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第14章 炎症性肠病与胃肠功能紊乱的因果关系
炎症性肠病(IBD)经过诱导缓解治疗后,其临床症状与病理学可获得最大程度的改善,但仍可反复,患者在疾病过程中多伴有胃肠功能紊乱。我国IBD的发病率远低于欧美国家,但近年其检出率有上升的趋势,严重程度多为轻中症,重症者相对较少。确切病因仍不清楚,可能与遗传、环境、感染及精神因素等有关。黏膜免疫功能调节异常、对肠道菌群免疫耐受缺欠等可能是其主要的发病机制。病理可表现为胃肠黏膜和(或)胃肠壁全层的慢性炎症。病理生理学机制包括腔内菌群改变与黏膜免疫系统间的相互作用、持续存在的黏膜免疫激活、肠上皮通透性增加、肠道动力改变及应激对症状影响等。
临床上IBD患者多可出现胃肠功能紊乱,甚至导致肠黏膜屏障功能障碍。肠黏膜屏障功能是指肠腔内的抗原、病菌、毒素及刺激性物质等,防止致病物质侵袭机体,维护肠黏膜结构与功能的屏障作用 [1]。肠黏膜屏障包括机械屏障、化学屏障、免疫屏障和生物学屏障等。近年来有关IBS与IBD的关系、IBS患者肠黏膜低级别炎症的病理表现等,亦引起学者们的研究兴趣。
第1节 肠黏膜炎症与胃肠功能紊乱
胃肠道功能主要包括运动、分泌、消化、吸收、排泄等,许多疾病或病理状态均可影响胃肠功能。胃肠功能紊乱是指各种原因导致胃肠功能受损,引起相应的临床表现。持续存在胃肠功能紊乱临床症状,但缺乏解剖、结构或生化等方面的异常,称为功能性胃肠病(functional gastrointestinal diseases,FGID),如功能性消化不良(functional dyspepsia,FD)、肠易激综合征(irritable bowel syndrome,IBS)等。IBD与FGIDs在临床上都具有胃肠功能紊乱症状,如上腹饱胀、腹痛、腹胀、便秘及腹泻等。
一、胃肠功能紊乱的发生机制
1. 肠黏膜免疫激活反应
IBD患者肠黏膜炎症的长期存在可能是持续存在的驱动刺激、细胞因子的表达增强及介导黏膜炎症细胞自身激活的结果,持续的黏膜免疫反应调节失衡是其发病的关键。越来越多的研究表明,IBD免疫炎症反应过度激活是由肠道菌群启动的,黏膜炎症是易感人群特异性的对“自身菌群”发生黏膜免疫反应的结果 [2]。目前,人们更加强调免疫遗传学在IBD疾病过程中的作用,更加关注疾病易感性与特定人群基因标记的关系。普遍认为细胞因子的基因突变、多态性及基因表达调节失衡,在肠道炎症过程中起着关键作用。有研究证实,细菌信号胞液受体NOD2在单核细胞中表达,可激活核因子κB (NF-κB),NOD2突变与CD的临床表现存在直接联系 [3],UC与HLA基因和染色体3、7、12相关 [4]。某些治疗策略是通过调节细胞因子,阻断促炎细胞因子合成来完成的,明确关键免疫与炎症细胞有关的分子信号传导途径,将为IBD治疗药物的开发提供新的目标 [5-7]。近来发现肿瘤坏死因子 α(TNF-α)在IBD黏膜炎症的发展过程中起关键作用,抗TNF-α抗体对部分CD患者有显著的临床疗效。
