胃食管反流病中食管黏膜上皮屏障功能炎症损伤机制_次仁玉珍.pdf

：第一作者简介：次仁玉珍，在读硕士，研究方向：胃食管反流病。：通讯作者：沈磊，博士，教授，主任医师，博士生导师，研究方向：胃肠道早癌诊治。：胃食管反流病中食管黏膜上皮屏障功能炎症损伤机制次仁玉珍，余晓云，沈 磊 武汉大学人民医院消化内科，湖北 武汉；华中科技大学同济医学院附属协和医院消化内科【摘要】对胃食管反流病（，）中食管黏膜上皮屏障功能的炎症损伤，传统观点认为是从反流的胃酸、胃蛋白酶等损伤食管上皮及上皮间的连接蛋白开始的，随着反流的发展，炎症反应逐渐发生，“由表及里”。而最新的研究表明，黏膜下层的炎症反应可以发生于未出现黏膜损伤前，反流物在早期可诱导食管黏膜上皮表达并释放大量的炎症趋化因子诱导炎症细胞聚集到黏膜上皮，最后导致食管黏膜屏障的损伤，“由里及表”。对于食管黏膜屏障功能的炎症损伤的分子机制涉及多种炎症相关的信号通路及受体，且确切的机制目前尚无定论。本文将对 中食管黏膜上皮屏障功能炎症损伤的机制作一概述。【关键词】胃食管反流病；食管黏膜屏障；炎症反应中图分类号：文献标识码：文章编号：（）收稿日期：，；，【】（），“”，“”，【】；胃 食 管 反 流 病（，）是指胃或十二指肠内容物反流进入食管引起的反酸和（或）胸骨后烧灼感等不适症状和并发症的一种疾病。近年来，随着社会经济的发展，工作压力及工作强度的增加，人们生活方式及饮食习惯发生改变，在全球的发病率逐年增长，并且有很大的地域差异。年全球 患病率统计显示，亚洲，欧洲，北美洲，大洋洲。我国患病率较欧美国家低，但也呈逐渐增长的趋势。临床上 可分为非糜烂性反流病（，）、糜烂性食管炎（，）和 食管（，），其中 占 ，临床上最为常见；占，可合并食管狭窄、溃疡和消化道出血等；占，发展为食管腺癌的风险较高。目前 的治疗仍以调整饮食和生活方式，同时使用抗酸剂、胃黏膜保护剂、质子泵抑制剂（，）为主，然而即使是标准剂量和足疗程的用药，仍有 的患者症状难以得到控制，部分患者即使治疗有效也需要长期用药。的诱发因素较多且发病机制尚未完全阐明，主要包括：下食管括约肌屏障功能失调、食管对反流物的廓清能力下降、食管黏膜屏障功能受损、食管内脏高敏性等。其中，食管黏膜炎症对食管黏膜屏障功能损伤在 的发生和发展中发挥至关重要的作用。胃肠病学和肝病学杂志 年 月第 卷第 期 ，食管黏膜屏障功能病理生理概述食管黏膜屏障可保护黏膜上皮及其深层的组织免受管腔内反流物的损伤。它包括三道防御屏障：（）上皮前屏障（），位于靠近管腔的最表面，主要由黏液层、净水层、碳酸氢盐及上皮生长因子组成，可阻止管腔内酸性物质对上皮细胞的直接损伤及食物的磨损；（）上皮屏障（），主要由食管黏膜上皮细胞及上皮细胞间的顶端连接复合体构成，是抵抗反流损伤的主要防御屏障，由于紧密连接（，）及细胞间隙基质富含脂质，上皮屏障可在细胞间隙及细胞水平上阻止离子移动；（）上皮后屏障（），主要由血液和体液缓冲系统所构成，当管腔暴露于酸性环境后血流会增加，它将上皮细胞毒性代谢产物随血流排出并为代谢活动提供营养素。所以上述屏障功能受损时，即使在生理反流情况下，也可引起食管炎症。食管黏膜上皮由多层排列紧密的未角化的复层鳞状细胞构成。