胆管Boyden括约肌在胆汁排出中的作用及影响因素

http://www.100md.com 《中国临床解剖学杂志》 2000年第3期

     作者：魏经国 王耀程 孟庆江

    单位：魏经国(710038 西安市 第四军医大学唐都医院放射科)；王耀程(710038 西安市 第四军医大学唐都医院放射科)；孟庆江(710038 西安市 第四军医大学唐都医院放射科)

    关键词：胆管；Boyden括约肌；胆管测压；超微结构

    中国临床解剖学杂志000324 【摘 要】 目的：研究胆管Boyden括约肌在胆汁排出中的作用、机理及调控作用。方法：16只犬，随机分为对照组，实验组(胆囊切除组)。采用电影摄影，灌注法测压，对内源性缩胆素的反应，免疫组化定量分析及超微结构观察等方法进行研究。结果：胆管Boyden括约肌为低压管腔，压力为(1.33±0.27)kPa，明显低于Oddi括约肌高压区基础压(2.25±0.06)kPa(P<0.01)。Boyden括约肌具有自主收缩、舒张功能，但似不受内源性缩胆素的调控。胆囊切除后Boyden括约肌α-Actin和Myosin含量与对照组间无明显差异(P>0.05)，超微结构的改变主要为细胞骨架的三维空间结构排列紊乱，同时伴有细胞内线粒体肿胀和分布异常。结论：在禁食期间，胆管Boyden括约肌是胆汁排泄的主要动力源。Boyden括约肌运动功能以植物神经调节为主，完整存在的胆囊是保证Boyden括约肌和Oddi括约肌之间功能统一的基础。

    The role and influential factors of Boyden′s sphincter in bile excretion

    Wei Jingguo, Wang Yaocheng, Meng Qingjiang, et al.

    Department of Radiology, Tangdu Hospital, the Fourth Military Medical University, Xi′an 710038

    Objective: To investigate the role and mechanism regulating factors of Boyden′s sphincter (SB) in the course of bile excretion.Methods: Perfusion manometry, choledocho-cineradiography, reaction of Boyden′s sphincter to endogenous cholecystokinin (CCK) and immunohistochemical quantitative analysis were applied on Boyden′s sphincter of experimental group (postcholecystectomy, n=8) and control group (n=8). Results: The bile duct surrounded by Boyden′s sphincter was a low-pressure lumen area (1.33±0.27kPa), significantly lower (p<0.01) than the basal pressure (2.25±0.06kPa) of the high-pressure area of Oddi′s sphincter (SO).The SB showed a function of spontaneously contraction and relaxation, not controlled by intrinsic CCK. Indicated by immunohistochemistry analysis, the contents of α-actin and myosin in SB of experimental group did not decreased, nor the control group.Under electronic microscope, the main changes were the 3D structural disarrangement of cell framework, distortion of microfilament, swelling and aggregation of mitochondria at the unclear side.Conclusions: Controlled by vagus, SB is the main force to excrete bile during fast.The intact gallbladder is an elemental factor to the functional coordination of SB and SO.

    Key words Biliary tract Boyden′s sphincter Manometry Ultrastructure

    Boyden括约肌又称胆管上括约肌，它是胆管括约肌的重要组成部分。胆管中段及末段括约肌则称为Oddi括约肌，目前对Oddi括约肌的解剖及其作用已有众多文献报告^[1～3]，但对Boyden括约肌在胆汁排出中的作用很少论及。本文采用胆管X线造影，单腔管压力测定及胆囊切除前、后Boyden括约肌的X线解剖、影像特征及组织学进行了初步观察，探讨Boyden括约肌的形态特征及在胆汁排出中的作用及影响因素。

    1 材料和方法

    1.1 实验器材和动物模型制作 将直径1.56 mm硬尼龙心脏造影导管尖端封闭，距尖端10 mm处开一个直径约1 mm侧孔，改制成单腔测压导管。选用PT-16M压力传感器(上海)，RM-6200C 四导生理记录仪(成都)，WZ-50微量灌注器(浙江)进行压力测定。陕西省地产健康杂种犬16只，随机分为对照组和胆囊切除组(实验组)。异戊巴比妥(30 mg/kg)腹腔注射后切除胆囊，饲养4～6周备用。

    1.2 压力测定和造影方法 氨胺酮麻醉(100 mg/h)，行胸腹联合切口，接自动呼吸机控制呼吸。对照组结扎胆囊管，胆总管近端纵行切口置入测压导管。经测压导管注入30%泛影葡胺进行造影 (以肝内部分二级分支胆管显影为准)， 以25幅/Sec电影记录胆管括约肌胆汁排出情况。造影完毕后经单腔管测定胆管括约肌的压力。方法：先将导管顺行插入十二指肠，以十二指肠压力为基线，分别于十二指肠，胆管中段括约肌，胆管上段括约肌(Boyden括约肌)处记录压力曲线5 min。经测压导管生理盐水灌注速度为15 ml/h，记录走纸速度为60 mm/min。

