肠屏障功能障碍及防治对策
肠道屏障功能障碍课件
肠道屏障的概念 正常肠道屏障的组成及功能 肠道屏障功能障碍的病因和发生机制 肠道屏障功能障碍对机体的影响 肠道屏障功能障碍的防治原则
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肠道屏障的概念
肠道是机体与外界直接发生联系的组织 之一。肠道不断地遭受各种抗原刺激物(如 食物蛋白、细菌及其降解物等)的损伤,所 以肠道既有超强的抗损伤能力,又有阻碍各 种有害物质进入机体的机能。我们将肠道的 这种屏障作用称为肠道屏障(gut barrier)。
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分泌性免疫球蛋白(SIgA)
来源:主要来源于固有层的浆细胞,少部分来 自血清。
结构: SIgA是复合物,由一个分子IgA二聚体、 一分子分泌片段和一个J链组成。
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结构
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功能
1、阻止病原微生物粘附于黏膜上皮细胞; 2、调理吞噬作用(形成抗原-抗体复合物); 3、中和病毒及毒素; 4、与溶菌酶、补体共同起作用-溶解细菌; 5、免疫损伤作用:在某些病理情况下,SIgA
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8
免疫屏障
组成 肠相关淋巴组织及肠黏膜表面 的主要体液免疫成分—分泌型 免疫球蛋白。
功能 对黏膜表面的抗原具有摄取、 处理、呈递作用 。
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肠相关淋巴组织
肠是人体最大的免疫器官之一。肠相关淋巴组织 包括:peyer斑、肠系膜淋巴结、浆细胞、B细胞和T 辅助淋巴细胞。 peyer斑表面覆有一层经过特殊分化 的膜细胞-M细胞, M细胞在摄取和处理肠腔内的细 菌抗原后将其传递给下层的淋巴细胞,促使后者分化 为T、B淋巴细胞。
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24
肠黏膜营养缺乏的原因
外伤、感染、疲劳等严重应激状态下,肠道 粘膜上皮细胞内Gln很快耗竭。当肠道缺乏食物、 消化液等刺激或缺乏Gln时,肠道粘膜萎缩、绒 毛变稀、变短甚至脱落,隐窝变浅,肠粘膜通透 性增加,肠道免疫功能受损。
如何通过饮食调理改善肠道屏障功能
如何通过饮食调理改善肠道屏障功能在我们的身体中,肠道扮演着至关重要的角色,而肠道屏障功能的良好与否直接影响着我们的整体健康。
你可能会好奇,肠道屏障功能到底是什么?简单来说,它就像是一道防线,阻挡着有害物质进入体内,同时允许有益的物质被吸收。
当这道防线出现问题时,各种健康问题可能就会接踵而至,比如消化不良、过敏反应、甚至是更严重的免疫系统疾病。
那么,如何才能改善肠道屏障功能呢?饮食调理就是一个关键的方法。
接下来,让我们一起深入探讨一下。
首先,我们要多摄入富含膳食纤维的食物。
膳食纤维就像是肠道的“扫帚”,可以促进肠道蠕动,帮助清理肠道内的垃圾和毒素。
全谷物,如糙米、燕麦、全麦面包等,就是很好的膳食纤维来源。
蔬菜和水果也不能少,像芹菜、西兰花、苹果、香蕉等,它们富含的膳食纤维可以增加粪便的体积,使其更容易排出体外,减少有害物质在肠道内的停留时间。
其次,发酵食品也是改善肠道屏障功能的“好帮手”。
酸奶、泡菜、纳豆等发酵食品中含有丰富的益生菌。
这些益生菌可以在肠道内定植,维持肠道菌群的平衡。
肠道菌群的平衡对于肠道屏障功能的正常运作至关重要。
当肠道菌群失衡时,有害菌可能会增多,破坏肠道屏障。
优质蛋白质对于肠道健康同样不可或缺。
蛋白质是身体组织修复和更新的重要原料,包括肠道黏膜。
鸡肉、鱼肉、豆类、蛋类等都是优质蛋白质的良好来源。
不过,要注意烹饪方式,尽量选择清蒸、煮等健康的烹饪方法,避免过度加工和油炸。
另外,我们还要注意脂肪的摄入。
选择健康的脂肪,如橄榄油、鱼油、坚果中的不饱和脂肪,有助于减轻肠道炎症,维护肠道屏障的完整性。
相反,过多摄入饱和脂肪和反式脂肪,如动物油、油炸食品中的脂肪,可能会增加肠道炎症的风险。
除了食物的种类,饮食的规律也非常重要。
定时定量进餐,避免暴饮暴食,可以让肠道有规律地工作,减轻肠道的负担。
同时,要注意饮食的卫生,避免食物受到污染,减少肠道感染的机会。
多喝水也是改善肠道屏障功能的重要一环。
影响肠道屏障功能的因素及营养调控措施
影响肠道屏障功能的因素及营养调控措施蔡元丽【摘要】肠道作为动物机体重要的消化器官,除了负责对营养物质的消化吸收外,还发挥着重要的屏障功能.完善的肠道屏障可有效地阻止肠腔内的细菌、病毒、抗原、毒素等有害物质进入机体的血液循环和其他组织,从而保证人和动物的健康.应激、病原菌和炎症性肠道疾病等都会对肠道的屏障功能产生不利的影响.而一些短链脂肪酸如丁酸、氨基酸(如精氨酸、谷氨酰胺、苏氨酸)和微量元素锌、益生菌、益生素等都能很好地改善受损的肠道屏障功能.【期刊名称】《山东轻工业学院学报(自然科学版)》【年(卷),期】2019(033)001【总页数】7页(P41-47)【关键词】肠道屏障;渗透性;氨基酸;锌;益生菌【作者】蔡元丽【作者单位】齐鲁师范学院生命科学学院,济南250013【正文语种】中文【中图分类】S811.7动物的肠道作为消化器官的一部分,能消化和吸收营养物质、维持液体和电解质的平衡,同时肠道还是防止有毒有害物质进入体内的一道屏障,是动物体防御功能的重要组成部分。
肠道屏障功能受损主要是由肠道渗透性增加引起的,这会引发多种胃肠道疾病。
当肠道屏障功能遭到破坏时,肠道中的微生物和内毒素便可突破肠道屏障,进入血液循环系统,引起细菌和内毒素的移位,造成肠原性感染的发生,严重者会发展成全身性炎症反应或多器官功能衰竭。
1 动物肠道屏障的组成动物的肠道屏障主要由物理屏障、化学屏障、微生物屏障和免疫屏障构成。
这四种屏障具有不同的机制但又有机地结合在一起,共同抵抗外界有害物质对机体的侵袭。
1.1 物理屏障物理屏障又称机械屏障,是由肠粘膜上皮细胞及其细胞间的连接等组成的完整的彼此紧密连接的肠道上皮结构。
肠道上皮为单层柱状上皮,包括杯状细胞、吸收细胞和未分化细胞等。
吸收细胞呈高柱状,数量最多,细胞间的连接包括紧密连接、桥粒、粘着连接和间隙连接等。
对肠道屏障功能影响最大的是紧密连接,位于肠道上皮细胞外膜顶端,为一狭长的带状结构,可以封闭细胞间的间隙,从而防止肠腔中的大分子物质如毒素等进入血液中。
肠屏障功能损伤机制
肠屏障功能损伤机制肠屏障功能损伤是指肠道黏膜的屏障功能受到破坏,导致肠道内毒素、细菌和其他有害物质进入血液循环系统,引发一系列炎症反应和相关疾病。
本文将从肠道屏障的定义、结构、功能、损伤机制及预防措施等方面进行全面介绍,以帮助读者更好地理解和防范肠屏障功能损伤。
首先,肠道屏障是人体消化系统中起到过滤、吸收和防御作用的重要屏障。
它由肠道黏膜、粘液层、肠道表面的上皮细胞和黏附在上皮细胞表面的细菌等组成,形成一个完整的物理屏障,可以阻止大部分细菌、毒素和其他有害物质的进入。
然而,由于多种原因,肠屏障功能可能会受损,导致肠道屏障破裂。
首先,不良饮食习惯,如高脂肪、高糖和低纤维摄入,会导致肠道黏膜炎症反应,损害屏障功能。
其次,长期使用非甾体类抗炎药、抗生素和化学药物等药物也会对肠道屏障产生不良影响。
另外,压力、感染、炎症等情况也会引起肠道屏障的破裂。
这些因素单独或相互作用,都可能导致肠道屏障的破裂。
肠屏障功能损伤的后果严重。
一旦肠道屏障破裂,毒素、细菌和其他有害物质就可以穿过黏膜屏障进入血液循环系统,引发全身性炎症反应。