按功能从内到外可分为：（）角质层（），由 层扁平细胞组成，这些细胞起到机械屏障的作用，限制反流物从管腔进入到更深的组织层；（）棘层（），由多层活跃运输细胞组成，富含糖原，这些细胞将各种分子转运体穿过细胞膜；（）生发层（），则由 层立方形、矮柱状的有丝分裂功能的未成熟细胞组成，其不断自我更新分化来填补死亡脱落的角质层细胞，从而维持食管黏膜屏障结构的完整性。顶端连接复合体，包括、附着连接（，）和桥粒（）组成，这些蛋白在细胞间起到桥梁作用，极大地限制了细胞旁离子扩散的速度，使食管黏膜上皮的通透性降低。在内镜下肉眼可见食管黏膜完整性受损，而 在内镜下肉眼无异常，微观上可能存在食管黏膜组织异常，比如基底细胞的增生、固有层乳头延长、血管增值扩张、炎症细胞浸润、鳞状上皮细胞间隙增宽等。不过，这些组织学表现对 并不具有特异性，嗜酸细胞性食管炎也可能有与之类似的表现，最一致观察到的组织学表现是透射电子显微镜显示上皮细胞间隙增宽（，），是体外评价食管黏膜屏障完整性受损的形态学表现，由于相邻上皮细胞间隙的增宽使包括 在内的有害反流内容物更容易到达上皮深部组织，并促进炎症或刺激酸敏感的伤害感受器。研究表明，酸暴露或应激均可以诱导 的产生，在 中经 治疗后通过改变 等超微结构来缓解症状。除此之外，评估食管黏膜通透性的手段还有检测黏膜电位差（，）、体 外 检 测 跨 上 皮 电 阻（，）及尤斯灌流室（）等装置检测黏膜对大小分子和离子的通透性。有学者认为测量黏膜上皮功能完整性的金标准是尤斯灌流室。食管黏膜屏障功能的炎症损伤机制的假说多年来，我们认为胃食管反流诱导的食管黏膜屏障功能的损伤机制是由胃酸、胃蛋白酶等反流内容物直接损伤食管黏膜上皮及其上皮细胞间连接蛋白开始的，从而导致上皮通透性增加，允许 通过上皮细胞间隙及胞浆内，胞内的酸性微环境导致一系列的细胞信号的活化，同时诱导粒细胞浸润到上皮细胞中引发急性炎症反应，导致上皮细胞的水肿、坏死。由于上皮细胞的通透性增加，还有氯离子也能通过上皮细胞间隙，在离子渗透性作用下，腔内更多的水分进入细胞间隙内，从而产生。年，等首次在反流性食管炎的大鼠食管组织中观察了组织学的异常，该研究中通过食管十二指肠吻合术来模拟食管的胃十二指肠反流，诱导大鼠反流性食管炎。研究发现，食管黏膜上皮内炎症细胞的募集及炎症趋化因子的表达均明显早于宏观或微观上可见的食管上皮细胞损伤；组织病理变化（炎症细胞的浸润、细胞间隙增宽）先发生在食管上皮深层，而不在管腔表面；增殖性改变（基底细胞增生、乳头延长）的出现也早于表面坏死。在体外研究中，人类的食管鳞状上皮细胞短暂暴露于酸性的胆盐溶液中并不导致上皮细胞的坏死，而是促进细胞分泌 和，从而诱导淋巴细胞和中性粒细胞的募集。这些发现提出了反流性食管炎发病机制的另一种假设，胃食管反流物并不能直接损伤食管上皮细胞，而是刺激上皮细胞分泌炎症趋化因子，诱导上皮增殖性变化并募集 淋巴细胞等炎症细胞，进而导致食管上皮的损伤。最近的一项临床研究探讨了这一假设，在经 治愈的 例反流性食管炎患者中，研究人员通过中断 治疗诱发急性食管炎。