心肺復(fù)蘇后腸黏膜屏障功能受損機(jī)制的研究進(jìn)展

羅夢(mèng)笛 何慶

(西南交通大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 西南交通大學(xué)附屬醫(yī)院 成都市第三人民醫(yī)院，四川 成都 610031)

中國(guó)心血管疾病導(dǎo)致的死亡人數(shù)處于居高不下的狀態(tài)，其中心臟驟停(cardiac arrest，CA)占據(jù)很大部分，給社會(huì)造成極大的負(fù)擔(dān)[1]。盡管在CA后進(jìn)行心肺復(fù)蘇(cardiopulmonary resuscitation，CPR)等一系列急救措施，但其復(fù)蘇率及遠(yuǎn)期生存率仍然很低，其重要原因之一是CPR后的自主循環(huán)恢復(fù)(return of spontaneous circulation，ROSC)易引起全身缺血再灌注損傷(ischemia reperfusion injury，IRI)，進(jìn)而導(dǎo)致多器官功能障礙綜合征。腸道是內(nèi)臟器官中對(duì)IRI反應(yīng)最敏感的器官，也是恢復(fù)最慢的器官，隨著CA導(dǎo)致的腸道血流量的持續(xù)減少，最終造成腸黏膜屏障通透性增加，進(jìn)而觸發(fā)全身炎癥反應(yīng)[2]。腸道獨(dú)特的腸絨毛毛細(xì)血管袢的分布特點(diǎn)使之對(duì)IRI高度敏感，極易造成腸黏膜上皮屏障功能破壞，隨后引起一系列全身炎癥反應(yīng)。因此，有效預(yù)防CPR后腸黏膜屏障功能損傷，有助于改善患者的預(yù)后。但目前CPR后的重點(diǎn)保護(hù)器官還是心臟和大腦，對(duì)腸黏膜屏障功能損傷的防治還處于探索階段?，F(xiàn)就近年來(lái)對(duì)CPR后腸黏膜屏障受損機(jī)制的研究進(jìn)行綜述，并對(duì)其研究進(jìn)展進(jìn)行分析，以改善CA后腸黏膜屏障的恢復(fù)，進(jìn)而改善CA的預(yù)后。

1 腸黏膜屏障的構(gòu)成及功能

完整的腸黏膜屏障是人體各器官系統(tǒng)運(yùn)行的基本保障，主要由機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、生物屏障和免疫屏障構(gòu)成。

1.1 機(jī)械屏障

機(jī)械屏障是覆蓋整個(gè)腸道表面的第一道屏障，又叫做物理屏障，在腸黏膜屏障中起主要作用，其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)為完整的腸黏膜上皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞間的緊密連接。腸上皮間的緊密連接是一種選擇性滲透屏障，能限制細(xì)胞旁轉(zhuǎn)運(yùn)的速度[3]。構(gòu)成緊密連接的蛋白及分子主要包括三種跨膜蛋白：咬合蛋白、閉合蛋白和連接黏附分子及閉合小環(huán)蛋白[4]，腸黏膜屏障的完整性與上皮細(xì)胞緊密連接蛋白密切相關(guān)。

1.2 化學(xué)屏障

化學(xué)屏障是由腸黏膜上皮分泌的黏蛋白、消化酶以及腸腔內(nèi)正常寄生菌產(chǎn)生的抗菌肽構(gòu)成，也叫作黏液層。其通過(guò)宿主和微生物酶以及細(xì)菌在腸道內(nèi)繁殖的作用，進(jìn)而形成一層化學(xué)屏障[5]。其中的抗菌肽是帕內(nèi)特細(xì)胞分泌的一種多肽，具有殺菌、抗炎和促進(jìn)組織修復(fù)的功能。帕內(nèi)特細(xì)胞在維持腸黏膜屏障的正常運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用，它分泌的抗菌肽包括α-防御素、Reg3r和溶菌酶等[6]。Teltschik等[7]的研究指出，帕內(nèi)特細(xì)胞上的抗菌肽缺失會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌移位，進(jìn)而導(dǎo)致腸黏膜屏障損傷。

1.3 生物屏障

腸黏膜生物屏障是微生物群自然定居在人體內(nèi)的場(chǎng)所之一，由共生細(xì)菌緊密黏附于腸上皮表面形成的一道屏障，它能協(xié)助腸道抵抗外來(lái)菌株的侵蝕[8]。共生細(xì)菌在調(diào)節(jié)腸黏膜屏障功能中發(fā)揮著重要作用，能增加腸上皮間的緊密連接，確保腸黏膜屏障的正常運(yùn)作，還可促進(jìn)和維持腸道的免疫反應(yīng)，進(jìn)而分泌免疫球蛋白A[9]。這些共生菌在人體內(nèi)相互平衡，并且與宿主互惠共利形成一個(gè)相互依賴又相互作用的微生態(tài)系統(tǒng)，如果此系統(tǒng)遭到外來(lái)病菌的侵害，會(huì)導(dǎo)致腸道生物屏障的穩(wěn)定性受到破壞。

