危重病与肠道屏障功能损害.ppt
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危重病与肠道屏障功能损害
* 近年来,肠道屏障功能已成为判断危重病人预后的一个重要指标,肠道屏障功能障碍、肠内细菌及内毒素移位是导致SIRS、MODS ,甚至MSOF的一个重要因素。对肠道屏障功能的研究已成为当今医学领域研究的一个重要课题。
一 肠屏障相关概念
* 1.1肠屏障
* 是指肠道能防止肠腔内的有害物质如细菌和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。它包括:肠黏膜上皮、肠黏液、肠道菌群、分泌性免疫球蛋白、肠道相关淋巴组织( GALT) 、胆盐、激素和胃酸等[1～3 ] 。一般将其归纳为三部分: ①生态屏障即肠道内的常居菌群; ②机械屏障即黏膜上皮; ③免疫屏障即黏膜细胞的分泌性IgA、黏膜内及黏膜下各种免疫细胞(包括巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞、淋巴细胞- 即IELs) 、派尔集合淋巴结和肠系膜淋巴结(MLN) 。其中小肠黏膜上皮细胞非常重要,它在充满细菌和毒素的肠腔和其他组织及血循环之间构建了一个物理性屏障,一般意义上的肠屏障即指这层结构[3 ] 。
一 肠屏障相关概念
* 1. 2肠屏障结构的组成
* 肠腔内物质要通过肠黏膜进入血循环有两条途径: 即跨细胞膜(transcellu2lar) 和细胞旁(paracellular) 通路,这两个结构是肠上皮屏障的主要组成部分。肠绒毛顶端细胞膜散布着注满水的半径在0. 3～0. 8 nm 的非极性孔隙,比其小的分子可经这些孔隙渗入细胞内。用于检测肠通透性的较大分子(如乳果糖、纤维二糖和51 Cr2ED2TA 等) 通过细胞旁途径(紧密连接) 进入细胞内,而较小的分子(如单糖类甘露醇) ,则由跨细胞膜途径进入细胞内。两条通路均受肠吸收面积变化的影响,如绒毛萎缩(肠黏膜萎缩) 和肠切除后,有关物质的吸收则明显减少[3 ] 。
一 肠屏障相关概念
* 1. 3细菌移位(bacterial translocation)
* 细菌和内毒素从肠腔内穿过肠黏膜上皮屏障进入血液循环,定植于肠道外其他组织(如肠系膜淋巴结、肝、脾以及血液等) ,称为细菌移位。有文献报道,实验性啮齿类动物完整的上皮细胞内常见的移位细菌有念株菌,大肠埃希菌,乳糖变形杆菌,肠粪球菌。目前的资料显示,在人类以大肠埃希菌最多见,厌氧菌和真菌少见。内毒素较肠腔内细菌更容易通过肠壁进入其他组织[1 ,4 ] 。
二 肠道屏障功能损害
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 1缺血缺氧与肠黏膜损伤
* 机体在正常情况下,循环血流的30 %流经胃肠道。当机体遭受严重创伤或休克时,机体为了保护心、脑等重要器官,使全身血液重新分配,胃肠道血流明显减少。若全身血流量减少10 % ,即可导致胃肠道血流减少40 %[ 5 ] 。研究表明,在各种应激时,胃肠道最早发生缺血缺氧,又最迟得到恢复,易较早受损或衰竭[ 6 ] 。并且肠黏膜在解剖上有其特点:小肠绒毛营养血管呈发夹状,发夹顶端位于绒毛顶部,故其血供较差。加之绒毛营养血管从母支直角分发,出现血球"跳跃"现象,致营养绒毛血液的氧容量下降,因此在病理情况下,肠绒毛顶端更容易发生缺血性损害。缺血缺氧时,使得肠黏膜上皮水肿,上皮细胞膜及细胞间连接断裂,细胞坏死,上皮从绒毛顶端开始脱落甚至黏膜全层脱落而形成溃疡,导致肠通透性增加,细菌移位发生[ 7 ] 。Saydjari 等在烧伤模型上证明肠系膜血流量与肠道细菌移居率呈负相关。提高肠系膜血管血流量则可抑制细菌移居。同时缺血缺氧会导致局部产生大量酸性代谢产物,酸中毒本身可直接引起细胞代谢障碍,组织损伤,也可间接通过增加细胞外Ca2 + 内流而使细胞组织水肿加重,引起上皮通透性增加。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 2缺血再灌注与肠黏膜损伤
