肠漏的机制及临床意义

文章来源：张西,石汉平.肠漏的机制及临床意义.肿瘤代谢与营养电子杂志. 2020;7(1):131-135.

【正文】

肠漏反映肠道通透性的简化术语，在研究克罗恩病、乳糜泻及非甾体抗炎药（nonsteroidal anti-inflammatory drugs，NSAIDs）所致的消化道溃疡时被提出，提示肠道通透性升高【1,2】。 关于肠漏综合征，目前通俗说法认为，肠屏障由单层肠上皮细胞连接构成，细胞连接破坏会导致肠道通透性加，食物大分子、肠道代谢废物、微生物及毒素等会透过肠屏障进入血液循环，刺激自身免疫系统引起多种免疫性疾病，细菌、毒素可损伤内脏器官引起多种全身性疾病。肠漏被宣传严重威胁人类健康，是导致食物过敏、纤维肌痛、慢性疲劳及自闭症等多种临床症状的病因，通过改善肠屏障功能、恢复肠道通透性可以治疗多种疾病；但需要强调的是，这种说法缺乏临床研究数据支持，过度夸大了肠漏在非肠道疾病中的作用。严格意义上讲，肠漏是指肠上皮细胞紧密连接功能障碍，导致细胞旁路途径异常开放、肠道通透性增加，其与肠上皮细胞病理性凋亡和溃疡导致的上皮细胞层完整性破坏不同，即使细胞旁路途径异常开放，大分子物质或细菌等也无法通过细胞旁路途径进入体内【3】。因此客观地看待肠漏与疾病的关系，有助于临床医生及时诊断及治疗肠道通透性升高所致疾病。本文将对肠道机械屏障与肠道通透性的关系、肠道通透性的检测方法、肠道通透性与疾病的关系进行阐述，探讨肠漏的机制及临床意义。

1 肠道机械屏障与肠道通透性

肠屏障是肠道防止肠腔内的有害物质（细菌、毒素、代谢废物等） 穿过肠黏膜进入血液循环和机体内其他组织器官的结构和功能的总和，是一个动态变化的整体，随着与不同的刺激物相互作用而发生变化。广义的肠道屏障主要由机械屏障、微生物屏障、化学屏障及免疫屏障构成。本文探讨的肠漏主要是由于机械性屏障功能障碍，导致细胞旁路途径异常开放，肠道通透性升高，表现为溶质和液体通过肠道上皮细胞在肠腔和组织间进行交换的能力增加。

肠机械屏障包括表面黏液层、肠上皮细胞、细胞间紧密连接及黏膜下固有层。黏液层由不动水层、多糖 -蛋白复合物、高度糖基化黏蛋白及免疫球蛋白 （immunoglobulin A，IG-A）等构成，可以隔绝一些大分子物质，使其无法与肠上皮接触，可以抑制有害菌黏附、定植。胆盐及食物乳化剂等亲脂、亲水的两性分子可以破坏肠黏液层，损害肠道屏障功能，增加肠道通透性【4,5】。肠上皮细胞主要由吸收细胞、杯形细胞及潘氏细胞等构成。吸收细胞含量最多，呈高柱状，起主要的机械屏障作用，其中紧密连接是细胞间最重要的连接方式，是细胞旁路途径（图1）的调节因子，吸收细胞可分泌氯化物和抗菌多肽发挥免疫防御功能。潘氏细胞主要位于肠隐窝，可产生α-防御素、溶菌酶及 Reg3蛋白等物质，具有杀菌、抑制细菌移位的作用【6,7】。黏膜下固有层中含有成纤维细胞、浆细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、 肥大细胞及淋巴细胞，可以通过分泌IgA细胞因子，趋化因子和肥大细胞蛋白酶等共同参与构成肠机械屏障。