    1.3 观察指标 ①测压指标，以Oddi括约肌每分钟收缩次数为其收缩频率(sphincter of Oddi contractile frequency, SOCF)， 以括约肌收缩波最低点和十二指肠压力之间的压力差为Oddi括约肌基础压(SO basal pressure, SOBP)，以括约肌收缩波最高点和最低点间压力差为Oddi括约肌最大收缩压(SO contractile amplitude, SOCA)，以胆管远端切迹与Oddi括约肌之间的膨大部与十二指肠间压力差为Boyden括约肌压力(sphincter of Boyden basal pressure, SBBP)。②胆管最大径及造影剂排空时间测定，胆管造影中以胆管最宽径为胆总管最大径，根据照片中造影管直径放大率进行校正。从肝外胆管完全被造影剂充盈时起至造影剂完全消失止为造影剂排空时间(biliary draining time, BDT)。自胆管Oddi括约肌(sphincter of Oddi, SO)开始胆汁排出起至SO停止排出胆汁止为SO每次胆汁排出时间，两次胆汁排出之间的时间为胆汁排出间期。③免疫组织化学检查，取Boyden括约肌段用10%福尔马林固定，石蜡包埋，切片后行肌动蛋白(Actin)，肌球蛋白(Myosin)及结蛋白(Desmin)SABC法染色，在Leica 570c(英国)图象分析仪上进行定量分析，物镜为×10。

    1.4 病理学检查 取完整的胆管Boyden括约肌段用2.5%戊二醛固定，再用1%锇酸固定，95%酒精脱水后用环氧树脂包埋，超薄切片用醋酸钠枸橼酸铅染色，JEM-2000EX电镜观察(对照组，实验组2例)。

    1.5 统计分析 统计采用“t”检验，P<0.05为差异显著。

    2 结果

    2.1 造影结果

    2.1.1 对照组 胆汁排出间期胆管远端呈“水滴”状。胆汁排出期胆管远端出现环形切迹，胆管SO段呈“线”状管腔，内径粗细不均。胆管远段环形切迹与SO段之间为膨大部。随着膨大部容积逐渐缩小胆汁呈“挤乳”样排出进入十二指肠，经肠道注入33.3% MgSO₄，10 min 后胆管远端膨大部形态未见明显改变，胆管SO段管腔明显扩张，管径可达注入MgSO₄前的3倍，且在胆汁排出过程中管径未见明显缩小(图1，2)。

    图1 对照组胆汁排出时，胆管下端出现切迹(↑)，SO段呈“线”状管腔

    图2 对照组灌注MgSO₄ 后SO段明显扩张，管径为灌注MgSO₄ 前的3倍(↑)

    2.1.2 实验组 胆汁排出间期胆管已见明显切迹，胆管膨大部呈“漏斗”状。胆汁排出期胆管远端膨大部的形态无明显缩小，SO段为狭长、管径匀称的“线”状管腔，且维持到胆汁排出期结束。经肠道注入33.3% MgSO₄ 10min后，胆管远端膨大部及SO段管径均无明显改变(图3)。

    图3 实验组胆管下端始终见一切迹(↑)，灌注MgSO₄ 后不消失，SO段不能完全舒张

    2.2 测压结果

    2.2.1 对照组

    表1说明胆囊完整存在时内源性缩胆素(Cholecystokinin，CCK)可明显降低胆管SO的阻力及减少收缩频率。

    表1 灌注MgSO₄ 前后胆管Oddi括约肌压力

    测定结果(n=7)(±s)

    SOBP(kPa)

    SOCA(kPa)

    SOCF(No/min)

    BDT(min)

    灌注前

    2.25±0.06

    2.92±0.12

    15.16±0.72

    17.14±0.90

    灌注后

    2.10±0.12^a

    6.01±0.28^b

    11.41±0.31^c

    10.79±1.07<sup>d

    a</sup>P<0.05,t=2.651; bP<0.01,t=7.344; ^cP<0.01, t=35.155; ^dP<0.01, t=33.375. vs MgSO₄灌注前表2 MgSO₄灌注前后胆管Oddi括约肌压力

    测定结果 (n=7)(±s)

    SOBP(kPa)

    SOCA(kPa)

    SOCF(No/min)

    BDT(min)

