在創(chuàng)傷、手術(shù)、放療、化療、嚴(yán)重感染、重癥胰腺炎等應(yīng)激狀態(tài)或長期進行腸外營養(yǎng)的情況下,腸黏膜的結(jié)構(gòu)和功能可能受到嚴(yán)重的損害,表現(xiàn)為腸黏膜萎縮、腸黏膜通透性增高。在創(chuàng)傷及重度感染的患者,因炎性介質(zhì)與細胞因子的介導(dǎo)及細菌內(nèi)毒素的作用,腸黏膜水腫,腸絨毛高度降低,腸系膜血管收縮,血流量減少,并加速細胞凋亡,導(dǎo)致腸功能障礙。
發(fā)生腸功能障礙后,腸道的消化和吸收功能喪失,腸液大量排出,造成脫水。進一步加重時,常合并腸梗阻,腸液排進第三間隙及腹腔,造成體液丟失,并可出現(xiàn)細菌和毒素易位,引發(fā)腸源性感染。這需要三個基本條件:①腸黏膜屏障受損;②腸道細菌過度繁殖;③全身免疫及腸道免疫功能降低。腸道細菌及其毒素(脂多糖)易位可激活單核-巨噬細胞、中性粒細胞、內(nèi)皮細胞等系統(tǒng)產(chǎn)生一系列炎性介質(zhì)和細胞因子,引發(fā)全身過度炎癥反應(yīng)及多臟器功能衰竭(MOF)。臨床上出現(xiàn)不規(guī)則高熱、血細菌培養(yǎng)陽性等。
這些患者常需腸外營養(yǎng)治療,但長期使用又可加重腸屏障損害,早期診斷腸屏障損害有重要臨床意義。
(一)腸黏膜通透性增高
腸黏膜通透性是指腸道黏膜上皮容易被某些分子物質(zhì)以簡單擴散的方式通過的特性。臨床上腸黏膜通透性主要是指相對分子質(zhì)量大于150的分子物質(zhì)對腸道上皮的滲透。嚴(yán)重感染、創(chuàng)傷、大面積燒傷、急性胰腺炎等均可導(dǎo)致腸黏膜屏障受損。早在腸道黏膜形態(tài)學(xué)出現(xiàn)明顯變化之前,腸黏膜通透性增高已經(jīng)發(fā)生。故腸黏膜通透性增高可反映早期腸道黏膜屏障的損害。
臨床上造成腸黏膜本身損害的最常見原因是創(chuàng)傷、燒傷、重度感染、出血性休克等造成腸黏膜組織結(jié)構(gòu)和通透性的損傷。在創(chuàng)傷、燒傷和重度感染等應(yīng)激狀態(tài)下,經(jīng)各種細胞因子和激素的作用,高代謝反應(yīng)的持續(xù)發(fā)展,機體組織血流分布改變,谷氨酰胺水平進一步降低。腸黏膜組織處于低灌注和低血氧狀態(tài),內(nèi)毒素休克使腸黏膜耗氧量增加。這些均造成黏膜細胞缺氧和黏膜組織酸中毒。在缺氧狀態(tài)下,人體腸道黏膜的黃嘌呤脫氫酶轉(zhuǎn)化為黃嘌呤氧化酶,ATP降解為次黃嘌呤并大量堆積。在有氧條件下,次黃嘌呤在黃嘌呤氧化酶催化下生成黃嘌呤,O2轉(zhuǎn)變?yōu)?,并生成具有極強細胞毒性的OH-和H2O2,最終破壞黏膜結(jié)構(gòu)。這種由氧自由基介導(dǎo)的再灌注損傷是腸黏膜損傷的最重要原因。這種損傷的程度可從黏膜血管通透性增加、黏膜上皮消腫、黏膜上皮通透性增加,上皮從絨毛頂開始的脫落、黏膜全層脫落和黏膜下層斷裂不等,細菌易位也隨上述黏膜損傷程度的加重而加重。
目前認為,多種細胞因子(cytokines)均可引起腸黏膜通透性增高,其中包括內(nèi)毒素、腫瘤壞死因子(TNF)、γ-干擾素、白介素-1(IL-1)、白介素-2(IL-2)、血小板激活因子(PAF)和一氧化氮(NO)等。
(二)腸黏膜支持能力下降
