|
石慧琳（天津医科大学附属总医院内分泌科，天津３０００５２）
多年以来，应激和焦虑被认为是胃肠道慢性炎症性疾病的一个病因学因素。炎症性肠病和肠易激惹综合征病人往往具备焦虑和孤独的个性特征，而且这类疾病在急性发作前常伴随应激性生活事件。虽然精神应激对慢性肠病在症状上和临床过程上的影响越来越多地被认识到，但我们对应激相关性肠道紊乱中脑、肠之间相互作用的复杂的病理生理机制的理解仅仅停留在初级阶段。慢性炎症性肠病的急性期，临床上病人出现发热、腹泻、毒血症等症状，肠粘膜在病理生理过程上表现为渗出、充血、水肿、渗透性增强等。可见肠粘膜屏障功能下降而导致的肠腔内各种细菌、毒素及其它大分子抗原进入体内是慢性炎症性肠病发生和恶化的一个关键性起始因素。这篇综述主要阐述了近几年来，运用各种心理应激模型研究小肠和结肠粘膜屏障功能的变化及其机制的一些成果及应激对营养素消化和吸收的影响。
１肠粘膜屏障
肠粘膜长期暴露于由食物、细菌及其毒性产物、入侵病毒等物质产生的巨大的抗原负载中。单层上皮细胞衬于肠腔的内表面，细胞顶部依赖紧密连接形成一个完整的整体。它如同一个选择性屏障，一方面易化营养素的吸收，另一方面构成生物体内外环境之间最重要的屏障。近几年来，肠上皮细胞被越来越多的研究证实是调节肠道免疫炎症反应的关键性细胞，具有双重作用：一是被动性作用（作为屏障限制腔内抗原的摄入），二是主动性作用（产生细胞因子和化学因子参与炎症的调节）[１]。过去普遍认为紧密连接是一种被动结构，作为细胞旁通路的屏障限制着一些较大的分子通过。但目前的研究证实，紧密连接是受高度调控的门通道，可以根据腔内的不同情况作出开闭反应，这些调控的信号来自上皮本身和固有层。紧靠上皮以下的固有层密集分布着免疫和炎症细胞，主要有肥大细胞、T及B淋巴细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞等。进入上皮的异种抗原激活免疫细胞，释放多种炎症介质。这些介质被证明能够改变正常的粘膜转运和屏障功能，从而进一步扩大腔内抗原的内流量。另外，上皮基底层以下广泛分布着神经丛的末梢，它们与各种免疫细胞和上皮细胞密切联系，构成神经免疫调节和神经内分泌调节的基础。
在正常情况下，肠上皮只容许微量的完整抗原进入，生物体每天都要吞食大量的食物抗原和微生物，就大多数异种抗原而言，并不引起炎症反应。显然肠上皮是一个精细的调节系统，可把肠道病原从无害的食物抗原和共生生物抗原中区分出来，以决定免疫反应是否激活或抑制。机体对肠腔内的非病原性抗原的不敏感状态称为口耐受oral tolerance，实际上这种状态并非是反应的被动缺乏，而是一种对维持稳态很关键的向下调节免疫炎症反应的系统，其机制目前还不是非常清楚[２]。另一方面，当病原性微生物进攻肠上皮时，两者之间会发生复杂的相互作用和双向信息传递，上皮细胞受到刺激分泌多种细胞因子和化学因子，如IL－８、TNF－α、白三烯等。这些因子可以聚集并激活粘膜的炎症细胞，进一步扩大炎症反应。此时局部粘膜充血水肿，紧密连接松弛，中性粒细胞可以穿过紧密连接游入肠腔杀灭病菌及其毒性产物，而病原性抗原也可穿过单层上皮与固有层内的免疫、炎症细胞相互作用，最终达到控制感染的目的。
在炎症性肠病等病理状态下，过量的抗原通过上皮细胞层进入粘膜，并持续刺激，引起不适宜的免疫反应，导致慢性肠道炎症。严重时从肠腔内摄取的毒性物质进入血循环，引起全身症状，有可能并发多器官功能衰竭。
因此这种肠粘膜控制分子摄入机体的能力被定义为肠道的屏障功能。肠道屏障包括物理弥散屏障、受调节的生理屏障、免疫屏障。所有的屏障功能，均在神经和激素的调控下运行，所以极有可能是应激反应的靶器官。此外，上皮细胞还可以通过分泌流体和粘液及分泌型的Ig A，来稀释冲刷掉腔内的毒性物质。
２心理应激的动物模型
为了研究日常生活中的应激源促疾病效应的可能性，研究者建立了许多非创伤性的生理应激模型，使动物可以暴露于包含心理和生理两种成分的应激源之下，以便更好地模拟人类每天都在经受的环境生活应激。近年研究选择动物模型的趋势是尽量增加精神应激的成分而减少生理应激的成分。
