小肠黏膜屏障的研究进展课件

小肠黏膜屏障的研究进展小肠黏膜屏障的研究进展北京大学人民医院北京大学人民医院刘玉兰刘玉兰概念概念：肠道屏障肠道屏障:机械屏障机械屏障 免疫屏障免疫屏障 生物屏障生物屏障 是存在于肠道中的一个高效的选择性屏障系统，是存在于肠道中的一个高效的选择性屏障系统，它的功能不仅仅是消化与吸收它的功能不仅仅是消化与吸收肠道的免疫屏障肠道的免疫屏障非特异性免疫非特异性免疫 特异性免疫特异性免疫一、肠道黏膜非特异性免疫系统一、肠道黏膜非特异性免疫系统n定义：定义：肠道的天然屏障结构，对来自外界的肠道的天然屏障结构，对来自外界的 损伤因子具有的非特异性防御功能。损伤因子具有的非特异性防御功能。n组成：组成：黏液屏障、肠道液体动力清洁、黏膜黏液屏障、肠道液体动力清洁、黏膜 细胞脱屑、肠道正常菌群的定植抗力等。细胞脱屑、肠道正常菌群的定植抗力等。1.黏液防御黏液防御n由上皮杯状细胞和黏液腺生成的有重要生理屏由上皮杯状细胞和黏液腺生成的有重要生理屏障功能的黏液被障功能的黏液被n主要成分为糖蛋白、主要成分为糖蛋白、sIgAsIgA、细胞碎片、电解质、细胞碎片、电解质、水、常驻菌群的混合体水、常驻菌群的混合体肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统黏液防御作用的主要机制：黏液防御作用的主要机制：n覆盖细菌的糖蛋白和糖脂受体，阻止黏附覆盖细菌的糖蛋白和糖脂受体，阻止黏附n糖蛋白的作用糖蛋白的作用 形成胶状结构，包绕细菌形成胶状结构，包绕细菌 带有可为细菌识别的碳水基团，黏附作用带有可为细菌识别的碳水基团，黏附作用 竞争细菌黏附素受体竞争细菌黏附素受体nsIgAsIgA 与糖蛋白的联合作用与糖蛋白的联合作用n润滑作用润滑作用肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统2.定植抗力定植抗力n正常肠道内固有的微生物菌群。在长期的进化正常肠道内固有的微生物菌群。在长期的进化过程中与人体形成共生关系，达成微生态平衡过程中与人体形成共生关系，达成微生态平衡n组成：肠菌数约组成：肠菌数约10131014；99.9%99.9%为厌氧菌为厌氧菌肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统肠道厌氧菌的作用（一）肠道厌氧菌的作用（一）屏障屏障作用作用n通过脂磷壁酸（通过脂磷壁酸（LTA）与肠黏膜上皮细胞紧密结合，）与肠黏膜上皮细胞紧密结合，形成微生物膜，阻止病原菌入侵和定植形成微生物膜，阻止病原菌入侵和定植n维持肠道正常蠕动维持肠道正常蠕动n产生醋酸、乳酸，降低肠道产生醋酸、乳酸，降低肠道pH和氧化还原电势和氧化还原电势n产生细胞外糖苷酶，降解黏膜上皮细胞多糖，阻止病产生细胞外糖苷酶，降解黏膜上皮细胞多糖，阻止病原体黏附原体黏附n竞争生态小区和营养物质竞争生态小区和营养物质肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统肠道厌氧菌的作用（二）肠道厌氧菌的作用（二）免疫增强作用免疫增强作用n促使肠道产生非特异性抗体促使肠道产生非特异性抗体n激活吞噬细胞的活性激活吞噬细胞的活性n刺激特异性免疫淋巴细胞的成熟刺激特异性免疫淋巴细胞的成熟无菌条件饲无菌条件饲养的小鼠其养的小鼠其PP结萎缩，用菌群改造后黏膜免疫恢复结萎缩，用菌群改造后黏膜免疫恢复肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统肠道厌氧菌的作用（三）肠道厌氧菌的作用（三）营养作用营养作用n合成多种维生素和生物酶合成多种维生素和生物酶n代谢产物可与钙、磷、铁等形成复合盐，代谢产物可与钙、磷、铁等形成复合盐，促进其利用、吸收。