近20年来，我国炎症性肠病（IBD）发病率迅速增加，受到了临床医生和科研工作者的广泛关注。IBD发病机制相关的研究随着基因组学、免疫遗传学、分子生物学以及IBD动物模型等技术的日趋成熟，取得了长足的进步。其中，肠黏膜屏障由机械屏障、化学屏障、免疫屏障、生物屏障等共同组成，其功能的损伤被认为在IBD发病中起了关键作用，从而成为了被关注的焦点。本文就IBD患者肠黏膜屏障改变的特征性表现、可能机制、评价方法等进行阐述，以期能为IBD临床诊断与治疗提供新的思路。
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炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一组慢性非特异性的肠道炎症性疾病，包括克罗恩病（Crohn′s disease，CD）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）。IBD的发生可能与感染、免疫、遗传、精神、环境等多种因素有关。近年来，肠黏膜屏障功能损伤被认为是IBD发病机制中的关键因素。因此，研究肠黏膜屏障功能损伤与IBD的关系，将会进一步为诊断和治疗IBD提供新的思路。本文就IBD患者肠黏膜屏障改变的特征性表现、可能机制、评价方法、以及其对IBD临床诊断与治疗的价值进行总结。
肠黏膜屏障是肠道与外界环境接触的第一道屏障，对减少病原体的侵袭、毒素的吸收有极其重要的作用。肠黏膜屏障构成复杂，主要由表面的黏液层、上皮细胞层、黏膜基底膜构成，包括机械屏障、化学屏障、免疫屏障和生物屏障[1]。
包括完整的上皮细胞、上皮细胞刷状缘严密的脂质双分子层以及细胞侧缘的主要由紧密连接（tight junction）构成的细胞连接。紧密连接主要由紧密连接蛋白所构成，主要包括带状闭合蛋白ZO-1、咬合蛋白（occludin）、钙黏蛋白（cadherin）、闭合蛋白（claudin）和β-连环蛋白（β-catenin）等。正常状态下，细胞间的紧密连接封闭了相邻肠上皮细胞间的空隙，阻止了肠腔内细菌、抗原等物质进入肠黏膜固有层以激活固有层内的免疫细胞，避免了黏膜异常免疫反应的发生[2]。
由胃肠道分泌的消化液、消化酶、溶菌酶、黏多糖、糖蛋白和糖脂以及正常寄生菌产生的抑菌物质等组成，具有杀菌、溶菌和抑制致病性细菌入侵的作用。肠黏液层主要是由肠道杯状细胞分泌的黏蛋白（mucin，MUC）所组成，在肠道以MUC2、MUC3型为主。MUC含有特殊的碳氢结构，是细菌黏附结合的生态位点，可竞争性结合肠上皮细胞结合位点的细菌，使细菌留在黏液层，在肠蠕动时被清除[3]。我们前期研究提示，肠道黏蛋白O-聚糖的糖基化是合成具有成熟屏障功能的MUC2必要条件之一，其中Core-1和Core-3衍生的黏蛋白型O-糖是结肠黏液的主要组成成分，两者在结肠分布稍有差异，前者分布在全结肠，而后者主要分布在近端结肠，二者共同维持肠道黏液屏障功能[4]。
主要由肠相关淋巴组织（GALT）和分泌型免疫球蛋白（SIgA）组成。GALT是抵御病原体入袭和保持对食物抗原及共生微生物处于免疫耐受状态的免疫器官，是维持肠道黏膜屏障完整的重要因素[5]。SIgA是肠黏膜表面主要的免疫球蛋白，对消化道黏膜防御起着重要作用，其中以SIgA为主的体液免疫起主导作用，是防御致病菌在肠道黏膜上黏附和定植的第一道防线[6]。
实质是由肠道常驻菌群组成的一个相互依赖又相互作用的微生态系统。主要由厌氧菌、兼性厌氧菌和需氧菌组成，其中约99%为专性厌氧菌，是肠道的优势菌群。专性厌氧菌在肠黏膜形成的生物膜具有抗菌和调节肠道免疫作用，可拮抗致病菌定植肠道，还可分泌短链脂肪酸（SCFA）和乳酸降低肠道的pH值，酸化肠道以及竞争性摄取肠内营养物质而抑制侵袭性菌群生长[7]。