炎症反应会导致慢性疲劳、精神压力增加、免疫功能下降、消化系统紊乱等一系列症状和疾病,如炎症性肠病、肠道过敏、肠道感染等。
为了保护肠屏障功能,我们可以采取一些预防措施。
首先,合理饮食非常重要。
摄入高纤维、低脂、低糖食物,增加益生菌摄入,可以有助于维护肠道健康。
其次,避免长期使用过量的非甾体类抗炎药和抗生素,以免对肠道屏障产生负面影响。
此外,压力管理和充足的睡眠也是保持肠屏障功能的关键。
最后,适量运动可以促进肠道蠕动,有助于保持良好的消化道功能。
总之,肠屏障功能损伤是一种严重危害人体健康的问题。
了解肠屏障的结构、功能及损伤机制对于预防和治疗相关疾病至关重要。
通过合理饮食、药物的正确使用、良好的生活习惯和适度的运动,我们可以更好地保护肠屏障功能,维持身体健康。
肠屏障功能障碍发生机制与诊断治疗_杨武
二、引起肠屏障功能障碍疾病和因素 [ 4-7] 1. 感染: 包括 肠道本身和腹腔内及肠道外感染 (如肺炎 )。 2. 静脉营养: 长 期全胃肠外营养, 研究证实对肠屏障功能有影响, 其主要机 制为肠黏膜 70% 营养需求来自对肠腔内营养物质的直接吸 收, 30% 来自动脉血供。因此, 静脉营养时肠黏膜处于饥饿 状态, 易发生萎缩。3. 营养不良: 可导致肠黏膜萎缩、蛋白质 合成不足、免疫功能低下, 从而损害肠屏障。 4. 胃肠道细菌 过度生长: 因药物或某一致病菌感染发生的胃肠道内细菌过 度生长, 均可导致肠屏障受损。 5. 内毒素: 可导致体内一氧 化氮 ( NO )增多及肠屏障功能损害。 6. 外科应激: 烧、烫伤, 器官移植 (再灌注损伤 ) , 外科手术及创伤, 出血性休克等, 均 可引起肠通透性改变。 7. 药物因素: 口服蓖麻油可引起小鼠 肠黏膜物理性损伤; 链脲酶素诱发小鼠糖尿病, 可造成肠道 细菌过度生长及机体免疫防御能力损伤; 前列腺素氧化酶抑 制剂如吲哚美辛类等, 可抑制肠黏膜内前列环素产生, 使黏 膜上皮通透性增加, 导致细菌移位率增加。并可引起临床肠 道病变; 免疫抑制药物如化疗药物和抗移植排斥药物; 抗酸 药物均可破坏肠黏膜屏障。 8. 多种疾病: 多种腹部疾病可引 起肠通透性增加, 研究较多的是炎性肠病 ( IBD )、肠梗阻、其 他消化系统疾病如重症急性胰腺炎、重症胆管炎、梗阻性黄 疸、肝硬化 (失代偿期 ) 等; 其他脏器功能不全如心、肺、肾功 能障碍等; 危重疾病如严重创伤、休克、感染、烧伤等; 其他如 白血病、内毒素血症、肠外营养支持等。 9. 物理性损伤: 如化 疗及放射性肠损伤。
肠屏障功能障碍与中医药防治研究进展
成主要 因缺血组织 中 A P T 急剧 降低 , 生成大量的次黄嘌呤 ; 再灌注时 内皮细胞黄 嘌呤脱氧 酶( D 转化 为黄嘌呤氧化 酶( O , X ) x ) 产生大量 的
氧 自由基 ; 另外 , 白细胞贴壁 、 噬或 被内毒素激活, 吞 可引起 细胞内呼
吸爆 发 , 成 大 量 的氧 自由基 , 者 可 通 过 脂 质 过 氧化 和 破 坏 细 胞 膜 形 后
道粘膜损伤可导致正常黏膜屏 障受 损, 而出现菌群 移位 , 一步出 从 进
现机体炎症反应放大和 MO S发生 。 D 2 肠屏障功能障碍的中医药防治 2 1 维持肠黏 膜组织的 完整性 . 肠黏膜上皮细胞 及其表面 黏液层 的完整性和连续性构成 了肠黏膜屏 障存在 的重要解剖学基 础。益气 健脾药如党参 、 黄芪、 白术等 的不 同提取部位对小肠上皮细胞增 殖具
防止肠道细菌易位 , 对肠 黏膜屏 障功能有明显的保护作用[ ] ”。 2 2 调 节免疫功 能 胃肠道 黏膜 的上皮 细胞及黏膜 固有层和其所 . 属淋 巴组织 , 构成特有 的胃肠道局部 免疫系统 , 是肠道免疫 系统 的第
一
12 内毒素 与肠黏膜损伤 .
细菌易位 (at a tnl ao ) bc r lr sctn 为肠 内 e a o i i
肠屏 障结构 的破坏程度 。藿香正 气软胶囊 可使肢 体缺血 , 再灌 注所
致肠 屏障功能提高 , 益于肠上皮细胞 的完整性 , 有 维持肠机械性屏 障
支直角分 发 , 营养绒 毛血 液的氧 容量 下降 , 致 因此在病 理情况 下 , 肠
绒 毛顶端更 容易发生缺血性损 害【 。
功能 的正常 _ 】 。四君子汤加大 黄能降低脓毒症大 鼠肠 黏膜通透J , 胜
烧伤后肠道屏障功能障碍及防治策略
、
烧 伤 后 肠 道 异 障 功 能 障 碍
肠 道 屏 障 功 能 是 指 肠 道 粘 膜 能将 肠 腔 与 身体 内 部 环 境 相 隔 , 机 体 内环 境 与 外 界 的功 能 隔 离 带 , 是 可
防 止 肠 腔 内 的 细 菌 、 毒 物 质 、 物 抗 原 物 质 、 癌 有 食 致
物 异 障 的 损 害 。 严 重 烧 伤 治 疗 中常 大 量 应 用 广 谱 抗
生 素 , 使 肠 道 菌 群 失 调 。 此 外 , 防 治 应 激 性 溃 致 为
本 期 集 中发 表 了 5篇 有 关 烧 伤 后 “ 道 屏 障 损 害 及 肠
维 护 ” 面 的 文 章 , 不 同 侧 面 研 究 了 烧 伤 后 肠 道 方 从
疡 , 后 早 期 常 应 用 抑 制 胃酸 分 泌 药 物 , H,受 体 伤 如 抑 制 剂 、 泵 抑 制 剂 等 , 而 降低 了 胃液 的 酸 度 , H 从 更
利 于肠 道 细 菌 的繁 殖 。
屏 障 的 变 化 、 生机 制 及 防 治策 略 , 结 合 国 内外 文 发 现 献 以及 本 所 的 相 关 研 究报 道 , 此 作 一 阐 述 。 对
子 和 炎 症 介 质 的 表达 、 泌 , 分 以及 免疫 应 答 的调 控 和 炎 症 反 应 的发 生 。 在 小 肠 免 疫 异 障 中 , 由于 免 疫 细 胞 和 免 疫 分 子 过 度 活 化 , 疫 功 能上 调 , 致 机 体 直 免 导 接 参 与 循 环 障 碍 , 道 组 织缺 血 、 氧 造 成 肠 上 皮 细 肠 缺 胞 、 助 细 胞 损 害 。 由 于 同 时 存 在 免 疫 抗 感 染 功 能 辅
下 调 , 而全 身 性感 染并 发 症 增 加 。 因 3 生 物 异 障 障 碍 : 道 粘 膜 面 积 约 1 i , 腔 . 肠 0 H: 肠
肠屏障功能障碍临床诊治建议
肠屏障功能障碍临床诊治建议文章来源:中国医学论坛报基本概念肠屏障功能障碍(intestinal barrier dysfunction)是各种原因引起的肠黏膜损伤、萎缩,肠通透性增加,肠菌群失调,从而导致细菌和(或)内毒素易位,并可诱发和(或)加重全身炎症反应和多器官功能障碍。
肠屏障功能障碍对危重疾病的发生、发展和转归有重要影响。
肠屏障功能障碍在危重病患者中较常见,但目前尚缺乏较为客观的临床诊断标准与统一的治疗方案。
发病原因肠屏障功能障碍的发病原因尚未完全明确,但与下述因素有关:1. 原发于肠道的疾病:如炎性肠病;2. 其他消化系统疾病:如重症急性胰腺炎、重症胆管炎、梗阻性黄疸、肝硬化(失代偿期)等;3. 各种理化损伤:如化疗及放疗;4. 其他脏器功能不全:心、肺、肾功能障碍等;5. 危重疾病:严重创伤、休克、感染、烧伤等;6. 其他:饥饿、营养不良、长期全胃肠外营养等。
这些病因均可导致肠黏膜萎缩,肠通透性增加,肠上皮细胞受损,肠局部免疫功能受损,肠菌群失调和肠动力障碍。
诊断方法(一)临床症状1. 原发病的各种症状。
2. 患者可在原发病的基础上出现腹痛、腹胀、腹泻或便秘、下消化道大量出血、肛门排便排气停止和(或)减少等。
患者常伴有消化、吸收功能的障碍,可出现不能耐受食物等症状。
(二)体征除原发病体征外,可出现消化道体征如腹胀和肠鸣音变化(肠鸣音减弱或消失较为多见)。
(三)辅助检查1. 肠通透性检查测定:可根据具体条件选用下列检查。
(1)糖分子探针如尿乳果糖与甘露醇比值(L/M)。
