林澤斯，王洪琦

(廣州中醫(yī)藥大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，廣州 510405)

1 腸易激綜合征概述

腸易激綜合征(Irritable bowel syndrome，IBS)是以腹痛或腹部不適，大便習(xí)慣改變(腹瀉，或便秘或交替發(fā)生)，伴隨一系列胃腸道癥狀(如矢氣，里急后重感)及精神癥狀(如緊張，抑郁，焦慮)等為特征的功能紊亂性疾病。常見的病理原因有胃腸道功能紊亂、精神因素、內(nèi)臟痛覺高敏、腸道感染及菌群失調(diào)等。IBS的診斷以癥狀學(xué)為依據(jù)，根據(jù)糞便性狀或排便習(xí)慣的不同主要分為腹瀉型(IBS－D)、便秘型(IBS－C)、混合型或不確定型(IBS－M/IBS－A)，其診斷建立在排除器質(zhì)性疾病的基礎(chǔ)上(羅馬III診斷標(biāo)準(zhǔn))，神經(jīng)性因素的復(fù)雜性使得其病理機(jī)制仍未闡明，也因此對(duì)IBS的治療一直缺乏有效的手段。

2 母嬰分離模型概述

母嬰分離(maternal separation，MS)或稱母愛剝奪(maternal deprivation，MD)是一種早期生活應(yīng)激源，大部分研究通過嚙齒類動(dòng)物(大鼠或小鼠)斷奶前(出生后1～21 d)將仔鼠和母親長(zhǎng)時(shí)間地(1～24 h)分開進(jìn)行造模。新生幼仔與母親及同窩仔鼠的相互作用被稱作新生嚙齒類的社會(huì)環(huán)境，這個(gè)社會(huì)環(huán)境中母鼠與同窩仔鼠的交流對(duì)仔鼠個(gè)體的成長(zhǎng)有著重要影響。由于剝奪時(shí)間較長(zhǎng)，造成嚴(yán)重的環(huán)境剝奪以致影響動(dòng)物行為及神經(jīng)發(fā)育，神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)如多巴胺、五羥色胺的釋放紊亂，腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子的增減及神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)的改變，多用于神經(jīng)系統(tǒng)或精神疾病，如抑郁癥，精神分裂癥的研究［1］。在最早期一系列的母嬰分離模型與胃腸功能疾病的研究中，研究人員在動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn)，母嬰分離會(huì)導(dǎo)致胃潰瘍的風(fēng)險(xiǎn)增加，且早期離乳會(huì)加重應(yīng)激性潰瘍的形成［2－4］。而后越來越多的實(shí)驗(yàn)證明，該模型動(dòng)物具有腸道敏感性增高，腸道運(yùn)動(dòng)加快等腹瀉傾向，且行為學(xué)上伴有抑郁的表現(xiàn)［5，6］，能夠較好地模擬與、臨床上IBS－D患者的癥狀，因此被運(yùn)用于IBS的研究。但該模型存在動(dòng)物個(gè)體差異性較大，影響造模的影響因素較多的特點(diǎn)，在很多研究中常必須疊加其他形式的應(yīng)激才能更全面地模擬IBS的腹痛腹瀉癥狀。

3 母嬰分離模型在IBS研究中的意義

IBS病人在發(fā)病時(shí)常伴隨精神癥狀，如緊張、焦慮或抑郁等，反映了腸易激綜合征病人對(duì)應(yīng)激應(yīng)付的能力受損，機(jī)制涉及中樞神經(jīng)系統(tǒng)及腦腸軸的功能改變［5，7，8］。早期生活環(huán)境對(duì)成年后應(yīng)激反應(yīng)有著深刻影響［9－12］，研究發(fā)現(xiàn)早期發(fā)育階段的負(fù)性生活事件會(huì)增加疾病的易感性［13，14］，這其中包括了腸易激綜合征［15］。研究表明在未成年時(shí)早期發(fā)育階段施加應(yīng)激能夠?qū)Υ笫蟪赡旰蟮膽?yīng)激處理產(chǎn)生影響，新生期機(jī)械刺激如新生期重復(fù)結(jié)腸擴(kuò)張［16，17］，暴露于化學(xué)或炎性刺激，如內(nèi)毒素［18－20］等，以及心理行為刺激如母嬰分離，會(huì)造成長(zhǎng)期或持久以及成年后對(duì)應(yīng)激的“過度反應(yīng)”。雖然施加各種應(yīng)激的時(shí)間點(diǎn)或強(qiáng)度有所不同，但都出現(xiàn)了一定的類似IBS的病理特征，如對(duì)新生后1到3周的大鼠實(shí)施結(jié)腸擴(kuò)張導(dǎo)致慢性的腸道異常疼痛(allodynia)或痛覺高敏(hyperalgesia)［17］;出生后第3和第5天施加LPS感染造成了大鼠的行為改變［18］;在大鼠出生后的第1周進(jìn)行低濃度的沙門氏菌內(nèi)毒素的感染導(dǎo)致長(zhǎng)期的HPA軸反應(yīng)改變［18］。而母嬰分離應(yīng)激是能夠最完全地模擬IBS包括內(nèi)臟痛覺敏感增高，腸道動(dòng)力紊亂，腸道通透性及菌群變化，成年后抑郁或焦慮傾向的高易感性以及HPA軸失調(diào)等特征的模型。但值得注意的是，目的是模擬腸易激綜合征癥狀的母嬰分離造模時(shí)應(yīng)注意在嚙齒類動(dòng)物的新生期(即出生后2～14 d左右)施加應(yīng)激造模更為可行，因?yàn)橛袌?bào)道指出，在大鼠的青少期(出生后28～41d)連續(xù)兩周的社會(huì)隔離飼養(yǎng)對(duì)大鼠成年后各項(xiàng)所檢測(cè)的抑郁樣和焦慮樣行為均缺乏明顯的長(zhǎng)期作用［21］，不能夠很好地模擬IBS中抑郁和焦慮樣行為，出生后2周內(nèi)的新生期是中樞及外周神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育腸道免疫系統(tǒng)等生理系統(tǒng)發(fā)育以及腸道菌群定植形成的一個(gè)重要時(shí)期，對(duì)其軀體及內(nèi)臟感覺神經(jīng)可塑性會(huì)產(chǎn)生持久影響［5］。