1.4 免疫屏障

除了物理、化學(xué)和生物屏障以外，腸黏膜的免疫屏障也起著至關(guān)重要的作用。腸道免疫屏障是由腸黏膜相關(guān)淋巴組織通過(guò)抗原激活機(jī)體免疫應(yīng)答和腸道內(nèi)漿細(xì)胞分泌型抗體(sIgA)構(gòu)成。腸黏膜相關(guān)淋巴組織由淋巴集結(jié)、孤立淋巴濾泡和腸系膜淋巴結(jié)構(gòu)成，它們共同構(gòu)成了機(jī)體最大的淋巴器官[10]。其次，sIgA也是腸黏膜免疫系統(tǒng)中數(shù)量最多的抗體，它與黏附在腸上皮表面的微生物和病原體一起維持著腸黏膜屏障的穩(wěn)定性。

2 CPR后影響腸黏膜屏障損傷的相關(guān)發(fā)病機(jī)制

2.1 IRI

CA和CPR的過(guò)程中出現(xiàn)的缺血再灌注是導(dǎo)致腸道缺血再灌注發(fā)生的主要原因。CA時(shí)，交感神經(jīng)系統(tǒng)興奮，導(dǎo)致人體內(nèi)氧氣輸送突然停止，血流驟降，即使在成功的CPR后，由于血流動(dòng)力學(xué)灌注不足以及微循環(huán)功能障礙等都會(huì)導(dǎo)致機(jī)體IRI。雖然許多研究的重點(diǎn)都在心臟和大腦功能障礙上，但Korth等[11]的研究表明，腸道對(duì)組織缺氧缺血的敏感性也很高，甚至比心臟和大腦更為敏感。由于腸道缺血再灌注，進(jìn)而導(dǎo)致腸黏膜屏障通透性增加，使細(xì)菌、內(nèi)毒素和胰蛋白酶移位至整個(gè)循環(huán)系統(tǒng)中。而腸道IRI不僅導(dǎo)致血液供應(yīng)中斷，還會(huì)伴隨著大量氧自由基的形成、炎癥介質(zhì)的釋放以及白細(xì)胞的黏附和激活。氧自由基是細(xì)胞正常代謝的副產(chǎn)物，可修飾細(xì)胞內(nèi)分子。在機(jī)體缺血時(shí)，氧自由基的產(chǎn)生破壞了細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA，從而影響腸上皮穩(wěn)態(tài)，損傷腸黏膜屏障，并最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[12]。黃嘌呤氧化酶是氧自由基的最初來(lái)源，可直接引起脂質(zhì)過(guò)氧化或誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞產(chǎn)生其他氧自由基，從而促進(jìn)組織損傷。在機(jī)體缺血期間，隨著抗氧化酶的消失，黃嘌呤氧化酶的不斷增加，從而產(chǎn)生超氧陰離子和過(guò)氧化氫[13]。因此，腸道缺血再灌注產(chǎn)生的超氧陰離子和過(guò)氧化氫是導(dǎo)致腸黏膜損傷的最主要氧自由基[14]。再灌注后中性粒細(xì)胞被激活，也會(huì)產(chǎn)生大量氧自由基和細(xì)胞因子，其中70%的氧攝取量是經(jīng)細(xì)胞內(nèi)的還原型輔酶Ⅱ氧化酶和還原型輔酶Ⅰ氧化酶作用而形成的氧自由基[15]?？傊珻PR后由于腸道IRI，會(huì)造成大量的氧自由基產(chǎn)生，進(jìn)而損傷腸黏膜屏障功能[16]。

