中糖蛋白糖脂结合然后随粪便排出免疫屏障肠道是机体接触外界抗原物质最广泛的部位也是机体中最大的免疫器官肠道的免疫防御系统主要由肠道相关淋巴组织! "#$% 构成肠道相关淋巴组织分为组织性淋巴样组织及散在于整个肠壁的淋巴细胞主要包括有结 &! 肠黏膜孤立淋巴小结弥散于肠黏膜的巨噬细胞 %

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伸地廉
5 years ago
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1 肠道屏障功能及其评价指标的研究进展胡红莲高民 * 内蒙古农牧业科学院动物营养研究所内蒙古呼和浩特 %%% 摘要肠道不仅是机体消化吸收营养物质的主要场所也是机体重要的防御屏障是宿主防御的关键部位本文综述了近年来关于肠道屏障功能及其常用评价指标的研究进展关键词肠道屏障功能评估中图分类号 +,'- 文献标识码文章编号 %-,%%%%,%- 肠道是动物机体特殊的功能性器官不仅具有消化食物吸收营养的功能还具有肠黏膜屏障功能能阻止肠腔内细菌毒素等有害物质侵入体内肠黏膜屏障是指肠道能防止肠腔内的有害物质如细菌和内毒素穿过肠黏膜进入体内其他组织器官和血液循环的结构和功能的总和肠道屏障功能主要是由肠黏膜屏障来实现的肠黏膜屏障由机械屏障化学屏障免疫屏障与生物屏障共同构成其中最为关键的是机械屏障和免疫屏障完整的肠道屏障是防止肠道内有害物质和病原体进入机体内环境并维持机体内环境稳定的一道重要屏障是机体防御功能的一道重要防线当肠黏膜屏障损伤时肠道中的微生物和内毒素等便可突破肠黏膜屏障进入血液引起细菌内毒素移位促进肠原性感染的发生甚至发展为全身性炎症反应综合症或多器官功能衰竭大量研究表明临床上许多疾病的发生发展与转归都与肠道屏障损伤有关因而研究者在临床和动物试验上对肠道屏障功能进行了广泛研究成为近年来研究热点之一本文就肠道屏障功能及其评价方法进展作如下综述肠道屏障功能机械屏障又称为物理屏障主要由肠黏膜表面的粘液层肠上皮细胞及其紧密连接黏膜下固有层等组成肠黏膜上皮结构的完整性决定肠黏膜机械屏障功能的健全程度粘液层是上皮机械屏障的第一道防线也是消化吸收的重要部位还可为专性收稿日期 % 修回日期 %%% 资助项目国家青年自然科学基金 % 内蒙古自治区农牧业科学院青年创新基金 %(()% 作者简介胡红莲女内蒙古巴彦淖尔人博士 * 通讯作者厌氧菌的生长及粘附提供适宜的环境阻止潜在致病菌的定植其主要成分为粘蛋白由吸收细胞分泌粘液层的表面还分布着具有保护作用的磷脂不仅提供了机械性的保护层因其具有疏水性还可以降低大分子物质的通透性可抵制毒素的侵袭肠上皮细胞及其紧密连接肠道上皮为单层柱状上皮包括吸收细胞!! 杯形细胞 "!!! 潘氏细胞 #$!! 和未分化细胞吸收细胞含量最多成高柱状相邻细胞顶部之间有紧密连接中间连接等构成的连接复合体起着主要的机械屏障作用紧密连接是由上皮细胞膜中的蛋白质颗粒融合形成的分支及吻合构成可以封闭细胞之间约 % #& 的间隙防止肠腔内有毒物质渗透到周围组织中还可起到控制离子定向转运和大分子吸收的作用黏膜下固有层黏膜上皮下方是结缔组织和固有层的支持组织固有层中含有成纤维细胞浆细胞巨噬细胞嗜酸性粒细胞肥大细胞及淋巴细胞等与黏膜上皮细胞共同组成屏障功能单位此外肠道正常的蠕动可以防止肠腔内容物的瘀滞和细菌的过度增殖保持肠黏膜绒毛细胞间的紧密连接对 ' 