* 组织缺血后,最根本的治疗措施是尽快恢复组织的血液灌注,然而在动物实验和临床上观察发现,恢复血液再灌注后,部分动物或患者细胞代谢障碍及结构破坏反而加重,这种损伤远超过原缺血对组织细胞的损伤,这种现象称之为缺血再灌注损伤。导致肠缺血再灌注损伤的主要机制是形成具有毒性的活性氧代谢产物,包括超氧阳离子(O-2 ) 、过氧化氢(H2O2 ) 、羟自由基(OH·) 等。这些氧代谢产物可损伤核酸、蛋白质、脂质等,导致细胞功能障碍甚至细胞死亡。活性氧代谢产物的生成主要通过(1) 黄嘌呤氧化酶途径:正常时,黄嘌呤氧化酶( xanthine oxidase ,XO) 和黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase ,XD) 主要存在于毛细血管内皮细胞中,XO 的前身是XD。XO 占10 % ,XD占90 %。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 2缺血再灌注与肠黏膜损伤
* 缺血时,一方面ATP 减少,膜泵功能障碍,Ca2 + 进入细胞,激活Ca2 + 依赖性蛋白水解酶,使XD 变构,大量转变为XO ;另一方面ATP 不能释放能量,故使次黄嘌呤堆积。再灌注时,大量氧分子进入,使XO 再催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤并进而催化黄嘌呤转变为尿酸的两步反应中,都以分子氧为电子接受体,从而产生大量O-2 和H2O2 ,后者再在金属离子参与下形成OH·。(2) 中性粒细胞"呼吸爆发":中性粒细胞摄取氧的70 %经细胞内的还原型辅酶Ⅱ(NADPH) 氧化酶和还原型辅酶Ⅰ(NADH) 氧化酶的作用形成氧自由基,用以杀灭微生物及外来异物。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 2缺血再灌注与肠黏膜损伤
* 中性粒细胞被激活时,通过吞噬细胞的"呼吸爆发",氧耗量显著增加,所产生的氧自由基也显著增加。此外, 中性粒细胞内的髓过氧化物酶(myeloperoxidase ,MPO) 能催化氯离子和H2O2 ,形成次氯酸(HOCl) 。HOCl 是一种强氧化剂,氧化能力为H2O2 的100倍。中性粒细胞激活释放大量的氧代谢产物和蛋白酶,损伤破坏肠内皮细胞和实质细胞,造成肠组织损害。(3) 儿茶酚胺途径:在应激时,交感肾上腺髓质系统分泌大量儿茶酚胺。儿茶酚胺的氧化能产生氧自由基。总之,缺血再灌注时,大量氧自由基产生,造成了组织损伤,损害了肠屏障功能。而且肠组织中富含黄嘌呤氧化酶,肠黏膜细胞所遭受的氧应激损伤更为显著[ 8 ] 。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 3炎症介质与肠黏膜损伤
* 在严重创伤感染或休克时,炎症介质大量产生并相互作用,形成网络,且不断循环促进,形成"瀑布样"反应,造成肠黏膜损伤并加重甚至衰竭。参与的炎症介质包括血小板活化因子( PAF) 、肿瘤坏死因子(TNF) 、白介素( IL) 、γ干扰素( FFN2γ) 、一氧化氮(NO) 等。TNF 作为一种细胞因子主要由巨噬细胞产生,在机体受到致病因素作用后,产生最快,到达高峰的时间亦最早, TNFα→IL21 →IL26 是细胞因子级联反应的基本过程[ 8 ] 。在细胞因子复杂的连锁反应中, TNF2α可能起着核心作用, TNF2α能激活中性粒细胞,促使中性粒细胞释放大量的活性氧与弹性蛋白酶,对血管内皮细胞和器官组织细胞产生损害作用。TNF2α还可诱导大量NO 生成,造成持续低血压,微循环淤血,加重组织的缺血缺氧。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 3炎症介质与肠黏膜损伤
