楊 潔 聶青和

生理狀態(tài)下腸道上皮可將腸腔內物質與機體內環(huán)境分隔開來，防止致病菌及致病性抗原的侵入，并有效阻抑內源性微生物及其毒素穿過腸粘膜進入其他組織器官和血液循環(huán)，從而使機體內環(huán)境保持相對穩(wěn)定，稱為腸道的屏障功能。近年來，有關腸道屏障與肝臟疾病的關系是一個研究熱點。目前認為，由腸道屏障損傷造成的細菌移位（BT）及繼發(fā)的腸源性內毒素血癥（IETM）會引起一系列炎性反應，導致肝臟疾病合并惡性并發(fā)癥[1]。因此，肝衰竭與腸道屏障功能的破壞常互為因果，形成惡性循環(huán)，加重機體的病理過程。本文就近年來國外學者對此問題的研究及認識作一綜述。

一、腸道屏障功能受損

（一）腸粘膜機械屏障

1.腸粘膜上皮 腸粘膜絨毛表面的細胞有兩類：吸收細胞和杯形細胞。吸收細胞為具有吸收功能的柱狀細胞，起機械屏障作用。杯形細胞分泌的黏液素在粘膜表面形成疏水的粘液凝膠層，可防止水溶性毒素流人上皮，從而抑制致病菌定植，阻抑消化道中的消化酶和有害物質對上皮細胞的損害。同時，該黏液層為厭氧菌提供了良好的生長環(huán)境，雙歧桿菌和乳酸桿菌可促進腸道分泌黏液素。肝衰竭患者，腸道菌群紊亂，雙歧桿菌和乳酸桿菌顯著減少，從而影響?zhàn)ひ核胤置冢茐牧四c粘膜屏障。此外，在覆蓋淋巴組織的局部，可見小結相關上皮細胞（M細胞）。它能選擇性攝取和運輸多種大分子物質，起到“信息通道”的作用，是腸道唯一具有通透性的細胞。細菌及內毒素（LPS）等就是通過胞飲及吞噬作用進入其頂端表面，再穿越M細胞，突破上皮屏障，引起粘膜和全身免疫反應。急性肝衰竭時，血液中的內毒素可使谷氨酰氨酶活性降低，腸利用谷氨酰氨減少，造成能源不足，使小腸粘膜上皮細胞受損，絨毛脫落變短，粘膜下炎性細胞浸潤，出現(xiàn)糜爛、淤血和水腫，以及粘膜及血管通透性增加，繼而引起缺血/再灌注損傷，加重了腸屏障損傷。此外，肝衰竭時低蛋白血癥及門靜脈高壓導致的腸壁水腫，也是腸細胞屏障受損的原因之一。同時，由于肝臟合成尿素的能力下降，對氨的清除能力也下降等原因，導致血氨增高，誘發(fā)肝性腦病，腸道氨的釋放增多參與了這一病理過程[2]。

2.緊密連接（tight junction，TJ） 緊密連接是相鄰上皮細胞間隙的松散連接，由蛋白質組成，起封閉細胞間隙的作用，可有效阻止腸腔內細菌、毒素和炎性介質等物質從腸腔內滲漏到周圍組織中，維持著腸粘膜上皮屏障功能的完整。體外實驗發(fā)現(xiàn)，將小腸上皮細胞（T84）與大腸桿菌細菌毒素壞死因子-1（CNF-1）共同孵育 6～8h，發(fā)現(xiàn)隨著 Occludin（閉鎖蛋白，是參與TJ形成的一種結構蛋白）的去磷酸化，CNF-1也從TJ移入胞質內，并伴有腸上皮細胞跨膜電阻抗的暫時降低，致腸粘膜通透性增高。另有研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤壞死因子（TNF-α）能下調Occludin啟動子的表達，應用抗TNF-α抗體可以阻斷這些變化。臨床觀察及動物實驗證明，肝衰竭時常伴有大腸桿菌的增多和移位以及TNF-α的增高，可以推測肝衰竭時存在TJ的功能不全。

