許雄，張森

(廣西醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院，南寧530021)

膿毒癥是由嚴(yán)重感染引起宿主反應(yīng)失調(diào)的全身炎癥反應(yīng)綜合征(SIRS)，亦是引發(fā)多器官功能障礙綜合征(MODS)的最主要原因[1]。全球范圍內(nèi)，每年約有1 800萬人患重度膿毒癥，較高的發(fā)病率和病死率使家庭和社會面臨沉重的經(jīng)濟負擔(dān)。膿毒癥的發(fā)病機制復(fù)雜，可能與宿主反應(yīng)、免疫抑制、凝血與炎癥網(wǎng)絡(luò)異常、器官功能障礙等病理生理過程相關(guān)。過去諸多學(xué)者認為，腸道作為營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收的主要器官，在抵御內(nèi)外病原微生物侵入機體及參與危重病的病理生理發(fā)展過程中僅是一個被動者的角色。隨著對腸黏膜屏障的深入研究,胃腸道在膿毒癥的發(fā)展及轉(zhuǎn)歸中所起的作用日益受到重視?，F(xiàn)就近年關(guān)于腸黏膜屏障對腸源性膿毒癥發(fā)病及其防治影響的研究進展綜述如下。

1 腸黏膜屏障的構(gòu)成

腸黏膜屏障是指阻隔腸腔內(nèi)致病菌、毒素等跨越腸黏膜至血液循環(huán)和外周重要組織臟器結(jié)構(gòu)及功能的總和，是機體屏障系統(tǒng)的重要組成部分[2]。主要由下列四部分構(gòu)成：機械屏障、化學(xué)屏障、生物屏障和免疫屏障，各屏障結(jié)構(gòu)雖不盡相同，卻能通過相關(guān)的作用機制結(jié)合在一起，共同抵抗外來有害物質(zhì)對機體的侵襲。

1.1 機械屏障 完整的機械屏障主要由腸上皮細胞、緊密連接、基底膜及黏膜下固有層等結(jié)構(gòu)構(gòu)成，是腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。由腸上皮細胞和杯狀細胞共同分泌的黏蛋白(MUC)在黏膜的表層可形成彈性凝膠，使腸黏膜免受機械性和化學(xué)性破壞。腸上皮細胞間的連接，從頂端到底端按順序排列為緊密連接、黏附連接、縫隙連接和橋粒。腸上皮細胞緊密連接復(fù)合體由緊密連接蛋白ZO-1、β-連環(huán)蛋白(β-catenin)、鈣黏蛋白、閉合蛋白、咬合蛋白和β-catenin等構(gòu)成。完整的結(jié)構(gòu)可關(guān)閉鄰近上皮細胞間的縫隙，阻止腸腔中細菌和產(chǎn)生的毒素物質(zhì)抵達腸黏膜固有層，是影響腸管通透性的重要因素[3]。另外，腸黏膜上皮細胞的增殖和覆蓋過程保持相對平衡，當(dāng)腸上皮周期性脫落更替時，入侵的病原菌可被散落的細胞碎片所阻擋，最后通過腸道排出體外。而上皮細胞增生、遷移速率在腸黏膜損傷時會加快，以確保黏膜結(jié)構(gòu)和功能的完整。

1.2 化學(xué)屏障 化學(xué)屏障主要由消化液、腸上皮分泌的黏液及有益菌分泌的相關(guān)抑菌物質(zhì)組成。由腸道杯狀細胞和上皮細胞產(chǎn)生的黏蛋白是腸上皮表層黏液的主要成分，其碳氫結(jié)構(gòu)與細菌黏附受體相似，通過結(jié)合位點競爭可抑制細菌結(jié)合于腸上皮細胞上，從而使其滯留在黏液層，在腸發(fā)生蠕動時被排出。腸道內(nèi)的消化液可稀釋毒素，同時沖刷腸腔亦不利于致病菌在腸上皮黏附。胃酸可直接殺死胃腸道內(nèi)的一部分有害菌，從而降低在胃腸道定植細菌的數(shù)量；腸道內(nèi)的膽汁酸鹽能結(jié)合內(nèi)毒素產(chǎn)生難吸收的復(fù)合物，以抑制內(nèi)毒素從腸道攝?。蝗芫缚赏ㄟ^破壞細胞壁從而裂解細菌。

