楊瓊，張秋，徐丹青，黎學穎，戴霞

（廣西醫(yī)科大學第一附屬醫(yī)院，廣西 南寧 530021）

有學者發(fā)現(xiàn)胃腸道不只發(fā)揮單純的消化、吸收作用，其分泌激素、屏障作用是保證機體穩(wěn)態(tài)的前提[1-2]。腸黏膜屏障（intestinal mucosal barrier,IMB）是腸內(nèi)容物與宿主血液循環(huán)的重要屏障，一旦受損可能加速病原菌及其代謝毒素通過血液循環(huán)，引發(fā)多種疾病，如炎癥性腸病[3]和心血管疾病[4]。研究發(fā)現(xiàn)，T2DM 的發(fā)生、發(fā)展伴隨著IMB的病理改變和功能障礙，其潛在的機制尚未明確[5]。鑒于此，修復腸道黏膜損傷很可能成為改善T2DM 生理學機制研究的新靶點。本文主要論述腸黏膜屏障受損與T2DM 的關系及其治療的研究進展。

1 IMB的結(jié)構(gòu)與功能

IMB 是對抗外源因素的生理屏障系統(tǒng)，主要由物理、生物、化學及免疫4 個屏障共同維持腸黏膜完整性，對維持宿主內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)具有重要作用。腸上皮細胞由若干上皮細胞亞群組成，通過與細胞間連接復合物結(jié)合，共同構(gòu)成了腸黏膜物理屏障，細胞間連接復合物包括緊密連接（TJs）、黏附連接、橋粒和間隙連接。TJs 由閉鎖蛋白（Occludin）、閉合蛋白（Claudin）和外周膜蛋白（ZO）等構(gòu)成，可通過自發(fā)移位阻止病原菌侵入，避免腸黏膜受損，是決定腸黏膜通透性的關鍵因素[6-7]；腸黏膜免疫屏障主要由位于腸壁中的腸黏膜相關淋巴組織、免疫細胞如巨噬細胞、T 細胞和其分泌的分子如抗菌肽、免疫球蛋白等構(gòu)成，在抵御細菌移位和內(nèi)毒素血癥等方面起重要作用[8]。腸黏膜微生物屏障是腸道共生菌在腸內(nèi)形成的生物膜和代謝產(chǎn)物，正常情況下，腸內(nèi)益生菌可抑制致病微生物的增殖，有助于維持腸道微生物穩(wěn)態(tài)[9]。腸化學屏障的主要成分為黏蛋白，其次包括胃腸道分泌的胃酸、膽汁、各類消化酶、分泌性免疫球蛋白sIgA等化學物質(zhì)，主要起對外來病菌的殺傷作用和保護上皮細胞的作用[10-11]。

2 T2DM IMB完整性的改變

有研究發(fā)現(xiàn)，T2DM 患者胃腸道癥狀如胃痛、腹瀉等發(fā)病率較高，甚至增加發(fā)生胃潰瘍等胃腸黏膜損傷的風險[12-13]。COX等[14]基于脂多糖（LPS）、脂多糖結(jié)合蛋白和腸道脂肪酸結(jié)合蛋白（iFABP）評分后發(fā)現(xiàn)，T2DM 患者的腸黏膜通透性風險評分增加；ZHONG等[15]發(fā)現(xiàn)，T2DM 患者的小腸黏膜病變嚴重，Lewis 評分（基于腸道絨毛水腫、潰瘍及狹窄）與胰島素抵抗呈正相關，提示腸黏膜損傷隨著T2DM 的進展而發(fā)生、發(fā)展。高糖狀態(tài)可直接破壞腸上皮完整性，減少腸絨毛高度和面積，促進腸上皮細胞和細胞間TJs 受損和脫落，增加炎癥細胞浸潤，導致腸道致病菌和細菌產(chǎn)物異常流入血液循環(huán)，誘發(fā)慢性氧化應激反應和炎癥反應，誘導T2DM 的發(fā)生、發(fā)展[16-17]，因此，IMB 受損與T2DM 可能存在因果關系。此外，高糖狀態(tài)還可促進腸道致病菌的生長和移位，菌群失調(diào)會改變腸黏膜通透性[17]。盡管目前缺乏關于T2DM 改變的細菌種類的相關研究，但有證據(jù)表明，丁酸鹽產(chǎn)生菌的減少和致病菌的增加是其重要的致病因素[18-19]。