于维持正常的肠屏障功能具有重要意义化学屏障肠道分泌的胃酸胆汁各种消化酶溶菌酶粘多糖糖蛋白和糖脂等化学物质也具有屏障作用称之为化学屏障胃酸能够杀灭经口入侵的细菌抑制细菌在肠道上皮的粘附和定植胆汁中的胆盐可与内毒素结合胆酸可降解内毒素分子胆汁中的 " 可包绕细菌阻断其粘附溶菌酶能破坏细菌的细胞壁使细菌裂解肠道分泌的大量消化液可稀释毒素冲洗清洁肠腔使潜在的条件致病菌难以粘附到肠上皮上肠黏膜中杯状细胞分泌液中所含的糖蛋白和糖脂是细菌粘附受体的类似物可以改变细菌的进攻位点使细菌与分泌物

2 中糖蛋白糖脂结合然后随粪便排出免疫屏障肠道是机体接触外界抗原物质最广泛的部位也是机体中最大的免疫器官肠道的免疫防御系统主要由肠道相关淋巴组织! "#$% 构成肠道相关淋巴组织分为组织性淋巴样组织及散在于整个肠壁的淋巴细胞主要包括有结 &! 肠黏膜孤立淋巴小结弥散于肠黏膜的巨噬细胞 % 辅助细胞 ' 细胞浆细胞和上皮内淋巴细胞等肠道免疫系统中起核心作用的是分泌性 # && # # # 相对分子质量为主要由淋巴细胞和浆细胞产生分布于肠黏膜表面是肠道分泌物中含量最丰富的免疫球蛋白是阻止病原体入侵的主要免疫防御因子肠道中 # 的主要功能是阻止病原体在肠黏膜表面的粘附中和细菌产生的毒素中和病毒增强具有 () 受体细胞的吞噬功能并与补体和溶菌酶协调抗菌肠道中 # 减少可使肠黏膜抗感染免疫屏障功能下降增加了肠道细菌和内毒素与黏膜上皮细胞相互作用的机会促进了细菌移位和内毒素吸收有研究表明锌过量时大鼠肠黏膜固有层 # 浆细胞数量减少其合成和分泌 # 的能力消弱黏膜抗体 # 减少黏膜免疫能力下降是肠道感染或肠源性感染的根源之一除了 # 外肠黏膜上皮细胞还可以分泌 *+" 等免疫球蛋白在肠道体液免疫中发挥重要作用 * 在动物与肠黏膜吸收的抗原相互作用中有重要意义也是肠道过敏反应的重要原因 + 也具有肠道黏膜保护作用 + 在炎症反应的发病机制中以及某些, 肠道疾病的组织损伤中起一定作用 - 生物屏障动物肠道内存在着多种大量的正常微生物这些共生的菌群通过与肠黏膜黏附或者结合形成生物屏障正常菌群在动物内环境中的定居繁殖与宿主保持着共生的关系为宿主提供营养成分维持肠道微生态平衡同时它们在动物体内还能增强宿主的黏膜免疫功能促进免疫器官的发育成熟提高特异性和非特异性免疫功能增强巨噬细胞活性及细胞因子介导素的分泌增强红细胞的免疫功. 能对肠道屏障起重要作用的微生物主要是一些专性厌氧菌包括乳酸杆菌双歧杆菌这些专性厌氧菌通过粘附作用与肠上皮紧密结合形成菌膜屏障可以竞争抑制肠道中致病菌与肠上皮结合抑制它们的定植和生长也可分泌醋酸乳酸短链脂肪酸等降低肠道 / 值与氧化还原电势及与致病菌竞争利用营养物质从而抑制致病菌的生长 '011 等研究发现用氟尿嘧啶治疗后的老鼠肠道兼性厌氧菌数量明显增加移位到肠系膜淋巴结的肠道细菌数量也增加说明肠道菌群紊乱会改变肠黏膜通透性影响肠黏膜屏障功能肠道屏障功能的评估方法目前检测肠黏膜屏障功能的手段主要有测定肠黏膜通透性血浆内毒素血浆乳酸水平血浆二胺氧化酶活性等方法肠道通透性测定肠道通透性 11 & 是指肠黏膜上皮容易被某些物质分子以非载体或通道介导的被动扩散方式通过的特性临床上主要指相对于分子量大于道尔顿的分子物质通过肠黏膜的能力而不是离子如 2 3 ) 