王君珂，姚樹坤

(1.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，北京100730； 2.中日友好醫(yī)院消化內(nèi)科，北京100029)

便秘的主要臨床表現(xiàn)為排便次數(shù)減少、糞便干硬、排便費(fèi)力、排便時(shí)肛門直腸梗阻或堵塞感、排便不盡感以及需要手法輔助排便等。病程超過6個(gè)月即為慢性便秘，除外繼發(fā)性因素，大致可以分為功能性便秘和便秘型腸易激綜合征(constipation-dominant irritable bowel syndrome，IBS-C)。世界范圍流行病學(xué)調(diào)查顯示，慢性便秘的平均患病率為16%[1]，我國成人慢性便秘的患病率為4.0%～10.0%[2]。腸道動(dòng)力障礙、內(nèi)臟感覺改變、腦-腸軸、腸道菌群以及胃腸激素等因素均參與了便秘的發(fā)病，但確切機(jī)制尚不明確，臨床治療效果存在差異，在不同程度上影響患者的生活質(zhì)量，造成巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)負(fù)擔(dān)[3-6]。因此，深入探索便秘發(fā)病機(jī)制、尋找其治療新靶點(diǎn)仍是目前的研究熱點(diǎn)。正常狀態(tài)下，腸黏膜屏障處于動(dòng)態(tài)平衡，具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)特征，是機(jī)體抵御致病因子入侵的第一道防線；腸黏膜屏障的動(dòng)態(tài)平衡一旦破壞，黏膜通透性增加，有害物質(zhì)通過受損屏障，引發(fā)多種疾病[7-8]。近年研究發(fā)現(xiàn)，慢性便秘患者存在腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)和功能改變，故其在便秘發(fā)病中的作用受到廣泛關(guān)注[9-10]。現(xiàn)就慢性便秘腸黏膜屏障功能的研究進(jìn)展予以綜述。

1 腸黏膜屏障概述

腸黏膜屏障基于腸黏膜的特殊解剖結(jié)構(gòu)形成，可消化吸收營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、轉(zhuǎn)運(yùn)及分泌水和電解質(zhì)，并對(duì)腸腔內(nèi)病原體、抗原和促炎因子等潛在有害物質(zhì)具有防御作用。因此，腸黏膜結(jié)構(gòu)的完整性在維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)和正常生命活動(dòng)中起到關(guān)鍵作用。

1.1腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)組成 腸黏膜屏障主要由上皮前、上皮以及上皮后三種成分組成。上皮前成分包括微生物屏障和黏液屏障。微生物屏障即腸腔內(nèi)的微生物，它們通過與宿主或是菌群之間的相互作用，產(chǎn)生一系列活性代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸、膽汁酸等，發(fā)揮抑制病原菌黏附與入侵、調(diào)節(jié)黏膜免疫、為腸黏膜上皮細(xì)胞提供能量等作用[11-12]。黏液屏障指腸腔表面覆蓋的一層凝膠狀物質(zhì)，主要成分為黏液蛋白(杯狀細(xì)胞分泌)、分泌型免疫球蛋白A、電解質(zhì)及水等，可作為抵御腔內(nèi)病原體以及具有潛在危害性共生菌的第一屏障[13-14]。生理?xiàng)l件下，由于腸腔內(nèi)容物的移動(dòng)，黏液分泌量與清除量處于平衡狀態(tài)，保證了黏液層厚度穩(wěn)定。

