齊梅?周悅?張夢圓?方盛泉

【摘要】胃食管反流?。℅ERD）是臨床常見的一種治療具有挑戰(zhàn)性的反復(fù)發(fā)作性疾病。長期燒心和（或）反流癥狀嚴(yán)重影響患者日常生活質(zhì)量。研究表明，GERD與食管抗反流屏障受損密切相關(guān)，黏蛋白（MUC）即為該屏障主要組成成分。該文主要對MUC在GERD發(fā)病機(jī)制中的作用及其影響因素作一綜述。

【關(guān)鍵詞】黏蛋白；胃食管反流；發(fā)病機(jī)制；影響因素

Research progress on the role of mucin in the pathogenesis of gastroesophageal reflux disease Qi Mei，Zhou Yue， Zhang Mengyuan， Fang Shengquan. Department of Gastroenterology， Yueyang Hospital of Integrative Medicine， Shanghai University of Traditional Chinese Medicine， Shanghai 200080， China

Corresponding author， Fang Shengquan， E-mail： fsq20032003@163.com

【Abstract】Gastroesophageal reflux disease （GERD） is a common recurrent disease and the treatment of GERD is challenging. Chronic heartburn and/or reflux symptoms seriously affect the quality of daily life of patients. Studies have shown that GERD is closely associated with the impairment of anti-reflux barrier of the esophagus， of which mucin （MUC） is the main component. The role of MUC in the pathogenesis of GERD and influencing factors were reviewed in this article.

【Key words】Mucin； Gastroesophageal reflux； Pathogenesis； Influencing factor

酸、蛋白酶以及其他化學(xué)因素刺激食管黏膜并在其表面堆積，食管管腔分泌的相關(guān)蛋白在食管表面形成特定保護(hù)屏障，兩者通過拮抗作用維持平衡。由于長期受外界化學(xué)強(qiáng)刺激如酸的影響，食管上皮細(xì)胞間隙擴(kuò)張，完整性缺失，抗反流屏障受損則極易誘發(fā)導(dǎo)致胃食管反流?。℅ERD）。黏蛋白（MUC）被證實(shí)為食管上皮抗反流屏障的主要組成部分，本文就MUC在GERD中的發(fā)病機(jī)制及調(diào)控其分泌表達(dá)的因素作一綜述。

一、MUC概述

MUC是一種對蛋白酶具有抵抗作用的密集型復(fù)雜結(jié)構(gòu)，其特征為一個(gè)大的絲狀結(jié)構(gòu)域，由杯狀細(xì)胞合成，通過高分子量O連接的糖蛋白，使黏液具有黏性，屬于保護(hù)性糖蛋白家族。相關(guān)研究統(tǒng)計(jì)表示，該蛋白家族共包含有22種特征成員（MUC1～MUC22）；根據(jù)其在食管上皮組織中的作用及結(jié)構(gòu)形態(tài)將其分為分泌型MUC與膜結(jié)合型MUC［1］。分泌型MUC是一種不具有跨膜結(jié)構(gòu)域，借助于食管黏膜下的黏液腺分泌以及吞咽唾液恢復(fù)結(jié)構(gòu)功能保護(hù)食管黏膜免受機(jī)械與化學(xué)侵蝕的第一層保護(hù)屏障，包含有MUC2、MUC5AC、MUC5B、MUC6、MUC7、MUC8和MUC9等，進(jìn)一

步細(xì)分為大型凝膠性MUC與小型可溶性MUC；其中MUC2、MUC5AC、MUC6與反流性疾病密切相關(guān)［2］。分泌型MUC僅存在于食管黏膜表面并起特定的保護(hù)作用，相比于分泌蛋白，膜結(jié)合型MUC具有信號(hào)傳導(dǎo)能力，從而影響GERD發(fā)生發(fā)展，有關(guān)于MUC的異常表達(dá)已在諸多報(bào)道中體現(xiàn)。