等的渗透肠黏膜通透性改变可准确反映肠黏膜的损伤程度是监测肠道屏障功能的重要指标肠黏膜通透性增加表明肠黏膜完整性被破坏肠道屏障功能受损肠道通透性是反映机械屏障最主要的指标肠道通透性的检测被广泛应用于临床与基础研究中目前常用于肠道通透性的测定方法有以下几种糖分子探针检测目前用来检测肠道通透性改变的分子探针主要有糖类同位素及聚乙二醇类以非代谢性的低聚糖为探针的肠道通透性检测方法在临床最为常用其中又以双糖分子乳果糖 4 甘露醇 $4 +11$4+ 探针为代表和最常用尿中 $4+ 比值增高表明肠道通透性增高黏膜机械屏障功能受损糖分子探针包括鼠李糖甘露醇乳果糖纤维二糖葡聚糖等这些糖在体内无法代谢并快速经尿排出由于糖探针在尿液中的浓度比血浆高约倍因此易于检测与其他几种糖分子探针相比甘露醇和乳果糖回收率较高受肠腔内渗透压影响较小是比较理想的两种糖分子探针其乳果糖 4 甘露醇排出率比值是目前国际通用的测定肠道通透性的指标甘露醇是单糖分子量. 直径, 1 分子较小主要通过肠黏膜细胞膜上的水溶性微孔而吸收而乳果糖是双糖分子量 - 直径 1 分子较大主要通过肠黏膜细胞间的紧密连接而吸收这也是细菌及其内毒素通过肠黏膜的途径因此乳果糖的通透性可反映肠黏膜的屏障功能而且由于乳果糖和甘露醇结构稳定在体内不代谢

3 在尿中以原型等量排出呈游离状态又无毒性无免疫原性因此通过口服这种双糖然后测定尿乳果糖与甘露醇吸收比能准确地反映肠黏膜通透性的变化是一种无创的诊断肠黏膜屏障功能的方法尿比值增大说明肠黏膜紧密连接部不完整通透性增高肠屏障功能受到损害近年来用于测定尿液乳果糖与甘露醇含量的方法有比色法气相色谱法液相色谱法酶法和光谱法等其中气相和液相色谱法由于其分析快速准确已被广泛用于肠道通透性检测聚乙二醇类探针在医学临床研究中利用不同分子量的聚乙二醇类!" 包括!#$%%!#&%%!#%%%!#$%%% 等分别为探针测定急性胰腺炎肝硬化炎症性肠病恶性肿瘤等的研究中此类探针兼有水溶性和一定的脂溶性在肠道吸收时易受肠道渗透压的影响因而限制了其临床应用测定! 分子探针的方法均为色谱法 ' 同位素探针用于肠道通透性测定的同位素探针主要包括 # (( )# 和 *# 清蛋白其优点在于容易检测但结果易受影响准确性差而且这些探针具有放射性对人体及动物机体有一定的损害妨碍了其在临床上的应用目前仅应用 +', +$, 于体外或动物实验中张军民等通过给仔猪口 (( 服 )# 探针溶液然后收集 $ 的尿液检测其尿中排泄百分比来测定肠道通透性 $ 血浆 # 乳酸测定 # 乳酸是细菌发酵的代谢产物肠道多种细菌均可产生而哺乳动物自身即不产生 # 乳酸也没有代谢 # 乳酸的酶类生理状态下血中 # 乳酸主要来源于肠道且水平较低当肠道屏障功能受损时肠道中大量 # 乳酸可通过受损的肠黏膜进入血液循环系统使血浆 # 乳酸水平升高因此监测血浆中 # 乳酸水平可及时反映肠黏膜损害程度和通透性变化动物实验表明大鼠急性肠道缺血引起的肠黏膜损伤可使血浆 # 乳酸浓度迅速升高随着缺血时间的延长肠屏障损伤程度的加重 +, +&, # 乳酸浓度持续增高刘牧林等和乔治等研究表明血浆 # 乳酸含量与肠黏膜损伤评分值和血浆内毒素水平呈显著正相关提示血浆 # 乳酸水平可作为反映肠道屏障中机械屏障的功能状态判断肠道内 +', 毒素和细菌移位的重要指标当前 # 乳酸含量的检测方法主要是酶法和紫外分光光度法体外 -../0)1 系统年 -../ 和 0 等人首次将 -../ 0)1 尤斯灌流室介绍于世其主要功能是通过微电极检测整个细胞膜离子通道变化的电流信号来反映肠道药物吸收通透性和分泌情况 +, 的变化其应用主要集中在药学领域随着 -../ 0)1 