肠道上皮细胞间顶面由紧密连接和黏附连接连接，在靠近细胞基底面由桥粒连接。其中紧密连接是细胞间最重要的连接方式，起着调节细胞旁路途径的作用。紧密连接由多种膜蛋白构成，其中整合蛋白（occuldin和claudin）连接细胞顶端间隙并调节细胞间通透性。其中，claudin家族最为重要，claudin 1、3、4、5和 8 可以增加肠屏障功能，降低肠道通透性；而claudin 2、7、10和23可以降低肠屏障功能，增加肠道通透性【7】。此外，斑块蛋白【连接黏附分子（junctional adhesion molecules，JAMs）、紧密连接蛋白（zona occludens，ZO）、上皮细胞钙黏蛋白 （E-cadherin）】整合紧密连接蛋白和肌动蛋白细胞骨架间的连接。紧密连接蛋白具有电荷选择性和离子大小选择性，主要调控孔通道和渗透通道，其中细胞旁路途径中的孔通道具有高容量、电荷选择性及离子大小选择性，在离子及水转运方面有重要作用，细胞旁路途径中的渗透通道具有低容量、非选择性的特点【8】 。促炎因子肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）可作用于渗透通道增加肠道通透性，而IL-13可通过上调整合蛋白claudin-2 作用于孔通道，增加肠道通透性【9】。

另外，肠道细菌及其代谢产物也参与调节机械屏障，如双歧杆菌通过调节细胞紧密连接的密封蛋白，降低坏死性肠炎小鼠模型的肠道通透性【10】 ；布拉氏酵母菌CNCM I-7475 能够纠正肠道微生物群失调并改善肠道上皮屏障功能【11】。不同大肠埃希菌菌株对肠屏障的作用不同：大肠埃希菌尼氏 1917（Escherichia coli Nissle 1917，EcN 1917）菌株能够上调紧密连接蛋白-2（zonula occludens 2，ZO-2）的表达，降低右旋葡聚糖硫酸钠 （dextran sodium sulfate，DSS）结肠炎建模小鼠的肠道通透性【12】； 但移位的非致病性大肠埃希菌C25菌株则会增加肠道通透性【13】。细菌的代谢产物，包括经细菌脱羧作用产生的次级胆汁酸、细菌酵解产生的短链脂肪酸等，均具有增强肠道屏障功能的作用【14,15】。

2 肠道通透性的检测方法

肠道通透性是指分子通过非载体依赖扩散的方式通过肠道上皮细胞层的过程，可反应肠黏膜的损伤程度，是评价肠屏障功能的重要指标。肠道通透性可受多种因素影响，其中昼夜周期节律和心理应激是最易被忽略的影响因素【16,17】。

2.1 体内肠道通透性检测 目前检测肠道通透性的分子探针主要有糖类、放射性核素及聚乙二醇类，这些分子探针在体内无法代谢，能被肾小球滤过，但无法被肾小管重吸收，通过计算这些探针分子在尿液中的排出率，可以评价肠道通透性【9】。目前最常用的是糖分子探针，主要分为单糖如甘露醇、鼠李糖，二糖如乳果糖、三氯蔗糖。糖分子探针在小肠及结肠内均可被吸收，分析不同时间段尿液中糖分子探针的排出率可以反映肠道不同节段的通透性，如 0~2h主要反映小肠通透性，8~24h主要反映结肠通透性【18】。糖分子探针中甘露醇和乳果糖排出率较高， 受肠腔内渗透压影响较小，乳果糖/甘露醇排出率比值（lactulose mannitol excretion ratio，LMR）是目前常用的评估肠道通透性的指标。乳果糖分子较大 （相对分子量342，直径0.92nm），只能经受损的细胞旁路途径透过肠道被吸收；甘露醇分子直径较小（相对分子量182，直径0.67nm），可以通过肠上皮细胞的水溶性微孔经跨细胞途径被肠道吸收。在某些病理或应激状态下，肠黏膜受损、萎缩，肠道吸收面积减少，导致甘露醇通过量减少、肠上皮细胞间的紧密连接受到破坏、乳果糖的通过量增加，使 LMR值升高，提示肠道通透性增加。 目前临床中常用的组合是乳果糖或三氯蔗糖（二糖）与甘露醇或鼠李糖（单糖）的组合，但由于食物对三氯蔗糖和甘露醇的潜在“污染”，目前更推荐采用乳果糖和鼠李糖或13C-甘露醇组合检测肠道通透性。但 Camilleri M【19】通过对糖分子探针分子大小进行分析，结果显示不同糖分子探针的分子直径无显著差异，并提出糖分子探针的三维结构可能是影响其吸收的重要因素。因此，糖探针分子是否经过不同途径穿过肠上皮，仍有待研究进一步证实。51Cr-EDTA无法被肠道细菌代谢、降解，可用于检测结肠肠屏障的完整性，但因其具有放射性，限制了其在临床上的应用【20】。 聚乙 二醇类 （polyethylene glycol，PEG）物质不存在于人体内，无法被代谢，可通过计算 PEG在尿液中的排出率评价肠道通透性， 但此类探针分子兼有水溶性和脂溶性，在肠道吸收时易受肠道渗透压的影响，且检测过程耗时较长，无法用于快速诊断【21】。另外，其他肠道屏障功能评价指标，如血浆细菌内毒素、D-乳酸、瓜氨酸、肠型脂肪酸结合蛋白 （intestinal fatty acid binding protein，IFABP）及 claudin-3均有报道被用于评价肠道通透性。