3.潘氏細胞（Paneth cell） Paneth細胞近年來引起人們廣泛關注，它是一群位于腸隱窩底部的細胞，主要見于空腸和回腸，平均存活20天。它不僅在腸道固有免疫中起重要作用，而且參與獲得性免疫和炎癥反應。Tang等[3]發(fā)現(xiàn)，人paneth細胞的分泌性顆粒中存在多聚免疫球蛋白受體（pI－gR）和IgA，從而證明paneth細胞參與IgA介導的胃腸道獲得性免疫。Paneth細胞還可以吞噬細菌，保護鄰近干細胞，限制微生物向隱窩和腸腔移行，并協(xié)調內源性菌群的組成。它的一個顯著特點是，其胞質內分泌顆粒包含溶菌酶、分泌型磷脂酶A2（sPLA）、CRS肽、血管生成因子和α-防御素等多種抗菌肽。實驗表明，Paneth細胞的數(shù)量、形態(tài)和定位可根據感染的狀態(tài)而改變。當腸腔細菌過度生長時，會引起paneth細胞數(shù)量增多，腸粘膜固有層T細胞的激活也可誘導潘氏細胞增殖[4]。將離體的鼠小腸隱窩暴露于細菌或其產物（如LPS、脂膜酸和類脂A等）時，會分泌一系列抗菌肽，且釋放的內分泌顆粒與細菌抗原呈劑量依賴關系。如果新生兒小腸潘氏細胞分泌溶菌酶缺乏，將導致壞死性小腸結腸炎，并使這些嬰兒易感細菌移位和繼發(fā)性膿毒血癥。sPLA2既作為抗菌蛋白，又可促進炎性反應，還具有抗腫瘤功能。CRS肽則可結合并降低LPS的免疫刺激活性。當paneth細胞和隱窩受到損傷時會誘導表達TNF-α，參與隱窩細胞的再生和炎癥反應過程。paneth細胞還可表達NOD2蛋白，現(xiàn)在認為NOD2類似Toll樣受體，屬于胞內病原相關分子受體，通過激活信號轉導途徑核因子（NF）-κB通路來識別胞壁酰二肽，控制炎癥反應。NOD2蛋白缺陷可降低細菌傳感，增加腸道粘膜對侵入細菌的敏感性。NF-κB能調控多種與炎性反應有關的細胞因子，如TNF-α、IL-1和IL-6等，是介導過度炎性反應的核心環(huán)節(jié)，調控肝臟病理損害重要的細胞因子。在暴發(fā)性肝衰竭時，其活性常顯著增高。Shapiro等[5]發(fā)現(xiàn)姜黃可通過降低氧化應激，抑制NF-κB的活化和誘導型一氧化氮（NO）合酶的表達，減輕肝細胞損傷，提高大鼠存活率。在paneth細胞分泌的抗菌肽中，α-防御素倍受關注，它合成速度快，作用及時，與NOD2基因有關，除了可與細菌胞膜磷脂中的陰離子結合并插入細胞膜中形成膜孔，使細胞喪失能量及其他離子成分，導致細菌裂解死亡，還能誘導上皮細胞的生物效應，刺激小腸分泌，趨化T細胞，激活補體經典途徑，從而增強對腸粘膜的保護。人類目前僅發(fā)現(xiàn)兩種腸源性防御素（HD-5和HD-6），而小鼠paneth細胞可合成近20種腸源性防御素（稱為隱窩素，cryptdin），可有效對抗大腸桿菌，葡萄球菌等微生物。離體實驗發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌ML35的懸液可迅速被cryptdin-1、3和6殺滅，再經過15分鐘共同孵育，只剩下不到1%的細菌存活。人類α-防御素HNP-1-3具有特殊的毒素抑制功能，能抑制白喉毒素和假單胞菌毒素A的活性，從而保護細胞[6]，而轉有HD-5基因的小鼠對鼠傷寒沙門氏菌的抵抗力則明顯增強。反之，當防御素表達降低時，則會影響腸道的固有免疫及對菌群的調控能力[7]。可以推測肝衰竭時，Paneth細胞的數(shù)量和功能也許會有變化，這尚待進一步研究。

（二）微生態(tài)屏障

正常情況下，腸道內優(yōu)勢菌群（主要是專性厭氧菌，如乳酸桿菌和雙歧桿菌等）通過粘附作用與腸上皮結合，形成菌膜屏障，并分泌一些抑菌和抗菌物質，如乳酸和細菌素等，干擾和抑制內源及外源性潛在致病菌的活力和功能[8]，還能激活腸道免疫系統(tǒng)活性，為腸粘膜上皮細胞提供能量，促進損傷的腸上皮修復，增強上皮細胞緊密連接，從而加強腸道屏障功能。雙歧桿菌通過其代謝產物可抑制腸上皮細胞生成TNF[9]，正常菌群還可增加結腸上皮細胞中的細胞保護性蛋白hsp25和hsp27[10]。此外，研究發(fā)現(xiàn)，大腸埃希菌、肺炎克雷白菌和草綠色鏈球菌能明顯增加腸黏膜通透性，細菌內毒素能增加回腸黏膜通透性并促進細菌移位。動物實驗證明，肝衰竭大鼠模型的消化道內細菌大量上移，腸球菌和桿菌數(shù)量急劇升高，尤以腸桿菌增加顯著，同時腸道優(yōu)勢菌雙歧桿菌和乳酸桿菌數(shù)量顯著下降。過度生長的革蘭陰性桿菌可通過細菌蛋白酶直接破壞腸上皮細胞微絨毛膜蛋白，或改變腸道上皮細胞的生化反應，使微絨毛受損甚至消失，還可產生各種毒素或代謝產物抑制腸上皮細胞蛋白質合成，從而損傷腸道屏障。