在停止 后 周和 周进行的内窥镜检查显示：停用 后，例患者在内镜下出现反流性食管炎的证据，提示疾病复发，同时发现上皮内 淋巴细胞的表达比例显著升高，中性粒细胞和嗜酸性粒细胞相对罕见，食管黏膜上皮细胞间隙的增宽、基底细胞增生及乳头状延长，同时出现在黏膜受损和黏膜未受损部位，这些间接支持胃和十二指肠反流诱导食管鳞状细胞分泌细胞因子是反流性食管炎的起始因子这一观点。中炎症反应的分子机制探讨核转录因子（，）是胃肠病学和肝病学杂志 年 月第 卷第 期 ，细胞中炎症相关的重要转录调节因子，通常由 和 形成同源 异源二聚体，在胞浆中与其抑制性蛋白（，）结合形成了三聚体复合物而处于失活状态，当胞外多种刺激因子（如脂多糖、细胞因子受体、细胞免疫受体、生长因子等）激活而发生一系列的酶促反应，从而活化的 蛋白易位至细胞核而诱导多种基因的表达。研究发现，在 中食管黏膜屏障功能损伤时，反流导致黏膜内炎症细胞的募集，同时激活 并释放炎症因子，上调的炎症因子和炎症细胞反过来进一步激活 的表达。动物研究还表明，在 抑制剂的作用下反流诱导的食管黏膜屏障的破坏显著减轻，炎症因子如、等显著降低。在一项体外研究中，使用抑制 信号途径的药物后，脂多糖诱导的反流性食管炎得到了缓解。这些研究表明，及其通路相关的炎症因子参与反流食管黏膜上皮屏障功能的损伤。缺氧诱导因子（，）是由 亚基和 亚基组成的具有转录活性的异源二聚体，是机体最主要的能够应答细胞内氧气浓度的降低而对多种基因进行调控的转录因子家族。在缺氧或活性氧自由基（，）的条件下，通过降低 的活性来防止蛋白酶对 的降解，从而增加 的稳定性，使它们能够在细胞质中积累并转移到细胞核以诱导多种靶基因的转录，其中包括炎症趋化因子。体外研究发现，暴露于酸和胆汁盐的食管鳞状上皮细胞会激活 氧化酶而产生，稳定，并促进炎症趋化因子的产生，引发 淋巴细胞的迁移。同时 等在 治愈的反流性食管炎患者中，发现停止使用 治疗会导致急性反流性食管炎的快速进展，并伴有食管鳞状上皮细胞中 的表达增加。对大鼠和人类的研究表明，反流性食管炎是缺氧诱导因子（，）引发的炎症趋化因子诱导的炎症损伤。此外，食管黏膜上皮细胞中 的表达增加与 活性增加和炎症趋化因子（、和）的 表达增加有关。这表明 中食管黏膜上皮屏障的炎症损伤发展与上皮细胞中 的表达增加有关，并且 的持续表达介导 信号通路，诱导炎症趋化因子的分泌和炎症细胞的募集。瞬时感受器电位香草酸受体（，）是一种非选择性配体门控的阳离子通道。许多物理、化学刺激均可激活此受体，包括：辣椒素（，激动剂）、伤害性的热刺激（）、酸刺激（）、内源性脂类物质、某些炎性介质。早期的临床研究证实，或 患者食管上 皮 细 胞 中 表 达 明 显 增加。在食管酸暴露后 活化，促进食管黏膜释放 物质（，）和降钙素基因相关肽（，）等神经递质，这些神经肽类物质可促进血浆外渗和炎症反应。在 等研究中 暴露于酸性环境会增加 表达并导致 释放和炎症介质的表达上调，如、单核细胞趋化蛋白（，）、巨噬细胞炎症蛋白（，）。此外，最近的一项研究中，的拮抗剂使酸诱导的 小鼠食管上皮屏障完整性损伤减少及阻断食管炎症的进展，表明 在 患者的食管黏膜屏障的炎症损伤发挥潜在作用，但其具体机制尚有待进一步研究。蛋白酶激活受体（，）属于 蛋白相偶联、有 个跨膜单位的受体家族，可被胰蛋白酶激活，广泛表达于消化道，可分泌，促进炎症。