* TNF2α还能通过交感- 肾上腺髓质系统使儿茶酚胺分泌增加,而后者可以促进多种血管活性物质释放,如白三PAF、TXA2 等。加剧了微循环障碍,研究表明TNF2α对肠黏膜有直接损伤作用,给狗注入TNF2α后小肠血流量明显下降,肠黏膜下血管有灶性栓塞,黏膜糜烂,血培养阳性率增加。PAF 在肠黏膜损害中发挥重要作用,它可引起血小板聚集,中性粒细胞脱颗粒和呼吸爆发,同时可导致低血压,血管通透性增加,胃肠黏膜损伤。余佩武等[ 10
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 3炎症介质与肠黏膜损伤
* 通过研究发现大鼠烫伤后,血和肠细胞PAF 水平均显著升高,与内毒素水平呈正相关,大鼠肠通透性增加。给予PAF 拮抗剂治疗能明显降低血浆内毒素水平以及肠黏膜通透性。在严重的创伤、休克等多种病理条件下,均有补体系统的激活,补体活化产物(C3a、C3b 、C5a 等) 可刺激巨噬细胞和多形核中性细胞,巨噬细胞通过释放细胞因子,又参与前述炎症反应过程,造成器官组织细胞损伤,此外,补体活化产物还可以影响血管舒缩活性物质的表达,造成微循环淤血,功能障碍,加重器官的损伤。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 4内毒素与肠黏膜损伤
* 内毒素是G- 菌胞壁的脂多糖(L PS) 部分,其生物学效应及病理生理作用是由脂多糖的类脂A 部所致。内毒素可引起黏膜水肿,肠绒毛顶部细胞坏死,肠通透性增加,从而破坏肠黏膜屏障功能。当机体受到严重创伤、烧伤、感染和长期传统的肠外营养时,肠黏膜有可能发生通透性增高,导致细菌和内毒素移位。内毒素可以激活补体、激活血液凝固,产生刺激血管的激肽和激活巨噬细胞的IL21 等。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 4内毒素与肠黏膜损伤
* 当门静脉内毒素浓度增高时,又可使肝脏免疫功能受损,同时肝脏库普弗细胞吞噬内毒素后可释放一系列花生四烯酸产物及细胞因子,如前列腺素、血栓素、TNF、IL21 、IL26 等引起多器官损害。Chakravortty 等[ 11 ]通过试验发现内毒素对肠黏膜屏障功能的破坏作用是通过成纤维细胞来调节的,内毒素可刺激成纤维细胞产生TNF2α等细胞因子,给予TNF2α抗体时,内毒素对肠黏膜屏障功能的破坏作用明显减弱。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 5营养障碍与肠黏膜损伤
* 严重创伤、休克、感染等患者处于高代谢、负氮平衡和负热量平衡状态,往往伴有营养代谢障碍。营养不良可引起肠上皮细胞DNA 含量减少、蛋白质合成及细胞增生减弱,肠腔内黏液层厚度变薄,导致黏膜萎缩及继发肠黏膜酶活性下降。同时营养不良又降低了机体蛋白质水平,使免疫球蛋白水平下降,淋巴细胞减少,影响了肠道及全身的免疫功能。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 5营养障碍与肠黏膜损伤
* 过去人们对危重患者给予营养支持时,只着重于能量与蛋白质的补充,而忽视了特殊成分供给,如谷氨酰胺、微量元素、磷等的摄入,结果造成肠黏膜萎缩、肠通透性增加、细菌和内毒素移位[ 12 ] 。另外,长期禁食或TPN 患者,其肠黏膜缺少食物和消化道激素刺激,黏膜更新修复能力降低。同时,胃酸、胆汁、溶菌酶、粘多糖等分泌减少,肠液化学杀菌能力减弱,都可促使肠道致病菌大量繁殖,导致肠屏障功能障碍。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 6细胞凋亡与肠黏膜损伤