二、MUC與GERD

GERD的發(fā)病機(jī)制包含食管上皮細(xì)胞間機(jī)械性黏合松弛，誘發(fā)擴(kuò)張細(xì)胞間隙導(dǎo)致第一道防護(hù)屏障損傷（食管黏膜完整性早期受損）；食管運(yùn)動(dòng)障礙、括約肌壓力降低影響食管上皮頂端表達(dá)膜結(jié)合型MUC封閉干預(yù)旁路功能，相關(guān)特異性靶點(diǎn)通道經(jīng)調(diào)節(jié)對酸性刺激通透性增加，進(jìn)一步刺激黏膜導(dǎo)致反流癥狀頻發(fā)［3-4］。經(jīng)證實(shí)至少有3種MUC與GERD的發(fā)病機(jī)制及加重緩解因素密切相關(guān)。正常人咽喉上皮細(xì)胞中可監(jiān)測到MUC1等13種MUC表達(dá)，其中MUC1、MUC4為主要跨膜MUC；而存在咽喉反流性疾病的患者，作為氣道黏液主要成分的MUC2、MUC5AC、MUC5B表達(dá)明顯降低，從而進(jìn)一步影響抗反流保護(hù)屏障導(dǎo)致GERD［5］。研究發(fā)現(xiàn)，GERD患者中MUC5AC、MUC2編碼基因存在異位表達(dá)；一項(xiàng)體外模型研究指出，MUC5AC和MUC6的下調(diào)降低了黏膜對胃酸的保護(hù)作用［6］。已存在反流的患者因反流對食管黏膜的反復(fù)損傷導(dǎo)致MUC表達(dá)改變，即從正常的膜結(jié)合型MUC、黏膜下腺分泌型MUC轉(zhuǎn)變?yōu)榉置谀z凝型MUC，類似于胃腸道中發(fā)現(xiàn)的MUC，食管黏膜保護(hù)屏障結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，防御作用減弱而致GERD。

1. MUC1

MUC1是一種已被證實(shí)參與腫瘤增殖相關(guān)的MUC，在人體中通過兩種不同形式表達(dá)：跨膜蛋白復(fù)合物及分泌異構(gòu)體；于食管上皮頂端表達(dá)，依附腸激酶、特異性蛋白聚糖等融合組成的復(fù)雜蛋白體結(jié)構(gòu)域，形成“糖萼”，固定于細(xì)胞表面。一項(xiàng)GERD的體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，MUC1對酸和胃蛋白酶的反應(yīng)高敏感，在已建立的實(shí)驗(yàn)條件下證實(shí)MUC1的表達(dá)與定位在酸暴露發(fā)生時(shí)即刻達(dá)到穩(wěn)定，而酸暴露時(shí)間延長則MUC1明顯增加［7］。另有文獻(xiàn)報(bào)道，在GERD患者中，根尖連接處MUC的失序與異常表達(dá)是反流癥狀持續(xù)的代表參數(shù)。在反流發(fā)生過程中有幾種膽汁酸分泌影響MUC1表達(dá)上調(diào)。MUC1在眾多疾病的惡性轉(zhuǎn)化過程中均存在過表達(dá)，并作為公認(rèn)的一種致癌分子，參與多種信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡等生理病理階段［8］。

2. MUC2

在正常食管的黏膜表面黏附有與胃類似的保護(hù)性黏液凝膠屏障；當(dāng)食管黏膜長期受酸等物質(zhì)侵蝕，鱗狀上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變、化生，易被杯狀細(xì)胞替代。McIntire等（2011年）研究證實(shí)反流性疾病中均可檢測到MUC2基因編碼強(qiáng)陽性異位表達(dá)。MUC2是表達(dá)于結(jié)腸、小腸杯狀上皮細(xì)胞的一種腸型MUC，影響該MUC的基因位于IIP15.5染色體上，由豐富的半胱氨酸殘基組成分子形態(tài)結(jié)構(gòu)，連接各個(gè)分子間的二硫鍵影響上皮細(xì)胞表面蛋白復(fù)合體的識(shí)別聚集，從而影響凝膠保護(hù)屏障形成；凝膠保護(hù)屏障與酸、胃蛋白酶及其他有害物質(zhì)之間存在一種微妙的動(dòng)態(tài)平衡，該平衡由附著在細(xì)胞上皮的MUC所具備的特定應(yīng)激性刺激與外界化學(xué)刺激調(diào)節(jié)維持［9］。黏附在細(xì)胞表面的MUC受體經(jīng)內(nèi)源性蛋白酶釋放，通過細(xì)胞外分裂釋放擴(kuò)散到黏液中并與MUC2相互作用組成具有黏彈性凝膠狀特性，當(dāng)機(jī)體內(nèi)存在強(qiáng)化學(xué)或機(jī)械刺激時(shí)，杯狀細(xì)胞迅速產(chǎn)生生理性防御，膜內(nèi)大量黏液顆粒融合并釋放，杯狀細(xì)胞內(nèi)部清空，僅存留一薄膜結(jié)構(gòu)而被當(dāng)做炎性分子清掃，數(shù)量驟減致使MUC分泌受影響，從而導(dǎo)致食管上皮細(xì)胞脫離屏障庇護(hù)并充分暴露于酸性等刺激性環(huán)境中，發(fā)生不可逆的病理性黏膜灼傷，發(fā)生GERD。