4 母嬰分離模型中與腸易激綜合征有關(guān)的生理病理學(xué)改變

4.1 母嬰分離模型中腦腸軸功能的變化

腦腸軸(gut－brain axis，GBA)是將胃腸道與中樞神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)系起來的神經(jīng)－內(nèi)分泌網(wǎng)絡(luò)。胃腸道受中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)、腸神經(jīng)系統(tǒng)(ENS)及自主神經(jīng)共同支配，受3個(gè)層次的神經(jīng)調(diào)控，第一層為ENS的局部調(diào)控，分為腸肌間神經(jīng)叢支配的腸道平滑肌運(yùn)動(dòng)及腸黏膜下神經(jīng)叢調(diào)控的腸黏膜感覺、分泌及吸收。ENS屬于相對(duì)獨(dú)立的體系，被譽(yù)為人體的“第二大腦”。第二層為椎前神經(jīng)節(jié)，其接受和調(diào)控來自ENS和CNS兩方面的信息。第三層是CNS，由腦的各級(jí)中樞和脊髓接受內(nèi)外環(huán)境變化時(shí)傳入的各種信息，整合后由植物神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)－內(nèi)分泌系統(tǒng)將其調(diào)控信息傳遞至ENS或直接作用于胃腸效應(yīng)細(xì)胞，對(duì)平滑肌、腺體、血管起調(diào)節(jié)作用。這三個(gè)層次的神經(jīng)調(diào)控是實(shí)現(xiàn)腦－腸軸功能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)［22－24］。

母嬰分離模型對(duì)腦腸軸的改變體現(xiàn)在對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育、神經(jīng)遞質(zhì)及神經(jīng)內(nèi)分泌功能改變的影響上［1］。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)方面，母嬰分離大鼠在遇到應(yīng)激時(shí)腦內(nèi)會(huì)分泌更多的多巴胺，腦內(nèi)5－羥色胺的代謝率提高活動(dòng)增強(qiáng)。母嬰分離會(huì)導(dǎo)致大鼠腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain－derived neurotrophic factor，BDNF)發(fā)生變化，且變化的趨勢(shì)與分離的時(shí)間密切相關(guān)，BDNF作為神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子參與了神經(jīng)元的增殖、分化及營(yíng)養(yǎng)，對(duì)突觸的可塑性以及形態(tài)維持有著重要作用。BDNF介導(dǎo)的中樞神經(jīng)的可塑性改變可能是生命早期精神因素對(duì)成年后產(chǎn)生或加重IBS的重要原因。母嬰分離導(dǎo)致BDNF的變化可能參與調(diào)節(jié)了其所誘發(fā)的神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)發(fā)育異常的中樞機(jī)制。

神經(jīng)可塑性是指神經(jīng)系統(tǒng)連接重構(gòu)的能力和對(duì)微環(huán)境改變的適應(yīng)能力。母嬰分離模型造成的神經(jīng)可塑性改變不僅發(fā)生在CNS，也同樣發(fā)生在ENS，例如趙敏等［25］報(bào)道新生期母嬰分離可以引起大鼠內(nèi)臟高敏感過程中結(jié)腸神經(jīng)可塑性的長(zhǎng)期改變。體現(xiàn)在腸神經(jīng)結(jié)構(gòu)改變，神經(jīng)元肥大和增生、膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)元的比例增高。新生期母嬰分離組黏膜下神經(jīng)叢、肌間神經(jīng)叢神經(jīng)遞質(zhì)P75和TrkA表達(dá)較正常組均明顯增加。ChAT在肌間神經(jīng)叢表達(dá)明顯增加，VIP在黏膜下神經(jīng)叢表達(dá)降低，nNOS在肌間神經(jīng)叢表達(dá)增高。