1.3 免疫屏障 根據(jù)分布和功能，腸道黏膜免疫系統(tǒng)可分為腸相關(guān)淋巴組織(GALT)、彌散的免疫細胞和分泌型免疫球蛋白(SIgA)。GALT主要包括腸系膜淋巴結(jié)、肝臟Kupper細胞、固有層淋巴細胞等。GALT通過及時清除危險信號，維持腸道免疫環(huán)境的穩(wěn)定；而對于無害刺激，GALT可激活免疫耐受機制，使機體處于低反饋的免疫監(jiān)視狀態(tài)[4]。SIgA是體液免疫的主要參與者，SIgA可與細菌的特異性抗原結(jié)合抑制細菌黏附，還能在結(jié)合未完全消化的食物蛋白阻礙其跨越腸黏膜，減輕由IgM免疫復(fù)合物在腸道局部產(chǎn)生的免疫性損傷[5]。此外，腸黏膜固有層中的巨噬細胞、自然殺傷細胞等亦是腸道免疫屏障中的重要組成部分，參與到腸道相關(guān)免疫活動中。

1.4 生物屏障 生物屏障是由腸腔內(nèi)正常菌群按一定比例與宿主形成一個的微生態(tài)系統(tǒng)。依據(jù)細菌在黏膜層定植的深度，研究發(fā)現(xiàn)黏膜表層中大腸桿菌和腸球菌等為優(yōu)勢菌群，類桿菌為主的兼性厭氧菌主要定居黏膜中層，而深層乳酸桿菌、雙歧桿菌等為主導(dǎo)菌群。腸道細菌的種類、數(shù)量、寄居部位的穩(wěn)定，均是維持腸道正常內(nèi)環(huán)境所必需的條件。相關(guān)研究表明雙歧桿菌、乳酸桿菌等可憑借獨特的結(jié)構(gòu)和代謝活動抑制某些致病菌的生長，調(diào)節(jié)黏膜局部和全身免疫反應(yīng)及代謝功能，從而改善腸黏膜屏障功能[6]。

2 腸黏膜屏障損傷機制

腸黏膜屏障功能障礙定義為創(chuàng)傷、感染等因素引起的腸黏膜結(jié)構(gòu)和功能的損傷，可引起致病菌和釋放的毒素進入血液，形成腸源性內(nèi)毒素血癥，并可進一步誘發(fā)加重全身炎性反應(yīng)和多器官功能障礙。

由于研究技術(shù)所限，以往膿毒癥病程中腸黏膜屏障損傷的研究重點多關(guān)注腸上皮屏障的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)--緊密連接，發(fā)現(xiàn)膿毒癥進程中機體產(chǎn)生的促炎細胞因子如TNF-α等能下調(diào)緊密連接蛋白如閉鎖蛋白ZO-1表達，削弱封閉蛋白Claudin-1的磷酸化水平等。而對于膿毒癥條件下細菌易位時腸道微生物屏障的變化情況，腸上皮屏障、腸道菌群及腸黏膜免疫三者間的作用關(guān)系均不完全清楚。近年來，隨著細菌16 SrDNA測序技術(shù)的發(fā)展，關(guān)于腸道菌群組成和功能的相關(guān)研究取得較大進展，重新詮釋了腸道細菌易位發(fā)生的相關(guān)機制。