乳果糖和甘露醇在体内不代谢,受肠腔内渗透压影响较小,乳果糖和甘露醇从肠腔入血后由尿中排除,故可在尿中进行准确和定量测定。
(2)血浆内毒素水平。
血浆内毒素水平可在一定程度上反映肠通透性的改变。
(3)血浆二胺氧化酶(DAO)活性。
DAO是人类和所有哺乳动物肠黏膜绒毛上皮细胞中具有高度活性的细胞内酶,以空、回肠活性最高。
血浆DAO增高提示存在肠屏障的破坏。
肠道屏障功能障碍
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缺血-再灌注损伤
组织缺血损伤在临床上十分常见,它既可以是局部 的,也可以全身性的,最根本的治疗措施是及时恢复血 液灌注。多数情况下,缺血组织器官得到重新灌注后, 其功能可以恢复,损伤的结构得到修复。但是在有些时 候,缺血后再灌注不但不能使组织、器官功能恢复,反 而加重组织、器官的功能障碍和结构损伤,这种现象称 为缺血-再灌注损伤,简称再灌注损伤。
作为自身抗体参与肠道内的自身免疫性疾病 的病理损伤作用。
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肠道屏障功能障碍的病因和发生机制
肠道机械屏障功能障碍 肠道化学屏障功能障碍 肠道生物屏障功能障碍 肠道免疫屏障功能障碍
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肠道机械屏障功能障碍
肠缺血-再灌注损伤 内毒素血症 肠黏膜营养缺乏
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肠缺血-再灌注损伤
在某些休克、创伤、烧伤等情况下,机体发生血液 重新分布,使肠道处于缺血状态,当再灌注时,激活的 中性粒细胞释放大量蛋白酶、氧自由基等,造成肠黏膜 损伤。
其特征为广泛的上皮与绒毛分离,上皮坏死,固有 层破坏,出血及溃疡形成。从而导致肠道的机械屏障破 坏,通透性增高,使大分子物质及细菌等得以通过。
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免疫屏障
组成 肠相关淋巴组织及肠黏膜表面 的主要体液免疫成分—分泌型 免疫球蛋白。
功能 对黏膜表面的抗原具有摄取、 处理、呈递作用 。
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肠相关淋巴组织
肠是人体最大的免疫器官之一。肠相关淋巴组织 包括:peyer斑、肠系膜淋巴结、浆细胞、B细胞和T 辅助淋巴细胞。 peyer斑表面覆有一层经过特殊分化 的膜细胞-M细胞, M细胞在摄取和处理肠腔内的细 菌抗原后将其传递给下层的淋巴细胞,促使后者分化 为T、B淋巴细胞。
肠黏膜屏障与肠功能障碍
肠黏膜屏障与肠功能障碍吕宾【摘要】肠黏膜屏障由机械屏障、化学屏障、免疫屏障与生物屏障所组成,能够防止肠内细菌、毒素等有害物质通过肠黏膜进入机体。
一旦肠黏膜屏障受损,肠通透性增加、肠菌群失调,可导致细菌和(或)内毒素易位,并可诱发和(或)加重全身炎症反应和多器官功能障碍,对危重疾病的发生、发展、转归有重要影响。
严重创伤、休克、感染、烧伤等危重疾病,重症急性胰腺炎、重症胆管炎、炎症性肠病等消化道疾病,化疗及放疗等各种理化损伤等均可导致肠功能障碍。
积极治疗原发疾病、改善肠道微循环、合理实施营养支持治疗、促进肠黏膜修复以及维持肠道菌群平衡是防治肠功能障碍的基本措施。
【期刊名称】《现代消化及介入诊疗》【年(卷),期】2013(000)004【总页数】3页(P232-234)【关键词】肠黏膜屏障;肠功能障碍;肠内营养;谷氨酰胺;肠道微生态【作者】吕宾【作者单位】310006浙江中医药大学附属第一医院消化科【正文语种】中文肠道不仅具有消化、吸收作用,而且能够阻止肠腔内细菌、毒素等有害物质侵入人体、从而发挥重要的屏障功能,并且还是调控机体应激反应、生成炎症介质的重要器官,在多脏器功能障碍(Multiple Organ Dysfunction Syndrome,MODS)的发生发展中起重要作用。
肠屏障是指肠道能够防止肠内的有害物质如细菌和毒素穿过肠黏膜进入人体内其它组织、器官和血液循环的结构和功能的总和。
它包括:肠黏膜上皮、肠粘液、肠道菌群、分泌性免疫球蛋白、肠道相关淋巴组织、胆盐、激素和胃酸等。
一、肠黏膜屏障的组成肠黏膜屏障由机械屏障、化学屏障、免疫屏障与生物屏障共同构成[1]。
1.机械屏障是指完整的彼此紧密连接的肠黏膜上皮结构;由肠黏膜上皮细胞、细胞间紧密连接、上皮基膜及上皮表面的菌膜三者共同构成,防止肠腔内大分子物质向肠壁渗透、肠壁固有层物质进入肠腔,能有效阻止细菌及内毒素等有害物质透过肠黏膜进入血液。
肠道黏膜是机体中生长最快的组织之一,肠上皮不断更新是保持黏膜屏障完整性的重要机制,当黏膜受损时,肠上皮细胞增生、迁移加快,促进黏膜修复。
化疗引起肠道屏障功能障碍的机制及其防治研究进展
化疗引起肠道屏障功能障碍的机制及其防治研究进展王圣子,王杰,陈超上海中医药大学附属普陀医院,上海200062摘要:肠道屏障包括肠黏膜的机械屏障、化学屏障、免疫屏障、生物屏障,它们通过识别致病信号、做出免疫应答、控制炎症反应、容纳协调菌群来达到肠道的稳态。
化疗是恶性肿瘤术后的辅助疗法之一,但是化疗药物同时容易引起肠道屏障功能障碍,出现一系列的消化道反应。
化疗引起肠道屏障功能障碍的机制包括:损伤肠道黏膜增加肠道通透性、损伤肠道免疫屏障诱发炎症反应状态、引起肠道菌群失调等。
目前,临床主要通过修复受损肠黏膜、补充肠内营养、调节肠道菌群、应用抗氧化剂以及中医药治疗来防治化疗引起的肠道屏障功能障碍。
关键词:肠道屏障功能;肠道通透性;化疗;炎症反应;肠内营养;肠道菌群;粪便菌群移植;中医药;抑郁doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2021.02.023中图分类号:R574.4文献标志码:A文章编号:1002-266X(2021)02-0088-04肠道不仅承担着消化和吸收肠内营养、水、电解质等功能,同时还具有肠道屏障功能。
肠道屏障包括肠黏膜的机械屏障、化学屏障、免疫屏障、生物屏障。
机械屏障是肠道屏障最重要的组成部分,主要由肠黏膜的黏液层、肠上皮细胞及其细胞间的紧密连接构成,通过分离肠道菌群内外环境、抵御有害物质进入肠腔、维持肠道通透性来保障肠道的稳态;化学屏障由胃肠道分泌的胃酸、黏液、胆汁以及各种消化酶、溶菌酶等物质构成,具有润滑肠道、保护肠黏膜免受细菌和炎症因子侵蚀的作用;免疫屏障主要由肠道上皮淋巴细胞、固有层淋巴细胞、派伊氏结、肠黏膜分泌的免疫球蛋白及相关淋巴细胞等构成,能够诱导机体产生免疫应答,刺激分泌黏液量,使肠道抵御外来刺激;生物屏障主要由肠道内的正常菌群构成,能够抵御病毒细菌侵入并为肠黏膜提供营养物质。
这四个屏障在肠道稳态中发挥不同的作用,共同抵御细菌、毒素的侵入,维持肠道的相对稳定和生理功能。
肠黏膜免疫屏障及其保护措施