神經(jīng)內(nèi)分泌功能的改變是應(yīng)激反應(yīng)的主要表現(xiàn)，研究觀察到下丘腦－垂體－腎上腺皮質(zhì)軸(hypothalamic－pituitary－adrenal axis，HPA 軸)的易化現(xiàn)象在未成年期招受創(chuàng)傷的IBS病人中發(fā)生［26－31］，其中涉及糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoid receptor，GR)通路以及大腦邊緣系統(tǒng)杏仁核的異常。母嬰分離也被證實(shí)對(duì)HPA軸有影響。嚙齒類動(dòng)物從出生到第14天的新生期為應(yīng)激低反應(yīng)期(stress hyporesponsive period，SHRP)，其特征是促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)和皮質(zhì)酮(CORT)對(duì)大部分應(yīng)激源呈現(xiàn)低反應(yīng)［32，33］。母鼠與仔鼠的交流是這種生理性抑制產(chǎn)生的重要原因，而母嬰分離能夠消除這種生理性抑制，引起HPA軸對(duì)應(yīng)激的高反應(yīng)性并可能維持至成年［34－36］。促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(CRH)的合成分泌增多及糖皮質(zhì)激素水平增高，可能給神經(jīng)系統(tǒng)尚處在發(fā)育期的新生大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)的正常發(fā)育造成廣泛且長(zhǎng)期的傷害。在這一時(shí)期經(jīng)受短暫的有害性刺激可以引起神經(jīng)痛覺傳導(dǎo)通路長(zhǎng)時(shí)期的過敏，成年后腸道仍處于感覺過敏狀態(tài)［11，37，38］。這一病理生理改變與IBS病人相類似，很好地模擬了IBS過程中HPA的改變及內(nèi)臟高敏感狀態(tài)。

母嬰分離模型對(duì)腦腸軸的另一個(gè)影響體現(xiàn)在腸道動(dòng)力紊亂方面。研究表明母嬰分離能夠通過上調(diào)結(jié)腸平滑肌細(xì)胞L－型鈣離子通道的表達(dá)促進(jìn)結(jié)腸運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致結(jié)腸動(dòng)力紊亂［39］。

4.2 母嬰分離模型腸道菌群改變

有研究表明，母嬰分離會(huì)對(duì)幼崽的微生物定植及發(fā)展產(chǎn)生影響，這一現(xiàn)象與宿主腸道屏障功能的改變有關(guān)［40］。動(dòng)物進(jìn)行母嬰分離后對(duì)消化道對(duì)炎癥刺激的敏感性升高的同時(shí)伴隨著腸道通透性的增高，生命早期的微生物定植群落也發(fā)生變化，這其中的原因可能是因?yàn)槟笅敕蛛x引起短暫的腸黏膜屏障通透性增高進(jìn)而使大量的細(xì)菌粘附并進(jìn)入到腸上皮中［41］，造成菌群異位。母嬰分離所引起的神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor，NGF)，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(corticotropin－releasing factor，CRF)，和肥大細(xì)胞(mast cell)的增多［41－43］，以及一些神經(jīng)調(diào)節(jié)物質(zhì)如細(xì)胞因子和蛋白酶類等的釋放［44－46］，被認(rèn)為是腸黏膜屏障通透性增高并造成腸道功能紊亂的可能原因。母嬰分離動(dòng)物模型造模時(shí)間在菌群定植的過程中，處于神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育時(shí)期，消化道微生物群落尚未穩(wěn)定，免疫系統(tǒng)也未成熟，復(fù)雜的生理改變使應(yīng)激與腸道菌群改變的關(guān)系特別是其菌群改變與癥狀的出現(xiàn)的機(jī)制孰因孰果未能闡明。母嬰分離應(yīng)激不僅造成腸道上皮細(xì)胞功能和粘液分泌的變化及消化道運(yùn)動(dòng)能力的變化，有研究表明應(yīng)激激素如去甲腎上腺素在消化道內(nèi)的釋放選擇性地刺激某種特定的細(xì)菌生長(zhǎng)，并影響其對(duì)腸道黏膜的粘附能力，直接導(dǎo)致菌群的改變［47］。