某些功能性胃肠疾病的研究还发现,多种细菌和寄生虫感染引起的急性胃肠炎患者,可能出现IBS样症状 (PI-IBS),除存在肠道动力改变、上皮功能变化和肠嗜铬细胞数量增加外,还存在黏膜免疫学的改变,如巨噬细胞(CD68)及T淋巴细胞(CD3、CD4、CD8) 群的变化、IL-1βmRNA 表达增加等 [8-10]。IBS患者结肠黏膜TLR2与TLR4的表达显著上调,TLR表达增强可激发细胞内信号通路,导致黏膜分泌促炎因子IL-8及IL1β表达的增加,显示上皮细胞可能在机体与免疫相互作用中的潜在作用。对符合罗马诊断标准IBS患者的研究发现肠黏膜免疫激活改变的证据 [11],表现为上皮内淋巴细胞、固有层CD25 + 和CD3 + 淋巴细胞增多,T细胞、IL-2受体表达细胞、抑制细胞毒T细胞和NK 细胞数目增加。难治性IBS患者经腹腔镜小肠全层活检发现,近端空肠具有病理组织学改变,与CD3 +T 淋巴细胞浸润相关的肌间丛神经结神经变性和纵行肌肥厚,部分患者Cajal间质细胞数目增加 [12]。
2. 胃肠黏膜炎症
目前,更加强调免疫遗传学在IBD发生、发展过程中的作用,IBD主要发生在具有IBD遗传基因的易感人群(如欧美国家的白种人) [13]。在具有IBD遗传基因的易感人群中,持续存在的驱动刺激,可启动肠黏膜免疫反应,使HPA轴及自主神经系统的外周作用产物释放减少,有利于Th1细胞因子的合成,巨噬细胞、自然杀伤细胞及细胞毒T细胞的增殖,最终介导黏膜炎症细胞的自身激活,导致肠上皮通透性增加,肠黏膜屏障功能降低。非特异性抗炎药美沙拉秦可显著降低免疫细胞的表达、抑制肥大细胞、改善患者的整体状态。
部分FD、IBS等FGIDs患者已被证实胃肠黏膜存在低级别炎症,黏膜病理组织学表现有少量单个核炎性细胞(淋巴细胞、浆细胞)和(或)中性粒细胞浸润,但与其发病、症状学及治疗的关系尚不清楚。部分IBS患者存在慢性巨噬细胞、T淋巴细胞免疫活化,存在对炎症调节失衡的遗传倾向 [14]。有研究证实,IBS患者抗炎细胞因子IL-10 和TGF-等位基因出现频率降低,抗炎细胞因子的生成亦较健康对照者减少 [15]。
二、胃肠功能紊乱的病理生理学基础
1. 中枢高敏感性
FGIDs及IBD患者均具有中枢高敏感性,尤其是FGIDs。各种刺激信号在中枢处理时被放大,且感觉阈值降低、反应的范围扩大、强度增加,生理性或轻微的病理性刺激亦会出现顽固的症状。有研究对IBS患者及年龄匹配的健康志愿者,应用结构MRI对照分析受试者皮质下层和皮质区域的结构改变,结果发现,IBS患者扣带回前部皮质层变薄、下丘脑灰质密度增加,提示脑部功能性和结构性变化,可能为IBS发病的病理生理学基础 [16]。
2. 胃肠动力异常
FGIDs及IBD均表现有胃肠动力的异常,FGIDs更为突出,表现有胃肠动力紊乱症状。黏膜炎症可能与胃肠感觉-运动功能紊乱有关,持续炎症刺激可出现胃肠动力改变 [17],但胃肠动力异常对炎症的作用尚不清楚。胃肠动力异常患者可能表现有胃电图异常、胃排空延迟、结肠推进性和(或)节段性收缩运动异常、胃-结肠反射增强、结肠传输时间改变等,组织胺、5-羟色胺及蛋白酶等物质,可能与胃肠动力异常变化相关 [18]。促动力剂、选择性胃肠道钙离子通道阻滞剂等药物,可改善或缓解胃肠功能紊乱引起的胃肠动力异常症状,但并不能平行地纠正胃肠动力的异常,因此,胃肠动力异常与疾病发生、发展的关系,还有待深入的研究 [19]。
3. 内脏高敏感性
胃肠动力紊乱患者存在内脏高敏感性。有证据表明,IBS患者对进食等生理性刺激,寒冷、气囊刺激、化学物质等病理性刺激,其内脏感觉阈值明显降低;应激刺激对IBS和IBD患者的病理生理学均有影响,精神心理应激可影响IBD患者的免疫应答反应、导致IBS患者肠黏膜出现低级别炎症,提示脑-肠轴相互作用失调在肠黏膜免疫反应过程中起到重要作用 [20,21]。持久的精神应激刺激与发病、病情的加重有关,其中IBS较IBD患者对应激刺激的反应更加强烈,尽管精神应激在IBD的发生、发展过程中并不十分重要,但有证据表明持久的精神心理、社会环境等与IBD疾病活动度具有密切的联系,如UC患者肠黏膜炎症的严重程度及其复发,均与应激刺激因素有关 [22]。
