余 超 綜述， 王 貞 審校

(同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院腎臟風(fēng)濕科，上海 200072)

慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)患病率高達(dá)10.2%～16.2%。多數(shù)終末期腎病(end stage renal disease, ESRD)患者處于慢性持續(xù)性炎癥狀態(tài)，這種狀態(tài)易誘發(fā)心血管疾病，增加動脈粥樣硬化、精神抑郁、血管鈣化等風(fēng)險，引起惡病質(zhì)、貧血、消化不良等并發(fā)癥，加速CKD的惡化[2-3]。CKD是炎癥放大和持續(xù)性激活的培養(yǎng)基。ESRD患者血漿中炎癥細(xì)胞播散性活化，促炎癥因子、趨化因子持續(xù)性升高，循環(huán)白細(xì)胞激活，并且釋放大量活性氧自由基。氧化應(yīng)激可激活腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)、核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor kappa B, NF-κB)，刺激形成氧化脂蛋白和糖氧化產(chǎn)物，誘發(fā)大量炎癥細(xì)胞活化進(jìn)而導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)。反之，炎癥也可激活免疫細(xì)胞引發(fā)的反應(yīng)氧、氮和鹵素類反應(yīng)，在CKD的病程中形成惡性循環(huán)，加速疾病惡化，增加住院率和死亡率。

腸道是應(yīng)激反應(yīng)的中心器官，是多器官功能障礙綜合征的發(fā)動機(jī)。因此，預(yù)防和避免CKD引起的腸道損傷，特別是維護(hù)腸黏膜屏障的完整性，對延緩CKD的發(fā)展及惡化具有重要意義。本文將對國內(nèi)外有關(guān)CKD時腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)和功能改變的機(jī)制以及相關(guān)的治療措施進(jìn)行綜述。

1 腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)和功能

腸黏膜屏障主要由機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障、生物屏障等組成的一種復(fù)雜防御體系。在機(jī)體中能有效地減少腸腔內(nèi)抗原、細(xì)菌、微生物及代謝產(chǎn)物等有毒有害物質(zhì)通過門靜脈和淋巴系統(tǒng)進(jìn)入體循環(huán)，將腸腔內(nèi)物質(zhì)和機(jī)體內(nèi)環(huán)境相隔離，維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。腸道機(jī)械屏障是腸黏膜上皮屏障，由腸黏上皮細(xì)胞、細(xì)胞間緊密連接與菌膜組成，是構(gòu)成機(jī)體內(nèi)外環(huán)境中最重要的屏障。腸黏膜上皮細(xì)胞之間形成緊密的質(zhì)膜融合，可封閉細(xì)胞間頂部間隙，使質(zhì)膜之間縫隙消失，抵御有毒有害物質(zhì)入侵機(jī)體，維持腸上皮屏障功能。生理情況下，腸腔內(nèi)物質(zhì)可通過穿細(xì)胞途徑和細(xì)胞旁途徑進(jìn)入黏膜組織。上皮細(xì)胞頂部間隙通過擴(kuò)散和主動運(yùn)輸?shù)姆绞秸{(diào)節(jié)細(xì)胞間溶質(zhì)、水和電解質(zhì)的交換保證機(jī)體內(nèi)環(huán)境的相對穩(wěn)定。這種細(xì)胞間的緊密連接由多種功能各異的蛋白質(zhì)組成，主要包括閉合蛋白(claudins)、連接黏附分子(junction adhesion moleucule, JAMs)和咬合蛋白(occludin)3種完整的膜蛋白和閉鎖小帶蛋白-1(zonulaoccludens, ZO-1)等外周胞漿蛋白，對維持細(xì)胞間基本結(jié)構(gòu)和功能以及腸道通透性起到重要作用。腸黏膜上皮細(xì)胞的緊密連接復(fù)合體在充滿著細(xì)菌、微生物、毒素、抗原、消化酶、食物殘渣的腸腔、腸周圍組織和血循環(huán)之間構(gòu)建了堅實(shí)的物理性屏障。