腸道黏膜支持系統(tǒng)包括正常菌群構(gòu)成的生物屏障、適宜的營養(yǎng)攝入和健全的免疫系統(tǒng)等。其中任一環(huán)節(jié)受損,均可導(dǎo)致腸道黏膜支持系統(tǒng)整體受損,并降低黏膜更新和修復(fù)能力。
1. 廣譜抗生素的廣泛使用造成在正常情況下專性厭氧菌占主導(dǎo)的腸道菌群失調(diào),并使由正常菌群構(gòu)成的腸道生物屏障被破壞。
2. 長期禁食或長期接受腸外營養(yǎng),使腸道長期處于無負荷的“休眠”狀態(tài),黏膜缺少食物和消化道激素的刺激,可使腸絨毛萎縮、腸黏膜變薄,并使黏膜更新和修復(fù)能力降低;同時,胃酸、膽汁、溶菌酶、糖胺聚糖(黏多糖)和蛋白分解酶分泌減少,腸液化學(xué)殺菌能力減弱,都可促使腸道致病菌繁殖。
3. 目前認為,腸道是人體最大的外周免疫器官,腸黏膜間質(zhì)中的T淋巴細胞、B淋巴細胞和漿細胞在抗原刺激下產(chǎn)生大量的分泌型IgA(SIgA),這種局部免疫反應(yīng)構(gòu)成腸道免疫屏障的第一道防線。若抗原物質(zhì)穿過腸壁進入門靜脈或淋巴管,到達肝或腸系膜淋巴結(jié)后,腸壁和腸系膜淋巴組織及肝、脾內(nèi)單核﹣吞噬細胞系統(tǒng)可起到吞噬和解毒作用,這構(gòu)成腸道免疫屏障的第二道防線。在免疫系統(tǒng)受損時侵入的細菌及其毒素易于進入體循環(huán)和其他組織。
長期腸外營養(yǎng)治療還存在一些問題,如脂肪和水分的增加偏多、無脂肉質(zhì)(lean body mass, LBM)的增加不夠、腸黏膜可能萎縮、腸道內(nèi)細菌可能易位等。當(dāng)前重要的改進趨勢中,包括谷氨酰胺和生長激素的應(yīng)用。同時,人們重新認識到腸內(nèi)營養(yǎng)的重要性,并明確提出在腸道功能允許的條件下,首選腸內(nèi)營養(yǎng)。
(一)谷氨酰胺對腸黏膜屏障功能的改進
谷氨酰胺(glutamine, Gln)是人體內(nèi)最豐富的游離氨基酸,占血漿游離氨基酸總量的20%。Gln既可為氨基酸、蛋白質(zhì)和核酸的合成提供氮源,又能氧化釋放能量。腸道的主要能量來源是Gln,而非葡萄糖。正常進食時,Gln為腸道供能比例占總量的70%以上,而葡萄糖供能不足20%,故腸道是Gln最主要的消耗器官。Gln還可作為其他迅速增生細胞(如免疫細胞)的燃料而被利用。大量的研究表明,Gln能促進氮平衡,保持腸黏膜完整,防止細菌易位和腸道毒素入血。Gln濃度與蛋白合成和分解的速度有相關(guān)關(guān)系。Gln的重要代謝功能有:①機體蛋白質(zhì)合成的必需氨基酸;②核苷酸合成的必需前體;③腎尿氨形成的底物;④肝尿素生成和糖異生的底物;⑤蛋白質(zhì)合成的刺激物/蛋白質(zhì)分解的抑制物;⑥糖原合成的刺激物;⑦迅速復(fù)制細胞(如腸道和免疫細胞)的代謝燃料。
腸黏膜細胞本身既不能產(chǎn)生亦無法儲存Gln,其來源依靠內(nèi)源性和外源性兩條途徑。其中以內(nèi)源性途徑為主,這一途徑主要來自肌肉和肺泡,它們的細胞中含有大量的氨酰胺合成酶,可合成大量的Gln,并釋放入血,為腸黏膜細胞和淋巴細胞提供大量的內(nèi)源性Gln。腎也可產(chǎn)生一定量Gln,用于腎小管細胞代謝的能量來源。同時生成的尿氨有利于HCO3-的生成和回收,這對于維持體內(nèi)酸堿平衡至關(guān)重要。