最广泛应用于研究肠道功能的实验模型是啮齿类动物的急性束缚或制动应激。将动物放入一个可调节的束缚装置或用包裹材料制动（即轻柔地裹住上肢和下肢），从３０min到４h不等。这些模型被称为束缚应激（restraint stress，RS）。在此基础上发展了一种结合束缚应激和冷环境的方法，即把束缚动物放在一个８℃左右的冷环境里，通常称为冷束缚应激（cold restraint stress，CRS）。另外，把束缚的动物垂直放置于２０℃水中至剑突水平持续２～５h，称为浸水束缚应激（water immersion restraint stress，WIRS）。这些模型都体现了精神应激和躯体应激双重因素，通过验证都能引起肠屏障功能的改变。
避水应激（water avoidance stress，WAS）是一种比较完善的精神应激模型，它是把动物放在一个不足四肢正常站立长度的圆形平台上，平台周围围绕着温度为室温的水。这种设计可以把生理应激反应减小到最低点。
把啮齿类动物重复地暴露于微弱应激，曾被精神学家广泛地用来作为抑郁模型。最近被应用于研究肠屏障功能，也取得了明显的效果。
３肠屏障功能的研究方法
肠屏障功能通常从离子分泌、渗透性、粘液分泌３个方面进行评价。可进行活体研究，也可将要研究的肠段取出，放在一种叫尤斯室（ussing chamber ）的装置中进行离体研究。离体研究时，把肠段沿肠系膜剖开，展平，沿纵轴将两端固定于尤斯室中，粘膜面和浆膜面浸在不同成分的缓冲液里，两侧缓冲液互不相混。虽然活体研究更具有生理意义，但离体方法能够更方便地研究肠段的离子活动、电压变化；还可以使研究渗透性的探针从糖类、放射性标记的小分子扩展到蛋白质，用以确定抗原类物质渗透的路线和机制。
离子分泌在尤斯室中，离子分泌可通过监测短回路电流（short circuit currentIsc）和导电性（conductanceG）来研究。Isc是腔内阴离子分泌的即时指示；G是跨膜电位与Isc的比值，体现了肠粘膜对离子的通透性。CRS和RS大鼠空肠肠段与对照组相比，基线Isc显著升高，缓冲液中的Cl －被其它阴离子替代后基线Isc恢复至正常值说明急性应激使Cl － 分泌增多［３］这一点被放射性Cl －流量研究进一步证实。在活体，Cl －分泌增多是正离子向腔内运动的推动力，肠腔内渗透压升高，水也随之进入。在人类，精神性应激引起Na ＋ 、Cl － 由吸收转成分泌，寒冷性应激使电解质和水的吸收明显降低。
渗透性渗透性通常用单位时间内的探针流量表示。无论急性应激，还是慢性应激，一般都会引起肠粘膜渗透性增强，即单位时间内穿过单位面积肠上皮的探针量增加。早期报道中多用惰性探针甘露醇和５１Cr－EDTA。Saunders等发现４h的CRS或RS后，大鼠空肠对甘露醇和５１Cr－EDTA的渗透性增强，但光镜显示正常粘膜结构，提示应激造成了功能性的肠屏障功能紊乱。Kiliaan等最早用模型蛋白辣根过氧化物酶（horseradish peroxidaseHRP）在离体的空肠肠段上研究急性应激对大分子跨膜转运的影响[４]。HRP作为大分子探针有３大优势：一是完整的HRP分子能通过测定酶活性来定量，由此可确定单位时间内HRP的流量，即肠粘膜对大分子蛋白的渗透性；二是对HRP进行特殊染色，电镜观察，可明确应激状态下大分子蛋白的跨膜途径，为机制的研究提供依据。三是HRP是具有抗原潜能的蛋白质，最能模拟实际环境下的肠粘膜病理生理的进程。此方法已成为目前研究肠上皮渗透性的首选方法。其它的探针还包括细菌的化学趋化肽fMLP，蔗糖、乳果糖等糖探针。渗透性还可用导电性表示，探针导电性是跨膜电位与探针流量的比值，它与紧密连接的开闭关系密切。