4. 黏膜分泌异常
IBS和IBD患者均有黏膜分泌功能的异常,临床表现为排黏液便。黏膜分泌功能与黏膜上皮通透性、肠道细菌、黏膜免疫调节、黏膜炎症因子与细胞因子的分泌等有关。
5. 肠道菌群失调
近年来研究认为,肠黏膜上皮表达许多受体,如Toll样受体,可识别微生物产物,促进分泌细胞因子及化学因子,对肠道微生物的先天免疫应答亦具有重要的作用 [23,24]。肠道菌群的变化、肠道菌群免疫耐受的改变,是IBD患者炎症启动和持续的可能机制。肠内固有菌丛与IBD 的关系是近年的研究热点,发现IBD患者存在肠道菌群失调,双歧杆菌的数量缓解期与活动期间有明显差异,提示肠道菌群可能参与IBD的发病,肠道菌群成分是发生IBD的必需条件。正常人可耐受自身的肠道菌群,但IBD患者对肠道菌群存在免疫耐受缺欠,导致肠免疫系统调节失衡,引起肠黏膜免疫反应紊乱,使肠黏膜屏障功能受损、上皮通透性增加,导致肠腔内的某些抗原、内毒素等促炎物质进入肠黏膜固有层,诱发NOD2/CARD15 基因畸变、巨噬细胞不识别侵袭细菌且缺乏清除能力。目前认为,遗传因素对肠道菌群的免疫应答是IBD炎症启动与持续的可能机制。
有研究显示,部分IBS患者大肠埃希菌、乳杆菌及双歧杆菌数量减少,小肠细菌过度生长,抗生素对IBS患者的腹胀和腹部不适等症状治疗有效 [25-27]。
6. 肠上皮通透性增加
近期报道IBS与IBD均有肠道上皮通透性增加,导致肠黏膜组织学与功能的改变 [28]。肠黏膜屏障功能改变是肠黏膜炎症的原因,亦可能是其结果。慢性应激动物实验研究发现 [29],应激刺激可影响肠上皮通透性,使黏膜中性粒细胞和肥大细胞数量增加,导致抗原容易呈递到巨噬细胞和树突状细胞,引起下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的反应性与细胞因子变化,导致结肠炎症的发生。临床研究亦显示,PI-IBS患者肠上皮通透性显著升高,细胞紧密连接蛋白表达降低。
第2节 炎症性肠病的胃肠功能紊乱与炎症的作用
一、胃肠功能紊乱
胃肠功能紊乱是遗传因素、精神心理因素、全身性器质性疾病、肠道炎症等导致的胃肠功能受损,导致免疫功能异常、胃肠动力改变、内脏高敏感性和黏膜分泌异常等,临床表现为腹胀、腹痛、排便习惯(腹泻、便秘等)和粪便性状与成分改变等。胃肠功能紊乱的发生机制包括中枢高敏感性、胃肠动力异常、肠道菌群失调、肠上皮通透性增加等。
二、炎症性肠病可导致胃肠功能紊乱
IBD是一类非特异性胃肠道炎症性疾病,是遗传易感性、免疫应答、肠腔内菌丛及社会环境等因素共同作用的结果。临床主要表现为黏膜的慢性炎症,伴有血清学改变和肠外表现,病理组织学检查可获得黏膜炎症证据,因此IBD属器质性胃肠炎性疾病。肠道黏膜炎症可导致患者内脏敏感性升高与胃肠动力异常,引起胃肠功能紊乱,严重者可导致肠黏膜屏障功能障碍。
UC患者临床表现多有腹泻、脓血便及血便等症状,但在轻型和缓解期UC患者中,近半数的患者可表现有IBS样症状,显示UC黏膜炎症尽管已被控制与改善,但仍有胃肠功能紊乱的临床表现。有也研究显示,14%的IBD患者在获得诊断前3年存在IBS,缓解期CD患者的IBS发病率为59.7%、UC患者为38.6%,粪便钙卫蛋白水平显著高于无IBS样症状者,提示IBD与IBS有共病现象 [30],是否胃肠功能紊乱也可影响IBD黏膜炎症?缓解期IBD患者发生IBS样症状与肠黏膜隐性炎症有关 [31]。一项荟萃分析研究亦显示 [32],IBD患者IBS样症状的发生率为39%,活动期患者高于缓解期,CD患者高于UC。缓解期或轻度活动UC患者与IBS患者及健康志愿者的对照研究显示 [33],UC患者的内脏感觉阈值明显高于IBS患者与健康对照者,提示缓解期或轻度活动UC患者可伴有肠功能紊乱,但并不突出。