3. MUC5AC

MUC5AC是呼吸道中分泌的，由杯狀細(xì)胞的特化細(xì)胞合成，是一種具有黏彈性特性的高糖基化多聚體MUC，能夠穩(wěn)定發(fā)揮維持黏液纖毛功能，保護(hù)上皮細(xì)胞免受污染、炎癥、環(huán)境刺激等作用。該MUC產(chǎn)物的分泌可持續(xù)在呼吸道表面形成厚度約為幾十微米的彈性凝膠。Nordman等（2002年）發(fā)現(xiàn)胃源型的MUC5AC表達(dá)為大的寡聚蛋白，并在基因決定因子方面存在明顯的糖基化差異，實(shí)驗(yàn)證明MUC5AC存在兩種表達(dá)形式，一種為明顯成熟的完全糖基化，另一種被視為“前體”的低糖基化寡聚形式［10］。胃黏液由兩種不同形式組織分布的MUC組成，并通過表皮細(xì)胞和腺體分泌差異提供一種特定的機(jī)制，進(jìn)而調(diào)節(jié)酸分泌、管腔內(nèi)細(xì)菌或某些有毒物質(zhì)存在的相關(guān)保護(hù)層結(jié)構(gòu)。而炎癥等化學(xué)強(qiáng)刺激MUC5AC分泌活躍，并與細(xì)胞外的分子結(jié)合形成高黏彈性痰液，因此部分GERD患者中出現(xiàn)咽部癥狀反復(fù)。持續(xù)性反流引起組織損傷、刺激細(xì)胞增殖轉(zhuǎn)移均影響食管上皮MUC異位表達(dá)。一項(xiàng)關(guān)于Barrett食管的研究已觀察到編碼分泌MUC5AC基因的異位表達(dá)，并證實(shí)MUC5AC的下調(diào)降低了黏膜對胃酸的保護(hù)作用［11］。雖然MUC5AC作為保護(hù)性MUC防止食管上皮黏膜免受酸物質(zhì)侵害，然而異位表達(dá)的不穩(wěn)定性容易受炎癥影響產(chǎn)生咽部癥狀。黏液凝膠屏障的解離通常由黏液酶誘導(dǎo)發(fā)生。GERD存在長期反復(fù)反流發(fā)作，大量蛋白酶、酸性物質(zhì)極易刺激上皮細(xì)胞并導(dǎo)致黏液屏障受損而疾病纏綿。

4. MUC6

MUC6是一種胃源型的免疫組化標(biāo)志物，Patil等（2013年）在一項(xiàng)有關(guān)Barrett食管MUC表達(dá)研究中發(fā)現(xiàn)MUC6可在酸性環(huán)境調(diào)節(jié)下，激活轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致柱狀上皮細(xì)胞重編碼，并在其中普遍表達(dá)，通過借助于免疫圖譜再現(xiàn)了Barrett食管發(fā)生發(fā)展過程中的上皮細(xì)胞表型變化，證實(shí)在酸性介質(zhì)中對病因誘導(dǎo)的病變進(jìn)行再上皮化可能是化生過程的生物病理機(jī)制這一假設(shè)。MUC6在Barrett以及食管上皮異常增生黏膜中高度表達(dá)，提示MUC6上升趨勢與食管不典型增生發(fā)展為腺癌進(jìn)展過程密切相關(guān)。