2.2 体外肠道通透性检测 通过内镜活检获取肠黏膜组织样本，在体外利用尤斯灌流室 （Ussing chamber）系统检测放射性核素标记或荧光素标记的大分子物质透过肠道上皮层的比率来评估肠上皮的通透性，已成为研究肠道通透性的重要方法之 一。但体外检测方法并不能完全反映肠屏障功能，如在体内通过肠屏障的探针分子的分子量大小要比体外小10倍。 另外，肠道其他功能性屏障，如固有层、黏膜下神经细胞的神经支配和末端毛细血管的通透性等，均是探针分子穿过肠屏障进入体内的潜在障碍。其他体外检测方法还包括定量检测肠黏膜组织中的紧密连接蛋白，电压电阻仪测定肠上皮细胞跨膜电阻抗变化（transepithelial resistance，TER）【22】，利用光学或电子显微镜直接观察肠上皮细胞、肠微绒毛及细胞内细胞器变化情况，利用共聚焦显微内镜直接观察静脉注射荧光素在肠腔内的渗漏情况【23】。

3 肠道通透性升高的临床意义

3.1 肠道通透性与疾病的关系 目前肠道通透性升高与疾病的关系并不明确，Odenwald MA和Turner JR【9】认为：①肠道通透性改变可能只是一个偶然事件，任何炎症过程均可能削弱肠道屏障的完整性，其他因素如饮食构成、胆汁酸等也可改变肠道屏障功能。②虽然过敏原、应激及体育运动等均可能改变肠道通透性，但这一过程对临床结局的影响仍不明确。③肠道通透性升高本身并不足以导致某种疾病的发生。④肠道通透性增加并不一定是有害的，目前尚无可靠证据表明提高或恢复肠道屏障功能可以改变某一疾病的自然病程【9】。虽然有研究显示细胞紧密连接调节剂 Larazotide acetate能够抑制紧密连接开放，降低肠道通透性，可用于治疗乳糜泻【24】，抗TNF-α治疗可以减轻炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）患者的肠黏膜炎症，降低肠道通透性【25】，但这只是为这些疾病的治疗提供了一个崭新的方向，将降低肠道通透性作为治疗靶点仍为时尚早。

肠道通透性升高多见于IBD和乳糜泻，在 IBD 患者未患病的直系亲属中也可能出现肠道通透性增加【26】。 在肠易激综合征（irritable bowel syndrome，IBS）中，肠道通透性增加也很常见，且与IBS导致的腹痛相关，但严重程度要低于IBD和乳糜泻【27】。Dinca R等【28】的纵向研究结果表明，肠道通透性升高出现在克罗恩病复发前，提示肠屏障功能障碍可能是 BQF的发病因素之一。此外很多非肠道疾病被认为与肠道通透性升高相关，包括哮喘、自闭症、帕金森病、多发性硬化、湿疹、牛皮癣、嗜酸性食管炎（Eosinophilic esophagitis，EoE）、纤维肌痛、抑郁症、慢性疲劳综合征、多器官衰竭综合征 （休克、烧伤和创伤）非酒精性脂肪肝、酒精性肝硬化、肥胖、代谢综合征、胰腺炎和类风湿关节炎等，但仍缺乏相关临床依据【9,29】。但值得注意的是，上述疾病多与肠上皮病理性凋亡或溃疡所致的肠上皮层完整性破坏或胞吞转运作用相关，而并非是细胞旁路途径异常开放所致的肠漏【30】。