动物营养学报2014,26(5):1157⁃1163ChineseJournalofAnimalNutrition㊀doi:10.3969/j.issn.1006⁃267x.2014.05.005肠黏膜免疫屏障及其保护措施谢天宇1㊀胡红莲2㊀高㊀民2∗(1.内蒙古农业大学动物科学学院,呼和浩特010018;2.内蒙古农牧业科学院动物营养与饲料研究所,呼和浩特010031)摘㊀要:肠黏膜是构成动物体内与外界环境之间最大的接触表面,是易受病原体定植和入侵的最常见部位㊂肠黏膜免疫屏障作为保护动物机体免受外来病原微生物侵扰的重要防线,可在抗原的刺激下利用免疫细胞和免疫相关物质产生特异性免疫应答,同时可对无害抗原下调免疫反应或产生免疫耐受㊂研究肠黏膜免疫屏障功能作用的机制并通过人为保护性措施来预防和修复肠黏膜免疫功能损伤对于动物机体免疫屏障功能的正常发挥和生产实践具有重要意义㊂关键词:肠黏膜;免疫屏障;保护措施中图分类号:S852.2㊀㊀㊀㊀文献标识码:A㊀㊀㊀㊀文章编号:1006⁃267X(2014)05⁃1157⁃07收稿日期:2013-12-11基金项目:国家自然科学基金(31101739);现代农业(奶牛)产业技术体系建设专项资金资助(CARS⁃37)作者简介:谢天宇(1989 ),男,内蒙古乌兰浩特人,硕士研究生,研究方向为反刍动物营养与调控㊂E⁃mail:xie8803262@163.com∗通讯作者:高㊀民,研究员,硕士生导师,E⁃mail:gmyh1588@126.com㊀㊀我们通常所说的肠道屏障功能主要是依靠肠黏膜屏障功能来实现的,肠黏膜不仅是动物机体重要的消化吸收场所,同时也是抵御毒性大分子㊁防止机体感染的重要局部部位㊂正常情况下,肠黏膜处于低渗状态,肠黏膜上皮细胞的紧密连接结构状态和肠道相关淋巴组织(gut⁃associatedlymphoidtissue,GALT)的免疫防护作用可有效地阻止大分子物质通过,尤其是抑制细菌㊁毒素等通过肠黏膜向机体内部扩散的途径㊂但是肠黏膜屏障在受损时就会为细菌㊁组胺和内毒素等有害物质吸收入血提供通道,尤其是内毒素,其吸收入血会产生一系列的放大反应,轻则引起炎性反应㊁黏膜感染,重则导致动物多器官和系统性损伤,甚至导致机体不可抑制性的炎症反应,进而危及生命[1]㊂肠黏膜屏障主要包括机械屏障㊁生物屏障㊁化学屏障以及免疫屏障[2],本文主要对肠黏膜免疫屏障的功能特点㊁免疫机制以及保护性措施进行综述㊂1㊀肠黏膜免疫屏障的结构特点和免疫机制1.1㊀肠黏膜免疫屏障的结构特点㊀㊀肠黏膜免疫屏障是迄今为止动物和人类最重要的屏障之一[3-4]㊂肠黏膜免疫是区别于动物整体免疫系统的局部免疫,主要在抗原的刺激下产生局部的免疫反应,中和抗原物质,以避免机体本身受到损害㊂肠黏膜免疫屏障主要由GALT及其分泌的分泌型免疫球蛋白A(secretedimmunoglob⁃ulinA,sIgA)㊁细胞因子等免疫生成物质构成㊂GALT包括派伊氏结(peyer spatch,PP)㊁黏膜淋巴集合体㊁弥散黏膜淋巴组织以及免疫细胞,其中免疫细胞包含肠上皮细胞(intestinalepithelialcell,IEC)㊁上皮内淋巴细胞(intraepitheliallymphocyte,IEL)和固有层淋巴细胞(laminapropriallympho⁃cyte,LPL)等㊂1.2㊀肠黏膜免疫屏障的免疫机制㊀㊀肠黏膜免疫屏障主要是由摄取㊁递呈㊁处理抗原的诱导部位免疫细胞和发生免疫反应的效应部位免疫细胞共同发挥免疫功能构成的独立免疫体系,其以sIgA介导的体液免疫为主,细胞毒性介导的细胞免疫为辅㊂㊀㊀肠黏膜免疫应答是免疫系统的特殊免疫细胞对于潜在危害病原进行识别及处理的过程㊂首先,诱导免疫细胞,如PP内的微褶皱细胞(micro⁃foldcell,M细胞)选择性接触㊁黏附㊁摄取外部抗㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报26卷原,将抗原吞噬并转运至胞膜另一侧递呈给抗原递呈细胞(antigen⁃presentingcell,APC),再进一步将其释放到肠黏膜固有层和皮下;其次,进入黏膜固有层及皮下的抗原刺激效应部位免疫细胞IEL㊁LPL,进而带动一系列效应免疫反应㊂IEL绝大多数为分化抗原簇(clusterofdifferentiation,CD)3+T细胞㊁CD4+T细胞和CD8+T细胞,以CD8+T细胞为主,可直接识别未加工的抗原,具有自然杀伤性(NK)细胞活性,同时释放细胞因子㊂LPL主要包括T细胞㊁B细胞㊁杀伤(K)细胞㊁NK细胞㊁巨噬细胞(macrophages,mø)㊁肥大细胞(mallcell,MC)和树突状细胞(dendriticcell,DC)等,以CD4+T细胞为主㊂通常情况下,GALT中CD4+/CD8+是检验动物机体肠道免疫功能正常与否的重要指标之一㊂固有层中存在两种相互协同的免疫方式,即:1)固有层中的大量CD4+T细胞分泌细胞因子,下调免疫反应;2)致敏后转移的B细胞在固有层中同型转换成免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)A,IgA产生后被释放到浆膜细胞外侧,与黏膜上皮细胞分泌片段结合形成复合物sIgA,最终分泌于黏膜或浆膜表面,从而发挥免疫效应㊂目前,以sIgA和细胞因子主导的肠黏膜免疫机制是免疫学研究的2大重点㊂1.2.1㊀sIgA主导肠黏膜免疫功能的正常发挥㊀㊀大多数病菌利用宿主肠黏膜表面作为入侵感染的第1个入口[5-6],而以sIgA为主的体液免疫在肠黏膜免疫系统中起主导作用,是阻止病菌在肠黏膜黏附和定植的重要防御前线[7]㊂sIgA是肠黏膜免疫屏障最主要的体液免疫防御因子,能包裹外来病菌,封闭病菌与IEC的特异结合位点,使其丧失吸附于IEC的黏附能力,这是避免细菌移位途径的重要依赖方式㊂作为肠黏膜免疫屏障的主要效应因子,sIgA不仅可阻止肠黏膜上皮细胞对细菌㊁毒素和其他有害分子的识别及摄取,并借助肠道机械蠕动清除病原体和毒素,还能减弱外部抗原刺激所引起的全身性免疫反应即免疫耐受的形成,阻止肠黏膜免疫屏障系统对肠道共栖的有益菌群产生免疫应答[8]㊂研究表明,适当的sIgA免疫应答对于维持肠道内环境稳态㊁降低细菌引起的炎症反应以及调控过敏反应等起着重要作用,同时肠道菌群的平衡程度也可反作用于sIgA,调节其分泌释放㊂值得注意的是,sIgA介导的肠黏膜免疫应答在很大程度上依赖于GALT的T细胞和白细胞介素(interleukin,IL)⁃4㊁IL⁃6㊁转化生长因子(transforminggrowthfactor,TGF)⁃β等细胞因子的参与㊂㊀㊀IgA蛋白水解酶作为水解sIgA的关键水解蛋白酶,具有水解sIgA㊁抑制细胞凋亡㊁刺激促炎症因子释放和诱导T细胞特异性反应等特殊作用以及其他潜在疾病治疗等多方面免疫功能,从而受到广泛关注㊂因此,对于肠黏膜IgA和sIgA的研究,有必要继续探究IgA蛋白水解酶的致病机理和生物学性能,同时有关于IgA㊁IgA蛋白水解酶㊁IgA蛋白酶水解抑制因子3者之间详细的互作关系亦有待进一步研究㊂1.2.2㊀细胞因子对肠黏膜免疫屏障的关键性调节作用㊀㊀在肠黏膜免疫系统被激活时,活化的免疫细胞释放细胞因子,介导免疫应答㊁炎症反应的效应分子,能在局部作用于特定的免疫细胞以发挥免疫效应,同时还能影响动物机体神经㊁内分泌等非免疫组织,在许多生理㊁病理过程中发挥重要作用㊂㊀㊀肠黏膜免疫屏障可产生多种细胞因子,包括淋巴因子㊁趋势化细胞因子㊁生长因子(GF)㊁肿瘤坏死因子(TNF)㊁白细胞介素(IL)㊁干扰素(IFN)等,目前研究较多的是炎性细胞因子(IL⁃2㊁IFN⁃γ㊁TNF⁃α)和抗炎性因子(IL⁃4㊁IL⁃5㊁IL⁃10)等㊂IL⁃2主要在于肠黏膜固有层中由T辅助细胞1(Thelp⁃ercell1,Th⁃1)产生,与sIgA一样属于分泌型免疫分子,可诱导调节T细胞㊁B细胞的生长分化,激活NK细胞,促进IgA的分泌,参与淋巴细胞归巢,介导炎症反应和创伤愈合,是具有明显的免疫增强和免疫治疗作用的免疫调节因子㊂IFN⁃γ对IgA的分泌起抑制或下调作用,还可与其他细胞因子联合作用,影响紧密连接蛋白基因表达,并参与肠黏膜细胞介导的免疫㊂TNF⁃α主要来源于巨噬细胞,能与其他细胞因子和相应的介质受体结合引起细胞凋亡和细胞因子的瀑布式释放从而进一步影响黏膜免疫效应;IL⁃4㊁IL⁃5等细胞因子由T辅助细胞2(Thelpercell2,Th⁃2)产生,对IgA免疫反应有明显增强作用㊂IL⁃10是一种免疫调节性细胞因子,可限制和终止炎症反应㊁调解多种免疫细胞的分化增殖㊁防止过度免疫应答所造成的损害[9],并在一定程度上影响紧密连接蛋白的表达,保证小肠上皮完整性㊂另外,一些趋势化细胞85115期谢天宇等:肠黏膜免疫屏障及其保护措施因子如胸腺表达趋势化细胞因子(TECK)㊁黏膜相关