2.1 腸道菌群易位與微生物屏障損傷 腸道微生態(tài)約由萬億共生菌組成，主要分為五大類：厚壁菌門、變形菌門、放線菌門、擬桿菌門與梭桿菌門。其中，厚壁菌門與擬桿菌門細菌是成人腸道內(nèi)的主要菌群(約占90%)。這些細菌共同構(gòu)成復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，在機體代謝、免疫系統(tǒng)發(fā)育和成熟、病原體定植抵抗等生理過程中發(fā)揮重要作用[7]。1960年Fine等使用放射性核素標(biāo)記的大腸桿菌證明了細菌可向腹腔移位。1966年“細菌移位(BT)”概念被Wolochow 等提出，認為腸腔內(nèi)細菌通過腸黏膜的遷移過程。后來Alexander等將定義擴大為“微生物移位”，提出除了活的細菌，腸腔內(nèi)死亡的細菌及其產(chǎn)物內(nèi)毒素等均可跨越結(jié)構(gòu)完整的腸黏膜屏障轉(zhuǎn)移至腸道外。這使得細菌移位的概念得到補充與發(fā)展。Meakins等[8]闡述了胃腸道是發(fā)生MODS原動力的觀點，認為腸內(nèi)細菌、內(nèi)毒素易位是誘發(fā)MODS形成的重要原因。受技術(shù)所限，患者血培養(yǎng)結(jié)果一般為陰性或單一菌種。因而，細菌移位的概念并未得到當(dāng)時研究者們的一致認同。Macfie等[9]通過對行腹部手術(shù)后患者腸系膜淋巴結(jié)及血培養(yǎng)研究，有力證明了細菌易位現(xiàn)象的存在，并提出了“腸源性膿毒癥學(xué)說”，此為闡明嚴(yán)重創(chuàng)傷、感染、重癥急性胰腺炎等引發(fā)危重癥的產(chǎn)生提供了理論基礎(chǔ)。16 SrDNA分子技術(shù)應(yīng)用于膿毒癥人外周血病細菌檢測發(fā)現(xiàn)，多種腸道細菌易位至患者外周血，表明在膿毒癥患者中多種細菌易位是普遍存在的現(xiàn)象。

以往對腸道菌群屏障功能的研究，主要圍繞病原體定植抵抗展開，即共生菌如何抑制有害菌過度繁殖以抑制感染的發(fā)生。但在腸源性感染引起的膿毒癥條件下，腸道菌群如何變化及在細菌易位中的作用機制尚不明確。研究表明，在膿毒癥動物模型中，腸道菌群結(jié)構(gòu)的變化主要為腸道菌群種類減少，共生菌如厚壁菌門數(shù)量下降，條件性致病菌如擬桿菌門、變形菌門等細菌明顯增加，腸道菌群穩(wěn)態(tài)失衡[10]。炎癥性腸病患者臨床試驗發(fā)現(xiàn)，與健康組比較，活動期組腸道菌群檢測發(fā)現(xiàn)腸道鏈球菌等比例上升，雙歧桿菌、類桿菌等益生菌數(shù)量下降。同時，與腸黏膜非潰瘍區(qū)相比，潰瘍區(qū)域細菌菌群組成亦有明顯差異[11]。在小腸移植患者腸道菌群研究中亦發(fā)現(xiàn)有腸道菌群比例失調(diào)的現(xiàn)象?？梢?，腸道微生物屏障損傷與細菌易位有一定相關(guān)性。而研究表明在細菌易位的發(fā)生機制中兩種分子發(fā)揮了重要作用，一個是TLR 系統(tǒng)，TLR受體(TLRs)通過MyD88 蛋白激活NF-κB和絲裂素活化蛋白激酶等機制，抑制胃腸道平滑肌引起腸蠕動減慢；另一個是病原相關(guān)性分子模式。

2.2 腸道菌群易位與腸黏膜機械屏障腸損傷 腔內(nèi)的細菌可通過TLRs介導(dǎo)的途徑誘導(dǎo)腸上皮細胞的增殖分化，強化腸黏膜上皮緊密連接，減少病原菌對腸黏膜的破壞，保護腸黏膜屏障功能。而在重度腸源性感染時，腸黏膜上皮細胞凋亡增加，緊密連接蛋白一定程度缺失，導(dǎo)致腸黏膜細胞通透性增高，腸黏膜水腫致使腸道細菌易位，釋放炎癥因子并引起腸道局部感染，腸道菌群穩(wěn)態(tài)被打破[10]。為了研究腸道菌群失衡與機械屏障破壞二者間的的關(guān)系，有學(xué)者采用致病大腸桿菌灌胃小鼠，發(fā)現(xiàn)成功誘導(dǎo)腸道菌群微生態(tài)平衡失調(diào)，腸上皮緊密連接損傷及緊密連接蛋白降低，伴隨腸道細菌易位的發(fā)生[12]。說明腸道菌群的紊亂可誘導(dǎo)腸上皮屏障的破壞，兩者協(xié)同在腸源性感染的發(fā)生中起作用。