促进其利用、吸收。n繁殖过程可生成大量活性营养成分，促繁殖过程可生成大量活性营养成分，促进正常代谢进正常代谢3.肠上皮脱落的物理吸附作用肠上皮脱落的物理吸附作用 促促 进进细菌入侵细菌入侵 肠上皮组织更新肠上皮组织更新 阻挡、抑制吸附、清除阻挡、抑制吸附、清除 4.上皮组织的完整性及再生能力上皮组织的完整性及再生能力n完整上皮完整上皮+细胞细胞连接复合体连接复合体n上皮组织的再生周期上皮组织的再生周期:4848小时小时n黏液中的硫酸酯成分对上皮修复的促进作用黏液中的硫酸酯成分对上皮修复的促进作用肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统5.肠道的液体动力系统肠道的液体动力系统n组成组成:两种定向下行动力两种定向下行动力 肠段的定向蠕动肠段的定向蠕动 黏液流黏液流 n定向下行的冲刷作用定向下行的冲刷作用,可清除附着的病原可清除附着的病原体体肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统6.受体类似物的作用受体类似物的作用n黏膜表面常稳定沐浴在富含糖蛋白和糖脂的黏黏膜表面常稳定沐浴在富含糖蛋白和糖脂的黏液分泌物中液分泌物中,其中糖蛋白和糖脂是针对细菌黏其中糖蛋白和糖脂是针对细菌黏附素在黏膜细胞上的受体类似物附素在黏膜细胞上的受体类似物,可与细菌结可与细菌结合合.形成复合物被液体动力系统及时排除形成复合物被液体动力系统及时排除.n例如例如:植物凝集素植物凝集素细菌上黏附位点细菌上黏附位点 初乳初乳Bioactive natural compounds for the treatment of Bioactive natural compounds for the treatment of gastrointestinal disorders.Clin Scigastrointestinal disorders.Clin Sci(Lond),2003,104:547-556.Review (Lond),2003,104:547-556.Review 肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统7.其他其他n胃酸胃酸 n溶菌酶溶菌酶n黏液中的补体成分黏液中的补体成分与溶菌酶和与溶菌酶和IgIg协同作用协同作用n转铁蛋白与细菌代谢的拮抗作用转铁蛋白与细菌代谢的拮抗作用肠道黏膜非特异性免疫系统肠道黏膜非特异性免疫系统二、肠道黏膜特异性免疫二、肠道黏膜特异性免疫n为肠道黏膜免疫系统介导的体液免疫和为肠道黏膜免疫系统介导的体液免疫和细胞免疫应答细胞免疫应答 对病原体的特异性免疫对病原体的特异性免疫双重机制双重机制 对食物抗原的免疫排除对食物抗原的免疫排除肠道黏膜免疫的组成肠道黏膜免疫的组成n组成组成:有结构的组织黏膜滤泡有结构的组织黏膜滤泡 传入淋巴区传入淋巴区 广泛分布于黏膜固有层的弥散淋巴组织广泛分布于黏膜固有层的弥散淋巴组织 传出淋巴区传出淋巴区黏膜的防御黏膜的防御黏膜相关淋巴组织黏膜相关淋巴组织 机体的淋巴组织机体的淋巴组织50以上存在于黏膜系统以上存在于黏膜系统 主要存在于肠道淋巴组织主要存在于肠道淋巴组织 是执行局部特异性免疫的主要场所是执行局部特异性免疫的主要场所 近年研究显示近年研究显示:肠黏膜内多种细胞和细胞肠黏膜内多种细胞和细胞因子参与黏膜免疫应答因子参与黏膜免疫应答Waller WA.J Pediatr Gastroerterol Nutr,2002,34(Suppl1):s33Hamzaoui N.Ann N Y Acad Sci,1998,859:65其上有特殊的其上有特殊的M细胞细胞黏膜的防御黏膜的防御黏膜相关淋巴组织黏膜相关淋巴组织消化道黏膜淋巴组织集中在消化道黏膜淋巴组织集中在3个区域：个区域：1.