    灌注前

    1.95±0.09

    1.89±0.18

    15.90±0.69

    27.00±3.40

    灌注后

    1.91±0.18

    1.87±0.19

    15.10±0.72

    26.29±2.29

    2.2.2 实验组 实验组灌注MgSO₄前后各项指标无明显差异(P>0.05)，说明胆囊切除后胆管SO对内源性CCK的敏感性降低，胆汁排出阻力增加。

    2.2.3 胆管远端膨大部压力测量结果

    表3提示，两组胆管远端膨大部压力都低于SOBP。说明在胆汁排出间期胆管远端膨大部与SO之间存在一个反向压力梯度。在非灌注MgSO₄状态下，尽管对照组SOBP高于实验组，但胆管膨大部压力却明显低于实验组(P<0.05)。表3 MgSO₄ 灌注前胆管远端膨大部及

    胆管SO压力(n=7)(±s kPa) 组 别

    膨大部

    SOBP

    对 照 组

    1.33±0.27^a

    2.25±0.07^b

    胆囊切除组

    1.87±0.39

    1.95±0.09

    ^aP<0.05, t=2.717; bP<0.01, t=6.195. vs胆囊切除组2.3 胆管SO免疫组化定量分析

    表4 胆管SO Actin, Myosin, Desmin定量分析

    项目

    对照组

    胆囊切除组

    P值

    α-Actin

    161.33±2.02

    164.03±2.18

    >0.05(0.38)

    Myosin

    185.18±0.82

    187.88±1.35

    >0.05(0.11)

    Desmin

    202.60±1.03

    202.63±1.04

    >0.05(0.99)

    胆管括约肌平滑肌细胞中主要与收缩功能有关的3种蛋白质在对照组和实验组中的含量无差别(P<0.05)，提示胆管SO形态变化为功能性改变，而非器质性变化的结果。

    2.4 胆管括约肌电镜病理组织学

    取Boyden括约肌纵切面观察，结果如下。

    2.4.1 对照组 细胞膜平展，肌丝与密体均成纵行排列，与平滑肌细胞长轴平行，整齐有序，密体呈纺锤形分布于肌丝间，分布均匀，线粒体结构正常，均匀地分布于细胞质中(图4)。

    图4 对照组Boyden括约肌细胞纵切面电镜图像×2K

    2.4.2 实验组 细胞膜扭曲呈波浪状，肌丝密度不均匀，扭曲如“漩涡”状，密体排列紊乱，形态各一。线粒体聚集在细胞核一端，嵴肿胀，有空泡形成(图5)。

    图5 实验组Boyden括约肌细胞纵切面电镜图像×2K

    3 讨论

    3.1 Boyden括约肌的生理解剖与功能

    胆管远端为一组强大的环形平滑肌所包绕^[4]，一般称之为Boyden括约肌。胆管中段括约肌则由斜形和纵行平滑肌所组成，因系由Oddi首先描述，故称为Oddi括约肌。它与Boyden括约肌之间虽无确切截然分界，但从走行方向上可以明确区分，因此完整的胆管括约肌应由Boyden括约肌与Oddi括约肌两大部分组成。由于它们的解剖结构及部位不同，它们的功能亦应有所区别，但到目前为止有关Boyden括约肌的形态特征及功能未见报道。

    胆汁是参与脂肪类物质消化的重要消化液。文献^[5]报道，肝脏分泌的胆汁75%储存在胆囊，经与胆囊胆汁的更新交替后再经胆管SO输送到十二指肠，25%的肝胆汁直接经SO进入十二指肠。当进食时胆囊收缩，短时间内可使大量胆囊胆汁进入十二指肠参与食物消化，而非进食期间则主要为间歇、少量的胆管内胆汁由SO排出进入十二指肠。显然这是两种不同类型的胆汁排出过程，它们的完成都依赖于胆管括约肌的自身功能的完整性。