3 T2DM IMB損傷的可能機制

3.1 菌群失調(diào)

腸道病原菌具有直接破壞黏液屏障的能力，腸道共生菌如多形芽孢桿菌和糞腸球菌可通過增強杯狀細胞分化和誘導黏蛋白糖基化相關基因的表達來調(diào)節(jié)黏液的產(chǎn)生[20]。一些病原菌還可通過分泌酶或直接介導腸道黏蛋白分泌及緊密連接損傷，有研究發(fā)現(xiàn)，T2DM 患者感染艱難梭菌的風險較高，艱難梭菌可分泌毒素A 和毒素B 破壞細胞肌動蛋白細胞骨架，影響其與緊密連接蛋白Claudin 和Occludin 間的相互作用[21-22]。鼠類檸檬酸桿菌和大腸桿菌通過Ⅲ型分泌系統(tǒng)附著在腸上皮細胞，重新組織細胞骨架，損壞緊密連接蛋白的結(jié)構(gòu)和IMB的完整性[23-24]。菌群失調(diào)可直接觸發(fā)NLRP3 炎癥小體通路，激活效應蛋白Caspase-1，促進白細胞介素β 釋放，導致上皮屏障的嚴重破壞[25]。因此，腸道菌群的組成會影響腸黏膜通透性，但大部分條件致病菌對IMB 的損傷作用尚未闡明，未來需進一步探討該方面的機制。

3.2 內(nèi)毒素血癥

機體炎癥反應是T2DM 胰島素抵抗的重要因素，主要為代謝性內(nèi)毒素血癥。LPS 位于革蘭陰性桿菌細胞壁上并具有毒性作用，在正常情況下，腸道內(nèi)僅少量LPS 通過腸黏膜進入門靜脈，在逃逸肝臟Kupffer 細胞吞噬后才能進入循環(huán)系統(tǒng)。LPS 可通過阻斷TJs 的磷酸化和去磷酸化過程，降低ZO-1在上皮細胞間的表達[26]。LPS 特異性識別上皮細胞表面的CD14/TLR4 特異性受體，激活髓樣分化分子88 或信號分子TIRF 來誘導炎癥反應，激活髓樣分化分子88 可通過激活核因子NF-κB，促白細胞介素-6、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）等促炎因子的釋放，加快腸上皮細胞的凋亡[27-28]。TNF-α 通過下調(diào)Clauding-1 的表達和增加Occuludin 和Claudin-4 的內(nèi)化進一步提高腸黏膜通透性[29-30]。此外，LPS 可通過調(diào)控JAK/STAT 信號通路加重腸上皮Caco-2 細胞炎癥反應，JAK/STAT 途徑是腸道炎癥的主要信號通路，在調(diào)控急慢性炎癥反應方面具有重要作用[31]。

3.3 氧化應激反應

腸道氧化應激反應可增強腸黏膜通透性，機體氧化應激損傷會加重T2DM 的發(fā)生、發(fā)展。LPS通過特異性結(jié)合TLR4 激活NF-κB 與AP-1 信號通路誘導炎癥因子和活性氧（ROS）的產(chǎn)生。NADPH氧化酶（Nox）是ROS 產(chǎn)生的主要來源，主要存在于腸上皮細胞的是Nox2 和Nox4 兩種亞型，過量的ROS可對IMB 產(chǎn)生損傷[32]。WU等[33]發(fā)現(xiàn)，Nox 的表達水平與LPS 誘導的腸黏膜損傷程度有關，采用Nox 相關抑制劑可上調(diào)腸道緊密連接蛋白ZO-1 和Occludin 蛋白的表達，降低Nox2 和Nox4 蛋白表達。此外，過量的ROS 可導致細胞線粒體出現(xiàn)功能障礙，當體內(nèi)無法及時清除ROS時，即可能破壞線粒體膜和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的完整性而導致細胞內(nèi)Ca2+超載和膜通透性轉(zhuǎn)換孔開放，引起線粒體膜去極化，影響信號傳導系統(tǒng)，激發(fā)相關調(diào)控基因來破壞線粒體的正常功能，導致上皮細胞凋亡[34-35]。因此，氧化應激反應的失調(diào)會對腸黏膜造成氧化損傷，導致腸黏膜通透性增加，加重全身炎癥反應。