在工艺设计方面的不断改良这一技术已被广泛的应用于所有的上皮组织研究当前其应用研究热点之一是胃肠道屏障功能的研究被许多学者誉为胃肠道屏障功能研究的金标准它既可以应用于研究胃肠道上皮通透性内毒素及细菌移位的途径和机制亦可用于研究谷氨酰胺和益生菌等保护肠道屏障 +, 功能的机制该技术模拟胃肠道生理环境操作简单在将来会有越来越广泛的应用利用 -../ 0)1 系统通过检测同位素标记或荧光素标记的大分子物质通过胃肠道上皮的比例已成为 +, 研究胃肠道通透性的主要途径等利用 -../ 0)1 系统研究了亚急性瘤胃酸中毒对瘤胃上皮屏障功能的影响试验中将瘤胃上皮组织取出置入 -../ 0)1 中进行离体研究通过测量离体瘤胃上皮的跨膜电位差 0. //0 /0 / 短路电流.#/2/ 2*. 组织导电性 /..2 20! ' 3# 甘露醇从浆膜侧至黏膜侧的流速..0 )2.0 )0/ 24 0 等其研究发现轻微亚急性瘤胃酸中毒在短期内并没有影响瘤胃上皮的屏障功能但随着酸度的增加瘤胃上皮通透性明显提高进而又降低了瘤胃上皮的屏障作用血浆二胺氧化酶活性测定二胺氧化酶 /0)/ 4/0.5 是人和所有哺乳动物肠黏膜上皮绒毛中具有高度活性的细胞内酶以小肠活性最高在其它组织或细胞中几乎不存在生理状态下血浆中 5 活性很低因此 5 活性能反映肠上皮细胞成熟度和完整性是显示肠黏膜屏障功能状态的敏 +(, 感性指标当肠黏膜细胞受损黏膜屏障结构破坏时肠上皮释放 5 大量入血或随坏死脱落的肠黏膜细胞进入肠腔内导致血浆和肠腔 5 活性增高而肠黏膜中 5 活性降低因此在临床和实验动物研究中通过测定血和黏膜组织中 5 活性变化反映肠道的黏膜屏障尤其在无创情况下测定血浆 5 活性能更直接地反映肠上皮细胞及肠黏膜屏障结构的损伤程度是监测肠道屏障功能的重要指标当肠屏障功能受损时血浆 5 活性升高而且血浆 5 活性升高的时相早于内毒素和 # 乳酸说明血浆 5 活性作为反映肠屏障功能损伤的指标具有特异性强灵 +', 敏度高是反映肠黏膜结构完整性较理想的指标

4 黎君友等通过模拟临床创伤模型发现尿乳果糖甘露醇比值血活性以及肠黏膜下均能敏感反映肠屏障功能损伤程度但以法更快速敏感认为活性测定是监测小肠屏障功能的理想指标目前的测定方法主要包括腐胺测定法是一种放射性的测定方法有较高的灵敏度分光光度法是国内应用最多的一种方法具有简便经济快速结果稳定重复性好的特点夹心! 法用免疫组织化学方法检测血含量具有灵敏简便易推广应用的特点 " 肠道细菌移位肠道细菌移位是指原存在于肠腔内的细菌通过某种途径越过肠黏膜屏障进入肠系膜淋巴结门静脉系统继而进入体循环以及肝脾肺等远隔器官的过程其结果可触发全身炎性反应乃至多器官功能衰竭反过来多器官功能衰竭又可加重肠黏膜坏死或萎缩和细菌移位造成恶性循环大量实验及临床观察表明肠黏膜通透性增高细菌和内毒素能穿越损伤的肠黏膜进入血液可导致细菌移位和内毒素血症而侵入血液循环的细菌和内毒素再作用于肠黏膜进一步加重肠黏膜屏障受损导致肠黏膜通透性持续增高如此形成恶性循环可见肠道细菌的移位是由于肠道黏膜屏障功能损伤所致肠黏膜屏障功能损伤是肠源性细菌移位的重要促发因素 #$%&' 等研究表明肠道细菌移位是肠道黏膜功能障碍的突出表现检测肠道细菌移位可以间接反映肠黏膜的整体屏障功能常用的检测细菌移位的方法有细菌培养法标记细菌示踪法聚合酶链式反应法等 " 