上皮成分包括腸黏膜細(xì)胞以及細(xì)胞之間的連接結(jié)構(gòu)，也稱為機(jī)械屏障。相鄰細(xì)胞間的連接結(jié)構(gòu)包括緊密連接、黏附連接及橋粒，三者自上而下依次排列，其中緊密連接最重要[15]。緊密連接主要由跨膜蛋白以及結(jié)構(gòu)連接蛋白組成，前者包括閉合蛋白(Claudins)和閉鎖蛋白(Occludins)，后者為帶狀閉合蛋白(zona occludens，ZO)。Claudins與Occludins通過位于細(xì)胞質(zhì)的ZO錨定在肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架上，構(gòu)成穩(wěn)定的連接系統(tǒng)[16]。上述連接復(fù)合物的完整性是上皮屏障調(diào)節(jié)腸屏障功能及通透性的關(guān)鍵，①作為物理屏障，可阻止腸腔內(nèi)細(xì)菌、毒素等有害物質(zhì)經(jīng)細(xì)胞旁間隙滲漏至黏膜下組織；②作為選擇性過濾器，允許營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)及水分子通過；③分泌黏液以及免疫球蛋白等物質(zhì)。上皮后成分主要指免疫屏障，包括位于黏膜固有層中的免疫細(xì)胞及其周圍的神經(jīng)肌肉組織等。先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞受到有害刺激后，通過釋放前列腺素、組胺及細(xì)胞因子等炎癥介質(zhì)發(fā)揮防御功能[15]。位于上皮細(xì)胞附近的腸膠質(zhì)細(xì)胞是腸神經(jīng)系統(tǒng)的細(xì)胞組分，與黏膜下神經(jīng)叢及肌間神經(jīng)叢存在聯(lián)系，起到協(xié)調(diào)腸道信號(hào)傳導(dǎo)的作用[17]。由此可見，腸黏膜屏障是一個(gè)復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，各組分之間緊密聯(lián)系，共同調(diào)節(jié)腸道的吸收、分泌以及運(yùn)動(dòng)，同時(shí)分隔腸腔內(nèi)物質(zhì)，抵抗致病性抗原侵入。

1.2腸黏膜屏障的功能檢測(cè) 腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)異常引起屏障功能的改變。腸道通透性指無載體系統(tǒng)輔助下，中等大小的親水性分子順濃度梯度方向的非介導(dǎo)性的跨腸上皮運(yùn)動(dòng)。因此，通常利用腸黏膜通透性的變化來間接反映腸黏膜屏障功能，通透性增加，表明腸黏膜屏障功能紊亂。腸黏膜通透性的檢測(cè)方法與技術(shù)不斷發(fā)展，主要依據(jù)通透性標(biāo)志物能夠經(jīng)細(xì)胞旁或跨細(xì)胞途徑穿過腸黏膜上皮[7]。體內(nèi)腸道通透性的測(cè)量主要通過測(cè)定被腸道吸收或代謝不良的分子(乳果糖、甘露醇、鼠李糖、三氯蔗糖、51CrEDTA以及聚乙二醇等)的尿液排泄量來實(shí)現(xiàn)。乳果糖-甘露醇比率(lactulose-mannitol ratio，LMR)是既往常用的檢測(cè)方法，但由于尿液收集時(shí)間與飲食的差異、基線糖含量不同以及腸道微生物的干擾，LMR檢測(cè)費(fèi)時(shí)且結(jié)果不可靠[18]。

體外測(cè)量方法包括腸黏膜活檢組織的灌流室研究(Ussing chamber)以及緊密連接蛋白表達(dá)水平的檢測(cè)，具有一定的侵入性。因此，由于操作簡(jiǎn)便安全，血清學(xué)標(biāo)志物的檢測(cè)得到廣泛應(yīng)用，如外周血D-乳酸(由腸道菌群產(chǎn)生)、二胺氧化酶(diamine oxidase，DAO)(分布于哺乳動(dòng)物小腸黏膜絨毛中)以及內(nèi)毒素(革蘭陰性菌產(chǎn)生，主要成分為脂多糖)水平升高可以反映腸黏膜通透性增加，腸黏膜屏障破壞[7]。研究發(fā)現(xiàn)，血清Zonulin(緊密連接蛋白內(nèi)源性調(diào)節(jié)物)可以作為一種簡(jiǎn)單的血清學(xué)標(biāo)志物反映腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)腸道通透性的改變[19]。此外，組織蛋白酶是一類廣泛存在于溶酶體內(nèi)的胞內(nèi)蛋白酶，參與蛋白質(zhì)水解，在維持宿主生理穩(wěn)態(tài)以及防御機(jī)制中發(fā)揮重要作用。根據(jù)不同作用機(jī)制，蛋白酶可分為半胱氨酸蛋白酶、絲氨酸蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶等。研究表明，結(jié)腸炎小鼠體內(nèi)半胱氨酸蛋白酶導(dǎo)致腸黏膜屏障破壞、腸黏膜通透性增加，使炎癥持續(xù)存在[20]；另有研究發(fā)現(xiàn)，IBS患者糞便絲氨酸蛋白酶水平增加，隨后經(jīng)IBS患者糞便上清液灌胃后，實(shí)驗(yàn)小鼠的腸道通透性增加[21]。因此，測(cè)定糞便組織蛋白酶水平可能在一定程度上反映腸道屏障功能的變化，但仍需進(jìn)一步研究的確定。