* Ikeda 等[ 13 ]对缺血15 min 再灌注60 min 的小鼠进行了观察,发现肠黏膜损伤的早期形态学改变为小肠绒毛上皮分离。通过组织学观察分离的上皮细胞80 %具有凋亡细胞的形态学特征。采用免疫组化和琼脂凝胶电泳分析DNA 片段也证实了细胞凋亡的存在,这提示细胞凋亡是小肠缺血再灌注损伤时肠黏膜上皮细胞死亡但是有别于坏死的另一主要形式。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 6细胞凋亡与肠黏膜损伤
* 王兴鹏等[ 14 ]分别采用DNA 琼脂糖凝胶电泳、流式细胞术及免疫组化法检测三种方法从不同角度观察急性坏死型胰腺炎大鼠肠黏膜上皮细胞凋亡的发生。结果表明,急性坏死型胰腺炎大鼠肠黏膜上皮细胞凋亡发生频率明显上调,充分揭示了急性坏死型胰腺炎早期细胞凋亡为肠黏膜上皮细胞死亡的主要模式。因此推测出细胞死亡的上调为急性坏死型胰腺炎早期肠黏膜屏障功能障碍的一个重要分子生物学基础。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 6细胞凋亡与肠黏膜损伤
* 周德俊等[ 15 ]通过模拟小肠移植中供体小肠的条件,对移植前供体小肠再灌注损伤中bcl22 基因mRNA 表达水平进行研究发现,在热缺血组和冷缺血组中bcl22 基因mRNA 表达未出现明显升高,而在冷缺血再灌注组倒出现明显降低,这说明bcl22 基因在细胞凋亡早期起到抑制细胞凋亡的作用,而在后期则通过低表达促进细胞凋亡,因此推测bcl22 是一种抑制细胞凋亡的基因。
2肠道微生态环境的破坏
* 正常情况下,肠道内大量厌氧菌能阻止病原微生物过度生长及限制它们黏附于黏膜。病理因素和治疗干扰可引起肠道菌群紊乱,促进细菌移居。危重患者长期使用广谱抗生素,肠道内菌群拮抗平衡被破坏,代之以致病菌过度生长。Stone 等发现当念珠菌达到一定数量后则可穿越肠黏膜进入门静脉系统,肠球菌和链球菌也有类似现象。肠道菌群失衡加之正常肠屏障功能障碍,使胃肠成为"病原库",大量细菌和内毒素侵入循环系统导致全身性感染。
3机体自身免疫抵抗力下降
* 3. 1肠道免疫防御体系障碍
* 严重的创伤、休克时,肠道免疫防御体系会发生影响。Hoyt 等[ 16 ] 通过研究发现,在失血性休克时T 淋巴细胞分化繁殖能力降低,细胞免疫功能受到明显抑制。于勇等[ 17 ]对烫伤大鼠肠道固有层及上皮内淋巴细胞数量进行测定,证实CD3 + 、CD4 + 淋巴细胞明显减少,导致CD4 + / CD8 + 比值倒置。SIgA 是机体分泌量最大免疫球蛋白,能中和毒素,防止细菌粘于肠壁,在创伤、烧伤致B 淋巴细胞分泌免疫球蛋白减少,黏膜面SIgA 含量下降,有利于细菌、毒素侵入体内[ 18 ] 。在正常情况下,巨噬细胞能吞噬细菌及内毒素,并转移递呈抗原。在创伤后,造成M< 功能紊乱,丧失杀菌功能。Wang 等[ 19 ]在急性腹胰炎大鼠实验中现,M<杀菌能力降低,不但未能吞噬杀灭细菌,反而成为细菌运载工具。
3机体自身免疫抵抗力下降
* 3. 2肝脏库普弗细胞功能障碍
* 肝脏库普弗细胞数量占全身吞噬细胞的70 % ,吞噬能力占95 %。细菌和内毒素由肠道进入肝脏,逃逸库普弗细胞吞噬后方能进入体循环。在生理情况下,肠道有少量内毒素进入门静脉,回流进入肝脏后可被库普弗细胞吞噬清除。所以肝脏库普弗细胞在调节机体防御反应方面起重要作用,这也就是JcMarshall 等提出的肠肝轴(gut2liver axis) 假说,在机体遭受严重创伤、休克时,肝脏库普弗细胞功能受抑制,一方面,肠道内细菌和内毒素侵入循环系统引起肠源性感染;另一方面,库普弗细胞被进入肝脏的内毒素激活,可以释放一系列炎症介质,如TNF2αIL21 、IL26 、前列腺素E2 、血栓素A2 、血小板活化因子等[ 20 ,21 ] 。这些炎症介质可以相互作用,形成网络,循环促进,进一步造成肠黏膜以及远距离器官组织损伤,库普弗细胞的双重性作用在危重患者具有重要的病理生理意义。Pardy 等实验发现封闭失血性休克动物库普弗细胞功能,能明显提高感染发生率和死亡率。......（后略) ......