上皮趋势化细胞因子(MEC)等在对淋巴细胞㊁DC㊁NK细胞的吸引作用以及抗炎症反应等方面发挥明显的上调免疫反应作用㊂诸多细胞因子的免疫作用机制和治疗潜力对于开发免疫增强性疫苗㊁研究动物免疫疾病意义重大㊂2㊀肠黏膜免疫屏障的保护性措施㊀㊀鉴于肠黏膜免疫屏障对动物机体免疫健康影响意义重大,因此关于肠黏膜免疫屏障功能的调节与保护有必要进行深入研究,以下是常见的黏膜免疫屏障的调节保护性措施㊂2.1㊀益生菌㊀㊀肠道栖息着数量巨大的菌群,作为肠黏膜的潜在致病性抗原,不仅时刻威胁肠黏膜,还对黏膜免疫屏障具有明显的刺激作用㊂肠道菌群影响黏膜免疫抗原提呈通路的活化[10]㊁sIgA和细胞因子的生成以及免疫应答的激活等㊂现阶段,益生菌制剂的添加应用是维持肠道菌群平衡㊁改善肠黏膜免疫屏障功能最有效的保护措施之一㊂㊀㊀益生菌是一群可以在胃肠道内定植的有益微生物群落,主要包括乳酸菌㊁双歧杆菌㊁酵母菌㊁芽孢杆菌等,不仅可有效地维持肠道内菌群平衡,即抑制病原菌在肠道的黏附定植和腐败菌的过度生长㊁促进有益菌生长,还能与肠黏膜共同构成一道屏障,增强肠黏膜紧密连接蛋白的表达,并对于sIgA㊁细胞因子㊁肠黏膜淋巴细胞都有明显的调节作用,具有明显的维护正常肠道菌群环境㊁优化肠黏膜免疫系统㊁预防和治疗特殊病理状况的多重保护菌株特性㊂Yang等[11]在用芽孢杆菌㊁布拉氏酵母菌和嗜酸性乳酸杆菌的混合益生菌灌喂蛋鸡的试验中发现,益生菌可显著提高肠液中IgA的含量,IgA㊁IgM和IgG生成细胞数量也有显著增加趋势,同时伴有盲肠段T细胞数量的显著增加㊂研究显示,益生菌存在着通过多类型抗原识别受体Toll样受体(Tolllikereceptors,TLRs)㊁髓样分化因子88(myeloiddifferentiationprimaryresponsegene88,MyD88)信号转导途径㊁MyD88非依赖途径来影响肠黏膜免疫屏障功能的先天免疫防御机制[12],并对肠炎㊁过敏性皮肤炎㊁风湿性关节炎的实验小动物诱导产生积极的免疫效果㊂Galdeano等[13]在用益生菌干酪乳杆菌灌注小鼠诱导激活肠黏膜免疫的试验中发现,连续灌服后,试验组小鼠小肠中CD206+细胞数量与对照组相比显著增加且固有层中Toll样受体2(TLR⁃2)基因表达水平显著上调,IgA数量和IL⁃6生成细胞数量在灌注后期与对照组相比有明显的增加趋势㊂2.2㊀饲粮调控㊀㊀肠道是营养物质消化吸收的主要场所,动物机体肠内和肠外的特定营养状态很大程度上影响肠黏膜免疫屏障功能,适当调控饲粮营养因子水平是维持正常肠内营养供给㊁保证肠黏膜免疫屏障功能的最重要且最常见的调节㊁保护性措施,主要包括补饲精氨酸(arginine,Arg)㊁谷氨酰胺(glu⁃tamine,Gln)及锌(Zn)㊁硒(Se)和维生素A等微量元素㊂2.2.1㊀补饲Arg和Gln㊀㊀Arg是一种条件性必需氨基酸,作为一氧化氮(NO)的前提物质,不仅在营养代谢中起重要作用,参与蛋白质的合成以及尿素㊁肌酸㊁多胺和激素的合成与释放,还对肠黏膜免疫屏障功能起着至关重要的调节保护作用㊂Arg可促进肠道T细胞活化,增加吞噬细胞活性,强化肠道免疫屏障对外来病原体㊁内毒素的清除作用㊂研究表明,饲粮添加Arg对多种病理因素尤其脂多糖(LPS)㊁热应激等所致的肠黏膜损伤有明显的缓解作用,改善肠黏膜结构及免疫屏障功能[14]㊂Zhu等[15]研究发现,L⁃Arg对疟疾感染的小鼠有潜在治疗功能,可以提高宿主免疫应答,饲粮补充L⁃Arg,可显著增加感染早期小鼠的胃肠和脾脏CD4+T细胞㊁IFN⁃γT细胞以及巨噬细胞数量,同时伴随着CD4+㊁IFN⁃γT细胞㊁巨噬细胞数量明显增加,TNF⁃α和NO水平提升,此外,成熟DC的兼容性复合基因Ⅱ(MHC⁃Ⅱ)㊁CD86和TLR⁃9基因表达上调㊂Fan等[16]在对严重烧伤的小鼠试验中发现,肠内营养补充Arg改变肠道细胞因子浓度,sIgA数量较对照组显著升高,同时,IL⁃4和IL⁃10水平增加,而IFN⁃γ和IL⁃2水平显著降低㊂㊀㊀Gln是一种条件性必需氨基酸,是肠黏膜细胞蛋白㊁核酸合成的底物㊂Gln是肠道上皮细胞和淋巴细胞的最主要能源物质,同时又是细胞增殖分化的氮源,可满足上皮细胞快速增殖㊁修复的需要,充分保证肠道正常发育,尤其是降低应激状态所导致的肠黏膜通透性变化,稳定肠黏膜上皮细胞的紧密连接结构[17],抑制细菌和毒素的移位侵入途径,并大幅度增强肠黏膜免疫性能,提高淋巴9511㊀动㊀物㊀营㊀养㊀学㊀报26卷细胞㊁吞噬细胞功能㊂因此,在饲粮中可以考虑添加适量的Gln以维持上皮细胞增殖与修复的需要,进而保护肠道屏障功能,缓解多种因素所致的黏膜损伤状况㊂研究表明,动物机体受创㊁烧伤后,补充Gln能明显抑制TNF⁃α表达㊁增加肠黏膜sIgA的分泌和肠黏膜上皮内T细胞㊁B细胞增殖活力,减轻多种严重创伤导致的肠黏膜机械屏障和免疫屏障的损伤[18]㊂Han等[19]发现Gln对TNF⁃α㊁IL⁃2和IL⁃10的产生和释放以及炎性㊁抗炎性细胞因子之间的平衡有重要影响㊂在肠内㊁肠外营养添加Gln饲喂小鼠的试验1周后发现,肠内营养Gln组较对照组TNF⁃α含量显著下降;相同时间点内,肠外营养Gln组与对照组的TNF⁃α含量相比亦有显著下降的趋势;肠内营养Gln和对照组的IL⁃2水平较饲喂第4天显著上升,而IL⁃10水平显著下降㊂2.2.2㊀饲粮Zn㊁Se水平㊀㊀Zn㊁Se不仅是维持动物肠道健康的重要营养性微量元素,还可通过结合抗体和细胞因子来调节黏膜免疫应答㊂研究表明,饲粮中适宜的Zn水平可促进肠黏膜sIgA和IL⁃2的分泌,进而维持肠黏膜免疫屏障功能,同时针对动物机体抗氧化能力㊁生产性能以及肠炎症类疾病的防治具有较好的饲喂效果[20-21]㊂Zhang等[22]在饲粮中添加Zn对沙门氏菌攻毒肉仔鸡肠黏膜屏障功能影响的试验中发现,在鼠伤寒沙门氏菌感染的情况下,不同饲粮Zn水平有利于缓解伤寒沙门氏菌应激对于回肠黏膜SOD活性和sIgA含量的降低情况,增加紧密连接蛋白1(ZO⁃1)的含量,维持肠黏膜屏障功能㊂㊀㊀谷胱甘肽过氧化物酶(glutathioneperoxidase,GPx)是动物机体抗氧化和局部㊁整体免疫的关建酶[23],而Se作为GPx的重要组成成分,可维持肠黏膜屏障相对稳定㊂Smith等[24]在Se对小鼠胃肠特定线虫驱除以及免疫应答变化的研究中发现,饲粮缺Se会抑制小鼠小肠内局部TH2基因表达,进而抑制肠黏膜屏障的自我免疫保护;而饲喂充足Se饲粮的小鼠小肠内寄生虫诱导的局部免疫应答加强,分泌IL⁃4㊁IL⁃5㊁IL⁃6㊁IL⁃10和IL⁃13等细胞因子,可快速恢复黏膜免疫功能以及自我驱虫机制㊂值得注意的是,过量尤其是中毒剂量的Zn㊁Se水平严重影响胃肠黏膜结构完整性和上皮淋巴细胞数量㊁结构㊂因此,应控制饲粮适宜的微量元素水平,同时注意微量元素之间的协同㊁拮抗作用㊂2.2.3㊀饲粮维生素A水平㊀㊀维生素A动物机体内的代谢产物视黄酸影响肠黏膜DC数量㊁sIgA含量㊁T细胞和B细胞功能以及细胞因子的产生,同时VA也可减弱黏膜炎症和恢复维生素A缺乏所导致的黏膜免疫应答受损状况㊂DC是肠黏膜中功能最强的APC,其表面的TLR受体识别外源病原体刺激后,迅速诱导DC的成熟化并向次级淋巴组织迁移,进而与T细胞共同影响细胞因子和炎症因子的合成,产生一系列免疫应答㊂研究表明,维生素A显著调节肠黏膜DC的数量㊁变异性㊁成熟程度,进而影响识别受体模式TLR2㊁TLR4和MyD88基因表达[25]㊂另外,Dong等[26]发现,DC也是维生素A的关键靶细胞,且维生素A酸受体(retinoicacidreceptor,RAR)在维生素A黏膜免疫中对维生素A活性起重要作用㊂因此,从APC(如DC㊁巨噬细胞)这一免疫应答起始环节来研究维生素A作用黏膜免疫以抵抗黏膜感染症状的免疫研究被广泛认可㊂2.3 