过程。研究表明，Toll 样受体具有促炎作用（通过激活NF-KB 炎症信号通路，分泌炎症因子和趋化因子广泛产生），但Toll 样受体基因敲除小鼠反过来又会导致局部黏膜组织损伤和溃疡，说明Toll样受体在调节IBD黏膜免疫方面具有双向调节作用。尽管先天免疫反应似乎是过度激活适应性免疫的先决条件，但后者是组织损伤的更重要驱动因素，这在IBD 患者中表现明显。适应性反应是一种由TH17主导的T细胞的复杂反应。在IBD 中由抗原提呈细胞和巨噬细胞分泌IL-18、IL-23 和TGF-β等细胞因子促进Th17 的分化，与此同时产生IL-6、IL-17、IL-22 和TNF-α等炎症因子［61-62］，后者的产生又会进一步促进巨噬细胞分泌。巨噬细胞在健康人体内处于低响应状态，其增殖和活化程度较低［63-64］，通过产生IL-10促进肠道固有层的耐受性，从而抑制结肠炎症中Th17分化［65］，减少炎症因子产生，同时促进调节性T 细胞Treg 分泌，在免疫系统中具有调节或抑制炎症细胞作用［66］。Foxp3 是Treg 的特异性转录因子，其异常表达将导致TGF-β和IL-10分泌减少，下调免疫反应，增强炎症水平，促进IBD 发生［67］。Th17细胞作为效应T 细胞的一个亚群，以产生白细胞介素IL-17A、IL-17F、和IL-22 为特征，由TGF-β驱动［68-69］。在没有炎症介质存在的情况下，TGF-β促进与抑制炎症反应相关的Treg 细胞发育［67，70］。相反，在IL-6等促炎细胞因子作用下，TGF-β可诱导TH17 细胞分化。维甲酸相关孤核激素受体γt（retinoic acid receptor-related orphan receptorγt，ROR-γt）是Th17 的标志性转录因子，是促进Th17 分泌的关键因素，其中Th17 产生的IL-17A会加重CD炎症。然而，最近的研究表明［71］，IL-17在调节性T细胞分泌方面具有作用，同时可诱导抗菌肽的分泌并调节紧密连接蛋白形成，表明IL-17A 不仅在控制免疫激活、限制炎症反应方面具有作用，同时也是恢复黏膜屏障的重要细胞因子［72］，在IBD 免疫发病中发挥作用；IL-10 敲除小鼠中巨噬细胞减少可以预防结肠炎，而结肠炎的发生是由巨噬细胞不受调控产生IL-23 和IL-12等炎症因子所致［73］；IL-23信号通过JAK2在STAT3/STAT4 依赖的通路上表达IL-17A、IL-17F、IL-6、IL-22、TNF 和CXCL1 等许多促炎信号［74］，可维持或扩大Th17 细胞群，同时激活STAT-3 途径，促进RORγt 对Th17 的分化［75］。因此调控IL-23/IL-17轴与Treg之间的比例对于防止免疫反应失调极其重要，维持其动态平衡是维持免疫屏障的关键［76］，在IBD发病中具有潜在意义。

2 脾与IBD的相关性

祖国医学没有IBD病名，根据IBD患者的临床表现，可将其纳入“腹痛”“泄泻”“痢疾”等范畴。脾与炎症性肠病之间的关联性主要体现在“运化水谷”和“代谢水湿”两个方面。脾运化水谷之功能强健，则清阳得以坚实四肢，筋骨肌肉满壮。反之，会引起腹痛、腹泻等病症进而致筋骨日衰，四肢不用。《素问·阴阳应象大论篇》载：“清气在下，则生飱泄。”指出脾不升清，运化水谷失司即为泄泻。《素问·经脉别论篇》载：“饮入于胃，游溢精气，上输于脾。脾气散精，上归于肺，通调水道，下输膀胱。”指出肺可借脾之运化以促浊阴归六腑，调畅水道，代谢水湿。反之，会出现湿邪流注肠道为“泄泻”，湿热下迫大肠为“暴泄”等。《素问·至真要大论篇》载：“诸湿肿满，皆属于脾。”《素问·阴阳应象大论篇》载：“湿胜则濡泻。”可见脾气健运在IBD发展过程中的重要作用。梁尧等［77］将UC患者分为加味柴芍六君组和美沙拉嗪组，结果表明加味柴芍六君组可以通过健运脾气改善肠道炎症及便血症状，效果优于西药组；张璐等［78］用补中益气汤和葛根芩连汤治疗慢性结肠炎，表明二者合用可减轻IBD 慢性期湿热胶结及脾气虚弱症状，故认为脾之健运与IBD密切相关。