綜上所述，目前檢測(cè)腸黏膜屏障的方法多種多樣，主要涉及結(jié)構(gòu)或功能、體內(nèi)或體外、有創(chuàng)或無創(chuàng)等技術(shù)，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)研究對(duì)象、研究設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)條件等選擇合適的檢測(cè)手段。然而，每種方法各具優(yōu)缺點(diǎn)，目前國內(nèi)外尚無統(tǒng)一的腸黏膜屏障功能檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，且檢測(cè)方法不同，結(jié)論可能存在差異，因此分析結(jié)果時(shí)應(yīng)考慮檢測(cè)技術(shù)的影響。

2 慢性便秘腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)與功能的變化

正常情況下，腸黏膜屏障能夠隔離腸腔內(nèi)物質(zhì)，防止致病性抗原侵入黏膜下組織。但大量研究表明，在某些疾病狀態(tài)下，腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)破壞、功能受損[22-27]可能參與了疾病的發(fā)生發(fā)展。深入探究其潛在的致病機(jī)制，將為有效治療方案的選擇提供有力的理論依據(jù)?，F(xiàn)重點(diǎn)介紹慢性便秘患者腸黏膜屏障的改變。

2.1腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)的改變

2.1.1微生物屏障 腸道菌群是定植于人體遠(yuǎn)端腸道的復(fù)雜微生物群落，其穩(wěn)態(tài)能夠抵抗病原體的過度生長(zhǎng)，參與宿主的免疫反應(yīng)、細(xì)胞增殖及能量合成，激活腸道內(nèi)分泌功能和神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)，對(duì)維持機(jī)體生命活動(dòng)和健康具有重大意義。目前研究表明，慢性便秘患者存在腸道菌群失調(diào)，主要表現(xiàn)為有益菌群(乳酸桿菌、雙歧桿菌等)相對(duì)減少，潛在致病菌相對(duì)增加，物種豐富度及多樣性降低[10,28]。便秘患者通常存在腸道動(dòng)力異常，導(dǎo)致有害菌群長(zhǎng)時(shí)間滯留于腸腔，直接或間接(產(chǎn)生活性分子)破壞腸黏膜屏障[29]：過量致病菌產(chǎn)生大量?jī)?nèi)毒素和外毒素直接侵襲腸黏膜，導(dǎo)致黏膜通透性增加，并可能通過蛋白酶促進(jìn)緊密連接降解，進(jìn)而破壞腸機(jī)械屏障[15]；Akkermansia屬于革蘭陰性厭氧菌，可產(chǎn)生大量的黏液降解酶，并可降解黏液蛋白，導(dǎo)致腸道黏液層受損[30]；致病性大腸桿菌可抑制腸上皮細(xì)胞間ZO的表達(dá)，破壞腸黏膜上皮屏障[31]；菌群失調(diào)使短鏈脂肪酸合成減少，導(dǎo)致腸黏膜細(xì)胞能量供應(yīng)不足(主要為丁酸)、杯狀細(xì)胞減少、黏液分泌減少，從而破壞腸黏液屏障[32-33]。研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸能夠調(diào)節(jié)緊密連接蛋白的表達(dá)[34]，而慢性便秘患者膽汁酸代謝異常，故推測(cè)膽汁酸代謝改變可影響腸機(jī)械屏障。此外，腸菌失調(diào)可以激活黏膜免疫反應(yīng)，促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子釋放，加重腸黏膜屏障的破壞；同時(shí)通過腦-腸軸之間的聯(lián)系，影響神經(jīng)遞質(zhì)(5-羥色胺等)或胃腸激素(胰高血糖素樣肽-1、肽YY、膽囊收縮素等)的合成、分泌與釋放，進(jìn)而導(dǎo)致腸道動(dòng)力、感覺及分泌的改變[35-37]。