肠上皮内淋巴细胞（肠上皮内淋巴细胞（IEL）：）：自然杀伤活性强，自然杀伤活性强，主要是主要是CD8+T淋巴细胞，多为淋巴细胞，多为TCR及及 T淋巴细胞淋巴细胞2.固有层淋巴细胞固有层淋巴细胞（LPL）：）：识别抗原，主要是活识别抗原，主要是活化的化的CD4+T淋巴细胞淋巴细胞(多为多为Th2)3.集合淋巴结：集合淋巴结：B淋巴细胞的富含区，并有相当数淋巴细胞的富含区，并有相当数量的巨噬细胞量的巨噬细胞4.T调节细胞调节细胞 淋巴细胞再循环（归巢）淋巴细胞再循环（归巢）n肠道内淋巴细胞再循环肠道内淋巴细胞再循环(homing)(homing)淋巴细胞离开肠道，进入淋巴液、血液再通过循环，淋巴细胞离开肠道，进入淋巴液、血液再通过循环，最后携带抗原返回肠道。最后携带抗原返回肠道。特点：选择性特点：选择性 与与HEVHEV内皮细胞表面与淋巴细胞表面内皮细胞表面与淋巴细胞表面 黏附分子相互作用黏附分子相互作用n公共黏膜免疫系统公共黏膜免疫系统三、体液免疫三、体液免疫 肠道免疫的中心肠道免疫的中心nsIgAsIgA:50%IgA50%IgA sc+IgA sc+IgA 来源于定居于来源于定居于PPPP（PeyerPeyer Patch)Patch)淋巴结和固有层的淋巴结和固有层的B B 淋巴细胞淋巴细胞 PPPP淋巴结含更多产淋巴结含更多产IL-5IL-5的的ThTh细胞细胞（IL-5IL-5为为sIgAsIgA的增强因子）的增强因子）Deficiency of IL-5 receptor alpha-chain selectively influences the development of the common mucosal immune system independent IgA-producing B-1 cell in mucosa-associated tissues.J Immunol,1999,162:821-828.J Immunol,1999,162:821-828.sIgAsIgA的作用：的作用：n阻止病原微生物黏附、细菌过度生长和维持肠道正常阻止病原微生物黏附、细菌过度生长和维持肠道正常通透性的作用通透性的作用n调理吞噬作用调理吞噬作用n中和病毒及毒素中和病毒及毒素n与补体、溶菌酶等合作杀菌与补体、溶菌酶等合作杀菌nIgA的减少可导致肠内细菌移位发生率明显升高的减少可导致肠内细菌移位发生率明显升高 体液免疫体液免疫集合淋巴结集合淋巴结激活激活Th2IL-5活化生发中心活化生发中心B细胞细胞浆细胞浆细胞sIgA激活固有层激活固有层CD4细胞细胞干扰素干扰素增强吞噬增强吞噬细胞功能细胞功能M细菌等抗原细菌等抗原克罗恩的溃疡起源于克罗恩的溃疡起源于FAE，M 细胞是病原体侵入细胞是病原体侵入的门户的门户病原体M细胞减弱细胞免疫减弱细胞免疫保护性保护性通过通过M细胞细胞口服免疫口服免疫防止细菌感染防止细菌感染抗脊髓灰质炎及伤寒口服疫苗抗脊髓灰质炎及伤寒口服疫苗受损受损激活激活肠道屏障功能障碍肠道屏障功能障碍(衰竭衰竭)20世纪世纪50年代提出至今无明确而公认的定义年代提出至今无明确而公认的定义 