在分解代謝狀態(tài)下,利用Gln的組織細胞(如腸黏膜和受到刺激的免疫細胞)對Gln的需要量可能增加,骨骼肌加速產(chǎn)生Gln。由肌肉組織釋放的Gln可占游離氨基酸池的50%以上,這是肌肉內(nèi)Gln水平下降的主要原因。由于肌細胞產(chǎn)生Gln的能力有限,在創(chuàng)傷/感染后高代謝狀態(tài)下不能適應(yīng)機體需要,血漿中Gln因供大于求而導(dǎo)致濃度下降。Vinnars發(fā)現(xiàn),創(chuàng)傷后24小時即可出現(xiàn)血漿Gln水平降低。這種丟失的程度與創(chuàng)傷/感染的程度呈正相關(guān)。創(chuàng)傷/感染后腸道、腎、淋巴細胞和巨噬細胞對Gln的攝入量大為上升,最高可達2倍以上,肌肉蛋白質(zhì)為滿足此應(yīng)激反應(yīng),消耗量明顯增加。腸道攝入的Gln一方面為黏膜細胞的氧化提供能量,另一方面通過釋放丙氨酸,為糖異生提供原料。全身感染后,肌肉內(nèi)Gln合成酶增加明顯,肌肉大量釋放Gln,肌肉蛋白質(zhì)消耗較創(chuàng)傷時更為巨大和持久,特別是已有蛋白質(zhì)-能量營養(yǎng)不良和Gln消耗的患者。另外,因腸黏膜的血液供應(yīng)障礙,加之過氧化物和細胞介質(zhì)的損害,使腸黏膜內(nèi)谷氨酰胺酶的數(shù)量減少、活性降低,造成腸道對Gln的利用能力降低70%。此時,肌肉和腎釋放的Gln主要流向肝和淋巴組織,并為兩者所利用。這種內(nèi)源性Gln的供應(yīng)不足,使腸黏膜細胞和免疫細胞處于Gln饑餓狀態(tài),如不及時由外界補充Gln,則肌肉消耗加速,腸黏膜代謝底物不足,腸黏膜屏障遭到破壞,出現(xiàn)腸道細胞易位,并持續(xù)加重,腸黏膜衰竭明顯。同時,免疫細胞的增生、細胞介質(zhì)和免疫球蛋白的生物合成受損。因此,若不能經(jīng)飲食補充足夠的Gln,將產(chǎn)生Gln的相對缺乏。
目前可通過腸外營養(yǎng)途徑給予患者谷氨酰胺雙肽制劑。
(二)重組人生長激素(rhGH)的應(yīng)用
生長激素(growth hormone, GH)是腺垂體分泌的一種肽類激素,它是由192個氨基酸組成的多肽,對蛋白質(zhì)、脂肪和糖代謝均有影響。
在創(chuàng)傷、燒傷、手術(shù)后患者的腸內(nèi)營養(yǎng)治療中,給予GH被證明可以促使細胞生長、促進蛋白質(zhì)合成、減少分解代謝期體蛋白和體細胞群的丟失量,改善氮平衡。目前通過重組DNA技術(shù)可制得人生長激素,即重組人生長激素(recombinant human growth hormone, rhGH)。
(三)谷氨酰胺和重組人生長激素的協(xié)同作用
rhGH和Gln在作用上有一些相同之處,都具有促進蛋白質(zhì)合成、促進細胞,尤其是快速增生的細胞(如腸黏膜細胞和免疫細胞)增生的作用。研究表明,當(dāng)把rhGH和Gln一起使用時可以得到一種協(xié)同的作用。
(四)腸內(nèi)營養(yǎng)對腸屏障保護的研究
由于長期腸外營養(yǎng)的患者會出現(xiàn)并發(fā)癥,如腸屏障的損害,故近年來,國內(nèi)外又重新認識到腸內(nèi)營養(yǎng)的重要性,研究表明腸內(nèi)營養(yǎng)對腸屏障有保護作用。
來源:臨床營養(yǎng)學(xué)第3版
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