各种因素导致IBD患者肠道屏障功能的破坏，并出现特征性的肠道通透性升高，其可能的机制总结如下。
（1）IBD患者的肠黏膜屏障功能损伤主要与肠上皮细胞紧密连接的结构和功能异常有关。通过对UC、CD患者病变部位的观察，发现病变部位黏膜处紧密连接结构破坏最为明显，相关封闭性紧密连接蛋白表达下调，孔道形成紧密蛋白表达上调，上皮细胞凋亡增加，甚至疾病炎症反应程度与黏膜的紧密链接破坏呈正相关[8,9]。IBD发病时，肠腔内抗原分子向黏膜固有层易位并激活固有层免疫细胞，产生大量炎性细胞因子和炎症反应介质，炎性细胞因子（如IFN-γ，TNF-α）可通过调节紧密连接蛋白的表达引起肠黏膜屏障功能损伤[10,11]。在我们最新的研究中，肠道Tuft cell中Dclk1（doublecortin-like kinase1）基因的敲除，可抑制肠道上皮细胞的增生，延迟自发性结肠炎小鼠结肠黏膜的修复，进而加重结肠炎严重程度和增加黏膜通透性[12]。（2）诱导上皮细胞的死亡或凋亡。UC患者以及结肠炎小鼠均常伴有明显结肠上皮细胞的死亡与破坏，并出现由炎性细胞以及死亡的上皮细胞所组成的特征性的隐窝微脓肿，并伴有肠道通透性升高[12]。IFN-γ能够通过上调caspase1诱导肠上皮细胞（IEC）的凋亡，同时降低上皮细胞间的紧密连接，打破肠道上皮屏障，更容易引起微生物对肠黏膜的入侵，在IBD的发病机制中起重要作用[13]。
研究发现UC肠黏膜杯状细胞数量明显减少，MUC2总表达降低，黏液层变薄，黏液层中的硫酸黏蛋白含量也减少，黏液层的厚度与成分的改变与UC病情严重程度相关[14]。与此一致的是，MUC2缺乏的小鼠发展成了具有UC样结肠炎的表现，并伴有肠黏膜渗透性增加[15]。此外，我们前期研究发现，一旦结肠上皮细胞（主要是杯状细胞）中MUC2合成过程中出现O-聚糖糖基化障碍，即Core-1或Core-3衍生的黏蛋白型O-糖无法合成，结肠黏液层厚度将变薄，残存的黏液因O-糖基化障碍也会变得很脆弱，难以阻挡肠道细菌的分解和侵袭，因而容易出现肠道通透性的增加，进而产生自发性结肠炎以及结肠炎相关的结直肠肿瘤[12,16,17,18]。这些都提示以MUC2为代表的化学屏障的损伤是IBD的发生发展中非常关键的一环。
各种抗原对IBD患者肠黏膜免疫系统形成持续性刺激，并形成过度的免疫应答，造成IBD患者肠道组织损伤[19]。MUC2 O-糖基化障碍导致的自发性结肠炎小鼠模型中，主要由髓细胞（myeloid cells）组成的黏膜固有免疫启动了肠上皮细胞免疫损伤[12]。IBD患者中肠道上皮屏障由于多种原因遭到破坏，持续的肠腔抗原刺激使巨噬细胞和树突状细胞分泌大量的细胞因子，如IL-6和IL-12等，进一步破坏肠黏膜免疫屏障，加重炎症反应的发生[20]。IBD患者常伴有肠黏膜局部的IgA产量下调，影响免疫内环境的稳态和黏膜的完整性，IgA表达下调与CD患者疾病的严重程度相关[21]。
肠道菌群是肠道免疫损伤的激发点，肠道菌群与肠道免疫系统始终处于"相互交流"之中，一旦肠道菌群失调则这种"相互交流"被打破，可触发过度肠道免疫反应，进而诱发炎症性肠病等[18,22]。我们的研究表明，如果对自发性结肠炎小鼠使用四联广谱抗生素，长疗程处理杀灭小鼠所有肠道菌群，可逆转结肠炎的发生[12]。IBD患者常存在肠道菌群失调，相关研究中多提示益生菌的减少，其中，双歧杆菌与乳酸杆菌在维持肠道生物屏障功能中发挥着重要作用[23,24]。也有研究认为，IBD患者体内细菌的种类和功能发生了改变，从而IBD患者肠腔内短链脂肪酸和丁酸盐的含量明显减少，影响了肠上皮细胞的能量代谢，导致上皮细胞受损，诱发肠道炎症反应发生[25]。
目前常用的评价IBD肠黏膜屏障功能的方法主要分为以下3大类。