危重病与肠道屏障功能损害
* 近年来,肠道屏障功能已成为判断危重病人预后的一个重要指标,肠道屏障功能障碍、肠内细菌及内毒素移位是导致SIRS、MODS ,甚至MSOF的一个重要因素。对肠道屏障功能的研究已成为当今医学领域研究的一个重要课题。
一 肠屏障相关概念
* 1.1肠屏障
* 是指肠道能防止肠腔内的有害物质如细菌和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。它包括:肠黏膜上皮、肠黏液、肠道菌群、分泌性免疫球蛋白、肠道相关淋巴组织( GALT) 、胆盐、激素和胃酸等[1～3 ] 。一般将其归纳为三部分: ①生态屏障即肠道内的常居菌群; ②机械屏障即黏膜上皮; ③免疫屏障即黏膜细胞的分泌性IgA、黏膜内及黏膜下各种免疫细胞(包括巨噬细胞、中性粒细胞、NK细胞、淋巴细胞- 即IELs) 、派尔集合淋巴结和肠系膜淋巴结(MLN) 。其中小肠黏膜上皮细胞非常重要,它在充满细菌和毒素的肠腔和其他组织及血循环之间构建了一个物理性屏障,一般意义上的肠屏障即指这层结构[3 ] 。
一 肠屏障相关概念
* 1. 2肠屏障结构的组成
* 肠腔内物质要通过肠黏膜进入血循环有两条途径: 即跨细胞膜(transcellu2lar) 和细胞旁(paracellular) 通路,这两个结构是肠上皮屏障的主要组成部分。肠绒毛顶端细胞膜散布着注满水的半径在0. 3～0. 8 nm 的非极性孔隙,比其小的分子可经这些孔隙渗入细胞内。用于检测肠通透性的较大分子(如乳果糖、纤维二糖和51 Cr2ED2TA 等) 通过细胞旁途径(紧密连接) 进入细胞内,而较小的分子(如单糖类甘露醇) ,则由跨细胞膜途径进入细胞内。两条通路均受肠吸收面积变化的影响,如绒毛萎缩(肠黏膜萎缩) 和肠切除后,有关物质的吸收则明显减少[3 ] 。
一 肠屏障相关概念
* 1. 3细菌移位(bacterial translocation)
* 细菌和内毒素从肠腔内穿过肠黏膜上皮屏障进入血液循环,定植于肠道外其他组织(如肠系膜淋巴结、肝、脾以及血液等) ,称为细菌移位。有文献报道,实验性啮齿类动物完整的上皮细胞内常见的移位细菌有念株菌,大肠埃希菌,乳糖变形杆菌,肠粪球菌。目前的资料显示,在人类以大肠埃希菌最多见,厌氧菌和真菌少见。内毒素较肠腔内细菌更容易通过肠壁进入其他组织[1 ,4 ] 。
二 肠道屏障功能损害
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 1缺血缺氧与肠黏膜损伤
* 机体在正常情况下,循环血流的30 %流经胃肠道。当机体遭受严重创伤或休克时,机体为了保护心、脑等重要器官,使全身血液重新分配,胃肠道血流明显减少。若全身血流量减少10 % ,即可导致胃肠道血流减少40 %[ 5 ] 。研究表明,在各种应激时,胃肠道最早发生缺血缺氧,又最迟得到恢复,易较早受损或衰竭[ 6 ] 。并且肠黏膜在解剖上有其特点:小肠绒毛营养血管呈发夹状,发夹顶端位于绒毛顶部,故其血供较差。加之绒毛营养血管从母支直角分发,出现血球"跳跃"现象,致营养绒毛血液的氧容量下降,因此在病理情况下,肠绒毛顶端更容易发生缺血性损害。缺血缺氧时,使得肠黏膜上皮水肿,上皮细胞膜及细胞间连接断裂,细胞坏死,上皮从绒毛顶端开始脱落甚至黏膜全层脱落而形成溃疡,导致肠通透性增加,细菌移位发生[ 7 ] 。Saydjari 等在烧伤模型上证明肠系膜血流量与肠道细菌移居率呈负相关。提高肠系膜血管血流量则可抑制细菌移居。同时缺血缺氧会导致局部产生大量酸性代谢产物,酸中毒本身可直接引起细胞代谢障碍,组织损伤,也可间接通过增加细胞外Ca2 + 内流而使细胞组织水肿加重,引起上皮通透性增加。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 2缺血再灌注与肠黏膜损伤