3 中医脾与肠黏膜屏障具有相同的功能基础

中医所述之脾与肠黏膜屏障没有直接关联，但二者在保卫机体稳态、抵御外在损害方面有类似功能。中医认为脾为水谷之海，脾胃运化食物为水谷精微以生成精、气、血、津液疏布全身，濡养人之四肢百骸，使五脏元真通畅。同时脾为气机升降之枢，可促进气血周流全身。阴平阳秘，则五脏安和，方可护卫人体之正气。

《灵枢·五癃津液别》篇载：“五脏六腑，心为之主……肺为之相，肝为之将，脾为之卫，肾为之主外。”卫者，人身之藩篱也，屏障也，驱邪也。脾通过运化、升清功能为卫气的生成输布提供原动力。《黄帝内经·素问》载：“脾气散精上归于肺。”由脾向肺传输水谷精微，而后肺气宣发输布卫阳于皮肤肌腠，即“清阳发腠理”，以抵御外邪。故脾之运化、升清功能正常是脾为之卫（机体抵御外邪）的基础，此所谓“正气内存，邪不可干”。同时，《金匮要略》有四季脾旺不受邪之说。现代医学认为IBD 是由肠黏膜持续炎症导致屏障功能受损所致［79］。肠黏膜作为肠道系统的防卫屏障可保卫机体免受外来微生物、炎症因子等侵袭，与中医“脾为之卫”具有一致的生理功能和病理基础。同时，肠黏膜屏障功能衰弱属脾卫外功能衰弱范畴。

4 治脾对肠黏膜屏障的影响

近年来，随着诸位学者对IBD 的内在机制深入挖掘表明，脾虚型大鼠肠道黏膜屏障功能异常，并通过实验证明健脾类方剂如四君子汤能减少肠黏膜表面炎症细胞浸润、恢复黏膜厚度及结构［80-82］。实验研究表明［83-85］脾虚型幼鼠出现结肠质量降低，杯状细胞蛋白、TJ 蛋白表达降低，经参苓白术散治疗后肠上皮屏障得以恢复；赵春一等［86］研究表明，补中益气汤可使脾虚型失眠患者肠道有益菌增加，致病菌减少，可有效维持肠道稳态；陈晓君［87］研究表明，健脾散精法可使肠杆菌、肠球菌等有害菌数量降低，而梭菌、乳酸杆菌等数量增加，增强微生物屏障稳态；CHEN等［88］发现健脾针刺疗法可促进人体对微生物代谢产物的利用率，从而减轻肠道症状；权利珍等［89］研究发现参苓白术散可通过降低IL-23、IL-17、TNF-α等炎症因子水平以保护免疫屏障［90］，减轻IBD 的临床症状。上述研究表明可通过健脾减轻肠黏膜屏障损伤并对IBD 具有较好的疗效，据此，可将肠黏膜屏障损伤纳入脾虚证的范畴。

5 结语

随着工业化进程的加快，国人饮食结构、起居规律等逐渐变化，加之环境因素的改变，导致IBD在我国表现出新的流行趋势。IBD 是由多重因素、多种机制导致的以肠黏膜屏障损伤为病理生理表现的疾病。中医从脾论治对恢复肠黏膜屏障恢疗效较好，四君子汤加味、参苓白术散等方剂能缓解IBD 患者的临床症状。肠黏膜屏障与中医“脾为之卫”具有类似功能，基于此，运用中医取象比类之思维推论：从脾论治IBD 可能通过改善肠黏膜屏障结构与功能而实现，因此脾与肠黏膜屏障视角不仅可为中医治疗IBD 提供思路，同时可为以肠黏膜屏障为基点进一步深入研究中医藏象理论脾之生理功能提供依据，也可为中西医相互借鉴搭建桥梁。