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(huì)面臨沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。膿毒癥的發(fā)病機(jī)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(rèn)為，腸道作為營(yíng)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(jī)體及參與危重病的病理生理發(fā)展過程中僅是一個(gè)被動(dòng)者的角色。隨著對(duì)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。現(xiàn)就近年關(guān)于腸黏膜屏障對(duì)腸源性膿毒癥發(fā)病及其防治影響的研究進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)制結(jié)合在一起，共同抵抗外來有害物質(zhì)對(duì)機(jī)體的侵襲。

1.1 機(jī)械屏障 完整的機(jī)械屏障主要由腸上皮細(xì)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(xì)胞和杯狀細(xì)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(jī)械性和化學(xué)性破壞。腸上皮細(xì)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(xì)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(xì)胞間的縫隙，阻止腸腔中細(xì)菌和產(chǎn)生的毒素物質(zhì)抵達(dá)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(xì)胞的增殖和覆蓋過程保持相對(duì)平衡，當(dāng)腸上皮周期性脫落更替時(shí)，入侵的病原菌可被散落的細(xì)胞碎片所阻擋，最后通過腸道排出體外。而上皮細(xì)胞增生、遷移速率在腸黏膜損傷時(shí)會(huì)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(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生的黏蛋白是腸上皮表層黏液的主要成分，其碳?xì)浣Y(jié)構(gòu)與細(xì)菌黏附受體相似，通過結(jié)合位點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)可抑制細(xì)菌結(jié)合于腸上皮細(xì)胞上，從而使其滯留在黏液層，在腸發(fā)生蠕動(dòng)時(shí)被排出。腸道內(nèi)的消化液可稀釋毒素，同時(shí)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(xì)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(xì)胞壁從而裂解細(xì)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(xì)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(xì)胞、固有層淋巴細(xì)胞等。GALT通過及時(shí)清除危險(xiǎn)信號(hào)，維持腸道免疫環(huán)境的穩(wěn)定；而對(duì)于無害刺激，GALT可激活免疫耐受機(jī)制，使機(jī)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(xì)菌的特異性抗原結(jié)合抑制細(xì)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(xì)胞、自然殺傷細(xì)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(dòng)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(gè)的微生態(tài)系統(tǒng)。依據(jù)細(xì)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(shì)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(xì)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(dú)特的結(jié)構(gòu)和代謝活動(dòng)抑制某些致病菌的生長(zhǎng)，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(jī)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(jìn)入血液，形成腸源性內(nèi)毒素血癥，并可進(jìn)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(diǎn)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(jìn)程中機(jī)體產(chǎn)生的促炎細(xì)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(dá)，削弱封閉蛋白Claudin-1的磷酸化水平等。而對(duì)于膿毒癥條件下細(xì)菌易位時(shí)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(xì)菌16 SrDNA測(cè)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(jìn)展，重新詮釋了腸道細(xì)菌易位發(fā)生的相關(guān)機(jī)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(xì)菌是成人腸道內(nèi)的主要菌群(約占90%)。這些細(xì)菌共同構(gòu)成復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，在機(jī)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(xì)菌可向腹腔移位。1966年“細(xì)菌移位(BT)”概念被Wolochow 等提出，認(rèn)為腸腔內(nèi)細(xì)菌通過腸黏膜的遷移過程。后來Alexander等將定義擴(kuò)大為“微生物移位”，提出除了活的細(xì)菌，腸腔內(nèi)死亡的細(xì)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(xì)菌移位的概念得到補(bǔ)充與發(fā)展。Meakins等[8]闡述了胃腸道是發(fā)生MODS原動(dòng)力的觀點(diǎn)，認(rèn)為腸內(nèi)細(xì)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(xì)菌移位的概念并未得到當(dāng)時(shí)研究者們的一致認(rèn)同。Macfie等[9]通過對(duì)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(xì)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(xì)菌檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，多種腸道細(xì)菌易位至患者外周血，表明在膿毒癥患者中多種細(xì)菌易位是普遍存在的現(xiàn)象。