2 尿毒癥對腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)的影響

腸黏膜上皮緊密連接結(jié)構(gòu)是腸上皮屏障結(jié)構(gòu)和功能的重要組成部分。尿毒癥時腸道通透性增加，其潛在的原因可能是尿毒癥損傷了腸黏膜上皮的緊密連接復(fù)合體。Vaziri等采用部分腎切除術(shù)和腺嘌呤灌胃兩種方法制作了尿毒癥大鼠模型，并檢測尿毒癥大鼠結(jié)腸組織黏膜上皮緊密連接復(fù)合體中重要蛋白的含量及分布。通過免疫組化和Western印跡法檢測發(fā)現(xiàn)，尿毒癥組大鼠結(jié)腸組織claudin-1、occludin和ZO-1的蛋白含量較對照組都有顯著減少。在反轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)升結(jié)腸組織occludin、ZO-1蛋白的信使RNA表達(dá)量增加。組織學(xué)病理顯示，尿毒癥組大鼠的腸黏膜固有層存在大量單核白細(xì)胞浸潤，且結(jié)腸腸壁增厚，證實(shí)尿毒癥會損傷腸黏膜上皮屏障，特別是破壞腸黏膜上皮緊密連接復(fù)合體。隨后，Vaziri等對尿毒癥大鼠的胃、空腸、回腸進(jìn)行蛋白定性定量檢測，發(fā)現(xiàn)尿毒癥組的腸黏膜上皮緊密連接復(fù)合體較正常組顯著減少。CKD可損傷腸黏膜屏障的結(jié)構(gòu)，這可能是機(jī)體在無明確外源性感染的情況下出現(xiàn)內(nèi)毒素血癥的潛在機(jī)制。

3 尿毒癥對腸黏膜屏障功能的影響

腸黏膜屏障功能障礙是指由各種原因引起腸黏膜完整性遭到破壞，腸絨毛發(fā)生萎縮、缺血、壞死、脫落，腸道通透性增加以及腸道菌群失調(diào)等。腸黏膜屏障功能發(fā)生障礙后，又易引起細(xì)菌和(或)內(nèi)毒素發(fā)生易位，誘發(fā)和(或)加重全身炎性反應(yīng)甚至最后發(fā)展成多器官功能障礙綜合征[8-10]。腸黏膜屏障功能障礙對危重疾病的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)歸都有重要影響。目前，大量研究證實(shí)在CKD進(jìn)程中都出現(xiàn)了腸黏膜屏障功能障礙： (1) 在沒有臨床感染的尿毒癥患者體內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)毒素血癥[11]，該內(nèi)毒素極可能來源于胃腸道。(2) CKD時腸道對高分子聚乙烯乙二醇等大分子的通透性增高[12]。(3) 研究[13]發(fā)現(xiàn)，尿毒癥組大鼠腸壁和腸系膜淋巴結(jié)上都檢測到了腸道細(xì)菌及其DNA片段，而在正常組則沒有。同時，在經(jīng)血液透析和未經(jīng)血液透析治療的ESRD患者血液中也檢測到了腸源性微生物的DNA[13-14]。這些都表明在尿毒癥時腸道內(nèi)的ESRD微生物易轉(zhuǎn)移進(jìn)入人體血循環(huán)。(4) 組織學(xué)證據(jù)表明，包括食管炎、胃炎、十二指腸炎、小腸炎和結(jié)腸炎等消化道炎癥性疾病在接受持續(xù)性血液透析治療的ESRD患者中普遍存在[15]。CKD損傷腸黏膜屏障潛在發(fā)病機(jī)制可能與系統(tǒng)性炎癥相關(guān)。