粘液分泌粘蛋白是杯状细胞的分泌物。在急性应激期，快速的粘蛋白释放将提高肠粘膜的屏障作用，抵御有害物质对渗漏的肠粘膜的侵入；经过一个较长时期后，杯状细胞的衰竭将是对机体有害的。Castag liuolo等在一系列论文中描述了RS对结肠粘蛋白分泌的影响。他们发现，３０min的制动应激后，大鼠结肠外植体的粘蛋白分泌量显著增加，组织学显示杯状细胞耗竭，同时伴随着大鼠肥大细胞蛋白酶Ⅱ（rat mast cell proteaseⅡRMCPⅡ）、PGE２、环氧化酶－２mRNA升高[５] 。
４应激状态下肠粘膜的损伤机制和防御机制
应激通过一系列的神经、内分泌、免疫机制导致肠屏障功能下降。这些机制主要包括CRH释放[６]、迷走神经激活[７]、肥大细胞分泌介质[８]等引发的免疫细胞、肠道神经元以及上皮细胞之间复杂的相互作用（如图所示）。肠粘膜对小分子（包括细菌来源的化学趋化肽）和大分子（尤其是有抗
原潜能的蛋白质）的通透性增强[９]。在正常情况下，经过上皮细胞内处理不引发免疫反应的抗原，通过松弛的紧密连接进入固有层与免疫细胞相互作用，加剧了应激诱导的免疫炎症反应，进一步造成屏障功能的损害。
虽然所有人都会碰到不同程度的生活应激，但只有一小部分人发展成明显的胃肠道紊乱症状。可见机体为了维持内环境的稳态，会产生一种抵御应激诱导的胃肠功能紊乱的防御机制。这种适应性反应涉及神经和内分泌机制。现在发现许多神经肽、肠营养因子、细胞因子能够抵抗应激造成的屏障功能损害。例如，阿片肽[１０]、胰高血糖素样肽－２、生长抑素、神经肽Y、巨噬细胞分泌的IL－１０、TNF－β、表皮生长因子、胰岛素样生长因子、神经降压素等。生物个体包括人类在处理应激的能力方面差异很大，啮齿类动物的研究强调了种属的遗传差别在应激诱导的肠粘膜损害方面的作用。远系繁殖鼠如Sprag ur－Daw ley大鼠对应激几乎没有反应，但在特殊的近系繁殖鼠Wis－tar－Kyoto大鼠，应激诱导的肠粘膜损害的发生率高达１００％。应激状态下肠道的早期反应，如离子和水分泌增多，粘液产生增加等，能将有害物质冲刷出肠腔，对宿主防御是有益的。但长时间后，随着水分的大量丢失、杯状细胞的耗竭将进一步损害肠道的屏障功能。
总之，应激状态下肠粘膜屏障的损害机制和防御机制及其相互作用，贯穿于慢性炎症性肠病发生和发展的始终。
５应激对营养素消化和吸收的影响
Puvadolpirod等用连续７d定量注射促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropin，ACTH）的方法来建立应激模型，以观察应激状态对小鸡消化及吸收的影响。结果发现，在应激期间，ACTH引起机体对蛋白质和糖类的消化力减弱，但脂肪的消化未受影响；应激结束后一周，各种营养素的消化水平恢复至与对照组无显著性差异。与消化水平的变化相反的是，在应激期间，机体的吸收功能无明显变化，而应激结束后的一周内，当消化功能逐渐恢复时，机体对各营养素的吸收却明显下降[１１]。
最近的研究表明，在对Wistar 大鼠建立的慢性束缚应激模型中，用D－木糖作为探针分子，测定其血浆浓度，可反映肠上皮通透性的变化及屏障功能的损害程度。应激组血浆D－木糖水平明显高于对照组，二、三周应激组较一周组明显下降。提示慢性应激状态下，屏障功能持续处于损伤状态，上皮通透性增强；但随着时间延长，通透性又出现下降的趋势。这表明，应激状态下，上皮细胞间紧密连接松弛，大量分子从细胞旁通路进入粘膜下层以及血循环[１２]。
６小结
综上所述，在心理应激状态下，机体通过一系列的神经、内分泌、免疫机制引发肠粘膜屏障功能障碍，并引起肠道消化和吸收功能的变化。应激状态下肠粘膜屏障的损害机制和防御机制及其相互作用，贯穿于慢性炎症性肠病发生和发展的始终。进一步探讨其机制，必将对预防和治疗此类疾病产生深远的影响，并对临床治疗中改善应激病人的消化和吸收功能提供理论依据。
参考文献：
１． Kag noff MF．Epithelial cells as sensors for mi crobial infection [J]．J Clin Invest ，１９９７，１００∶６－１０．