2.1.2機(jī)械屏障 機(jī)械屏障在腸黏膜屏障功能維持中起到最重要的作用，其中以緊密連接蛋白的研究最為多見。結(jié)腸活檢的病理學(xué)研究顯示，與健康對(duì)照者相比，IBS-C患者Claudin-1及Occludin分布異常，提示腸黏膜上皮屏障改變[26]。Annaházi等[38]發(fā)現(xiàn)，IBS-C中半胱氨酸蛋白酶可通過降解Occludin引起緊密連接結(jié)構(gòu)改變；半胱氨酸蛋白酶抑制劑可改善緊密連接的破壞，緩解便秘癥狀。然而，利用示蹤電鏡直接觀察腸黏膜屏障-緊密連接顯示，與正常對(duì)照人群相比，IBS-C患者回腸末端及升結(jié)腸緊密連接結(jié)構(gòu)正常[39]；也有研究發(fā)現(xiàn)，IBS-C患者的Claudin、Occludin以及ZO信使RNA表達(dá)無變化[18]。

2.1.3免疫屏障 目前對(duì)慢性便秘腸黏膜免疫系統(tǒng)的研究有限。一項(xiàng)研究顯示，功能性便秘組CD3+、CD4+、CD8+、CD25+T細(xì)胞數(shù)量增加，伴有淋巴細(xì)胞增殖，且腸道通透性增加，表明便秘患者存在免疫系統(tǒng)的激活，腸黏膜存在低度炎癥反應(yīng)[40]。已有研究表明，IBS-C患者腸黏膜免疫細(xì)胞增多，如肥大細(xì)胞及淋巴細(xì)胞等[41]。激活的免疫細(xì)胞釋放許多炎癥細(xì)胞因子和神經(jīng)遞質(zhì)，進(jìn)而破壞腸黏膜屏障，引發(fā)腸道感覺和動(dòng)力的異常，如γ干擾素能夠通過降低ZO-1水平、改變緊密連接蛋白分布增加腸道通透性[42]；腫瘤壞死因子-α是一種單核細(xì)胞衍生的細(xì)胞毒素，通過激活肌球蛋白輕鏈激酶使腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞中的肌球蛋白輕鏈磷酸化，進(jìn)而調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架收縮，進(jìn)而使細(xì)胞間的緊密連接蛋白重組與Occludin內(nèi)化，導(dǎo)致細(xì)胞旁間隙擴(kuò)大，腸道通透性增加[43]；白細(xì)胞介素-4通過降低結(jié)腸上皮細(xì)胞跨膜電阻破壞腸黏膜屏障[44]；除上述炎癥因子的作用外，5-羥色胺等神經(jīng)遞質(zhì)與相應(yīng)靶細(xì)胞受體的結(jié)合也會(huì)影響腸道感覺與動(dòng)力[45]。

由此可見，微生物屏障(腸道菌群)與免疫屏障(黏膜免疫細(xì)胞)的研究結(jié)果較為一致，與健康對(duì)照相比，兩者均發(fā)生顯著改變，并導(dǎo)致腸屏障結(jié)構(gòu)破壞。然而，有關(guān)便秘患者腸黏膜機(jī)械屏障的研究結(jié)論存在差異，推測(cè)其原因可能與研究對(duì)象、研究設(shè)計(jì)以及研究指標(biāo)的檢測(cè)手段不同有關(guān)，還可能是機(jī)體代償?shù)慕Y(jié)果。目前有關(guān)慢性便秘腸黏膜屏障的研究大多集中于IBS-C，但由于樣本量有限，結(jié)論并不一致；而有關(guān)功能性便秘的研究更少見。因此，需要進(jìn)行大樣本研究，以進(jìn)一步證實(shí)相關(guān)結(jié)論。