部分IBS患者逐渐表现出IBD症状,最终可能发展为IBD。但IBS患者症状是否为IBD早期表现,尚需进一步临床研究。
第3节 炎症性肠病与肠易激综合征
一、两者具有相似的临床表现与病理生理学基础
IBD是一组异源性疾病,表现为不同形式的肠道慢性黏膜和(或)全层炎症。IBS属功能性肠病,其诊断主要依据特征性的临床症状。
UC与IBS均具有反复发作的腹部疼痛、腹部不适及排便习惯的改变等临床表现,可能具有相同的病理生理学机制,包括肠上皮通透性增加、肠道菌群改变、持续存在肠黏膜免疫激活、肠道动力改变、生活应激可影响临床症状等,部分符合罗马诊断标准的IBS患者,有可能存在低级别的黏膜炎症。持续的精神心理应激对IBD和IBS患者的起病、疾病活动度、临床表现、黏膜免疫系统活化等起着重要的作用,但IBS较IBD患者对应激刺激的反应更为强烈 [34-36]。急性胃肠炎后发生持续的IBS症状与感染时期的重大生活时间有关,应激刺激与IBD活动度、UC的黏膜表现及复发有关,提示脑-肠轴相互作用是IBS与IBD肠相关免疫活化的重要决定因素 [37-39]。
二、两者属于两类不同的疾病
尽管IBS与IBD具有相似的临床症状、具有相同的病理生理学机制,但是,IBS与IBD仍属于两类不同的疾病,两者间具有不同的易感人群、发病机制、疾病过程及治疗方式等。
IBS是与肠道动力及内脏感觉异常有关的功能性胃肠病,是一组腹痛及腹部不适,伴有排便习惯改变、粪便性状异常等临床表现的症候群,缺乏形态学、细菌学、生化代谢等异常的器质性疾病的证据。多发生在中枢高敏感性的易感人群,并具有家族遗传及家庭集聚性特征。诊断主要依据以症状学为基础的罗马Ⅲ标准。病理生理学包括内脏感觉、胃肠动力、胃肠上皮和免疫功能的改变。IBS是多种因素综合作用的结果,发病与饮食、肠道感染、精神心理和遗传等因素有关,并受中枢神经、脑-肠轴、内分泌及免疫系统的制约,最终导致胃肠动力的紊乱、内脏高敏感性、脑-肠轴相互作用失调、自主神经及激素调节改变等。心理、环境及遗传等因素在发病过程中起着极为重要的作用,在精神、环境、饮食、感染等慢性持久的应激状态下,可以启动肠黏膜免疫激活,但不能充分下调免疫应答 [40]。
IBD 属于器质性胃肠疾病,是胃肠道非特异性炎症性疾病。确切病因不清,多发生在具有IBD易感遗传基因人群。黏膜免疫功能调节异常、对肠道菌群免疫耐受缺欠、应答错误可能是其主要的发病机制。临床主要表现为腹泻、便血、发热、腹痛、体重下降等,常伴有肠外表现,病理组织学检查可得到黏膜炎症的证据。通过询问病史,内镜、病理、影像及血清学检查等可获得IBD诊断。
总 结
IBD是以胃肠道为靶器官的、非特异性炎性病变为特征的器质性胃肠疾病,在疾病的发生、发展过程中可伴有胃肠功能紊乱,甚至导致肠黏膜屏障功能障碍。尽管IBD与IBS具有相似的临床症状和病理生理学基础,但两者是两类不同的疾病,IBD 与IBS各具有不同的易患人群、发病机制、病理过程治疗方式和预后。
(刘建湘 刘新光)
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