1956年年 Irving:功能性肠道减少，不能满足食物的消功能性肠道减少，不能满足食物的消化吸收化吸收2001年年 Nightingale:肠吸收减少，需要补充水与电解肠吸收减少，需要补充水与电解质质Okada:两型两型:1，短肠综合征为代表的功能性肠道减少；，短肠综合征为代表的功能性肠道减少；2，各种因素导致的肠道运动功能受损及广泛实质损伤，各种因素导致的肠道运动功能受损及广泛实质损伤肠道黏膜屏障损伤常见病因肠道黏膜屏障损伤常见病因：n1968年年Dudrick等倡导用等倡导用PN成功解决了成功解决了小肠短缺引起的消化、吸收难题小肠短缺引起的消化、吸收难题n但发现患者反复感染肠源性感染但发现患者反复感染肠源性感染n细菌移位是主要根源动物实验得到证细菌移位是主要根源动物实验得到证实实肠道黏膜屏障损伤常见病因肠道黏膜屏障损伤常见病因：MacFie（1998年）年）对对448例选择性腹部手术例选择性腹部手术患者从淋巴结肠黏膜和血培养中，发现患者从淋巴结肠黏膜和血培养中，发现15.4阳性，术后阳性，术后41.0发生脓毒血症；而培养阴性发生脓毒血症；而培养阴性者只有者只有14.0发生脓毒血症。发生脓毒血症。黎介寿院士黎介寿院士:腹腔感染、肠瘘、小肠移殖及肠梗腹腔感染、肠瘘、小肠移殖及肠梗阻患者均有不同程度的肠通透性增加，而实施阻患者均有不同程度的肠通透性增加，而实施早期肠内营养加生长激素及谷氨酰胺均有不同早期肠内营养加生长激素及谷氨酰胺均有不同程度好转。程度好转。肠道屏障功能障碍肠道屏障功能障碍(衰竭衰竭)国内：各种原因引起的肠黏膜损伤，国内：各种原因引起的肠黏膜损伤，萎缩，肠道通透性增加，肠道菌群失萎缩，肠道通透性增加，肠道菌群失调从而导致细菌及内毒素异位，并可调从而导致细菌及内毒素异位，并可诱发和加重诱发和加重SIRS和和MODS肠功能衰竭的分类肠功能衰竭的分类1.继发于继发于肠道疾病肠道疾病的肠功能衰竭的肠功能衰竭:IBD，肠梗阻，放射性肠炎等肠梗阻，放射性肠炎等2.继发于继发于肠外疾病肠外疾病的肠功能衰竭的肠功能衰竭:TPN，重症胰腺炎，创伤，烧伤，肝功能衰竭重症胰腺炎，创伤，烧伤，肝功能衰竭肠功能衰竭的临床特点及机制肠功能衰竭的临床特点及机制1.肠道黏膜屏障受损：黏膜变性坏死，谷氨肠道黏膜屏障受损：黏膜变性坏死，谷氨酰胺代谢紊乱酰胺代谢紊乱2.肠道微生态紊乱肠道微生态紊乱:致病菌增加，乳酸菌等致病菌增加，乳酸菌等减少，细菌易位减少，细菌易位3.肠道动力障碍；肠麻痹，腹泻肠道动力障碍；肠麻痹，腹泻4.肠道免疫功能受损：肠道免疫功能受损：IgA减少等减少等肠功能衰竭的临床特点肠功能衰竭的临床特点细菌易位及组织缺血再灌注损伤导致肠细菌易位及组织缺血再灌注损伤导致肠道巨噬细胞及相关淋巴组织过度激活，道巨噬细胞及相关淋巴组织过度激活，细胞因子释放，过度激活中性粒细胞，细胞因子释放，过度激活中性粒细胞，导致导致SIRS、MODS肠功能衰竭为肠功能衰竭为发动机发动机(MOTOR OF SEPSIS)肠屏障功能障碍与消化系统疾病肠屏障功能障碍与消化系统疾病1.急性胰腺炎急性胰腺炎2.肝脏疾病肝脏疾病 肝硬化，肝硬化，SBP 酒精性脂肪肝酒精性脂肪肝 非酒精性脂肪肝：非酒精性脂肪肝：TPN相关，小肠旁路术相关，代谢综合征相关，小肠旁路术相关，代谢综合征3.梗阻性黄疸梗阻性黄疸肠功能衰竭的诊断与治疗肠功能衰竭的诊断与治疗一、肠道通透性检测一、肠道通透性检测 1.