4 尿毒癥誘導(dǎo)破壞腸黏膜屏障的機(jī)制

尿毒癥引起的飲食、代謝、血液動力學(xué)變化等均可影響腸道微生態(tài)并引發(fā)病理改變。腸道內(nèi)細(xì)菌的黏附攻擊及其產(chǎn)生毒素的間接刺激，可引起腸黏膜上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)改變和功能障礙，細(xì)胞的皺縮又會使細(xì)胞之間的緊密連接結(jié)構(gòu)被破壞，嚴(yán)重者可引起腸黏膜機(jī)械屏障的破壞。Vaziri等[16]在體外實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，尿毒癥血液中存在著可破壞腸黏膜上皮細(xì)胞之間緊密連接蛋白的物質(zhì)，這種物質(zhì)可引起緊密連接結(jié)構(gòu)成分的嚴(yán)重丟失。通過對尿毒癥患者血液透析的治療，可成功地清除部分破壞腸黏膜上皮緊密連接蛋白的有毒有害物質(zhì)，對腸黏膜屏障起保護(hù)作用[17]。此外，Vaziri等[18]通過對人結(jié)腸上皮細(xì)胞培養(yǎng)基中加入尿素及尿素酶，發(fā)現(xiàn)尿素經(jīng)過尿素酶催化生成氨后可進(jìn)一步形成氫氧化銨，而氫氧化銨可溶解蛋白。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，加尿素酶組跨膜電阻值下降，幾乎全部結(jié)腸上皮細(xì)胞間的緊密連接蛋白都被消耗，單層細(xì)胞逐步分離，表明尿毒癥毒素等大量在腸腔蓄積可加速腸黏膜屏障的破壞。

腎臟病可導(dǎo)致機(jī)體抗氧化能力下降、氧自由基產(chǎn)生異常增多。反之，過量的氧自由基又會引腎臟及其他組織器官損傷。氧化應(yīng)激隨著腎功能的減退而逐漸加重，活性氧家族在體內(nèi)蓄積，通過促進(jìn)緊密連接蛋白酪氨酸磷酸化或誘導(dǎo)肌動蛋白解聚合作用破壞腸黏膜屏障。前期動物實(shí)驗(yàn)表明，尿毒癥大鼠血清及腸組織中超氧化物歧化酶、丙二醛、過氧化氫酶、谷胱甘肽過氧化物酶水平均顯著增高，并出現(xiàn)腸黏膜絨毛脫落、變性水腫明顯、腺體排列紊亂、肌層變薄、線粒體嵴稀疏紊亂。前期研究也發(fā)現(xiàn)TNF-α、IL-6和IL-10均參與了CKD誘導(dǎo)的腸黏膜屏障損傷[19]。Lau等[20]采用轉(zhuǎn)錄因子NF-E2相關(guān)因子2[transcription factor nuclear factor-erythroid 2(NF-E2)-related factor 2，Nrf2]激活劑修復(fù)Nrf2活性，發(fā)現(xiàn)可減輕CKD局部或系統(tǒng)性炎癥，修復(fù)腸黏膜屏障。因此，多因素參與了尿毒癥誘導(dǎo)破壞腸黏膜屏障，如圖1。

圖1 尿毒癥誘導(dǎo)破壞腸黏膜屏障的機(jī)制[8-19Fig.1 The mechanism of the intestinal mucosa barrier damage induced by uremia[8-19]

5 CKD腸黏膜屏障功能受損的其他影響因素

失代償性充血性心力衰竭、肝硬化和門脈高壓可導(dǎo)致機(jī)體存在腸壁水腫、局部缺血等缺血缺氧癥狀。腸黏膜上皮細(xì)胞有氧代謝障礙，ATP生成減少，細(xì)胞膜上的Na+-K+泵功能降低，引起腸壁細(xì)胞水腫、壞死和細(xì)胞連接斷裂，壞死上皮脫落腸黏膜糜爛潰瘍，導(dǎo)致腸黏膜上皮屏障損傷，嚴(yán)重者可引起內(nèi)毒素血癥和全身系統(tǒng)性炎癥[17]。充血性心力衰竭、體內(nèi)容量超負(fù)荷和廣泛性水腫都是CKD長期伴有的并發(fā)癥。臨床上CKD患者常大劑量使用利尿劑，血液透析時超濾過多，這些都可引起機(jī)體間歇性低血壓發(fā)作，血液重新分配，腸壁缺血水腫。此外，尿毒癥持續(xù)性血液透析易引起血小板功能紊亂，激活胃腸道毛細(xì)血管抗凝系統(tǒng)[21]。Shi等[22]發(fā)現(xiàn)血液透析患者體內(nèi)的血漿毒素濃度較未血透者更高，提出血液透析后的血漿是機(jī)體血漿毒素升高的起源，其機(jī)制與引起短暫性腸缺血相同。