预防应激㊀㊀环境因素的突然变化(温度变化㊁饲粮变化㊁抗生素的使用等)㊁惊吓㊁束缚以及不可预见性的长时间慢性轻度应激等多种应激方式会对动物机体多系统多组织器官产生影响㊂肠道是最易受应激反应影响的器官之一,尤其肠黏膜结构的完整性受之影响更甚,诸多应激方式还会诱导肠黏膜免疫系统的免疫激活㊂其中热应激严重损伤动物机体的黏膜结构和黏膜免疫屏障性能,是动物生产性能和肠道健康的重要环境制约因素[27]㊂研究证实,热应激㊁氧化应激等抑制黏膜免疫功能的主要原因是其导致内毒素含量显著增加,进而诱导机体炎症反应㊂内毒素是革兰阴性细菌细胞壁外膜上的一种LPS与微量蛋白质的复合物㊂LPS对肠黏膜产生强烈的免疫刺激,使肠黏膜通透性增高㊁局部吞噬细胞和炎性介质数量增加,尤其破坏黏膜免疫的M细胞启动步骤,直接或间接损伤小肠黏膜屏障功能㊂Liu等[28]在内毒素改变小鼠胃肠黏膜免疫屏障功能的研究中对试验组小鼠进行尾静脉注射LPS(100mg/头)以刺激小鼠胃肠道,注射后2㊁6㊁12和24h分4个时间点观察肠道免疫指标变化,发现试验组在相同时间点内与对照组相比,小肠黏膜M细胞㊁DC细胞㊁CD8+T细胞㊁06115期谢天宇等:肠黏膜免疫屏障及其保护措施SIgA数量显著减少;相反,Tr细胞㊁CD4+T细胞以及凋亡淋巴细胞数量显著增加;同时,小肠黏膜IL⁃4㊁IFN⁃γ水平在不同时间段内呈现增加或减少的变化趋势㊂因此,多角度阐明LPS引起的免疫应激对肠黏膜免疫功能影响的作用机制,探究不同应激方式所附带的不同特异性免疫效应的潜在规律,将是今后研究应激的致病㊁防治工作的主要关键点㊂在束缚性应激㊁氧化应激㊁热应激等应激状态下,动物机体会产生一系列活性氧族(reactiveoxygenspecies,ROS),包括超氧阴离子(㊃O-2)㊁过氧化氢(H2O2)㊁羟自由基(OH㊃)等,这些活化氧过量表达时,肠黏膜组织受损,大分子发生过氧化[29],如DNA损伤㊁淋巴细胞功能丧失甚至凋亡㊁肠黏膜免疫屏障功能下降㊂另外,失血性休克㊁创伤㊁烧伤和肠内营养缺失[30-32]等重度应激状况可导致动物机体全身性的免疫失调,严重影响胃肠黏膜免疫屏障的防御功能,如动物在失血性休克时,各器官的血液供给发生变化,肠道会处于缺血缺氧的低灌注状态并且不易恢复,T细胞的分化能力降低,炎性细胞因子释放量增加㊂㊀㊀应对上述应激的预防措施主要有:1)减少氧化应激,如应用别嘌呤;2)饲粮中添加牛初乳和山羊奶粉;3)补饲Gln直接对上皮免疫细胞补充营养;4)使用低浓度一氧化碳(CO)以抑制LPS所致损伤;5)提前热应激处理㊂2.5㊀其㊀他㊀㊀近年来,肠黏膜免疫保护的研究更加趋向于多组织器官㊁多层次营养和多应用水平相结合的研究方向发展,除上述所介绍的预防保护措施外,神经干预㊁核苷酸㊁脂肪酸㊁N-乙酰半胱氨酸㊁酵母复合物以及异麦芽低聚糖㊁低聚果糖等功能性低聚糖也是常见且应用效果明显的影响黏膜免疫屏障的重要因素㊂例如,肠神经系统(ENS)和GALT的免疫细胞分泌的降钙素基因相关肽(cal⁃citoningene⁃relatedpeptide,CGRP)㊁血管活性肠肽(vasoactiveintestinalpeptide,VIP)和神经肽(neu⁃ropeptideY,NY)等相关神经介质在很大程度上影响淋巴细胞增生㊁细胞因子和IgA的合成释放进而诱导肠黏膜免疫应答,可通过运用神经活性药物或神经阻断等方式来调节肠黏膜免疫性能㊂3㊀小㊀结㊀㊀肠黏膜免疫屏障功能主要是依靠以sIgA为代表的分泌型免疫球蛋白和以IEL㊁LPL等为代表的免疫活性细胞以及诸多细胞因子共同的免疫调控来实现㊂针对性的采取有效措施以期改善肠黏膜免疫防御效果,加强肠黏膜免疫屏障性能必然是未来免疫学㊁营养学㊁动物生理学等领域的研究重点㊂目前,还有许多影响肠黏膜免疫屏障功能的制约因素被人们忽略或未被明确解析㊂例如,霉菌毒素对肠黏膜T细胞数量㊁巨噬细胞功能的抑制程度尚未明确;TLR2和TLR4等主要病原体识别受体识别外来危险信号与下游炎性介质㊁细胞因子激活合成的详细链接过程还不完全清楚;生长抑素㊁重组人生长激素㊁胰高血糖素样肽-2等肠道营养效应生长类激素在肠黏膜机械屏障和免疫屏障之间的综合应用效果以及部分免疫淋巴细胞和分子在神经-免疫-内分泌网络体系㊁肠黏膜免疫㊁炎症反应和过敏反应等生理病理过程之间的调节关联方式亦有待进一步重视和研究㊂针对这些问题,通过进一步的深入研究,以期更全面的为肠黏膜免疫的研究和肠道类免疫性疾病的防治提供科学依据㊂㊀㊀致谢:感谢国家自然科学基金(31101739)和现代农业(奶牛)产业技术体系建设专项资金(CARS⁃37)的资助,同时感谢马燕芬㊁杜瑞平㊁张兴夫老师在文稿写作中给予的宝贵意见㊂参考文献:[1]㊀黎介寿.肠衰竭 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肠屏障功能的破坏与防护
2 . 2感染
放血小 板活 化 因子、肿 瘤坏死 因子 等细胞 因子 ,N 过 度生成 ,通过 O
一
氧化 氮合成酶 系统途 径介导 ,产生细 胞毒性作 用于肠黏 膜 ,引起 】
肠通透性增 大 。此 外肠道炎症 时 ,肠腔 内细菌过度繁殖 ,产生大量代
化学 屏障是指 肠上皮细 胞分泌 的黏液及肠 内的消化 液。其 中黏 液 可润 滑肠黏 膜 ,使 其免 受机 械和 化学 损伤 ;胰 蛋 白酶能 水解 细菌 , 黏 多糖 可结 合 细菌 ,并 随粪便 排 出 ,溶 菌酶 可 使细 胞在 低渗状 态 下
杂 志, 0,79:8—9 . 2 21() 96 0 6 1
[7 ub JlSr sosa d C pn me s rso op c u ssJ. 1 ]K le i .t s r n o ig au e f s ien r [ 1 e h e ]
[2 1】敖新 . 内护 士压 力研 究 现状 与进 展 [ . 用 护理 杂 志,0 01 国 J实 】 2 0 ,6
1肠道屏障由机械屏障 化学屏障 微生物屏障和免疫屏障等组成
机 械屏 障 由肠黏 膜上皮 细胞 间紧密连接 【 ] ,是肠屏 障 中最 重 构成 要部分 。其 功能是只 允许离子及小 分子 可溶 性物质通过 ,而不许 毒性 大分子及微 生物通过 ,这种特殊 生理功 能在 肠道屏 障的维护 中起 着重
发 生 裂解 ,胆 酸 可降 解 内毒 素分 子 ,胆 汁 中的分 泌型 免疫 球 蛋 白A
谢产症时,
肠道微循环 发生 明显的变化 ,肠道 灌注压 下降 ,毛细血 管血流缓慢 ,
加重了肠黏膜 的损 伤。 2 . 3急性损伤
(I s A)可包 绕细菌 ,阻断其黏 附。 g 微生 物屏 障由肠 内正常 寄生菌群按 合适的数量 与 比例 组成 ,它们 通 过分泌细 菌毒素 ,产 生短链脂肪 酸 促进肠 蠕动 ,占据致病菌 黏附 位 点以及争夺营养素 防止有害细菌 的侵入 ,维护人体健康 。
肠屏障功能障碍及我们的对策
本刊特稿肠屏障功能障碍及我们的对策李 宁 作者单位:南京军区南京总医院全军普通外科研究所(210002)李 宁教授 现代医学对器官功能衰竭的认识与防治,改善了危重病人的临床治疗效果。
然而对“衰竭”的含义与标准未能取得一致的认识,对某一器官是否发生衰竭常有不同的标准,致使临床诊断与疗效判定上出现混乱现象。
为此,1991年美国胸腔医师学会(ACCP )与危重医学学会(SC 2CM )联合讨论了有关感染与多器官衰竭等有关问题,认为“衰竭”的含义应是器官有严重的不可逆性损害。
实际上,器官功能有一个由轻到重的功能障碍过程,最严重的功能障碍即为衰竭。
因此,该讨论会建议以“器官功能障碍(or 2gan dysfunction )”替代“器官衰竭(organ failure )”。
临床治疗的目的应是预防与阻止器官功能进入衰竭状况。
但是,在这次讨论会上,对肠功能障碍(gut dysfunction )的概念及防治缺乏明确的叙述。
长期以来,人们对肠道的认识偏重于营养物的消化、吸收。
通常所谓的“肠衰竭”是指病人丧失了小肠这一器官或小肠的功能,不能通过消化吸收来维持机体最低营养需要量甚至水、电解质的平衡。