三、MUC的功能及其影響因素

酸、胃蛋白酶等有害物質(zhì)到達(dá)食管黏膜，作用于鱗狀上皮管腔表面，由MUC構(gòu)成的第一道屏障作為黏液緩沖層受機(jī)械力、化學(xué)物質(zhì)損害，然后借助于食管黏膜下黏膜腺持續(xù)分泌與吞咽唾液完成屏障層修復(fù)。因此，其主要功能可為保護(hù)、運(yùn)輸以及潤滑；除此之外，MUC家族根據(jù)其分布特點(diǎn)還具有調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞周期性分化、更新，調(diào)控細(xì)胞間黏附、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等作用。

1. 反流物的pH值與成分

大量回顧研究數(shù)據(jù)表明，GERD早期反流事件的發(fā)生與酸誘導(dǎo)食管上皮細(xì)胞旁路通透性增加呈正相關(guān)，胃食管反流的pH值與成分影響食管黏膜中MUC的表達(dá)。與健康受試者相比，GERD患者M(jìn)UC表達(dá)降低，食管上皮細(xì)胞濾過膽鹽、蛋白酶等物質(zhì)通透性增加，抗反流黏膜屏障受損加劇；而在此過程中，膽鹽濃度尤為重要，在低濃度膽鹽環(huán)境中，膜結(jié)合型MUC可輔助上皮細(xì)胞增加表達(dá)調(diào)節(jié)屏障防御功能，持續(xù)性反流導(dǎo)致膽鹽、胰蛋白酶等濃度積累迅速降低屏障防御作用；根據(jù)目前已知的反流發(fā)生模式，含膽鹽的酸及弱酸性溶液等物質(zhì)直接侵蝕食管黏膜，一旦黏膜防御機(jī)制受損表面糖蛋白降解，離子沿細(xì)胞間隙穿透黏膜下層，誘發(fā)細(xì)胞凋亡及炎癥發(fā)生，進(jìn)而改變組織結(jié)構(gòu)，如發(fā)生細(xì)胞間隙擴(kuò)張［12-13］。Weijenborg等（2014年）提出酸影響MUC表達(dá)，與食管黏膜完整性有關(guān)，進(jìn)一步借助于試驗(yàn)評估得出，食管黏膜短時(shí)間暴露于反流成分可導(dǎo)致上皮通透性增加，長期影響產(chǎn)生食管超敏反應(yīng)。

2. 唾液對MUC屏障影響

由于GERD病因復(fù)雜、疾病類型繁多，促進(jìn)疾病反復(fù)的誘因排除食管黏膜長時(shí)間接觸反流之外，唾液分泌減少及食管清除時(shí)間延長導(dǎo)致食管黏膜防御機(jī)制受損亦很重要［14］。食管黏膜防御機(jī)制的第一道屏障數(shù)量及質(zhì)量修復(fù)依附于唾液分泌，經(jīng)機(jī)械化學(xué)刺激食管黏膜，由食管唾液反射介導(dǎo)的唾液碳酸氫鹽分泌顯著增加保護(hù)黏膜屏障受損。一般來說，唾液MUC保護(hù)潛在原理為：凝集微生物并促進(jìn)侵襲因子清除，也可以分散微生物，阻礙它們向毒性狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。GERD發(fā)病與食管黏膜完整性受損相關(guān)，其中唾液、黏液及碳酸氫鹽是影響抗反流屏障黏膜完整性的重要組成部分。由于缺乏黏液分泌及碳酸氫鹽的產(chǎn)生，食管內(nèi)壁無法提供中和反流內(nèi)容物所必需的生化環(huán)境，有害刺激對食管上皮細(xì)胞間的連接復(fù)合物損傷導(dǎo)致細(xì)胞間通透性增加而破壞食管壁，松散的細(xì)胞空隙使有毒物質(zhì)更易滲透構(gòu)成食管壁底層結(jié)構(gòu)暴露，尤其是反流成分可引起對食管固有層神經(jīng)化學(xué)通路的有害刺激而造成黏膜損傷。