6 CKD腸黏膜屏障功能受損的相關(guān)治療措施

6.1 高纖維飲食

慢性腎臟病患者嚴(yán)格限制含鉀豐富的水果和蔬菜，以防止高鉀血癥的發(fā)生。水果和蔬菜都是難消化復(fù)合碳水化合物的主要來源，是腸道共生微生物的主要底物。腸道微生物細(xì)菌可將膳食纖維轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸，作為腸上皮細(xì)胞和調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞的必須營養(yǎng)素。Vaziri等[23]通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，高纖維飲食可減少機(jī)體氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，改善結(jié)腸上皮細(xì)胞緊密連接結(jié)構(gòu)的破壞，延緩腎功能不全的進(jìn)展和腎臟病理損害。維持性血液透析患者長期服用膳食纖維后，其血清中尿毒癥毒素、硫酸吲哚酚和對甲酚硫酸鹽水平顯著降低[24]。

6.2 口服吸附劑

吸附劑AST-120(Kremezin)活性炭具有吸附和修復(fù)的雙重作用，可將肌酐、尿素氮及免疫復(fù)合物等這些有害物質(zhì)，吸入自己的空隙結(jié)構(gòu)排出體外，具有保護(hù)殘腎功能、凈化血液的功效[25]。研究[26]表明，口服AST-120可降低慢性腎臟病機(jī)體炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，保護(hù)殘腎功能，延緩慢性腎臟病的進(jìn)程。Vaziri等[27]通過動物實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，口服AST-120可減弱由ESRD導(dǎo)致的腸黏膜屏障功能受損和結(jié)構(gòu)破壞的嚴(yán)重程度。

6.3 口服小檗堿

小檗堿又名黃連素，是從毛莨科黃連屬植物的根、莖部提取的異喹啉類生物堿，具有廣譜抗菌作用。臨床上不僅用于治療細(xì)菌性痢疾、胃腸道炎癥等感染性疾病，還用于降低血糖、血脂，抗腫瘤，改善心血管疾病等[28-29]。研究[30]提示，小檗堿能有效保護(hù)放療引起的腸黏膜屏障損傷。近期研究顯示，小檗堿可有效保護(hù)腹部手術(shù)時腹腔暴露造成的腸黏膜屏障損傷，減少細(xì)菌易位，并降低全身和局部的炎癥反應(yīng)。前期動物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，口服小檗堿可減輕尿毒癥大鼠氧化應(yīng)激和炎癥水平，改善尿毒癥的腸黏膜屏障損傷。

7 展 望

ESRD患者體內(nèi)各種代謝物排除減少，導(dǎo)致多種有毒有害物質(zhì)滯留在機(jī)體，引起腸黏膜屏障受損，腸腔內(nèi)的細(xì)菌及微生物代謝物等發(fā)生易位，最終引起全身系統(tǒng)性炎癥反應(yīng)，嚴(yán)重者甚至可發(fā)生多器官功能障礙。降低尿素水平，減少容量負(fù)荷，口服吸附劑，攝入高纖維食物[24-26]，限水限鈉等措施均可減少CKD對腸道屏障的損傷。此外，改善CKD患者的飲食和生活習(xí)慣[23,26]，有助于預(yù)防和改善CKD對人體造成的進(jìn)一步損傷，減輕由腎臟病帶來的沉重經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。