3.2 肠道通透性与应激的关系 不同原因导致的持续性应激状态会降低肠屏障功能，增加肠道通透性，饮食等非药物干预措施可以降低应激状态导致肠通透性升高。Karl JP等【31】对参加滑雪越野训练士兵的肠道通透性进行分析，这些士兵在训练期间处于持续性应激状态，结果显示他们的肠道通透性较训练前显著升高，且肠道通透性升高与肠道菌群构成、肠道代谢及炎性因子的改变相关。Marchbank T等【32】研究了牛初乳对剧烈运动后的运动员的肠道通透性的影响，结果显示运动后运动员尿液中乳果糖/鼠李糖比值（Iactulose rhamnose ratio，LRR）增加，提示肠道通透性升高，服用牛初乳组LRR增加程度显著低于对照组。Mahmood A等【33】分析了锌肌肽对吲哚美辛所致的肠道通透性升高的治疗作用，结果显示安慰剂组志愿者口服吲哚美辛后LRR值较前增加了 2倍，而锌肌肽组的志愿者肠道通透性较前无明显变化。

3.3 肠道通透性与微生物群落改变的关系 肠道通透性升高、微生物菌群改变及疾病表型之间的关系在动物模型中已被证实，但对三者之间的因果关系仍存在争议。在慢性肝病中，一种假说认为肠道细菌（如大肠埃希菌）过度生长、繁殖产生大量内源性乙醇，导致肠通透性增加，进而细菌或细菌产物穿过通透性增加的肠屏障，发生移位并诱发肝炎【34】。另一种假说认为，慢性肝病会引起全身性炎症反应，导致肠道通透性增加，肠道细菌发生移位并进一步损害肝脏【35】。但在临床研究中，肠道屏障功能障碍、疾病表型及微生物菌群改变间的关系仍未完全明确，三者间的关系多是基于假说或推断，肠道通透性增加可能是某些疾病的原因或结果，正常或异常的微生物群落可能通过炎症反应或其他作用对某种疾病产生影响。研究表明，食管微生物菌群如嗜血杆菌、奈瑟菌及棒状杆菌，可促进EoE的发生【36,37】，但肠道通透性改变与EoE间的关系仍不明确，Leung ATJ等【38】研究表明 EoE患者肠道通透性较对照组无明显变化，但Katzka DA等【39】研究表明在 EoE活跃期，患者小肠通透性升高。在某些情况下，微生物菌群改变可能会对人体有益，如干酪乳杆菌菌株Shirota（Lactobacillus casei strain Shirota）或益生菌VSL#3（probiotic VSL#3）可用于治疗肝硬化【40】。

4 降低肠道通透性的临床研究

表1总结了部分改善肠道通透性的临床研究，其中Zhou Q等【41】开展了一项口服谷氨酰胺对IBS患者肠易激综合征严重程度评分 （Irritable Bowel Syndrome Severity Scoring System，IBS-SS） 及肠道通透性影响的随机对照临床试验，结果显示口服补 充谷氨酰胺可显著降低 IBS患者肠易激综合征严重程度评分、减少大便次数、增加大便稠度、降低肠道通透性。其他临床研究分析了多种不同的疗法，但多数研究样本量较小，其临床有效性仍有待进一步验证。肠道益生菌或共生菌有望用于改善人体肠道屏障功能，但目前研究多处在动物研究阶段，如嗜黏蛋白-艾克曼菌来源的胞外囊泡（Akkermansia muciniphila-derived extracellular vesicles，AmEVs）可以降低肠道通透性，增加肠道屏障功能【42】，植物乳杆菌最小结构域微整合膜蛋白（micro-integral membrane protein，MIMP），可降低肠道通透性、降低促炎因子（INF-y、IL-17和IL-23）表达、增加抗炎因子（IL-4和IL-10）表达【43】。目前较为明确的是通过饮食及非药物疗法，如益生元、益生菌等，可以治疗非病理性疾病所导致的肠通透性升高。

5 结论

肠漏通常是指细胞旁路途径异常开放，导致肠道通透性增加，其与肠上皮细胞病理性凋亡和溃疡导致的肠上皮细胞层完整性缺失不同，即使细胞旁路途径异常开放，大分子类物质或细菌也无法通过肠上皮细胞层。目前肠道通透性检测方法多样，尚无诊断金标准，临床应用中应结合各种检测方法的优缺点及患者情况，选择合适的检测方式。一些非病理性疾病或状态，如应激，也可导致肠道通透性升高，通过饮食等非药物干预措施可以改善这些原因导致的肠漏。但是对于病理性疾病，虽然一些药物、营养素、益生菌或植物提取物可降低肠道通透性，但其有效性仍有待临床研究进一步证实，对这些疾病，目前仍应以治疗原发病为主，将降低肠道通透性作为治疗靶标仍为时尚早。