（三）免疫屏障

腸道是機體重要的免疫器官，淋巴細胞是其免疫系統(tǒng)的主要成分，可分為腸上皮內淋巴細胞（intraepithelial lymphocyte，IEL）和固有層淋巴細胞（1aminapropria lymphocytes，IPL）。IEL 主要是 CD8+細胞，被激活后可釋放 IL-2、3、4、5、10、干擾素（IFN）-α和IFN-γ等多種細胞因子，抑制粘膜過敏反應，參與機體免疫監(jiān)控和免疫防御。IPL包括B淋巴細胞、漿細胞、T淋巴細胞和巨噬細胞等，可分泌IgA和IgM。其中，由B細胞轉化成漿細胞分泌的sIgA，能調節(jié)腸上皮細胞的凋亡，對腸道菌群也有重要的調節(jié)作用[11]。它可通過與細菌胞壁抗原決定簇結合包裹細菌，阻止病原體在腸粘膜表面粘附，還可削弱細菌表面疏水性，中和細菌產生的毒素。另外，sIgA可以增強具有FC受體細胞的吞噬功能，與補體和溶菌酶協(xié)同抗菌，起到免疫排斥作用。目前，研究發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌和乳酸桿菌均可促進腸相關淋巴樣組織（GALT）產生sIgA。肝衰竭時，由于雙歧桿菌和乳酸桿菌顯著下降，導致sIgA的功能受到嚴重影響，破壞了腸道的免疫屏障。T細胞主要通過T細胞依賴的B細胞活化與T細胞招募巨噬細胞與中性粒細胞生成趨化因子，細胞因子抵抗腸菌。Albillos等[12]在晚期肝硬化患者中觀察到T細胞功能缺陷，認為這是BT的重要危險因素。在肝功能衰竭者，機體補體合成嚴重不足，肝臟解毒及合成蛋白質功能下降，T細胞功能下降，從而使免疫系統(tǒng)嚴重受損。慢性肝衰竭患者常因胃腸道功能障礙導致營養(yǎng)不良，繼而引起GALT產生細胞因子Th-2下降，從而降低了CD11b/CD18黏附分子的表達和多形核白細胞的趨向性和吞噬能力，增加了感染機會?？梢姡c道與肝臟的免疫關系是一把“雙刃劍”，如何適度的發(fā)揮免疫作用值得深入研究[13]。

現(xiàn)在認為，肝臟網狀內皮系統(tǒng)亦是腸屏障的組成部分。肝臟網狀內皮細胞主要為Kupffer細胞（KC），占全身單核吞噬細胞系統(tǒng)的80%～90%，是機體一道重要的防線。肝衰竭時，LPS可通過兩條途徑激活KC，一是在脂多糖結合蛋白（LBP）的協(xié)同下，與KC表面的mCD14結合；另一種則是通過其他蛋白（如HDL和LDL）的輔助，在sCD14介導下激活KC。KC被激活后可釋放大量的化學物質（TNF、白介素B4和補體C5）和毒性介質[血小板活化因子（PAF）、NO和內皮素-1（ET-1）]，進一步加劇肝損傷。研究發(fā)現(xiàn)，在急性內毒素血癥時，肝細胞和KC表面高表達黏附分子ICAM-1。在重型肝炎時，由于KC不僅要吞噬病毒及免疫復合物，還要清除細胞碎片和其他雜物，過重的負擔嚴重降低了它清除內毒素的功能。生理情況下，KC發(fā)揮吞噬功能需要纖維連接蛋白（Fn）的幫助，而在急性肝衰竭時，F(xiàn)n顯著下降，且Fn的降低與KC吞噬能力的下降成正相關。此外，肝衰竭時，KC吞噬纖溶酶原激活物及纖維蛋白降解產物的能力也嚴重下降，使凝血受阻，極易發(fā)生出血和彌散性血管內凝血（DIC）?？梢?，KC被激活的程度越高，肝臟的微循環(huán)障礙就越嚴重。