大量小肠切除后的短肠综合征是“肠衰竭”的主要原因。
但肠道有多种多样的功能,不仅有消化、吸收、蠕动的功能,还有免疫调节、激素分泌、粘膜屏障等功能,所发生的功能问题难以综合归纳,至今对肠功能障碍的诊断标准尚无共识。
当前,临床更多注意的是肠屏障功能(barrier functrion ),这是肠道所具有的特定功能,能阻止肠道内细菌及其分解产物经肠壁逸至机体内。
20世纪70年代以来,临床观察到严重感染、休克、大面积烧伤后出现多脏器功能障碍的现象,经过大量实验与临床研究,虽然尚未能全面了解这一临床综合征,但已认识到是机体对外来侵害产生过度的炎症性应答反应的结果,同时也发现肠粘膜屏障功能障碍,肠内细菌及内毒素易位是导致全身炎症应答综合征(SIRS )、多器官功能障碍综合征(MODS )甚至多系统器官衰竭(MSOF )的一个重要因素。
肠道屏障的组成,破坏因素和修复方法
肠道屏障的组成,破坏因素和修复方法肠道表面是人的内表面,换句话说,肠道内部是人的体外。
在漫长的进化过程中,人体内表面形成了一个精密神奇的有机屏障——肠道屏障。
肠道屏障每天都与大量物质,包括食物成分和微生物进行复杂的信息交流,决定这些物质是否应该并能否进入体内。
功能完好的肠道屏障是人体几乎所有器官和系统正常运行的基本保障。
I. 肠道屏障组成肠道屏障主要由生物屏障、机械屏障、化学屏障和免疫屏障四部分组成。
①生物屏障由肠道共生微生物构成,消化道栖息的共生微生物之间相互依赖相互制约,通过生物拮抗作用和免疫机能为宿主构起一道生物防线;②机械屏障是由肠黏膜上皮细胞、侧面的细胞连接和上皮下固有膜等组成,是指正常机械屏障的黏膜上皮细胞及其细胞间的各种紧密连接(由多种紧密结合蛋白和钙粘蛋白等构成),它能够抵御外环境中病原体和有害物质入侵肠黏膜,还能阻止细胞间隙中物质的渗出,是维持肠上皮选择通透性及屏障功能结构基础;③化学屏障主要由肠道分泌的各种消化酶、溶解酶、粘液等构成;④免疫屏障由肠上皮细胞、肠上皮内淋巴组织、固有层淋巴细胞、派伊氏结(PP)和肠系膜淋巴结等肠道组织及肠道浆细胞分泌型免疫球蛋白A(sIgA)构成。
II. 肠道屏障稳态肠道屏障不像墙壁般固若金汤、一成不变,而是处在不断损耗和修复的动态平衡之中。
①在进食不同阶段,肠道的运动和分泌随时发生变化,而在这一过程中肠道微生物由于饮食变化不断为生存竞争和繁衍。
②肠道黏液层厚度也并非一成不变,而是在不断生成和侵蚀的平衡之中自我调节;③肠道上皮细胞会频繁更新,老细胞前仆,新细胞后继,并在免疫和其他机制调控下保持结构的完整。
④肠道上皮细胞之间的链接如紧密结合蛋白,也看菜下饭地随菌群和上皮细胞的变化而变化;⑤肠道免疫细胞也受菌群和进入物质的影响,不断分化,相当一部分随后会通过循环系统流向身体其他部位。
III. 肠漏及其影响肠道屏障对人体健康至关重要,2400多年前有先见之明的希波克拉底就提出“万病始于肠道”。
肠道屏障分析报告
肠道屏障分析报告1. 引言肠道屏障是指位于肠道黏膜表面的一层阻挡物质渗透的屏障。
它在维持肠道健康和预防疾病方面起着重要的作用。
本报告将从以下几个方面对肠道屏障进行分析,包括肠道屏障的功能、影响因素以及保护肠道屏障的方法。
2. 肠道屏障的功能肠道屏障具有多项重要功能,包括:2.1 防止有害物质进入血液循环肠道屏障通过紧密连接的上皮细胞和黏膜层,阻止有害物质如细菌、毒素和过敏原进入血液循环。
这有助于预防感染和过敏反应的发生。
2.2 保护免疫系统肠道屏障是免疫系统的一部分,它能够识别并排除有害物质,同时促进有益菌群的生长。
通过维持肠道微生态平衡,肠道屏障有助于调节免疫反应,并预防免疫疾病的发生。
2.3 促进营养吸收肠道屏障通过调节营养物质的吸收,确保身体获得足够的营养。
它能够选择性地吸收营养物质,同时排除有害物质,从而维持体内环境的稳定。
3. 影响肠道屏障的因素肠道屏障的完整性和功能受多种因素的影响,包括:3.1 饮食饮食是影响肠道屏障健康的重要因素。
高纤维饮食、富含益生菌的发酵食品和抗炎食物有助于维持肠道屏障的完整性。
相反,高脂肪、高糖和加工食品可能破坏肠道屏障,增加有害物质的渗透。
3.2 环境因素环境因素如污染物、药物和化学物质等也会影响肠道屏障的健康。
暴露在有害物质中可能导致肠道屏障的破损和功能障碍。
3.3 生活方式生活方式习惯如缺乏运动、长时间的压力和失眠等也与肠道屏障的健康密切相关。
这些因素可能导致肠道屏障的破坏,增加炎症和疾病的风险。
4. 保护肠道屏障的方法保护肠道屏障对于维持肠道健康至关重要。
以下是一些保护肠道屏障的方法:4.1 健康饮食保持均衡的饮食对肠道屏障的健康至关重要。
建议摄入足够的膳食纤维,增加富含益生菌的发酵食品和抗炎食物的摄入。
4.2 避免有害物质避免摄入高脂肪、高糖和加工食品等有害物质,减少暴露在污染物和化学物质中的时间,有助于保护肠道屏障。
4.3 健康生活方式保持适度的运动,有效应对压力,保证充足的睡眠,对于保护肠道屏障起到积极的作用。
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第11卷 第5期肠外与肠内营养Vol.11 No.5 2004年9月Parenteral&Enteral Nutrition Sep.2004・讲 座・肠屏障功能障碍及防治对策吴 国 豪(复旦大学附属中山医院普通外科,上海200032)关键词: 肠屏障功能; 肠道免疫系统中图分类号: R574.4 文献标识码: C 文章编号: 10072810X(2004)0520313204Ξ0 引 言正常情况下,肠道依靠肠黏膜上皮、肠道免疫系统、肠道内正常菌群、肠道内分泌及蠕动组成的肠道屏障,可有效地阻挡肠道内500多种、浓度高达1012/g的肠道内寄生菌及其毒素向肠腔外组织和器官移位,防止机体受内源性微生物及其毒素的侵害。
在严重感染、创伤、休克等应激状况下,肠道屏障功能受损,肠道细菌移位,严重者可导致多器官功能障碍的发生,从而影响病人的预后。
因此,近年来,有关肠屏障功能障碍发生机制的研究及防治对策是日益关注的课题。
本文作者就近年来对肠道屏障功能障碍发生及防治对策的新认识和观点作一综述。
1 病理状态下肠屏障功能障碍在各种病理因素作用下,肠黏膜损伤、萎缩或通透性增高等,都可导致肠屏障功能障碍,肠道细菌和内毒素移位。
严重时,可诱发多器官功能障碍综合征(MODS)的发生。
临床上常见的影响肠黏膜屏障功能的病理因素,有饥饿、营养不良、严重感染、烧伤、休克、严重创伤、急性胰腺炎、梗阻性黄疸、长期全肠外营养(TPN)、化疗及放疗等。
111 饥饿和营养不良 可引起肠细胞DNA含量减少,蛋白质合成及细胞增生下降,肠腔内黏液层变薄,导致黏膜萎缩及所继发的肠黏膜酶活性下降,肠黏膜免疫功能受损。
饥饿时,蛋白质2热量营养不良降低机体蛋白质水平,引起淋巴细胞减少、免疫球蛋白水平下降、巨噬细胞功能不良,甚至影响肠道和全身的免疫功能[1]。
研究发现,营养不良可引起与肠相关的淋巴组织(G AL T)产生Th22细胞因子下降,降低CD11b/CD18黏附分子的表达和多核白细胞的趋向性和吞噬能力,从而增加感染机会[2]。
另外,在长期禁食或TPN时,可引起肠黏膜萎缩,肠道激素分泌及蠕动降低,肠黏膜上皮通透性增加,肠道免疫功能障碍,从而引起肠道细菌移位,甚至导致肠源性败血症。
研究发现,TPN时小肠黏膜上皮细胞间的紧密连接降低,肠道内分泌性免疫球蛋白A (SIgA)含量下降,肠道内细菌数量增多,而SIgA对细菌黏附于肠黏膜细胞起着重要的御防作用。
动物实验发现,经口饮食可通过保持IgA刺激性和IgA 抑制性细胞因子之间的平衡来维持正常的肠道SIgA水平,在接受TPN的动物,肠道IgA刺激性细胞因子IL24和IL210水平下降,导致肠黏膜防御功能降低。
