方秀才

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)院消化內(nèi)科(100730)

功能性胃腸病(functional gastrointestinal dis-orders, FGIDs)涵蓋了胃腸道一系列的功能性疾病，各類疾病的癥狀各有其特點(diǎn)，羅馬診斷標(biāo)準(zhǔn)的修訂和完善正是基于對(duì)這些癥狀及其所對(duì)應(yīng)的病理生理學(xué)機(jī)制的理解。2016年頒布的《羅馬Ⅳ：功能性胃腸病》中明確指出，F(xiàn)GIDs的癥狀特點(diǎn)不僅是胃腸道動(dòng)力紊亂、內(nèi)臟高敏感的表現(xiàn)，腸道微生態(tài)改變、腸道黏膜和免疫功能異常、中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system, CNS)對(duì)腸道信號(hào)處理功能異常亦參與其中，共同決定FGIDs的癥狀特點(diǎn)[1]。從病理生理學(xué)角度審視，F(xiàn)GIDs實(shí)質(zhì)為腸-腦互動(dòng)異常(disorders of gut-brain interaction)。腸易激綜合征(irritable bowel syndrome, IBS)是FGIDs中最具代表性的一類疾病，表現(xiàn)為反復(fù)發(fā)作的腹痛伴有排便頻率和(或)糞便性狀改變。新近研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生態(tài)、腸道黏膜屏障功能異常、腸神經(jīng)系統(tǒng)(enteric nervous system, ENS)調(diào)控功能和形態(tài)學(xué)改變?cè)贗BS發(fā)病中起重要作用。本文就上述IBS發(fā)病機(jī)制相關(guān)研究進(jìn)展作一概述。

一、IBS腸道微生態(tài)改變

腸道微生態(tài)是近年生命科學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一，越來越多的研究資料表明IBS患者存在腸道微生態(tài)改變。急性胃腸道感染后人群發(fā)生IBS的風(fēng)險(xiǎn)明顯高于非感染對(duì)照人群[2-3]；IBS患者檢出小腸細(xì)菌過度生長(zhǎng)(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)的比例明顯高于健康對(duì)照者[4]，補(bǔ)充益生菌或口服不吸收抗菌藥物如利福昔明治療SIBO可改善IBS癥狀和內(nèi)臟高敏感[5-6]。上述發(fā)現(xiàn)提示了腸道微生態(tài)改變與IBS的相關(guān)性。由于人體腸道菌群的個(gè)體差異較大，且易受飲食、環(huán)境等因素的影響，加之研究方法各異，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道的IBS患者腸道菌群改變存在較大的異質(zhì)性。相關(guān)系統(tǒng)評(píng)價(jià)顯示，與健康對(duì)照者相比，IBS患者腸道潛在有害菌如腸桿菌科(Enterobacteriaceae)、擬桿菌屬(Bacteroides)增加，潛在有益菌梭菌目(Clostridiales)、糞桿菌屬(Faecalibacterium)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)減少，部分患者同時(shí)存在菌群多樣性降低[7]。國(guó)內(nèi)研究者還發(fā)現(xiàn)，腹瀉型IBS(IBS with diarrhea, IBS-D)患者糞便菌群特征與抑郁癥患者相似，大多表現(xiàn)為高比例擬桿菌屬腸菌型或高比例普氏菌屬腸菌型[8]。與健康對(duì)照者相比，IBS患者糞便中4類31種代謝物顯著上調(diào)，包括氨基酸類和脂肪酸類，這些代謝物的改變與某些菌屬的豐度變化存在顯著相關(guān)性[9]。