3. 誘發(fā)MUC增殖及抑制因素

近幾年一系列研究表明生物活性細(xì)胞因子（主要為1型和2型細(xì)胞因子）嚴(yán)格控制影響MUC的分泌、表達(dá)，例如Th1型細(xì)胞因子（包含有IL-1、IFN-γ）具有抑制兩種類型MUC產(chǎn)生/胞吐作用，Th2型細(xì)胞因子可明顯調(diào)節(jié)MUC基因表達(dá)［15］。Suriano等［16］通過研究證實(shí)低纖維飲食可導(dǎo)致相關(guān)細(xì)菌種植從而影響?zhàn)ひ鹤兿∈瑁攀忱w維和多糖通常被認(rèn)為是腸道細(xì)菌的能量來源，而在缺乏纖維的情況下，細(xì)菌可利用MUC代謝來滿足自身能量需求。一項(xiàng)通過模擬人類飲食結(jié)構(gòu)喂養(yǎng)動(dòng)物的研究表明飲食和MUC之間存在聯(lián)系，證實(shí)低纖維飲食與更薄的黏液層有關(guān)結(jié)論，這種導(dǎo)致生理結(jié)構(gòu)稀疏或變薄的外界刺激使上皮黏膜細(xì)胞暴露于細(xì)菌、胃酸等物質(zhì)并與之密切接觸，長期反復(fù)易產(chǎn)生相應(yīng)的免疫、損傷炎癥，炎癥刺激細(xì)胞衰竭致使MUC分泌減少，黏液層變薄加劇，高脂肪飲食易引起上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激，抑制保護(hù)屏障所需MUC產(chǎn)生和分泌［17-18］。

4.作用通路

一般來說，MUC受JAK/STAT、SAPK/JNK或MAPK等信號(hào)通路影響，進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子并刺激各種MUC分泌［19］。動(dòng)物研究表明，MUC5AC在IL誘導(dǎo)下，可通過連續(xù)激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)在人體氣道上皮細(xì)胞和哮喘小鼠模型中提升表達(dá)數(shù)量；一項(xiàng)研究結(jié)論得出，表皮生長因子受體信號(hào)通路也可誘導(dǎo)MUC5AC并對其表達(dá)調(diào)控［20］。MUC1表達(dá)水平升高可借助于IFN-γ受體激活JAK/STAT通路完成；除此之外，許多種類的細(xì)菌已被發(fā)現(xiàn)具有調(diào)節(jié)MUC的功能，如革蘭陰性菌鞭毛蛋白與表面受體結(jié)合，釋放ATP可誘導(dǎo)磷脂酶C/Ras途徑介導(dǎo)的MUC轉(zhuǎn)錄發(fā)生；同樣，革蘭陰性銅綠假單胞菌可通過激活MAP信號(hào)通路上調(diào)MUC2、MUC5AC表達(dá)［21］。

四、小 結(jié)

MUC在GERD發(fā)病機(jī)制中具有不可替代的重要作用，對于MUC的調(diào)控并非單一因素，其表達(dá)轉(zhuǎn)錄、分泌產(chǎn)生受諸多因子、通路影響，這也是GERD易受各種因素影響反復(fù)發(fā)作，雖治療方式多樣然而療效不佳、復(fù)發(fā)率仍有待降低的原因。GERD與MUC的相關(guān)研究仍存在局限性，如MUC調(diào)節(jié)通路途徑繁多，敏感性MUC涉及疾病種類較多，并非具有特異性指向，仍需進(jìn)一步深入研究潛在的分子機(jī)制。

參 考 文 獻(xiàn)

［1］ Schwarz H， Hoffmann W. Subcellular localization of the TFF peptides xP1 and xP4 in the Xenopus laevis gastric/esophageal mucosa： different secretion modes reflecting diverse protective functions［J］. Int J Mol Sci， 2020， 21（3）： 761.

［2］ Ozcan H A， Anuk T， Ozden O. Expression profile and cellular localizations of mucin proteins， CK7， and cytoplasmic p27 in Barretts esophagus and esophageal adenocarcinoma［J］. Adv Med Sci， 2018， 63（2）： 296-300.