3.4 激素分泌

內(nèi)分泌細胞是腸上皮細胞的重要組成部分，其分泌的激素對維持腸道屏障穩(wěn)態(tài)具有重要作用。胰高血糖素樣肽2（GLP-2）是一種腸內(nèi)分泌肽，可通過促進隱窩細胞增殖、促進絨毛伸長等來增強腸屏障功能，減少炎癥反應。有研究發(fā)現(xiàn)，益生元可改變腸道菌群結(jié)構(gòu)以增加GLP-2 濃度，采用GLP-2 拮抗劑可消除益生菌對高脂誘導肥胖小鼠的腸道TJs 和胰高血糖素原mRNA 的積極作用，這進一步提示對腸道微生物群進行特異性調(diào)節(jié)可提高GLP-2 的內(nèi)源性的產(chǎn)生，并通過GLP-2 依賴性機制增強腸道屏障功能，減少腸道炎癥，改善代謝紊亂[36]。此外，L 型細胞分泌的一種特異性胃腸激素酪酪肽除具有調(diào)節(jié)食欲和葡萄糖穩(wěn)態(tài)作用，還可促進腸隱窩細胞的增殖，進一步增殖和分化為腸上皮細胞，其機制可能與MAPK 信號通路有關[37-38]。

4 T2DM IMB受損的相關治療

4.1 短鏈脂肪酸

短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids,SCFAs）是腸道菌群酵解纖維的主要終產(chǎn)物，主要包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸等。大部分SCFAs 存在于結(jié)腸，可影響上皮細胞的運輸，加速上皮細胞的增殖與分化。SCFAs 通過結(jié)合G 蛋白耦聯(lián)受體或抑制組蛋白去乙酰化酶調(diào)控下游反應，在調(diào)節(jié)IMB 中發(fā)揮重要作用。其中，SCFAs 與GPR43 結(jié)合通過mTOR/STAT3 誘導抗菌肽的表達[39]；乙酸通過與GPR43 結(jié)合，促進B 細胞和杯狀細胞分泌免疫球蛋白和IgA 黏液素，增強屏障功能[40]。丁酸鹽通過抑制組蛋白去乙?；? 來促進腸上皮視黃酸的生成，可上調(diào)緊密連接蛋白Occludin 以及ZO-1 的表達，增加腸上皮屏障功能[41]。因此，T2DM 可通過補充SCFAs 改善腸道免疫穩(wěn)態(tài)功能，調(diào)節(jié)能量代謝以改善T2DM 癥狀。

4.2 益生菌

益生菌是一類對宿主健康具有積極作用的活性微生物，乳酸桿菌和雙歧桿菌是人類腸道微生物群中的重要菌屬，HUNG等[42]用副干酪乳桿菌亞種NTU101 對高脂高糖誘導的T2DM 大鼠進行9 周的喂養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)該菌可恢復結(jié)腸中緊密連接蛋白Occludin 的表達和肝臟GLUT2 mRNA 的表達，降低血清LPS 和空腹血糖水平。WU等[43]證實羅伊乳桿菌可通過增加R-spondins 的表達，激活Wnt/βcatenin 通路，進而驅(qū)動腸上皮細胞的增殖并修復上皮損傷，降低LPS 濃度和炎癥反應。羅伊乳桿菌還可誘導腸道干細胞向Paneth 細胞分化，增加抗微生物肽的表達，抑制病原菌的定植。將Caco-2 細胞與特定的植物乳桿菌和鼠李糖乳桿菌預孵育可削弱病原體介導的腸上皮屏障破壞[44-45]；在體內(nèi)和體外模型中，嗜酸乳桿菌和植物乳桿菌增加了Occludin 的表達，植物乳桿菌還通過刺激TLR2 誘導ZO-1 和Occludin 的重新定位[44-46]。

4.3 運動訓練

運動通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)和代謝產(chǎn)物來改善T2DM 患者的IMB。有研究表明，對T2DM 患者進行90 min/次，每周3次，共6 個月的混合訓練（有氧、抗阻和柔韌性訓練）可減少T2DM 患者腸內(nèi)致病菌的定植，降低糞便ZO-1 和血清LPS、C 反應蛋白濃度[5]。運動訓練可增加產(chǎn)丁酸鹽細菌豐度，丁酸通過促進TJs基因的表達，誘導Treg 細胞釋放白細胞介素10，發(fā)揮維持腸道上皮屏障的功能[47]。有研究發(fā)現(xiàn)，6 周的輪式跑步訓練未能改變Muc2-/-小鼠的腸道炎癥狀態(tài)，而在健康小鼠中卻發(fā)現(xiàn)了較為積極的生理效應，包括下調(diào)促炎因子的表達，提高SCFAs 水平和菌群多樣性，這提示運動訓練可能對已存在嚴重腸黏膜損傷個體的改善作用不大[48]。