IBS患者腸道菌群及其代謝物的變化、腸道中是否存在產(chǎn)甲烷菌和呼氣甲烷量以及與之相對(duì)應(yīng)的結(jié)腸黏膜炎癥改變與患者的臨床表現(xiàn)及其嚴(yán)重程度之間存在一定相關(guān)性[5，7,9-11]。腸道菌群改變可直接影響腸道黏膜屏障功能，或通過腸道黏膜炎癥免疫反應(yīng)影響腸道感覺功能，導(dǎo)致內(nèi)臟高敏感[12]。腸道細(xì)菌代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)對(duì)腸道功能有著廣泛的影響，丁酸和產(chǎn)丁酸細(xì)菌能減輕內(nèi)臟高敏感[13]，補(bǔ)充產(chǎn)丁酸細(xì)菌可能對(duì)IBS患者有益。腸道菌群改變導(dǎo)致的代謝物變化還可通過循環(huán)血影響腸-腦軸功能。但也有研究[14]發(fā)現(xiàn)丁酸可加重內(nèi)臟高敏感，其作用與上調(diào)腸神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子表達(dá)有關(guān)。國(guó)內(nèi)學(xué)者的研究結(jié)果還提示，可發(fā)酵的低聚糖、雙糖、單糖和多元醇(fermentable oligo-, di-, and mono-saccharides and polyols, FODMAPs)飲食引起的IBS腸道癥狀可能與SCFAs產(chǎn)生增多有關(guān)[15]。IBS發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性和異質(zhì)性、腸道菌群改變的多樣性可能是現(xiàn)階段有關(guān)腸道菌群與IBS病理生理學(xué)機(jī)制研究所面臨的挑戰(zhàn)。最近對(duì)糞菌移植治療IBS隨機(jī)雙盲安慰劑對(duì)照試驗(yàn)的meta分析顯示，通過糞菌移植干預(yù)腸道菌群并不能改善IBS患者的整體癥狀[16]，這也提示我們?cè)谂R床選擇干預(yù)腸道菌群治療時(shí)要充分考慮患者的個(gè)體差異。

二、腸道黏膜屏障損傷和黏膜通透性增加

腸道黏膜屏障由數(shù)層結(jié)構(gòu)組成，從腸腔面開始依次為共生菌和黏液層、柱狀上皮層(包括上皮細(xì)胞和細(xì)胞間緊密連接)及其底部的細(xì)胞外基質(zhì)、固有層(包括炎癥免疫細(xì)胞以及神經(jīng)末梢、血管和淋巴管)，腸道黏膜屏障功能的維持有賴于各層結(jié)構(gòu)的完整性及其相互作用，以保證腸道吸收、大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、分泌、代謝和炎癥免疫功能[17]。病原菌通過引起腸道菌群失調(diào)或影響正常的氨基酸代謝導(dǎo)致黏液層成分變化，破壞黏液屏障。感染后IBS(post-infectious IBS, PI-IBS)患者腸道持續(xù)存在的低度炎癥可導(dǎo)致腸道黏膜肥大細(xì)胞、嗜鉻細(xì)胞(enterochromaffin cells, EC)、嗜酸性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)增加、活化，通過釋放炎癥介質(zhì)、促炎細(xì)胞因子影響?zhàn)つて琳霞捌渫ㄍ感?，或通過作用于ENS對(duì)腸道功能產(chǎn)生影響，這些物質(zhì)還可通過循環(huán)血影響ENS對(duì)腸道功能的調(diào)節(jié)作用[2,18]。SIBO時(shí)有害菌本身或細(xì)菌產(chǎn)生的各種毒性物質(zhì)可刺激腸道免疫細(xì)胞分泌促炎細(xì)胞因子，導(dǎo)致腸道黏膜免疫激活，黏膜屏障功能受損，腸道敏感性增高。在IBS-D患者中，結(jié)腸上皮細(xì)胞間黏附連接蛋白表達(dá)降低、細(xì)胞間連接增寬，這些黏膜屏障破壞對(duì)腸上皮細(xì)胞通透性增加起重要作用[19]。