* 组织缺血后,最根本的治疗措施是尽快恢复组织的血液灌注,然而在动物实验和临床上观察发现,恢复血液再灌注后,部分动物或患者细胞代谢障碍及结构破坏反而加重,这种损伤远超过原缺血对组织细胞的损伤,这种现象称之为缺血再灌注损伤。导致肠缺血再灌注损伤的主要机制是形成具有毒性的活性氧代谢产物,包括超氧阳离子(O-2 ) 、过氧化氢(H2O2 ) 、羟自由基(OH·) 等。这些氧代谢产物可损伤核酸、蛋白质、脂质等,导致细胞功能障碍甚至细胞死亡。活性氧代谢产物的生成主要通过(1) 黄嘌呤氧化酶途径:正常时,黄嘌呤氧化酶( xanthine oxidase ,XO) 和黄嘌呤脱氢酶(xanthine dehydrogenase ,XD) 主要存在于毛细血管内皮细胞中,XO 的前身是XD。XO 占10 % ,XD占90 %。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 2缺血再灌注与肠黏膜损伤
* 缺血时,一方面ATP 减少,膜泵功能障碍,Ca2 + 进入细胞,激活Ca2 + 依赖性蛋白水解酶,使XD 变构,大量转变为XO ;另一方面ATP 不能释放能量,故使次黄嘌呤堆积。再灌注时,大量氧分子进入,使XO 再催化次黄嘌呤转变为黄嘌呤并进而催化黄嘌呤转变为尿酸的两步反应中,都以分子氧为电子接受体,从而产生大量O-2 和H2O2 ,后者再在金属离子参与下形成OH·。(2) 中性粒细胞"呼吸爆发":中性粒细胞摄取氧的70 %经细胞内的还原型辅酶Ⅱ(NADPH) 氧化酶和还原型辅酶Ⅰ(NADH) 氧化酶的作用形成氧自由基,用以杀灭微生物及外来异物。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 2缺血再灌注与肠黏膜损伤
* 中性粒细胞被激活时,通过吞噬细胞的"呼吸爆发",氧耗量显著增加,所产生的氧自由基也显著增加。此外, 中性粒细胞内的髓过氧化物酶(myeloperoxidase ,MPO) 能催化氯离子和H2O2 ,形成次氯酸(HOCl) 。HOCl 是一种强氧化剂,氧化能力为H2O2 的100倍。中性粒细胞激活释放大量的氧代谢产物和蛋白酶,损伤破坏肠内皮细胞和实质细胞,造成肠组织损害。(3) 儿茶酚胺途径:在应激时,交感肾上腺髓质系统分泌大量儿茶酚胺。儿茶酚胺的氧化能产生氧自由基。总之,缺血再灌注时,大量氧自由基产生,造成了组织损伤,损害了肠屏障功能。而且肠组织中富含黄嘌呤氧化酶,肠黏膜细胞所遭受的氧应激损伤更为显著[ 8 ] 。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 3炎症介质与肠黏膜损伤
* 在严重创伤感染或休克时,炎症介质大量产生并相互作用,形成网络,且不断循环促进,形成"瀑布样"反应,造成肠黏膜损伤并加重甚至衰竭。参与的炎症介质包括血小板活化因子( PAF) 、肿瘤坏死因子(TNF) 、白介素( IL) 、γ干扰素( FFN2γ) 、一氧化氮(NO) 等。TNF 作为一种细胞因子主要由巨噬细胞产生,在机体受到致病因素作用后,产生最快,到达高峰的时间亦最早, TNFα→IL21 →IL26 是细胞因子级联反应的基本过程[ 8 ] 。在细胞因子复杂的连锁反应中, TNF2α可能起着核心作用, TNF2α能激活中性粒细胞,促使中性粒细胞释放大量的活性氧与弹性蛋白酶,对血管内皮细胞和器官组织细胞产生损害作用。TNF2α还可诱导大量NO 生成,造成持续低血压,微循环淤血,加重组织的缺血缺氧。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 3炎症介质与肠黏膜损伤