血浆内毒素测定内毒素是革兰氏阴性菌细胞壁中的脂多糖在细菌代谢过程中或死亡后分解释放由寡糖支链和类脂组成前者为核心多糖后者是内毒素分子的主要毒性部分可与机体细胞生物膜上的磷脂相互作用产生多种生物活性内毒素主要来源于肠道菌群代谢正常情况下生理功能完整的肠黏膜对细菌和内毒素构成屏障作用内毒素难于进入血液循环当肠屏障受损导致黏膜通透性增加时内毒素通过肠黏膜进入机体循环系统可引起机体一系列生理病理改变等研究发现内毒素可损伤肠黏膜表现为肠道的结构及功能受损同时肠道内释放大量的炎症介质内毒素是引起肠黏膜损害的重要细菌产物 #$%&' 等研究表明血浆内毒素含量升高是肠道通透性改变和肠黏膜屏障功能障碍的突出表现目前检测内毒素的较常用方法是鲎试剂偶氮显色法具有可定量重复性好灵敏度高等优点但其检测条件要求高易出现假阴性和假阳性近来有内毒素测定仪应用于临床使检测更为方便 " 肠道黏膜组织学观察肠黏膜组织学观察是一种公认的评价肠黏膜屏障功能最常用和最直接的方法包括光学显微镜扫描电镜透视电镜等其中光学和电子显微镜是观察肠黏膜改变最常用的方法能够较准确地观察肠黏膜上皮形态结构的变化情况扫描电镜常用于观察肠黏膜上皮细胞表面微绒毛的排列情况和柱状上皮细胞内细胞器变化情况透视电镜则常用于观察肠上皮细胞表面微绒毛排列是否整齐柱状上皮细胞结构是否完整细胞质内细胞器是否异常等可见通过光学和电子显微镜等方法可直接观察肠道上皮细胞形态绒毛结构排列及细胞内细胞器变化情况这些指标的变化在一定程度上可反映肠道黏膜机械屏障的损伤多适用于动物实验研究综上所述肠道屏障能阻止肠道内细菌和毒素进入血液是机体最重要的屏障因而选择适当的检测指标建立正确有效地监测方案对维护机体健康具有重要意义目前对于肠道屏障损伤机制的深入研究取得了很多进展但有关这方面的研究主要集中于人类医学和单胃动物上在反刍动物上的研究比较少见认识到肠道屏障功能的重要性采取积极保护措施可以有助于减少细菌内毒素移位减少疾病的发生参考文献 '($& ) $*+,, ',+ '-.+ /$(0'&+(&$, 0$1 & 0& (+(( 0& $0+ +.$,) ) 2" 3$/$, 4) #&'1.$ 5 ) /0$6$, 5) 7$,$'&( '- &+(&$, *1'($, +0*+$,8 -&1'& & $+&( 6. $1+ $&10+$( *!0/+08) ) 2 " 谭小蕖急性肝功能衰竭大鼠肠道屏障的损伤与保护北京 9 首都医科大学 ) " #$%&' ) +1. 0&() $1+0$, 0$&(,'1$'&) / $00+0 -&1'&) $&: -$,0+ 0& $0+ +.$,) ) ;9 2" 佘锐萍 ) 高齐瑜 ) 王彩虹肠相关性淋巴样组织研究概括动物医学进展 ) ) ;9 2" 罗治彬 ) 吴嘉惠 ) 徐采朴中毒剂量锌对大鼠小肠粘膜抗体产生的影响世界华人消化杂志 ) ) ;9 " 吴国豪肠道屏障功能肠外与肠内营养 ) ) ;9 " $*/$0 ) /&$(( &+(&$, $00+0 -&1'& 00 &,& 30 #+$ $0+) ) ;9 2" 2,&/(,'6+& 5 ) :,+0+0. ) ',: ) 0$, $&: &+(&$, *10'-,'0$ & -,'0'0$1, 0+$+: 0$() 0$&(,'1$''& ' 1+071$, $&: *+(+&+01,8*. &':+( $&: +--+1( '- 0'.'1

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