盡管母嬰分離模型腸道菌群的改變已有報(bào)道［48，49］，但并未有一致的結(jié)果證明其菌群變化的規(guī)律，也并未找出與母嬰分離應(yīng)激絕對(duì)相關(guān)的某類菌群，且物種之間菌群差異性的存在使得研究菌群與腸易激癥狀的關(guān)系變得尤為困難，雖然如此，可以肯定的是IBS的發(fā)生與菌群的改變息息相關(guān)，且菌群的改變并不是單一作用的因素，而是與腸道屏障功能(包括機(jī)械屏障、免疫屏障、化學(xué)屏障)相互作用的結(jié)果。

5 母嬰分離模型應(yīng)用于腸易激綜合征研究現(xiàn)狀

正由于母嬰分離模型在神經(jīng)發(fā)育至關(guān)重要的幼年期施加生理性的應(yīng)激以能夠?qū)?duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)，腸神經(jīng)系統(tǒng)及腦腸軸產(chǎn)生長(zhǎng)期影響，能夠更全面持久地模擬IBS過程中內(nèi)臟運(yùn)動(dòng)與感覺、腸道菌群、軀體行為、精神癥狀的病理變化，該造模方法近年來越來越多地應(yīng)用于腸易激綜合征的生理病理及藥理研究［5］。

在腹瀉型腸易激綜合征(IBS－D)病理機(jī)制的研究中，通過單一母嬰分離模型或合并其他應(yīng)激模型［50－52］來模擬腹瀉型腸易激綜合征的癥狀或者中醫(yī)學(xué)中肝郁脾虛的癥狀，取得穩(wěn)定的造模結(jié)果，且多因素大鼠模型總體模擬效果優(yōu)于單因素大鼠模型［53］。研究發(fā)現(xiàn)，母嬰分離模型導(dǎo)致內(nèi)臟痛覺高敏的機(jī)制眾多，包括腸道黏膜低度炎癥［54］、腸道屏障功能受損［42］、腸道肥大細(xì)胞增多［55］、腦腸軸功能失調(diào)如結(jié)腸黏膜神經(jīng)遞質(zhì)如5－HT增多或5－HT陽(yáng)性細(xì)胞增多［56－58］、NO 增多，腦組織海馬區(qū) BDNF 增高［59］，中縫背核和脊髓背角 c－fos免疫反應(yīng)陽(yáng)性細(xì)胞增加［60］，中樞神經(jīng)系統(tǒng)CRF受體mRNA表達(dá)升高［61］，腸神經(jīng)系統(tǒng)可塑性改變［62］及中樞神經(jīng)可塑性改變［63］等，這些發(fā)在現(xiàn)臨床樣本中得到不同程度的證實(shí)，與IBS病人的臨床研究結(jié)果基本吻合［64］。

在治療IBS－D的藥理機(jī)制研究中，雖有單獨(dú)采用母嬰分離模型研究中藥復(fù)方或單體治療腸道痛覺高敏及腸動(dòng)力紊亂的實(shí)驗(yàn)［65，66］，但大部分的實(shí)驗(yàn)多采用母嬰分離與其他形式的應(yīng)激，包括幼年期(出生后2周前)或成年期(出生后56d)應(yīng)激［67］等疊加的方法，更全面地模擬IBS－D的癥狀，從改善上述病理改變的角度來研究藥物對(duì)IBS的治療機(jī)制。

6 母嬰分離影響因素

影響母嬰分離造模的因素有一下幾點(diǎn):一是不同的母嬰分離造模時(shí)的頻率與持續(xù)時(shí)間對(duì)成年后應(yīng)激反應(yīng)有區(qū)別。出生后2～14 d，每天15 min的簡(jiǎn)短分離，會(huì)降低仔鼠成年后HPA軸對(duì)應(yīng)激的反應(yīng)能力［68，69］，而每天3 h以上的分離，則出現(xiàn)相反的結(jié)果，并且出現(xiàn)內(nèi)臟高敏感反應(yīng)，成年期阿片類受體介導(dǎo)的痛覺抑制作用減弱的現(xiàn)象［70］;二是實(shí)驗(yàn)動(dòng)物性別影響，盡管大多數(shù)實(shí)驗(yàn)為避免性激素影響大多采用雄性鼠仔進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，但有報(bào)道指出，母嬰分離雄鼠的腸道敏感性增高不及母鼠明顯，且母鼠與整窩老鼠的分離造成腸道癥狀的效果優(yōu)于只與一半數(shù)量鼠仔分離，表明分離的方式對(duì)造模也有影響［71］，這與臨床上流行病學(xué)顯示IBS女性較為易感比較吻合。

綜上所述，嚙齒類動(dòng)物母嬰分離模型能夠持久穩(wěn)定地模擬腸易激綜合征從外周到神經(jīng)系統(tǒng)及腦腸軸失調(diào)的癥狀，是腸易激綜合征機(jī)制及治療藥物的藥理研究的良好動(dòng)物模型。

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