2.2 內(nèi)毒素與細(xì)菌移位

CA是發(fā)生一過(guò)性和全局性的內(nèi)臟缺氧或缺血的典型情況，CPR后引起的IRI會(huì)導(dǎo)致急性腸道損傷，從而導(dǎo)致腸上皮穩(wěn)態(tài)破壞和腸黏膜的通透性增加，使細(xì)菌和內(nèi)毒素迅速移位至循環(huán)系統(tǒng)[17]。在ROSC期間，大量細(xì)菌與內(nèi)毒素會(huì)直接突破腸黏膜屏障，使之入血，嚴(yán)重者會(huì)導(dǎo)致膿毒癥的發(fā)生。內(nèi)毒素是革蘭氏陰性桿菌的細(xì)胞外壁溶解后釋放出的脂多糖，在人體腸道中大量存在。在腸黏膜屏障功能正常時(shí)，腸上皮細(xì)胞的緊密連接封閉，使細(xì)胞旁運(yùn)輸受限制，細(xì)菌和內(nèi)毒素很難通過(guò)腸黏膜屏障進(jìn)入體內(nèi)，不會(huì)引起腸道損傷。但CPR后，腸道缺血再灌注破壞腸黏膜屏障，導(dǎo)致緊密連接紊亂，使得脂多糖和細(xì)菌通過(guò)細(xì)胞旁運(yùn)輸直接進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)[18]。內(nèi)毒素通過(guò)與Toll樣受體4的脂多糖依賴性結(jié)合觸發(fā)巨噬細(xì)胞活化，誘導(dǎo)產(chǎn)生腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白介素(interleukin，IL)-1、IL-2、IL-6、IL-8和IL-12等細(xì)胞因子，釋放溶菌酶，以及生成氧自由基，嚴(yán)重者可導(dǎo)致中毒性休克、彌漫性血管內(nèi)凝血和多器官功能障礙綜合征等，甚至引起機(jī)體死亡[19-20]。

2.3 炎癥介質(zhì)

CPR后，雖然機(jī)體恢復(fù)自主循環(huán)，但存活率仍很低。在血液中，內(nèi)毒素被攜帶到脂多糖結(jié)合蛋白或脂蛋白上，并與免疫細(xì)胞上的表面受體(如Toll樣受體4)相互作用，在這些物質(zhì)的循環(huán)作用下導(dǎo)致炎癥“瀑布效應(yīng)”，這種現(xiàn)象會(huì)刺激炎癥介質(zhì)的活化，造成腸黏膜損傷，如果持續(xù)存在，會(huì)發(fā)展為全身性炎癥反應(yīng)綜合征[21]。有研究[22]報(bào)道顯示，炎癥因子(IL-6、IL-8、IL-10、IL-1β以及TNF-α)和血小板活化因子都會(huì)引起腸黏膜上皮損傷。其中TNF-α和IL-1β是主要的促炎介質(zhì)，其表達(dá)的高低可反映炎癥的嚴(yán)重程度[23]。TNF-α和腸黏膜IRI會(huì)引起嚴(yán)重的氧化應(yīng)激反應(yīng)和caspase-3通路的活化，進(jìn)而導(dǎo)致腸黏膜上皮細(xì)胞嚴(yán)重凋亡[24]。Huang等[25]的研究發(fā)現(xiàn)，壞死的腺泡細(xì)胞會(huì)釋放大量的高遷移率族蛋白B1，高遷移率族蛋白B1會(huì)導(dǎo)致腸黏膜機(jī)械屏障損傷，通過(guò)后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)抑制高遷移率族蛋白B1的表達(dá)后，可保留緊密連接中的咬合蛋白來(lái)降低腸道通透性，進(jìn)而減輕炎癥的嚴(yán)重程度。此外，活化的中性粒細(xì)胞也會(huì)促進(jìn)炎癥反應(yīng)和進(jìn)一步氧化損傷，這種損傷會(huì)產(chǎn)生額外的氧自由基，因此用抗氧化劑進(jìn)行治療可減輕中性粒細(xì)胞的蓄積和腸道缺血再灌注中的炎癥過(guò)程[26]。

2.4 腸道菌群紊亂

腸黏膜的完整性維持著整個(gè)機(jī)體的健康，尤其是黏液層至關(guān)重要。而腸黏膜屏障結(jié)構(gòu)特殊，呈夾狀結(jié)構(gòu)，這使得其在CPR后最容易出現(xiàn)損傷表現(xiàn)，還會(huì)導(dǎo)致復(fù)蘇后類膿毒癥樣綜合征[27-28]。正常生理狀態(tài)下，腸道菌群和腸黏膜屏障相互作用，形成穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)平衡，根據(jù)其功能可分為生理性細(xì)菌、條件致病菌和致病菌三類，一旦打破這種動(dòng)態(tài)平衡，致病菌開始過(guò)度繁殖，專性厭氧菌和短鏈脂肪酸逐漸減少，腸黏膜將嚴(yán)重受損[29]。短鏈脂肪酸是腸上皮細(xì)胞的重要燃料，促進(jìn)杯狀細(xì)胞黏液分泌，維持和增強(qiáng)腸黏膜屏障功能，在維持腸內(nèi)動(dòng)態(tài)平衡中起到重要作用[30]。有研究[31]表明，腸道菌群向腸上皮細(xì)胞的線粒體發(fā)出信號(hào)，以改變線粒體的代謝，增加腸道通透性，以此來(lái)調(diào)控炎癥反應(yīng)。因此，腸道菌群失調(diào)可能會(huì)加重CA-CPR-ROSC過(guò)程中患者的腸黏膜屏障功能損傷，從而影響患者預(yù)后。此外，CPR后進(jìn)行腸外營(yíng)養(yǎng)的過(guò)程中，腸外營(yíng)養(yǎng)也易導(dǎo)致部分腸黏膜的萎縮、腸上皮間緊密連接蛋白的減少以及短鏈脂肪酸利用率的下降，使腸黏膜屏障的完整性降低[32]。

