家兔結腸袋狀收縮研究進展

楊自仙，陳繼紅，譚詩云，羅和生，Jan D Huizinga

1.武漢大學人民醫(yī)院消化內(nèi)科，湖北 武漢430060;2.麥克馬斯特大學健康科學學院醫(yī)學系，加拿大 安大略省 漢密爾頓L8S4L8

家兔結腸因具有類似人結腸袋的結構而備受結腸動力研究者關注。結腸袋狀收縮較復雜，至今機制不明。

1 家兔結腸袋解剖及組織學特征

家兔結腸分為四個不同區(qū)域［1］，前三個區(qū)域組成近端結腸，第四個區(qū)域為遠端結腸。第一個區(qū)域長約10 cm，有結腸外層縱行肌聚成三條縱行的結腸帶，結腸帶之間的腸壁呈許多囊狀膨出，形成特征性結腸袋。第二個區(qū)域長約20 cm，只有一條結腸帶，也只有結腸的一側有結腸袋。第三個區(qū)域是腸紐，長約4 cm，分隔近端結腸與遠端結腸［2］。這是一段較厚的結腸，整個結腸圓周上聚集著大量的神經(jīng)節(jié)細胞。許多生理學家和藥理學家都認為家兔的縱形肌尤其是腸紐在許多方面是一種獨特的腑臟肌，其與腸道的其他肌肉大不相同，如家兔的回腸。第四個區(qū)域則為遠端結腸，長80 ～100 cm，大多數(shù)腸內(nèi)容物混合及水和電解質(zhì)吸收都發(fā)生在近端結腸，而推進糞便排泄的力量主要集中在遠端結腸［4］。

家兔的結腸袋類似于人衣服上外翻的口袋，沿著結腸的長徑排列，向外凸出3.0 ～3.5 mm［3］(見圖1)。從管腔的結構來看，結腸袋是較深的空腔，它被結腸帶之間折疊的橫肌阻斷。結腸袋的橫斷面平坦且向外袋狀突出的深淺度不一致，厚度與環(huán)形肌的厚度相近。在靜息狀態(tài)下，結腸被約100 μm 厚度的主結腸帶固定，結腸帶的橫截面圖顯示肌細胞呈不規(guī)律的波浪狀排列［3］。Bayliss 等［5］指出，結腸袋的每一次膨脹都是由收縮環(huán)沿著結腸逐漸移動產(chǎn)生的，其中可能同時出現(xiàn)一些推進性蠕動波，推動糞球向前移動，可以促進腸內(nèi)容物前進達10 ～12 cm。如果因為各種原因?qū)е录S球的前進受阻，結腸就會加強蠕動以推動糞球前進，這種狀態(tài)也不會因為前面所產(chǎn)生的蠕動波的到來而停止。給予結腸的某部位一個能夠產(chǎn)生興奮性收縮的局部刺激，可以使收縮的初速度為1 cm，之后傳播2 ～3 cm，最后像蠕動波一樣慢慢減弱，但是這種下行傳遞很難證明。Dinning 等［6］在結腸袋上標記，標記的位置并沒有隨移動改變，認為這些可能是參與連接結構的固定點，但是Lentle 等［7］研究稱這些標記隨運動推進。可能是兩人所作標記的位置不同導致結果不同。

2 結腸袋狀收縮特征

1972 年，McKirdy［8］首次提到，兔子的遠端結腸存在有節(jié)奏地自發(fā)性收縮。通過記錄縱形肌和環(huán)形肌機械活動，證實遠端結腸存在巨大收縮(giant contractions，GCs)和部分性收縮(phasic contractions)。

Ehrlein 等［1］認為在近端結腸有袋狀收縮(haustral activity)、節(jié)段性運動(segmental activity)和集團蠕動(mass peristalsis)3 種截然不同的運動模式參與糞便形成。結腸袋環(huán)形肌收縮形成袋狀收縮，能產(chǎn)生逆向蠕動波，結腸袋內(nèi)推進性收縮形成袋內(nèi)收縮，但環(huán)形肌收縮的本質(zhì)尚未闡明［4，7，9］。節(jié)段性運動就是分隔腸道消化物形成糞球，并迫使其緩慢地向遠端移動。結腸袋運動則是滾動運動(rolling movement)(見圖2)，產(chǎn)生逆向蠕動波。集團蠕動轉(zhuǎn)運消化道產(chǎn)物［4］。

圖1 家兔近端結腸袋狀收縮外面觀Fig 1 The picture of haustral contraction of rabbit proximal colon

圖2 家兔近端結腸時空圖 A:基礎狀態(tài)下近端結腸袋狀收縮和推進性收縮時空圖;B:給予TTX(0.2 μmol/L)干預后近端結腸收縮時空圖。環(huán)形肌收縮產(chǎn)生微小波沿結腸前后傳播相當長一段距離，形成“滾動運動”。TTX(0.2 μmol/L)阻斷推進性收縮，對結腸袋收縮沒有作用Fig 2 Spatiotemporal maps of rabbit proximal colon A:the spatiotemporal map of the control haustral contractions and propagating contractions in the proximal colon in basal conditions;B:the spatiotemporal map after adding TTX (0.2 μmol/L).Ripples induced by the contractions of circular muscle would move a long distance，which were called rolling movement. TTX (0.2 μmol/L)can inhibit propagating contractions，but it had no effect on the contraction of haustral

具有完整環(huán)形平滑肌的動物或人類，其遠端結腸推進消化道產(chǎn)物有3 種不同的運動模式［10］:節(jié)律性相位性收縮(rhythmic phasic contractions)、巨大遷移性收縮(giant migrating contractions，GMCs)和強直收縮(tonic contractions)。GMCs 是高振幅、低頻率、推動長距離收縮的方式［11］。節(jié)段性收縮的特點是高頻率、低振幅和相對較高的基調(diào)。相位性收縮的振幅和頻率在近端結腸和遠端結腸沒有差別。