2.3 腸道菌群易位與腸黏膜免疫屏障損傷 無菌動物模型研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群在腸黏膜免疫的發(fā)育成熟過程中扮演重要角色。腸道菌群可誘導(dǎo)sIgA的產(chǎn)生，同時維持多種T淋巴細胞包括調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)、T輔助細胞1(Th1)及T輔助細胞17(Th17)等的穩(wěn)態(tài)[13]，同時維持多種T淋巴細胞包括調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)、Th1及Th17等的穩(wěn)態(tài)；腸道菌群的平衡對黏膜相關(guān)淋巴組織的發(fā)展與Treg形成過程中黏膜誘導(dǎo)耐受機制的形成密切相關(guān)[14],菌群紊亂時，致病菌可分泌相關(guān)免疫抑制性蛋白，而后者可引發(fā)黏膜免疫的失調(diào)[6]。為探究腸黏膜免疫影響菌群結(jié)構(gòu)和組成改變的機制，李秋榮等[15]用CD25單抗特異性處理石蟹猴，采用清理腸黏膜淋巴細胞的方式誘發(fā)腸黏膜免疫屏障破壞，觀察到黏膜淋巴細胞被清除后有腸道菌群失衡的加劇，后者在腸黏膜淋巴細胞的功能恢復(fù)后逐漸恢復(fù)穩(wěn)定，說明腸黏膜免疫細胞的變化可一定程度上影響腸道微生態(tài)的平衡繼而破壞屏障的完整性。另外，腸道缺血-再灌注損傷的動物模型中亦發(fā)現(xiàn)有黏膜炎性浸潤及腸上皮緊密連接的破壞[16]。

3 腸黏膜屏障在腸源性膿毒癥發(fā)病中的作用

生理情況下，結(jié)構(gòu)和功能完整的腸黏膜屏障作為第一道防線，分泌的抗微生物肽和黏蛋白及相關(guān)解毒酶等以防止細菌定植和內(nèi)毒素滲透。當(dāng)少量的內(nèi)毒素穿過消化道黏膜，并通過門靜脈引導(dǎo)至肝臟，其中可通過脫乙?；湍懼判苟磺宄?。研究表明，腸黏膜屏障受損后，致病菌和內(nèi)毒素可能通過脂筏或網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞作用或與杯狀細胞相關(guān)的通道跨細胞轉(zhuǎn)運機制穿過腸上皮細胞，或肝臟枯否細胞吞噬功能降低時，內(nèi)毒素水平過高引起肝臟清除不足，通過門靜脈入肝和腹腔淋巴管-胸導(dǎo)管-右心兩個途徑進入全身循環(huán)系統(tǒng)[17]。肝臟枯否細胞可被內(nèi)毒素刺激，導(dǎo)致細胞增殖變形，清除細菌或病毒的能力增強，同時分泌各種炎性因子如腫瘤壞死因子(TNF-α)、白三烯、IL-1、血小板活化因子等，均可對肝臟自身造成損傷。而后者一旦發(fā)生時，單核巨噬細胞功能下降、腸黏膜屏障損傷不能有效阻止細菌和內(nèi)毒素進入門靜脈，繼而引發(fā)惡性循環(huán)，肝臟和其他臟器的損傷，激活炎癥級聯(lián)反應(yīng)，最終處于免疫抑制狀態(tài)，對炎癥免疫反應(yīng)失控引發(fā)膿毒癥的發(fā)生。