IBS患者常報(bào)告癥狀發(fā)作和加重與某些飲食有關(guān)，在食物過敏IBS患者中，食物抗原暴露誘導(dǎo)IgE和肥大細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)導(dǎo)致腸黏膜通透性增加[20]。最近Fritscher-Ravens等[21]采用共聚焦激光顯微內(nèi)鏡(confocal laser endomicroscopy, CLE)對(duì)IBS患者進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)盡管超過半數(shù)的IBS患者并無典型的食物過敏表現(xiàn)(血清IgE升高和皮膚過敏試驗(yàn)陽性反應(yīng))，但其十二指腸黏膜暴露于食物抗原(小麥、牛奶、大豆、蛋清)約10 min后出現(xiàn)黏膜裂損，CLE觀察可見熒光素標(biāo)記的漿液外滲至增寬的絨毛間隙；CLE反應(yīng)陽性患者腸黏膜上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞明顯增加(與健康對(duì)照者和CLE反應(yīng)陰性患者相比)，隱窩至絨毛頂端緊密連接蛋白claudin-2表達(dá)增加(該蛋白功能為削弱屏障功能)，occludin表達(dá)降低，同時(shí)嗜酸性粒細(xì)胞脫顆粒增加。十二指腸黏膜嗜酸性粒細(xì)胞活化在IBS患者此種非典型食物即刻過敏反應(yīng)引起的黏膜屏障功能損傷中起重要作用。

應(yīng)激是影響腸道黏膜屏障功能的另一重要因素。應(yīng)激時(shí)下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamic-pituitary-adrenal axis, HPA軸)興奮，通過升高糖皮質(zhì)激素等激素水平參與應(yīng)激反應(yīng)。促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(corticotropin-releasing factor, CRF)作為神經(jīng)遞質(zhì)與中樞神經(jīng)元結(jié)合，影響內(nèi)臟敏感性；與胃肌間神經(jīng)元CRF2受體結(jié)合，抑制胃排空；與結(jié)腸腸神經(jīng)元CRF1受體結(jié)合，興奮分泌運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元，使結(jié)腸動(dòng)力增加；CRF1神經(jīng)元興奮還可引起EC細(xì)胞釋放5-羥色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)、前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)等介質(zhì)，使肥大細(xì)胞脫顆粒，增加腸道通透性和內(nèi)臟高敏感性[22]。應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)臟高敏感模型大鼠小腸局部微絨毛脫落，杯狀細(xì)胞形態(tài)皺縮、細(xì)胞內(nèi)可見桿菌聚集，上皮細(xì)胞間隙擴(kuò)大，微絨毛細(xì)小、密度不均[23]。新近一項(xiàng)研究[24]比較了緩解期潰瘍性結(jié)腸炎患者和混合型IBS患者的結(jié)腸活檢標(biāo)本，發(fā)現(xiàn)兩者上皮細(xì)胞間通透性均較健康對(duì)照者增加，伴肥大細(xì)胞和嗜酸性粒細(xì)胞明顯增多。但亦有研究[25]顯示IBS患者的結(jié)腸黏膜肥大細(xì)胞浸潤(rùn)與黏膜屏障無關(guān)。臨床研究[26]也提示IBS-D患者的乙狀結(jié)腸黏膜肥大細(xì)胞總數(shù)和活化肥大細(xì)胞比例與其精神心理狀態(tài)無關(guān)，精神心理異常很可能是通過肥大細(xì)胞以外的腸-腦軸機(jī)制影響IBS的發(fā)生、發(fā)展。