以往對(duì)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(xì)菌易位中的作用機(jī)制尚不明確。研究表明，在膿毒癥動(dòng)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(xì)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(yàn)發(fā)現(xiàn)，與健康組比較，活動(dòng)期組腸道菌群檢測(cè)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(shí)，與腸黏膜非潰瘍區(qū)相比，潰瘍區(qū)域細(xì)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。可見，腸道微生物屏障損傷與細(xì)菌易位有一定相關(guān)性。而研究表明在細(xì)菌易位的發(fā)生機(jī)制中兩種分子發(fā)揮了重要作用，一個(gè)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(jī)制，抑制胃腸道平滑肌引起腸蠕動(dòng)減慢；另一個(gè)是病原相關(guān)性分子模式。

2.2 腸道菌群易位與腸黏膜機(jī)械屏障腸損傷 腔內(nèi)的細(xì)菌可通過TLRs介導(dǎo)的途徑誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞的增殖分化，強(qiáng)化腸黏膜上皮緊密連接，減少病原菌對(duì)腸黏膜的破壞，保護(hù)腸黏膜屏障功能。而在重度腸源性感染時(shí)，腸黏膜上皮細(xì)胞凋亡增加，緊密連接蛋白一定程度缺失，導(dǎo)致腸黏膜細(xì)胞通透性增高，腸黏膜水腫致使腸道細(xì)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(jī)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(xì)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(dòng)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(shí)維持多種T淋巴細(xì)胞包括調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)、T輔助細(xì)胞1(Th1)及T輔助細(xì)胞17(Th17)等的穩(wěn)態(tài)[13]，同時(shí)維持多種T淋巴細(xì)胞包括調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)、Th1及Th17等的穩(wěn)態(tài)；腸道菌群的平衡對(duì)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(jī)制的形成密切相關(guān)[14],菌群紊亂時(shí)，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(jī)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(xì)胞的方式誘發(fā)腸黏膜免疫屏障破壞，觀察到黏膜淋巴細(xì)胞被清除后有腸道菌群失衡的加劇，后者在腸黏膜淋巴細(xì)胞的功能恢復(fù)后逐漸恢復(fù)穩(wěn)定，說明腸黏膜免疫細(xì)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(dòng)物模型中亦發(fā)現(xiàn)有黏膜炎性浸潤(rùn)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(xì)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(xì)胞相關(guān)的通道跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制穿過腸上皮細(xì)胞，或肝臟枯否細(xì)胞吞噬功能降低時(shí)，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(gè)途徑進(jìn)入全身循環(huán)系統(tǒng)[17]。肝臟枯否細(xì)胞可被內(nèi)毒素刺激，導(dǎo)致細(xì)胞增殖變形，清除細(xì)菌或病毒的能力增強(qiáng)，同時(shí)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(duì)肝臟自身造成損傷。而后者一旦發(fā)生時(shí)，單核巨噬細(xì)胞功能下降、腸黏膜屏障損傷不能有效阻止細(xì)菌和內(nèi)毒素進(jìn)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(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終處于免疫抑制狀態(tài)，對(duì)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(duì)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(xì)胞凋亡，上調(diào)緊密連接結(jié)構(gòu)蛋白ZO-1、claudin等表達(dá)，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(yíng)養(yǎng)中較關(guān)注的對(duì)象，谷氨酰胺已被證實(shí)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(huì)伴隨有腸黏膜損傷、細(xì)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(jī)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(qiáng)免疫屏障。蔡彬等[22]證實(shí)瓜氨酸可通過調(diào)控JAK-STAT信號(hào)通路減少對(duì)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(jià)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(duì)腸道微生物群會(huì)產(chǎn)生急劇變化，鑒于對(duì)抗生素會(huì)增強(qiáng)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(xì)胞對(duì)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(yíng)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(gè)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(jī)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(xì)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(shí)腸屏障損傷可誘發(fā)腸道細(xì)菌易位，腸道菌群失調(diào)是膿毒癥中細(xì)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(duì)腸黏膜有一定保護(hù)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(qiáng)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(jià)值，但考慮到安全性和有效性，仍需進(jìn)一步試驗(yàn)驗(yàn)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(xiǎn)、操作復(fù)雜、國(guó)內(nèi)缺乏相關(guān)臨床指南等,需對(duì)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。