二、細胞因子釋放與腸道屏障功能改變

肝衰竭是以肝細胞壞死，肝功能嚴重受損為特征的綜合征，在發(fā)病過程中伴隨大量細胞因子的增高，如TNF-α、IFN-γ、IL-1、IL-6、PAF 和 NF-κB。TNF-α 主要由單核和巨噬細胞分泌，在肝衰竭病程的細胞因子網絡中起核心作用。首先，TNF-α能激活中性粒細胞，促使中性粒細胞釋放大量的活性氧與彈性蛋白酶，對血管內皮細胞和器官組織細胞產生損害作用。其次，TNF-α能通過交感-腎上腺髓質系統(tǒng)使兒茶酚胺分泌增加，促進多種血管活性物質釋放，加劇微循環(huán)障礙，也可通過其表達黏附分子異常和肌動蛋白解聚而影響腸粘膜通透性。另外，TNF-α還可以誘導大量NO生成，通過損傷DNA，蛋白氧化、硝化而影響細胞呼吸，異化或破壞細胞骨架纖維肌動蛋白，抑制ATP生成，滅活Na+通道，擴大細胞間TJ等機制引起腸粘膜上皮功能障礙和結構損害。在暴發(fā)性肝衰竭的動物模型中，腸粘膜上皮細胞凋亡率與TNF-α水平相平行，且抗TNFα-IgG抗體可以阻斷腸粘膜上皮細胞凋亡發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，IFN-γ可破壞腸粘膜上皮細胞間TJ，引起腸上皮細胞凋亡，損害粘膜完整性，增加小分子物質的跨膜轉運。IFN-γ和IL-1還可抑制攝食中樞，使食欲下降，反射性使胃腸運動減弱，增加腸道與致病菌的接觸時間。另外，IL-1可通過引起毛細血管通透性增高及增加促凝血活性而產生損傷作用。IL-6可損傷血管內皮細胞和微循環(huán)，進而影響腸道氧供?，F(xiàn)在認為，PAF可通過降低sIgA，引起血小板聚集，中性粒細胞脫顆粒和呼吸爆發(fā)，同時導致低血壓，血管通透性增加，胃腸運動紊亂等造成胃腸黏膜損傷。Slomiany等[14]研究發(fā)現(xiàn)，靜脈注射外源性PAF可致腸黏膜通透性顯著升高，且與血漿LPS有劑量依賴關系。用PAF拮抗劑治療能顯著降低腸粘膜通透性和血漿LPS水平。此外，寄居在腸道粘膜表面的共生菌可直接控制NF-κB，調節(jié)腸道抗感染能力，在肝衰竭時則明顯受到抑制。

三、腸源性內毒素血癥（IETM）與腸屏障

內毒素是指革蘭陰性細菌細胞壁磷脂-多糖-蛋白質復合物，其主要成份是 LPS，通常在細菌死亡后或在細菌代謝過程中釋出。肝衰竭可以由很多因素引起，如肝炎病毒、酒精和藥物等，其致病機制各不相同，對機體造成“首次打擊”，而以LPS和由LPS引起的KC激活為特征的IETM則給機體致命的“二次打擊”[15]。肝衰竭時，由于腸道菌群失調，腸粘膜功能紊亂，使得LPS的產生和吸收增多，又由于其來源于腸道，故稱之為腸源性內毒素血癥。釋放的內毒素可通過多種機制損傷腸道屏障功能：①LPS具有較強的交感神經作用，可收縮腸粘膜血管，引起腸黏膜血流量減少；②激活NF-κB，刺激單核巨噬細胞系統(tǒng)表達、產生和過度釋放TNF、PAF、IL-1和IL-6等細胞因子及前列腺素（PGs），激活血管內皮細胞，促進白細胞黏附貼壁，引起氧自由基釋放，血管通透性增加，腸粘膜破壞及腸上皮細胞的壞死和脫落，從而削弱腸道屏障功能；③誘導小腸間質層成纖維細胞產生TNF-α，后者導致腸上皮細胞TJ松開，并加重腸道局部的炎癥反應；④激活腸系膜血管中的環(huán)鳥苷水解酶-I，增加舒血管因子NO，使血管擴張而加重毒素移位[16]；⑤干擾腸谷氨酰胺的代謝，使腸粘膜受損、通透性增加；⑥LPS自身可損傷腸粘膜上皮細胞線粒體和溶酶體，激活黃嘌呤氧化酶導致上皮細胞自溶；⑦可通過成纖維細胞來調節(jié)對腸屏障功能的破壞。

肝衰竭是臨床危重病癥，它不僅表現(xiàn)為肝臟功能的衰竭，而且常伴有肝性腦病、黃疸、出血、腹水、肝腎綜合癥、急性胰腺炎和繼發(fā)感染等許多并發(fā)癥。由于肝衰竭時腸道菌群失調，腸屏障功能不全造成了IETM，循環(huán)內毒素又進一步加重了肝損傷，彼此相互協(xié)同，加重了整個機體病情。近年來，通過大量動物實驗和臨床研究，取得了一些進展，但許多領域尚有待于進一步深入地研究和探討。綜上所述，腸道屏障與肝臟疾病關系的探討已經是近年來的一個研究熱點。肝衰竭與腸屏障功能的相互影響涉及多種分子，多個機制，具體的病理過程以及行之有效的臨床治療方法還有待我們更進一步的探索。

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