* TNF2α还能通过交感- 肾上腺髓质系统使儿茶酚胺分泌增加,而后者可以促进多种血管活性物质释放,如白三PAF、TXA2 等。加剧了微循环障碍,研究表明TNF2α对肠黏膜有直接损伤作用,给狗注入TNF2α后小肠血流量明显下降,肠黏膜下血管有灶性栓塞,黏膜糜烂,血培养阳性率增加。PAF 在肠黏膜损害中发挥重要作用,它可引起血小板聚集,中性粒细胞脱颗粒和呼吸爆发,同时可导致低血压,血管通透性增加,胃肠黏膜损伤。余佩武等[ 10
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 3炎症介质与肠黏膜损伤
* 通过研究发现大鼠烫伤后,血和肠细胞PAF 水平均显著升高,与内毒素水平呈正相关,大鼠肠通透性增加。给予PAF 拮抗剂治疗能明显降低血浆内毒素水平以及肠黏膜通透性。在严重的创伤、休克等多种病理条件下,均有补体系统的激活,补体活化产物(C3a、C3b 、C5a 等) 可刺激巨噬细胞和多形核中性细胞,巨噬细胞通过释放细胞因子,又参与前述炎症反应过程,造成器官组织细胞损伤,此外,补体活化产物还可以影响血管舒缩活性物质的表达,造成微循环淤血,功能障碍,加重器官的损伤。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 4内毒素与肠黏膜损伤
* 内毒素是G- 菌胞壁的脂多糖(L PS) 部分,其生物学效应及病理生理作用是由脂多糖的类脂A 部所致。内毒素可引起黏膜水肿,肠绒毛顶部细胞坏死,肠通透性增加,从而破坏肠黏膜屏障功能。当机体受到严重创伤、烧伤、感染和长期传统的肠外营养时,肠黏膜有可能发生通透性增高,导致细菌和内毒素移位。内毒素可以激活补体、激活血液凝固,产生刺激血管的激肽和激活巨噬细胞的IL21 等。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 4内毒素与肠黏膜损伤
* 当门静脉内毒素浓度增高时,又可使肝脏免疫功能受损,同时肝脏库普弗细胞吞噬内毒素后可释放一系列花生四烯酸产物及细胞因子,如前列腺素、血栓素、TNF、IL21 、IL26 等引起多器官损害。Chakravortty 等[ 11 ]通过试验发现内毒素对肠黏膜屏障功能的破坏作用是通过成纤维细胞来调节的,内毒素可刺激成纤维细胞产生TNF2α等细胞因子,给予TNF2α抗体时,内毒素对肠黏膜屏障功能的破坏作用明显减弱。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 5营养障碍与肠黏膜损伤
* 严重创伤、休克、感染等患者处于高代谢、负氮平衡和负热量平衡状态,往往伴有营养代谢障碍。营养不良可引起肠上皮细胞DNA 含量减少、蛋白质合成及细胞增生减弱,肠腔内黏液层厚度变薄,导致黏膜萎缩及继发肠黏膜酶活性下降。同时营养不良又降低了机体蛋白质水平,使免疫球蛋白水平下降,淋巴细胞减少,影响了肠道及全身的免疫功能。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 5营养障碍与肠黏膜损伤
* 过去人们对危重患者给予营养支持时,只着重于能量与蛋白质的补充,而忽视了特殊成分供给,如谷氨酰胺、微量元素、磷等的摄入,结果造成肠黏膜萎缩、肠通透性增加、细菌和内毒素移位[ 12 ] 。另外,长期禁食或TPN 患者,其肠黏膜缺少食物和消化道激素刺激,黏膜更新修复能力降低。同时,胃酸、胆汁、溶菌酶、粘多糖等分泌减少,肠液化学杀菌能力减弱,都可促使肠道致病菌大量繁殖,导致肠屏障功能障碍。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 6细胞凋亡与肠黏膜损伤
* Ikeda 等[ 13 ]对缺血15 min 再灌注60 min 的小鼠进行了观察,发现肠黏膜损伤的早期形态学改变为小肠绒毛上皮分离。通过组织学观察分离的上皮细胞80 %具有凋亡细胞的形态学特征。采用免疫组化和琼脂凝胶电泳分析DNA 片段也证实了细胞凋亡的存在,这提示细胞凋亡是小肠缺血再灌注损伤时肠黏膜上皮细胞死亡但是有别于坏死的另一主要形式。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 6细胞凋亡与肠黏膜损伤