4 腸黏膜屏障對腸源性膿毒癥防治的影響

近年來，腸黏膜屏障損傷修復(fù)是腸源性膿毒癥防治中較為關(guān)注的問題。研究發(fā)現(xiàn)中藥大黃可通過降低腸上皮細胞凋亡，上調(diào)緊密連接結(jié)構(gòu)蛋白ZO-1、claudin等表達，抑制過度炎癥反應(yīng)，減輕腸黏膜的損傷[18]，臨床研究表明大黃可減少膿毒癥胃腸功能衰竭患者的病死率。作為免疫營養(yǎng)中較關(guān)注的對象，谷氨酰胺已被證實能改善胃腸黏膜，降低感染發(fā)生率，在危重癥患者的治療中有較好效果。小腸移植終末期患者腸道慢性炎性損傷易誘發(fā)小腸移植慢性失功，后者會伴隨有腸黏膜損傷、細菌發(fā)生移位的現(xiàn)象。用具有免疫調(diào)節(jié)功效的魚油干預(yù)小腸移植慢性失功患者，表現(xiàn)為腸黏膜炎性反應(yīng)明顯減弱，腸上皮屏障損傷和腸道菌群失衡未繼續(xù)加重，腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)趨于恢復(fù)[19]，張華東等[20]發(fā)現(xiàn)魚油脂肪酸可顯著降低膿毒癥并發(fā)腸功能障礙患者的病死率，機制可能與提高腸黏膜免疫功能有關(guān)。Batista等[21]用瓜氨酸預(yù)處理小鼠膿毒癥模型發(fā)現(xiàn)，瓜氨酸可降低促炎因子IFN-α水平，提高腸液中sIgA水平加強免疫屏障。蔡彬等[22]證實瓜氨酸可通過調(diào)控JAK-STAT信號通路減少對全身重要臟器的損傷及減輕膿毒癥的感染癥狀，提示瓜氨酸作為免疫調(diào)節(jié)劑在膿毒癥腸損傷修復(fù)上有一定價值。

微生物與腸道的關(guān)聯(lián)性表明調(diào)節(jié)微生物群亦是防治危重癥胃腸功能失常的可能途徑。大型多中心研究顯示ICU患者中有60%～70%在住院期間接受抗生素治療，而抗菌劑的大量使用對腸道微生物群會產(chǎn)生急劇變化，鑒于對抗生素會增強微生物耐藥性的擔(dān)憂，利用微生態(tài)制劑逆轉(zhuǎn)腸微生態(tài)失調(diào)已引起重大關(guān)注。研究表明益生菌可直接作用于腸黏膜上皮，改善局部微生態(tài)環(huán)境、糾正菌群平衡失調(diào)，通過影響腸黏膜固有免疫和適應(yīng)性免疫來調(diào)節(jié)腸上皮細胞對病原菌的抵抗能力。方喜斌等[23]發(fā)現(xiàn)膿毒癥休克患者早期行腸內(nèi)營養(yǎng)添加益生菌可有效降低血液中TNF-α、IL-6等炎性因子含量，膿毒癥癥狀有一定改善。

糞便菌群移植(FMT)是近年來興起的一種腸道菌群靶向治療方法，原理是將健康志愿者的FMT至疾病個體以再建患者正常腸道微生態(tài)。目前已在復(fù)發(fā)性難辨梭狀芽胞桿菌感染(CDI)、炎癥性腸病(IBD)、腸易激綜合征(IBS)等治療中取得一定療效。有學(xué)者將FMT手段應(yīng)用至膿毒癥休克伴嚴(yán)重腹瀉患者治療中，發(fā)現(xiàn)患者膿毒癥癥狀得到一定控制，機體炎性反應(yīng)減輕，血培養(yǎng)結(jié)果變?yōu)殛幮?，患者腸道菌群失衡得到一定程度糾正。說明FMT可為腸源性膿毒癥的防治提供新的思路[24]。

綜上所述，腸黏膜屏障損傷、腸道菌群失衡及細菌易位相互作用、相互影響，共同參與腸源性膿毒癥的發(fā)生發(fā)展。大量研究已證實腸屏障損傷可誘發(fā)腸道細菌易位，腸道菌群失調(diào)是膿毒癥中細菌易位形成的重要因素。因此，腸屏障損傷應(yīng)引起臨床足夠關(guān)注。傳統(tǒng)藥物中藥大黃和免疫調(diào)節(jié)劑谷氨酰胺等均對腸黏膜有一定保護作用。微生態(tài)制劑如益生菌和益生元可提高腸道免疫功能，增強免疫屏障功能，調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，在危重癥相關(guān)胃腸道生態(tài)失調(diào)的治療中有較好價值，但考慮到安全性和有效性，仍需進一步試驗驗證益生菌菌株特異性和劑量依賴性[25]。FMT在膿毒癥感染治療中已顯示出初步效果，但目前臨床應(yīng)用仍存在諸多問題，如交叉感染風(fēng)險、操作復(fù)雜、國內(nèi)缺乏相關(guān)臨床指南等,需對FMT的效果、安全性及標(biāo)準(zhǔn)化深入研究以期更好地在膿毒癥患者中應(yīng)用。