三、ENS改變和自身免疫性腸神經(jīng)元損傷

ENS在胃腸道廣泛分布，主要由黏膜下神經(jīng)叢、肌間神經(jīng)叢以及與之相連的神經(jīng)纖維組成，可獨(dú)立調(diào)節(jié)胃腸道感覺、運(yùn)動(dòng)以及與之相適應(yīng)的血管舒張和收縮功能。腸道受到機(jī)械性擴(kuò)張、應(yīng)激、炎癥、過敏原等刺激時(shí)，黏膜炎癥細(xì)胞分泌炎癥介質(zhì)，如EC釋放5-HT作為旁分泌信號(hào)作用于腸道肥大細(xì)胞，后者活化后釋放多種介質(zhì)，這些介質(zhì)以彌散方式作用于疼痛感覺傳入神經(jīng)纖維受體和機(jī)械敏感神經(jīng)纖維受體引起疼痛[27]；5-HT還可作用于脊髓傳入神經(jīng)元，介導(dǎo)中樞對(duì)腸道刺激的反應(yīng)，同時(shí)也可作用于腸神經(jīng)元上的5-HT受體，影響腸道感覺和運(yùn)動(dòng)功能。慢-急性聯(lián)合應(yīng)激IBS-D模型大鼠的小腸黏膜下神經(jīng)叢神經(jīng)節(jié)和神經(jīng)元總數(shù)增加，興奮性神經(jīng)元(膽堿能神經(jīng)元和血管活性腸肽神經(jīng)元)比例增加，肌間神經(jīng)叢抑制性神經(jīng)元(氮能神經(jīng)元)比例降低[28]，此種ENS的形態(tài)學(xué)改變與IBS-D的腸道傳輸加快和分泌增加相一致。有關(guān)腸神經(jīng)元神經(jīng)遞質(zhì)及其復(fù)雜信號(hào)通路、腸神經(jīng)元與周圍神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和Cajal間質(zhì)細(xì)胞間交互作用的研究不斷深入，使我們對(duì)ENS在IBS發(fā)病機(jī)制中的功能調(diào)節(jié)作用有了更多的了解[29-30]，尤其值得關(guān)注的是形態(tài)學(xué)上的改變。

早在2002年，T?rnblom等[31]就報(bào)道了重度IBS患者近端空腸全層活檢標(biāo)本肌間神經(jīng)叢神經(jīng)節(jié)內(nèi)存在淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)和神經(jīng)元退行性改變。近年研究陸續(xù)報(bào)道了IBS患者存在腸道局部和系統(tǒng)免疫反應(yīng)異常，可能是引起腸神經(jīng)節(jié)和神經(jīng)元炎癥損傷的主要機(jī)制[32]。在排除抗核抗體的影響后，IBS患者的血清抗腸神經(jīng)元抗體(anti-enteric neuronal anti-bodies, AENA)陽性和強(qiáng)陽性率顯著高于健康對(duì)照者、慢傳輸型功能性便秘患者和炎癥性腸病患者，且AENA陽性或強(qiáng)陽性患者的血清在體外可促進(jìn)豚鼠小腸肌間神經(jīng)元和人神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞(SH-Sy5Y)凋亡[33]。筆者所在團(tuán)隊(duì)采用目前最大通量的人蛋白芯片HuProtTM對(duì)IBS患者和健康對(duì)照者、疾病對(duì)照者的血清進(jìn)行檢測(cè)，共篩選出與IBS相關(guān)的14種IgG型自身抗體和14種IgA型自身抗體[34]。IBS患者缺乏特異性抗體與其病因多樣性相一致。IBS患者的抗HuD抗體可能參與了神經(jīng)細(xì)胞的自噬過程。實(shí)際上，早有研究[35-36]報(bào)道了源自副腫瘤綜合征(主要是小細(xì)胞肺癌伴周圍神經(jīng)損傷)和假性腸梗阻患者的血清抗HuD抗體可損傷中樞神經(jīng)元和腸神經(jīng)元。深入研究IBS患者AENA和抗HuD抗體對(duì)腸神經(jīng)元甚至中樞神經(jīng)元的損傷機(jī)制，對(duì)于充分理解IBS的神經(jīng)-免疫機(jī)制、尋找腸-腦互動(dòng)異常的組織形態(tài)學(xué)證據(jù)，從而從防止自身免疫反應(yīng)的角度探究這部分IBS患者的治療具有重要意義。

四、結(jié)語

圍繞IBS病理生理學(xué)機(jī)制的研究所取得的成果為探究新的治療策略提供了研究方向。最近一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)證實(shí)，膳食補(bǔ)充谷氨酰胺(5 g tid，8周)可使升高的腸道通透性恢復(fù)正常，從而改善感染后IBS-D患者的腹瀉和腹痛癥狀[37]；但CRF1受體拮抗劑治療IBS的臨床前研究未能獲得預(yù)期療效[22]。IBS病理生理學(xué)機(jī)制復(fù)雜，從病理生理學(xué)機(jī)制研究至臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化還面臨著很大的挑戰(zhàn)。