在 患者的食管黏膜上皮中 基因表达显著上调，同时有炎症因子 的表达上调和细胞间隙增宽，而且与食管黏膜组织病理学改变呈正相关，说明 作为一个潜在的促炎生物标志物，在 中介导食管黏膜炎症损伤中起重要作用。在动物实验中，等发现，由胰蛋白酶激活的 可以进一步促进小鼠食管上皮细胞释放。等的研究发现，弱酸反流物诱导的人类食管上皮细胞释放的 可以激活，从而进一步促进 的激活。人髓系细胞触发性受体（，）是一种典型的膜蛋白，属于免疫球蛋白超家族活化受体。年首次由 等发现的一种先天性免疫中扩大炎症反应，是介导脓毒血症的关键介质，因此近年来被认为早期炎症反应相关的指标。在单核细胞、巨噬细胞、中性粒细胞、肝血管内皮细胞中表达，最终，信号通路的激活导致下游产生多种炎症趋化因子，包括、和，从而放大先天性免疫反应和获得性免疫反应。最近 等的研究发现，在手术诱导的反流性食管炎的大鼠食管黏膜组织中 信号通路相关的成员（、和）表达上调，而且经 或奥美拉唑治疗后可以逆转这种上调。是一种被证明能够改善食管炎而不影响反流物 值的草药制剂。奥美拉唑除了抑制胃酸分泌外，研究发现可以通过影响 和 来抑制 的表达而起到抗炎的作用。说明 在 中的炎症发生胃肠病学和肝病学杂志 年 月第 卷第 期 ，发展关系密切。蛋白偶联受体（，）又称中链脂肪酸受体，是一类跨膜受体，主要表达于骨髓细胞表面（包括单核细胞、巨噬细胞、小胶质细胞及中性粒细胞），在脂多糖、等刺激下，白细胞中 的表达显著增加，这表明它可能在炎症的发展中发挥作用。等证明，在活动性溃疡性结肠炎患者和葡聚糖硫酸钠诱导的结肠炎小鼠的结肠组织中表达高度上调。等的研究还发现，手术诱导的反流性食管炎的大鼠食管黏膜的上皮细胞中 的表达明显上调，经 或奥美拉唑治疗后受体表达有所下降。为了研究与人体的相关性，发现 中的 在辣椒素的刺激下表达上调，或奥美拉唑治疗后表达有所下降。该研究同时在 例 患者的内镜下活检组织中 不同程度表达，并且与黏膜损伤的严重程度成正比。因此，被认为有助于促进反流性食管炎的发生。总结对于 中食管黏膜屏障功能的炎症损伤观点，一方面，胃食管的反流物直接攻击并破坏食管黏膜上皮之间的连接复合物，导致食管黏膜上皮屏障功能的损伤。随着细胞间隙以及细胞浆内的氢离子的聚集，上皮细胞逐渐发生水肿、坏死，最终诱发炎症反应。另一方面在 的早期，反流物激活食管黏膜上皮内的相关炎症信号通路及受体的激活，诱发大量炎症趋化因子的表达和分泌，并募集炎症细胞至食管黏膜区域，最终导致食管黏膜上皮屏障功能的损害。食管上皮屏障功能是食管黏膜对抗胃食管反流的重要防御机制，因此，理解反流诱导的食管黏膜屏障功能损伤的机制对寻求胃食管反流病的有效干预措施具有重要的临床意义，可以在未来临床治疗中提供依据和思考。参考文献，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，：，：，：，（）：，（）：，（）：胃肠病学和肝病学杂志 年 月第 卷第 期 ，：，（）：，：，：，：？，（）：，（）：，（）：，（）：，（）：，（），（）：，（）：，（）：，：，：，：，（），（）：，：，：，（）：，（）：，：，：，：，（）：，：，（）：，（）：，（）：，（）：，（），：，（）：，（）：，：，（）：胃肠病学和肝病学杂志 年 月第 卷第 期 ，