2.5 自噬

自噬是腸道細(xì)胞存活和對(duì)腸損傷及修復(fù)過(guò)程中所必需的過(guò)程，自噬失調(diào)會(huì)導(dǎo)致氧自由基的累積，進(jìn)而損傷腸黏膜屏障。自噬的過(guò)程是真核細(xì)胞中高度保守的分子過(guò)程，它將細(xì)胞質(zhì)內(nèi)容物，包括受損的細(xì)胞器、畸形蛋白質(zhì)以及入侵的微生物導(dǎo)向溶酶體后再進(jìn)行降解，然后再循環(huán)。整個(gè)過(guò)程包括五個(gè)階段：分別是起始、成核、延伸，自噬體融合為溶酶體，最后降解。這一過(guò)程通過(guò)一系列依賴于特定壓力的信號(hào)通路而發(fā)生，雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1被認(rèn)為是自噬啟動(dòng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[33-34]。絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶是通過(guò)激活自噬相關(guān)蛋白14和空泡分選蛋白34形成最初的自噬體，啟動(dòng)自噬。在延伸過(guò)程中，兩個(gè)泛素樣結(jié)合系統(tǒng)，即自噬相關(guān)蛋白復(fù)合物和自噬標(biāo)志物微管相關(guān)蛋白1輕鏈3復(fù)合物結(jié)合，促進(jìn)自噬體的擴(kuò)張和閉合。此后，成熟的自噬體與溶酶體融合，形成自溶體，溶酶體酸性水解酶可降解管腔，最后自溶體融合釋放溶酶體，從而終止自噬過(guò)程[35]。腸道在缺血再灌注等因素刺激下，腸道細(xì)胞可通過(guò)自噬提高對(duì)缺血缺氧的耐受力，起到保護(hù)細(xì)胞的作用。近年來(lái)，很多研究表明靶向自噬可調(diào)節(jié)腸黏膜屏障，從而維持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。Shakeri等[36]研究表明包括維生素D、葫蘆素和白藜蘆醇在內(nèi)的一些營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)通過(guò)調(diào)節(jié)自噬在炎性結(jié)腸炎的治療中發(fā)揮保護(hù)作用，自噬還可以保護(hù)腸道免受c-Jun氨基末端激酶下游信號(hào)通路中活性氧的影響[37]，但目前的研究還未完全闡明腸黏膜屏障自噬調(diào)控的機(jī)制，所以了解和研究其機(jī)制對(duì)預(yù)防腸黏膜屏障損傷以及胃腸道疾病有很大的幫助。

3 小結(jié)

綜上所述，CPR后腸黏膜屏障損傷的相關(guān)病理生理機(jī)制是多方面原因造成的。CPR后的腸道IRI產(chǎn)生的大量氧自由基，ROSC后導(dǎo)致的內(nèi)毒素和細(xì)菌移位、炎癥反應(yīng)、腸道菌群紊亂以及自噬都是引起腸黏膜屏障損傷的重要機(jī)制。相關(guān)CPR的研究中，心臟和大腦的相關(guān)損傷機(jī)制研究已比較成熟，但對(duì)于腸黏膜屏障損傷的病理生理機(jī)制還缺乏深入的研究，在治療手段上也較單一，目前主要以中醫(yī)治療為主，例如大承氣湯和柴胡等[38-39]，而西醫(yī)的治療甚少，僅有研究發(fā)現(xiàn)烏司他丁能緩解CPR后腸黏膜屏障的損傷[40]。所以了解CA以及CPR后腸黏膜屏障損傷的機(jī)制，可能為臨床預(yù)防和治療腸黏膜屏障損傷奠定基礎(chǔ)。