糖分子探针：尿乳果糖糖分子探针：尿乳果糖/甘露醇甘露醇 比色法、气相色谱比色法、气相色谱 甘露醇甘露醇是单糖、分子小主要反映绒毛间紧密连接是单糖、分子小主要反映绒毛间紧密连接 乳果糖乳果糖是双糖、分子大主要反映腺管间紧密连接是双糖、分子大主要反映腺管间紧密连接 疾病状态下肠黏膜萎缩甘露醇通过减少疾病状态下肠黏膜萎缩甘露醇通过减少 同时紧密连接破坏，乳果糖通过增加同时紧密连接破坏，乳果糖通过增加 2.肠黏膜损伤肠黏膜损伤:血血D乳酸检测乳酸检测肠功能衰竭的诊断与治疗肠功能衰竭的诊断与治疗二、血浆内毒素水平二、血浆内毒素水平 是革兰阴性细菌细胞壁中脂多糖，肠道是最大是革兰阴性细菌细胞壁中脂多糖，肠道是最大的内毒素库。的内毒素库。肠黏膜屏障损伤内毒素入血内毒素血症肠黏膜屏障损伤内毒素入血内毒素血症三、血浆二胺氧化酶活性三、血浆二胺氧化酶活性DAO四、肠黏膜四、肠黏膜pH检测检测肠功能衰竭的诊断与治疗肠功能衰竭的诊断与治疗五、细菌移位五、细菌移位 PCR等检测腹水及血液中细菌等检测腹水及血液中细菌六、肠道缺血：尿六、肠道缺血：尿24小时肠型脂肪酸结合蛋白小时肠型脂肪酸结合蛋白(IFABP）肠衰竭的防治肠衰竭的防治1.调整内环境稳态：循环与氧供是治疗危重调整内环境稳态：循环与氧供是治疗危重患者的首要措施。小剂量多巴胺、山莨菪碱患者的首要措施。小剂量多巴胺、山莨菪碱2.最佳的营养支持：肠黏膜细胞的增长需要最佳的营养支持：肠黏膜细胞的增长需要与食糜子直接接触，这是早期给予肠内营养与食糜子直接接触，这是早期给予肠内营养的重要依据的重要依据3.维护肠屏障：选择性肠道去污维护肠屏障：选择性肠道去污4.积极治疗原发病积极治疗原发病肠功能障碍临床诊治方案肠功能障碍临床诊治方案中华医学会消化分会建议草案中华医学会消化分会建议草案定定 义：义：各种原因引起的肠黏膜损伤、萎缩，肠道通透性增加，各种原因引起的肠黏膜损伤、萎缩，肠道通透性增加，肠道菌群失调，从而导致细菌及内毒素移位；并可诱肠道菌群失调，从而导致细菌及内毒素移位；并可诱发和加重全身炎性反应和多器官功能障碍。发和加重全身炎性反应和多器官功能障碍。病病 因：因：饥饿，营养不良，全胃肠外营养，感染，烧伤，心、饥饿，营养不良，全胃肠外营养，感染，烧伤，心、肺、肾衰竭，克罗恩病等。肺、肾衰竭，克罗恩病等。肠功能衰竭的诊断与治疗肠功能衰竭的诊断与治疗诊诊 断断1.临床表现临床表现1）原发病）原发病2）在原发病的基础上出现腹胀、腹痛、腹泻或下消）在原发病的基础上出现腹胀、腹痛、腹泻或下消化道出血化道出血2.体征体征腹部体征明显，腹胀；肠鸣音减弱、消失腹部体征明显，腹胀；肠鸣音减弱、消失3.辅助检查辅助检查肠功能衰竭的诊断与治疗肠功能衰竭的诊断与治疗诊断步骤诊断步骤1.患者存在导致肠屏障功能障碍的危重疾病患者存在导致肠屏障功能障碍的危重疾病2.在原发病基础上出现消化系统表现在原发病基础上出现消化系统表现3.血内毒素水平升高血内毒素水平升高4.肠道通透性增加或肠道低灌注肠道通透性增加或肠道低灌注5.血腹水培养阳性而无明确感染灶血腹水培养阳性而无明确感染灶1+2为诊断必须；为诊断必须；1+2+3+4或或1+2+5基本确诊；基本确诊；1+2+3可作为拟诊可作为拟诊肠功能衰竭的诊断与治疗肠功能衰竭的诊断与治疗治治 疗疗1.积极治疗原发病积极治疗原发病2.应用血管活性药，改善肠道微循环应用血管活性药，改善肠道微循环3.合理实施营养支持：全胃肠外营养合理实施营养支持：全胃肠外营养短期短期 胃肠内营养胃肠内营养及早实施及早实施4.合理抗生素，益生菌，肠道去污合理抗生素，益生菌，肠道去污5.肠黏膜修复药物：生长激素肠黏膜修复药物：生长激素6.中药大承气汤、大黄对肠屏障有保护作用中药大承气汤、大黄对肠屏障有保护作用