肠道内细菌先黏附于肠上皮细胞，然后穿过上皮细胞或其间隙进入固有层，发生细菌移位。通过脏器组织细菌培养、血液细菌培养、外周血细菌DNA片段检测等检测细菌易位到外周血、肠系膜淋巴结、肝和脾等，是一种用于评价肠黏膜屏障完整性的定性方法，但临床情况下不易实行。
用于评估肠黏膜屏障功能失调的炎症性结果。
这是定量评估肠黏膜屏障功能的最直接和最准确的方法。原理是检测不同糖分子探针经上皮的通透性。常用糖分子探针主要包括甘露醇、乳果糖、鼠李糖及纤维二糖等。其中甘露醇和乳果糖回收率较高，受肠腔内渗透压影响较小，是目前比较理想的两种糖分子探针，现已被广泛应用。一般可联合采用甘露醇和乳果糖（双糖法）。甘露醇分子较小，可以通过绒毛细胞间紧密连接，其主要反映绒毛细胞间紧密连接的通透性，而乳果糖分子直径较大，主要通过腺管细胞间紧密连接被吸收，其主要反映腺管细胞间紧密连接的通透性。因此，二者联合应用测定尿中乳果糖/甘露醇（L/M）比值可全面、准确地间接反映小肠黏膜的通透性变化。L/M比值增大，说明肠通透性增高，肠屏障功能损害。
虽然关于肠黏膜屏障功能损伤是IBD的病因还是结果，目前尚无定论。但已有大量的研究显示，不论患者还是动物模型，IBD都伴有明确的肠道通透性的升高，甚至早于疾病发生[8]。CD患者肠黏膜通透性升高与疾病活动度呈正相关。目前肠黏膜通透性可作为IBD早期患者的亚临床标记物之一，同时也是预防与治疗IBD的一个重要靶点[26]。
Suenaert等[27]的研究显示肿瘤坏死因子-α（TNF-α）抗体可显著修复活动期CD患者受损的肠黏膜屏障，治疗后肠黏膜通透性指标降至正常范围内。Greenspon等[28]的研究发现1-磷酸-鞘氨醇可显著增加肠上皮细胞内和细胞连接中的黏着连接蛋白E-cadherin mRNA和蛋白表达，并使之稳固定位于细胞连接中，从而改善肠黏膜屏障功能。Willemsen等[10]认为丝氨酸蛋白酶抑制剂能够通过改善断裂的闭合蛋白claudin-2而扭转IFN-γ破坏的肠黏膜上皮屏障，可望成为一个重要的靶向治疗剂。
谷氨酰胺在维持肠上皮细胞屏障功能中具有重要作用，已在临床应用多年，但其机制仍不十分清楚。ω-3及ω-6等多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFA）参与调节炎性介质的合成和释放，可以降低肠黏膜通透性，保护肠道屏障功能。
众多研究中表明双歧杆菌、乳酸杆菌等益生菌根据其独特及具体的代谢活动和细胞结构可能排除或抑制某些致病菌的生长，增强肠黏膜屏障功能及保护肠黏膜屏障免受病原体的损害[28]。最近的研究表明，通过膳食补充合生元的肠道菌群，增加了乙酸和丙酸的产量，上调紧密连接蛋白（即ZO-1和occludin）的表达，从而降低了肠道通透性，发挥治疗作用[29]。
在过去的10年，粪菌移植（fecal microbiota trans-plantation，FMT）因能有效治疗IBD以及艰难梭菌感染（Clostridium difficile infection，CDI）从而不断受到关注。FMT是目前调节肠道菌群最有效的方法之一，FMT通过改变肠道菌群的构成，可诱发肠道黏膜的保护性自噬并缓解肠道黏膜炎症反应，重建的菌群中的有益菌或者代谢产物（如丁酸）可进一步增加肠上皮杯状细胞中黏液产量，并增加肠上皮紧密连接蛋白表达。在以上因素共同作用下，FMT最终可有效减轻黏膜通透性[30,31]，这为FMT用于移植受体提供了一定的理论支持，但其有效性及安全性仍需更多前瞻性研究来明确。
肠黏膜屏障功能的异常与IBD密切相关，因此深入了解正常及疾病状态下的肠黏膜屏障结构、功能、损伤机制，对阐明IBD的病因和发病机制具有重要意义，同时能为IBD的诊断和治疗提供新的思路。
作者均声明不存在利益冲突