4.4 降糖藥物

降糖藥對T2DM 的降糖作用與腸道微環(huán)境的改變有關。ZHANG等[49]發(fā)現(xiàn)，阿卡波糖可增加瘤胃球菌屬和雙歧桿菌屬數(shù)量，而二甲雙胍和西格列汀增加了乳酸菌的相對豐度，這進一步提示降糖藥對T2DM 的有益作用是通過腸道菌群介導的。阿克曼菌是腸內(nèi)的正常定植菌，通過釋放細胞外囊泡激活上皮中的腺苷酸激活蛋白激酶，加強腸道緊密連接。二甲雙胍能顯著恢復T2DM 患者腸道阿克曼菌豐度，提高GLP-2 以增強腸上皮屏障功能，減輕內(nèi)毒素血癥[50]。此外，二甲雙胍可減輕TNF-α對間隙連接的破壞作用，上調(diào)TJs 相關蛋白的表達，減輕炎癥反應，增強腸道屏障功能[51]。因此，降糖藥用于治療T2DM 的機制之一是通過降低腸黏膜通透性和調(diào)節(jié)紊亂的腸道微生態(tài)來強化IMB，

4.5 中藥治療

中藥在T2DM 的治療中發(fā)揮重要作用。目前，國內(nèi)外對中藥的降血糖作用做了大量研究，中藥通過修復IMB 及調(diào)節(jié)腸道菌群治療T2DM 表現(xiàn)出了潛在的優(yōu)勢，其中包括一些中草藥單體、化合物和活性成分，以及中藥復方制劑等。小檗堿是從中草藥黃連中分離出來的天然植物生物堿，有研究發(fā)現(xiàn)小檗堿可升高T2DM 大鼠的GLP-2 濃度來增加絨毛高度，抑制炎癥細胞浸潤和上皮細胞的脫落，有效地修復受損的腸黏膜，緩解T2DM[52]。姜黃素為中藥材姜黃根莖中提取出來的多酚類天然活性成分，WANG等[53]研究發(fā)現(xiàn)用一定劑量的姜黃素可促進LPS 誘導的ZO-1、Claudin-1、Claudin-7以及肌動蛋白絲相關蛋白的解體，抑制白細胞介素1β 誘導的腸上皮細胞中p38-MAPK 的表達，從而減輕腸黏膜的損傷。羥基紅花黃色素A 是中草藥紅花主要的藥效成分之一，可顯著恢復小腸絨毛高度和隱窩深度，增加ZO-1 的表達，維持IMB 完整性[54]。ZHANG等[55]采用黃芩-黃連藥灌胃T2DM大鼠，發(fā)現(xiàn)黃芩-黃連藥可降低大鼠腸內(nèi)致病菌如變形菌門和大腸桿菌的豐度，促產(chǎn)丁酸鹽細菌如毛螺菌科和普雷沃菌科的增殖，上調(diào)TJs 的表達，減輕LPS 誘導的炎癥反應，改善糖脂代謝，這進一步證明黃芩-黃連藥可能通過抑制有關腸道炎癥和調(diào)節(jié)腸道菌群來改善糖代謝。廣西甜茶又名甜葉懸鉤子屬，ZHANG等[56]研究發(fā)現(xiàn)其提取物可上調(diào)TJs 表達來維持腸黏膜完整性，調(diào)節(jié)過氧化物酶體增殖物激活受體-γ 和胰島素受體的表達，防止全身炎癥的激活。

5 展望

綜上所述，多項研究支持IMB 功能在T2DM 病理生理中的重要性，腸黏膜損傷不僅直接影響到腸道內(nèi)分泌及免疫作用，還可增加LPS 引起的一系列炎癥反應和氧化應激反應。因此，以胃腸道為靶點的治療很可能成為改善T2DM 生物學機制的新方向，但這一領域仍處于早期階段。未來的研究應進一步探究不同治療方式對改善IMB 的作用，為防治T2DM 提供理論和實踐依據(jù)。