K iristioglu等[3]发现,PN可抑制小鼠肠道淋巴细胞的分化成熟,降低CD4、CD8和CD44的数量,增加γ2干扰素(IN F2γ)mRNA的表达,抑制β2转化生长因子(TGF2β)mRNA的表达。
由于IN F2γ可破坏肠黏膜上皮细胞间的紧密连接,损害黏膜的完整性,而TGF2β则可抑制IN F2γ的这一作用。
因此,作者认为,PN可减少小鼠肠黏膜淋巴细胞亚群,干扰细胞因子的表达,损害肠道屏障功能,促进肠道细菌移位。
Kudsk等研究发现,TPN大鼠小肠集合淋巴小结、黏膜固有层和上皮间淋巴细胞数量明显减少,固有层T和B细胞的萎缩,IL24和IL210的水平降低,CD4/CD8及肠腔内IgA水平明显下降。
此外,微量元素缺乏也可引起肠黏膜免疫功能・313・Ξ收稿日期: 2003206213作者简介: 吴国豪(19642),男,浙江台州人,主任医师,医学博士,从事普通外科工作。
低下。
如锌缺乏可导致IL24水平下降,IgA、IgE及Ig G分泌减少,全身Th21反应及G AL T水平的Th2 2反应降低,引起G AL T免疫功能损害。
另外,锌缺乏还可影响细胞因子的产生、甲状腺素活性及淋巴细胞作用,引起胃肠道功能紊乱,从而损害肠道屏障功能[4]。
112 感染 在严重感染、脓毒血症时,可引起肠黏膜和黏膜下水肿、肠绒毛顶部细胞坏死、肠通透性增加,从而破坏肠黏膜屏障功能。
研究发现,感染时肠黏膜屏障功能的损害与内毒素和炎性介质的作用密切相关。
脓毒症时,肠道微循环发生明显的变化,全身血压下降及局部动脉收缩引起肠道灌注压下降,进而使毛细血管血流迟缓。
研究证实,在严重脓毒症早期肠道微循环即关闭。
此外,脓毒症时机体组织耗氧量的增加,更加重了肠黏膜的缺血损伤。
动物实验及人类炎性肠道疾病均证实,在全身或肠道局部炎症时,肠通透性增加和细菌移位。
进一步的研究发现,肠通透性的增加是细胞因子如TN F2γ直接的细胞毒性作用或是通过IN F2γ、IL24和IL210等细胞因子间接作用的结果。
直接细胞毒性作用可能是通过一氧化氮合成酶系统(iNOS)途径介导的。
肠上皮中有许多细胞是一氧化氮(NO)的潜在来源,这些细胞包括肠肌层神经元、血管内皮细胞、肠上皮及黏膜下炎症细胞(包括肥大细胞、巨噬细胞及多形核白细胞等)。
在生理情况下,NO对肠上皮通透性有调节作用,维持肠道黏膜血流、抑制血小板与白细胞黏附、调节肥大细胞反应、并能清除超氧化物等反应性氧代谢产物。
然而,在病理状况下,NO的过度生成却对肠黏膜屏障的完整性有害。
高浓度的NO 可通过异化或破坏细胞骨架纤维肌动蛋白、抑制A TP生成、扩大细胞紧密连接等,引起肠上皮通透性增高[5]。
此外,NO生成的持续增加尚可引起氧化剂的过度形成。
氧化剂抑制线粒体功能而引起DNA分裂及细胞凋亡,使肠上皮出现短时的裸区而引起肠屏障功能减退,并易于发生细菌移位[6]。
近年来的研究还发现,TN F2α及IN F2γ可直接控制启动因子关闭的活性,引起肠上皮细胞凋亡和降低上皮细胞的电阻抗,增加小分子物质的细胞跨膜转运[7]。
许多实验均证实,坏死性胰腺炎时肠道通透性明显增加、肠道细菌移位,而且两者的严重程度相关[8]。
肠道细菌移位被认为是梗阻性黄疸的重要病理现象。
在大鼠胆道结扎所致梗阻性黄疸时,光镜或电镜超微结构检查发现,空肠、回肠、盲肠及结肠呈炎症、水肿改变,桥粒破坏,肠上皮细胞之间间隙形成,黏膜上细菌附着数量明显增加[9]。
酒精性肝硬化是另一种炎性状态。
研究发现,此时iNOS 激活,NO的过度生成,氧化应激增加和过氧化产物形成,引起微管蛋白质的异化,降低稳定聚合微管蛋白质水平,从而导致肠道屏障功能损害。
113 创伤、烧伤 大手术、严重创伤、烧伤或休克等应激情况下,内脏血流减少,肠黏膜由于处于低灌注状态而受到损伤。
烧伤后的休克可引起肠系膜血流下降,黏膜DNA合成减少,肠道刷状缘细胞骨架发生破坏,促进肠上皮细胞调亡,交感神经系统受刺激导致肠蠕动减退,均可引起肠屏障功能障碍。
应激时,肠屏障功能损伤的机制尚未完全清楚。
目前认为,可能与以下原因有关。
1.3.1 肠黏膜缺血缺氧 在应激情况下,机体供氧量降低,这种低供氧情况可由组织低灌注、动脉血氧低下或贫血引起,合并脓毒症或其他危重病引起的机体高代谢状态将使组织耗氧量进一步增加。
所有这些因素使得细胞内氧分压降低,以至于不能满足正常线粒体呼吸,糖酵解代谢率增加,细胞内A TP 将耗竭,细胞内酸中毒,引起肠道绒毛的微循环结构损害,肠道黏膜上皮通透性增高,出现肠屏障功能障碍。
1.3.2 A TP耗竭 肠上皮细胞内缺氧引起线粒体功能受损,导致A TP耗竭。
A TP耗竭后将引起甘油醛32磷酸酯脱氢酶及线粒体ADP磷酸化的抑制,引起细胞酸中毒。
酸中毒通过抑制糖酵解限速步骤磷酸果糖激酶来正反馈地促进A TP耗竭。
A TP耗竭增加上皮或内皮通透性的机制还不清楚,可能是A TP耗竭破坏肌动蛋白微丝,而肌动蛋白是细胞骨架的重要结构,对维持正常肠上皮结构完整性和通透性十分重要。
此外,A TP耗竭还可通过干扰正常的细胞内钙平衡而促进细胞骨架紊乱,造成肠上皮细胞结构损害。
1.3.3 黏膜细胞酸中毒 肠上皮细胞缺氧时,为保持足够的能量水平,细胞无氧代谢增加,A TP耗竭,造成细胞酸中毒。
酸中毒引起肠上皮通透性增高的确切机制尚不清楚,可能是通过促进氧化剂形成来提高肠上皮通透性。
酸中毒可促进脂质过氧化及氧化剂介导的细胞损伤,还能促进细胞内储存的自由铁移位,而氧化剂应激至少部分依赖于铁的移位。
酸中毒增强氧化剂介导的损伤,还与谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽过氧化物酶的抑制有关。
此外,酸中毒改变肠上皮细胞通透性的另一个途径是增加细胞内Ca2+浓度。
由于细胞内H+浓度增加引起Ca2+2 H+交换及激活p H值依赖的浆膜Ca2+通道。
细胞内Ca2+浓度增加,可松解紧密连接及提高肠上皮通・413・肠外与肠内营养 2004年9月 第11卷 透性。
1.3.4 氧化应激 氧化剂与肠屏障功能不全的许多原因有关,肠缺血后再灌注可引起黏膜高通透性及氧化剂应激的生化表现。
在肠缺血2再灌注损伤中,有两个主要的反应性氧代谢产物来源:①由黄嘌呤氧化酶催化的反应;②肠微脉管系统中中性粒细胞由(NADPH)氧化酶催化的反应。
可清除反应性氧代谢产物或抑制黄嘌呤氧化酶的物质,可改善缺血2再灌注损伤后的肠屏障功能紊乱,在对有出血性休克或全身炎症的动物研究中,这些物质已显示出对肠屏障功能的改善有好处。
目前,氧化剂损伤肠屏障功能的确切机制还不清楚。
在各种体外模型中,如双氧水或超氧根离子等氧化剂能提高肠上皮细胞通透性,并且能通过促进过多的肌动蛋白聚合作用以破坏细胞骨架,而细胞骨架是肠黏膜保持完整性的关键组成部分。
反应性氧代谢产物能引起A TP耗竭,A TP耗竭是引起肠上皮屏障功能不全的一个重要因素[10]。
1.4 其他 恶性肿瘤病人接受全身或腹部放射治疗以及大剂量细胞毒性药物治疗,可对胃肠道产生直接和(或)间接影响,严重者可损伤肠屏障功能的完整性。
直接影响主要来自放疗和化疗的特异性伤害,而间接影响则源于不能进食和胃肠道激素等分泌减少。
放疗对肠道屏障的损害与剂量、放射时间和病人营养状况等有关。
大剂量照射后几小时内即可出现隐窝周围细胞损伤,肠道上皮细胞进行性丢失,随后出现肠道黏膜的剥脱、糜烂。
肠道通透性增加,吸收和分泌功能下降。
动物实验证实,大剂量全身或腹腔灌注化疗后肠黏膜水肿、充血、糜烂、脱落,肠通透性明显增加,肠道细菌移位。
2 肠屏障功能的维护近年来,随着对肠屏障功能在应激和危重病时重要性认识的不断加深,在肠黏膜屏障功能维护上作了较多探索,并取得了可喜的成绩。
目前的资料表明,合理的营养支持途径、谷氨酰胺、生长激素及多肽类生长因子等,对正常肠黏膜的生长及损伤后的再生、修复发挥着重要作用。
211 肠内营养 近年来,随着对肠屏障功能障碍机制理解的不断深入,人们逐渐发现肠内营养对维持肠黏膜上皮细胞结构和功能起着重要作用。