Benabdallah 等［12］認為體外實驗中家兔近、中、遠端結腸的自發(fā)性機械活動存在兩種類型的收縮:低振幅、高頻率的位相性收縮(phasic contractions)和高振幅、低頻率的GCs，且這兩種收縮模式在結腸的各個部位不存在差異。GMCs 和GCs 之間的基本區(qū)別是前者為神經(jīng)源性的而后者為肌原性起源。與GCs 相比，GMCs 更容易受到六甲銨和毒蕈堿阿托品的影響［9-12］。

2008 年，基于時空圖所記錄的徑向和縱向運動，Lentle 等［7］提出家兔的近端結腸展示了4 種不同類型的收縮活動，即集團蠕動(mass peristalsis)、快速位相性收縮(fast phasic contraction)、袋狀推進性運動(haustral progression)和微小波(ripples)，且前兩種運動模式跨越整段近端結腸，而袋狀運動和微小波僅局限在環(huán)形收縮的某一點。這與上述報道發(fā)現(xiàn)只有兩個或三個類型的收縮活動形成了鮮明的對比。

3 家兔結腸袋狀收縮肌源性和神經(jīng)源性支配

家兔的結腸運動模式受肌源性和神經(jīng)源性交互支配，但是人們至今尚不清楚結腸各個區(qū)域的運動機制［3］。交感神經(jīng)是結腸運動功能的重要調(diào)節(jié)器［13］。交感神經(jīng)興奮對腸道產(chǎn)生的抑制作用主要通過抑制神經(jīng)節(jié)功能或是直接作用于腸道平滑肌［14］。在腸腔內(nèi)任何一處施加壓力都能通過交感神經(jīng)抑制腸壁的緊張活動［15］。而副交感神經(jīng)興奮能刺激結腸的收縮活動［16］，近端和遠端的類膽堿能神經(jīng)是等價的，遠端結腸興奮性主要被類膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)激活，抑制性神經(jīng)節(jié)細胞興奮遠端結腸，需要更深入地研究來明確其抑制作用［17］。人在行迷走神經(jīng)切斷術后能防止增加餐后結腸的能動性［18］，而破壞骨盆神經(jīng)后則能夠抑制結腸的能動性［19］。六甲銨(100 μmol/L)和河豚毒素(TTX 0.6 μmol/L)可以抑制神經(jīng)活動。而肌源性的微小波不會被河豚毒素阻斷［6］。研究證明大鼠肌源性的長距離樣收縮運動(like long distance contractions，LDCs-like)在TTX 作用下仍然存在(見圖3)［20］。肌源性收縮活動存在于環(huán)形肌的收縮活動中，且這種收縮活動貫穿于整個結腸，具有順向性和逆向性雙向性運動。近端結腸神經(jīng)源性肌活動存在于緩慢地推進性復合運動中，而這種多重環(huán)形肌收縮產(chǎn)生的順向性傳播的結腸移動性復合波通常開始在結腸帶的過渡區(qū)域。在只有一條結腸帶的近端結腸區(qū)域，六甲銨能阻斷神經(jīng)起源的自發(fā)性機械運動［6］。

圖3 TTX 對大鼠結腸LDCs-like 的影響 A:基礎狀態(tài)LDC，加TTX 前時空圖;B:加TTX 后時空圖。TTX 可以阻斷LDC，同時誘導LDCs-like 產(chǎn)生Fig 3 Effect of TTX on LDCs-like of rat colon A:control LDC，the spatiotemporal map befor adding TTX;B:the spatiotemporal map after adding TTX (0.2 μmol/L)，TTX can abolish LDC and induce rhythmic LDCs-like

4 與人類結腸的相似之處及對人結腸動力研究的意義

家兔的結腸與人類十分相近，它擁有與人類結腸相似的結腸外層縱肌聚成3 條縱行的結腸帶及結腸帶之間的腸壁上呈囊狀膨出的特征性結構—結腸袋。組織學上，盡管家兔的降結腸與人類不同，其有一個完整的縱肌層，但是家兔的這一具有結腸帶的近端結腸與人類相似［17］。電活動記錄人類和家兔的ICC 起搏細胞結腸肌肉組織反應特性和肌肉組織具有類似的特性［21］?；赗ao 等［22-24］的工作，美國神經(jīng)胃腸病與動力學會(NGM)總結了人結腸的7 種運動模式:孤立的壓力波、推進性壓力波、高幅推進性收縮(high amplitude propagated contractions or pressure sequences，HAPCs)、自發(fā)性壓力波、逆向壓力波、周期性壓力波(3 次/min)、周期性直腸運動活性(3 次/min)。人們也曾用過類似肛門測壓的裝置生動地記錄了家兔近端結腸的某些運動方式［1］，且在人類的結腸也可以觀察到［25］。人們認為這些動物的運動模式和健康受試者存在某種聯(lián)系［26］。目前人結腸測壓仍處于起步階段，利用家兔與人類結腸的相似性，認識家兔的運動模式，闡明其運動機制對人結腸動力的研究具有指導性意義。

綜上所述，我們了解了家兔的解剖結構及結腸袋在運動中的作用，探討了不同家兔結腸袋狀運動模式，闡述了神經(jīng)支配對結腸運動的影響。動物結腸與人類結腸的相似性研究，展示了家兔結腸袋狀運動研究的廣闊前景，對人類消化道研究具有重大意義。但是，目前為止，我們對家兔結腸袋狀運動研究仍存在諸多矛盾及分歧，未來需要我們更進一步的研究。

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