    目前关于胆管括约肌在胆汁排出的作用机理上尚有争议。Toouli^[6]认为壁内型胆管SO在胆汁排出中仅起“阀门”作用，在进餐后胆囊收缩，SO开放，依赖胆管的静水压力升高胆汁才得以排出。Torsoli^[7]认为胆管SO主动参与胆汁排出，而Scott^[8]则将SO的作用解释为中度收缩时SO为胆汁排出的动力源，在强力收缩时起到“阀门”作用。我们的资料证实，犬胆管上端Boyden括约肌由一完整的环形平滑肌组成，长度约为(7.20±3.74)mm^[9]。造影显示，其上限相当于胆管远端切迹的平面，下限位于与SO高压带接续平面。电影摄影观察，对照组在胆汁排出期胆管SO管腔粗细不均匀是SO具有蠕动功能的一种表现。根据本组测压资料进一步显示，Boyden括约肌的压力明显低于胆管SOBP，两者之间存在明显的反向压力梯度，即使在胆汁排出时SOBP也未见明显降低，显然为克服SO高压区产生的胆汁排出阻力，在非进食期间胆汁排出，首先Boyden括约肌出现明显的主动收缩，伴随其管腔容积变小，胆汁被“压进”胆管SO段，伴随SO的蠕动收缩，SO段内充盈的胆汁呈“挤乳”样喷射进入十二指肠^[9]。而在注入MgSO₄后，Boyden括约肌无明显变化，胆管SO段管腔明显扩张，约为灌注MgSO₄前SO管径的3倍，此时胆汁呈“溢出”状流入十二指肠。提示MgSO₄可抑制 SO的收缩功能，降低胆汁排出阻力。可见，在禁食期间胆汁排出过程中显然是由于Boyden括约肌的收缩，才将胆管下端存在的反向压力梯度瞬间转变为正向压力梯度，使胆汁得以顺利排出。而进食期间胆汁排出则主要通过内源性CCK的调节作用，使胆囊收缩，同时降低了胆管SO的张力，排出胆汁。正是由于胆管括约肌段由Boyden括约肌和Oddi括约肌组成，而且在胆汁排出中的作用不同，才使得胆管括约肌既能起到阻止十二指肠液反流的“阀门”作用，同时又起到调节稳定胆管内压力的作用。因此我们可将以食物消化为主要功能的胆囊胆汁排出过程称为功能性胆汁排出，其动力源为胆囊收缩。而间歇性少量的胆管胆汁排出主要作用为调节胆管系统内压力及保持胆管SO的“自洁”^[3]，我们称之为生理胆汁排出，其动力源来自Boyden括约肌的收缩。

    3.2 Boyden括约肌功能调节及影响因素

    本实验表明，Boyden括约肌与Oddi括约肌功能的协调统一与胆囊存在与否关系密切。造影显示，对照组在生理性胆汁排出过程中，Boyden括约肌具有明显的舒缩功能，Oddi括约肌则表明为具有蠕动运动的功能性高压区。而在实验组Boyden括约肌则始终处于挛缩状态，其影像学表现为胆管下端切迹持续存在，注入MgSO₄后胆管下端切迹不能消失，Oddi括约肌则显示为“线”状狭窄管腔，既失去蠕动功能，同时也舒张不良。Grace^[10]的实验也证实，胆囊切除后胆管SO对内源性CCK的反应敏感性降低。显然在实验组由于Boyden括约肌挛缩，由其提供的胆汁排出动力必然降低，而SO的阻力反而增加，由此产生胆管造影剂排空时间延迟，胆管内静水压上升，进而胆管扩张。

    有关胆囊平滑肌细胞中Actin，Myosin的含量与作用已有报告。Li^[11]等发现，高胆固醇饲养的草原犬胆囊平滑肌内α-Actin比例降低，而-Actin比例升高，认为这可能是胆囊收缩力降低的物质基础。我们实验发现对照组及实验组犬α-Actin的含量无差别，Myosin 及Desmin的含量也无差别，但是细胞骨架的空间结构却发生明显变化，如细胞膜呈波浪状，肌丝排列紊乱，扭曲呈“漩涡”状，相应的肌丝的附着点—密体的形态大小不一，失去正常的梭形及与细胞长轴相平行的排列特点。有关其病理意义未见报道，结合影像学改变，我们认为这种改变可能与肌丝的强力收缩牵拉有关。此外在胆囊切除后，Boyden括约肌细胞中线粒体集中在细胞核顶端，且发生肿胀和空泡变性，而线粒体的变性则有可能影响钙泵的功能。因此我们推测胆囊切除后Boyden括约肌挛缩可能与细胞内调钙蛋白含量过高有关^[12]。

    参考文献

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    7，Torsoli A.Physiology of human sphincter of Oddi.Endoscopy, 1988,20:166

    8，Scott RB,Diamant SC.Biliary motility associate with gallbladder storage and duodenal delivery of canine hepatic biliary output.Gastroenterolgy, 1988,95:1069

    9，Wei J ingguo,Che Suhua, Wang Yaocheng, et al.The physiocal anatomy of the sphincter of Oddi of dog and the role in bile excretion.J Japan Biliary Tract, 1994,8:336

    10，Grace PA,Pitt HA.Cholecystectomy alters the hormonal response of the sphincter of Oddi. Surgery, 1987,102:186

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    12，Li YF,Weisbrodt NM,Moody FG,et al.Calcium-induced contraction and contractile protein content of gallbladder smooth muscle after high-cholesterol feeding of prairie dogs. Gastroenterol, 1987,92:746

    (收稿：1999-08-06)

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