２． Perdue MH．Mucosal immunity and in－flam ma tionⅢ．The mucosal antig en barrierCross talk with mucosal cytokines [J]． Am J Physiol ，１９９９，２７７∶G１－G５．
３． Saunders PR， Kosecka U， Mckay DM， et al．Acute stressors stimulate ion secretion and in－crease epithelial permeability in rat intestine [J]．Am J Physiol ，１９９４，２６７∶G７９４－G７９９．
４． Kiliaan AJ， Saunders PR， Bijlsma PB， et al．Stress stimulates transepithelial macromolecu－lar uptake in rat jejunum[J]．Am J Physiol ，１９９８，２７５∶G１０３７－G１０４４．
５． Castag liuolo I， Lamont JT， Qiu B， et al．A－cute stress causes mucin release from rat colonRole of corticotropin－releasing factor and mast cells[J]．Am J Physiol ，１９９６，２７１∶G８８４－G８９２．
６． Santos J， Saunders PR， Hanssen NM， et al．Cor ticotropin－releasing hormone mimics stress－in duced colonic epithelial pathophysiolog y in the rat[J]． Am J Physiol ，１９９９，２７７∶G３９１－G３９９．
７． Saunders PR， Hanssen NPM， Perdue MH， et al．Cholinerg ic nerves mediate stress－induced in testinal transport abnormalities in Wistar－Kyoto rats[J]． Am J Physiol ，１９９７，２７３∶G４８６－G４９０．
８． Castag liuolo I， Wershil BK， Karalis K， et al．Colonic mucin release in response to immobi－liza tion stress is mast cell dependent [J] ．Am J Physiol ，１９９８，２７４∶G１０９４－G１１００．
９． Santos J， Benjamin M， Yang PC， et al．Chronic stress impairs rat g rowth and jejunal epithelial barrier functionRole of mast cells [J]．Am J Physi ol ，２０００，２７８∶G８４７－G８５４．
１０． Derrick AY， Javier S， Johan DS， et al．Adap ta－tion of stress－induced mucosal patho－phys－iolog y in rat colon involves opioid pathways[J]． Am J Physiol ，２００１，２８１∶G１２４－G１２８．
１１． Puvadolpirod S， Thaxton JP．Model of physiolog ical stress in chickens ４．Dig estion and metabolism[J]． Poult Sci ，２０００，７９（３）∶３８３－９０．
１２． 石慧琳，程义勇，李树田，等．慢性束缚应激对大鼠肠粘膜屏障功能的影响J．中国行为医学科学，２００３，１２（３）∶２５１－２５３．
| 