* 王兴鹏等[ 14 ]分别采用DNA 琼脂糖凝胶电泳、流式细胞术及免疫组化法检测三种方法从不同角度观察急性坏死型胰腺炎大鼠肠黏膜上皮细胞凋亡的发生。结果表明,急性坏死型胰腺炎大鼠肠黏膜上皮细胞凋亡发生频率明显上调,充分揭示了急性坏死型胰腺炎早期细胞凋亡为肠黏膜上皮细胞死亡的主要模式。因此推测出细胞死亡的上调为急性坏死型胰腺炎早期肠黏膜屏障功能障碍的一个重要分子生物学基础。
1肠黏膜物理屏障功能的丧失
* 1. 6细胞凋亡与肠黏膜损伤
* 周德俊等[ 15 ]通过模拟小肠移植中供体小肠的条件,对移植前供体小肠再灌注损伤中bcl22 基因mRNA 表达水平进行研究发现,在热缺血组和冷缺血组中bcl22 基因mRNA 表达未出现明显升高,而在冷缺血再灌注组倒出现明显降低,这说明bcl22 基因在细胞凋亡早期起到抑制细胞凋亡的作用,而在后期则通过低表达促进细胞凋亡,因此推测bcl22 是一种抑制细胞凋亡的基因。
2肠道微生态环境的破坏
* 正常情况下,肠道内大量厌氧菌能阻止病原微生物过度生长及限制它们黏附于黏膜。病理因素和治疗干扰可引起肠道菌群紊乱,促进细菌移居。危重患者长期使用广谱抗生素,肠道内菌群拮抗平衡被破坏,代之以致病菌过度生长。Stone 等发现当念珠菌达到一定数量后则可穿越肠黏膜进入门静脉系统,肠球菌和链球菌也有类似现象。肠道菌群失衡加之正常肠屏障功能障碍,使胃肠成为"病原库",大量细菌和内毒素侵入循环系统导致全身性感染。
3机体自身免疫抵抗力下降
* 3. 1肠道免疫防御体系障碍
* 严重的创伤、休克时,肠道免疫防御体系会发生影响。Hoyt 等[ 16 ] 通过研究发现,在失血性休克时T 淋巴细胞分化繁殖能力降低,细胞免疫功能受到明显抑制。于勇等[ 17 ]对烫伤大鼠肠道固有层及上皮内淋巴细胞数量进行测定,证实CD3 + 、CD4 + 淋巴细胞明显减少,导致CD4 + / CD8 + 比值倒置。SIgA 是机体分泌量最大免疫球蛋白,能中和毒素,防止细菌粘于肠壁,在创伤、烧伤致B 淋巴细胞分泌免疫球蛋白减少,黏膜面SIgA 含量下降,有利于细菌、毒素侵入体内[ 18 ] 。在正常情况下,巨噬细胞能吞噬细菌及内毒素,并转移递呈抗原。在创伤后,造成M< 功能紊乱,丧失杀菌功能。Wang 等[ 19 ]在急性腹胰炎大鼠实验中现,M<杀菌能力降低,不但未能吞噬杀灭细菌,反而成为细菌运载工具。
3机体自身免疫抵抗力下降
* 3. 2肝脏库普弗细胞功能障碍
* 肝脏库普弗细胞数量占全身吞噬细胞的70 % ,吞噬能力占95 %。细菌和内毒素由肠道进入肝脏,逃逸库普弗细胞吞噬后方能进入体循环。在生理情况下,肠道有少量内毒素进入门静脉,回流进入肝脏后可被库普弗细胞吞噬清除。所以肝脏库普弗细胞在调节机体防御反应方面起重要作用,这也就是JcMarshall 等提出的肠肝轴(gut2liver axis) 假说,在机体遭受严重创伤、休克时,肝脏库普弗细胞功能受抑制,一方面,肠道内细菌和内毒素侵入循环系统引起肠源性感染;另一方面,库普弗细胞被进入肝脏的内毒素激活,可以释放一系列炎症介质,如TNF2αIL21 、IL26 、前列腺素E2 、血栓素A2 、血小板活化因子等[ 20 ,21 ] 。这些炎症介质可以相互作用,形成网络,循环促进,进一步造成肠黏膜以及远距离器官组织损伤,库普弗细胞的双重性作用在危重患者具有重要的病理生理意义。Pardy 等实验发现封闭失血性休克动物库普弗细胞功能,能明显提高感染发生率和死亡率。......（后略) ......
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