2.2腸黏膜屏障功能的改變 既然便秘患者存在腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)改變，因此屏障功能的檢測(cè)十分必要。腸黏膜通透性的檢測(cè)是反映腸屏障功能的有效手段。一項(xiàng)對(duì)慢傳輸型便秘患者的研究顯示，與單個(gè)結(jié)腸息肉組相比，慢傳輸型便秘組血清D-乳酸、DAO以及內(nèi)毒素水平升高；且血清D-乳酸與DAO水平均隨病程和結(jié)腸傳輸時(shí)間延長(zhǎng)而升高，表明慢傳輸型便秘患者腸黏膜通透性增加[9]。另一項(xiàng)有關(guān)不同亞型IBS患者的研究發(fā)現(xiàn)，腹瀉型IBS組血清D-乳酸與DAO水平明顯高于IBS-C組、混合型IBS組、健康對(duì)照組，而IBS-C組與健康對(duì)照組血清D-乳酸和DAO水平比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[46]；Peters等[18]亦發(fā)現(xiàn)，IBS-C組與健康對(duì)照組血清內(nèi)毒素水平比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。血清Zonulin可反映腸黏膜緊密連接蛋白功能，最近一項(xiàng)研究表明，IBS-C患者血清Zonulin水平顯著高于健康對(duì)照組，提示腸黏膜滲透性增加[19]。此外，謝尚奎等[9]報(bào)道，慢傳輸型便秘患者尿液LMR顯著高于單個(gè)結(jié)腸息肉患者，而Peters等[18]利用改良LMR檢測(cè)方法進(jìn)行研究，結(jié)果表明，IBS-C組與健康對(duì)照組的尿液LMR比較差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

綜上所述，便秘患者可能存在腸黏膜通透性增加、腸黏膜屏障功能紊亂，且腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。但目前反映便秘患者腸黏膜通透性的研究結(jié)論尚存在差異，其研究結(jié)論仍需高質(zhì)量研究的進(jìn)一步明確。

3 腸黏膜屏障功能的改變?cè)诼员忝匕l(fā)病機(jī)制中的作用

慢性便秘是多因素綜合作用的結(jié)果，包括遺傳、飲食與生活方式、精神心理、腸道動(dòng)力紊亂、盆底肌肉功能不協(xié)調(diào)、內(nèi)臟感覺異常、腦-腸軸、腸道菌群改變、免疫炎癥以及胃腸激素等[47]。便秘患者腸黏膜屏障功能的受損程度不同，其在便秘發(fā)病中發(fā)揮了一定作用，患者腸道菌群紊亂(微生物屏障破壞)，致病菌可通過改變緊密連接蛋白分布、促進(jìn)緊密連接蛋白內(nèi)化及降解等途徑直接或間接地破壞腸黏膜機(jī)械屏障，使腸腔內(nèi)致病性抗原物質(zhì)(細(xì)菌、毒素等)滲漏至周圍組織，激活黏膜固有層中的免疫細(xì)胞(免疫屏障)，包括淋巴細(xì)胞、肥大細(xì)胞等，釋放γ干擾素、腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-2、白細(xì)胞介素-4以及白細(xì)胞介素-6等一系列炎癥細(xì)胞因子，使腸黏膜處于低度炎癥狀態(tài)，進(jìn)而導(dǎo)致緊密連接蛋白的進(jìn)一步損傷，持續(xù)加重腸屏障破壞；此外，腸黏膜屏障各組分的破壞可能通過影響腸道神經(jīng)遞質(zhì)與肽類激素的釋放、激活腸道感受器和周圍神經(jīng)元而引起腸道動(dòng)力、感覺和分泌功能異常。

相關(guān)文獻(xiàn)指出，功能性便秘與IBS-C是同一種疾病不同發(fā)展?fàn)顟B(tài)的表現(xiàn)[48]，但腹痛仍是鑒別兩者的關(guān)鍵癥狀[49]。因此，進(jìn)一步比較功能性便秘與IBS-C腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)與功能，明確其細(xì)微差別，可能有助于解釋兩者臨床表現(xiàn)和發(fā)病機(jī)制的差異。此外，腸黏膜屏障功能的改變與慢性便秘的關(guān)系尚未完全闡明，需要更多研究的探索。

4 小 結(jié)

腸黏膜屏障是復(fù)雜的防御系統(tǒng)，各組分緊密聯(lián)系、相互影響、共同作用，處于動(dòng)態(tài)平衡。慢性便秘時(shí)，腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)的改變、破壞，腸黏膜通透性增加，屏障功能持續(xù)受損，致病性抗原物質(zhì)侵入黏膜下層引起腸道動(dòng)力感覺改變。然而，目前尚無統(tǒng)一的腸黏膜屏障檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)腸黏膜屏障改變?cè)诼员忝匕l(fā)病中具體分子機(jī)制的研究較少。未來對(duì)便秘患者腸黏膜屏障改變與臨床表型之間的深入研究，將有助于進(jìn)一步認(rèn)識(shí)慢性便秘的發(fā)病機(jī)制并尋找治療新靶點(diǎn)，以指導(dǎo)并完善臨床診治策略。