［3］ Zheng Z， Shang Y， Wang N， et al. Current advancement on the dynamic mechanism of gastroesophageal reflux disease［J］. Int J Biol Sci， 2021， 17（15）： 4154-4164.

［4］ Kaurrany M R， Akil M A， Punagi A Q， et al. Clinical profile and characteristics of eosinophilic esophagitis patients presenting with refractory gastroesophageal reflux disease in Makassar， Indonesia［J］. Pan Afr Med J， 2022， 41： 93.

［5］ Hoang O N， Ermund A， Jaramillo A M， et al. Mucins MUC5AC and MUC5B are variably packaged in the same and in separate secretory granules［J］. Am J Respir Crit Care Med， 2022， 206（9）： 1081-1095.

［6］ Carpenter J， Wang Y， Gupta R， et al. Assembly and organization of the N-terminal region of mucin MUC5AC： indications for structural and functional distinction from MUC5B［J］. Proc Natl Acad Sci U S A， 2021， 118（39）： e2104490118.

［7］ Meloni M， Buratti P， Carriero F， et al. In vitro modelling of barrier impairment associated with gastro-oesophageal reflux disease （GERD）［J］. Clin Exp Gastroenterol， 2021， 14： 361-373.

［8］ Supruniuk K， Radziejewska I. MUC1 is an oncoprotein with a significant role in apoptosis （Review）［J］. Int J Oncol， 2021， 59（3）： 68.

［9］ Paone P， Cani P D. Mucus barrier， mucins and gut microbiota： the expected slimy partners［J］. Gut， 2020， 69（12）： 2232-2243.

［10］ Cho H Y， Park S， Miller L， et al. Role for mucin-5AC in upper and lower airway pathogenesis in mice［J］. Toxicol Pathol， 2021， 49（5）： 1077-1099.

［11］ Korbut E， Janmaat V T， Wierdak M， et al. Molecular profile of barretts esophagus and gastroesophageal reflux disease in the development of translational physiological and pharmacological studies［J］. Int J Mol Sci， 2020， 21（17）： 6436.

［12］ Milani D C， Borba M， Farré R， et al. Gastroesophageal reflux disease and dental erosion： the role of bile acids［J］. Arch Oral Biol， 2022， 139： 105429.

［13］ Zachariah R A， Goo T， Lee R H. Mechanism and pathophysiology of gastroesophageal reflux disease［J］. Gastrointest Endosc Clin N Am， 2020， 30（2）： 209-226.

［14］ Patel V， Ma S， Yadlapati R. Salivary biomarkers and esophageal disorders［J］. Dis Esophagus， 2022， 35（7）： doac018.

［15］ Melhem H， Regan-Komito D， Niess J H. Mucins dynamics in physiological and pathological conditions［J］. Int J Mol Sci， 2021， 22（24）： 13642.

［16］ Suriano F， Nystr?m E E L， Sergi D， et al. Diet， microbiota， and the mucus layer： the guardians of our health［J］. Front Immunol， 2022， 13： 953196.

［17］ Mastrodonato M， Calamita G， Mentino D， et al. High-fat diet alters the glycosylation patterns of duodenal mucins in a murine model［J］. J Histochem Cytochem， 2020， 68（4）： 279-294.

［18］ Ruan Z， Yu Y， Han P， et al. Si-wu water extracts protect against colonic mucus barrier damage by regulating Muc2 mucin expression in mice fed a high-fat diet［J］. Foods， 2022， 11 （16）： 2499.

［19］ Li T， Wang Y， Huang S， et al. The regulation mechanism of MUC5AC secretion in airway of obese asthma［J］. Cell Mol Biol， 2022， 68（7）： 153-159.

［20］ Inoue D， Kubo H， Watanabe M， et al. Submucosal gland cells in human lower airways produce MUC5AC protein［J］. Respirology， 2008， 13（2）： 285-287.

［21］ Arias ?， Vicario M， Bernardo D， et al. Toll-like receptors-mediated pathways activate inflammatory responses in the esophageal mucosa of adult eosinophilic esophagitis［J］. Clin Transl Gastroenterol， 2018， 9（4）： 147.

（收稿日期：2023-06-04）

（本文編輯：楊江瑜）