肠道功能障碍血清学评价指标的研究进展

近年来,肠道功能的重要性逐渐被人们所认识,特别是能及时、准确、客观地判断肠功能障碍及其严重程度,将会对疾病的救治有着重要影响,因此,如何判定肠功能状态,筛选有效的监测指标受到了临床特别的关注。然而,由于小肠距消化道两端开口较远,采用消化道镜检、腹部影像学等常规方法对小肠功能障碍进行诊断及评估预后尚存在着较大难度。一般临床上大多数器官功能障碍均采用血清学相关指标,但肠功能障碍的血清学判定指标目前缺乏肯定性结论,本文仅就近年来在临床显示出具有一定应用前景的相关血清学标志物做一综述。

1肠脂肪酸结合蛋白(IFABP)

肠脂肪酸结合蛋白(intestinalfatty犯dhn山ngproteins,IFABP)是脂肪酸结合蛋白(fattyacidhndingproteins,FABPs)家族中的一种低分子量的胞液蛋白。1972年,Ockner等[1]首次证实了IFABP存在于小肠上皮细胞,主要参与长链脂肪酸摄取、转运及代谢,故将其为命名为肠脂肪酸结合蛋白。IFABP仅存于胃肠道黏膜,相对分子质量为14~15kD,由10条反向平行的β折叠肽链构成类桶状构象。

在正常情况下,血中并不能检测到IFABP,但在成熟小肠黏膜细胞的胞浆中含量非常丰富,约占小肠上皮细胞胞质蛋白的1%~2%[2]。一旦肠道受到缺氧、缺血及再灌注等损害时,由于肠上皮细胞通透性增加,rABP便可释出并通过毛细血管及毛细淋巴管进人血循环,进而使血中IFABP水平增高。Maurice等[3]对51例肠道疾病患者及呢名健康志愿者的血清IFABP水平进行了比较,结果显示,在所有罹患肠道疾病的患者血清中,IFABP水平增高,而在健康对照组血清中则未能检出IFABP。还有研究[4]发现,当坏死肠管切除后,血清中IFABP水平也随之下降,甚至不能测出。这些研究结果均显示,血清中的IFABP水平是与肠道病变密切相关的。另外,还有许多针对肠道各种疾病的国内外动物实验及临床研究亦证实了上述结果,由此进一步均提示,IFABP具有较好的器官特异性[56]。部分研究结果还显示,肠绒毛IFABP含量远高于陷窝部位,而小肠缺血时肠黏膜对缺血反应比较敏感,故可导致肠黏膜绒毛部位最先受累,因此,在肠道受损初期,释放人血的IFABP即可被检出。Go11in等[7]对大鼠肠腔内灌注由酪蛋白(10mg/mL)和丙酸组成的pH为4,0葡萄糖酸钙盐(50mg/mL)混合液,结果发现,在肠道受损15min后,外周血中即可检出IFABP增高,且其水平可快速从4.0n酽mL升高至(171±们)n酽mL,并维持在较高水平;同时,光镜下对3h后的肠道标本进行观察显示,仅为肠上皮绒毛发生坏死,并没有一份标本出现透壁性坏死。此结果进一步表明,IFABP在肠黏膜损害早期反应的灵敏性和诊断价值。国内柳刚等[:]对胃肠功能障碍的危重症患者观察也证实,胃肠功能障碍早期血清IFABP水平即出现增高。另外,一般情况下,血清酶中对热不稳定,容易发生蛋白变性,而IFABP具有热稳定性的优点,Kanda等[9]研究发现,1FABP在室温条件下,即使保存zh也相当稳定,仍可达总活性的呖%左右。由此提示,rABP检测样品在一定条件下不需特殊保存,方便了临床检测,特别是目前采用的酶联免疫法更便捷了IFABP检测的临床应用。

值得注意的是,一个外科合并感染、器官衰竭或sIRS的重症患者与无并发症者的IFABP水平的研究发现,两者间并未见到显著性差异[10]。但部分学者[11]认为,这些结果可能是与重症患者多存在心排血量下降、肾脏滤过或浓缩、稀释功能障碍等影响因素,使其检测水平出现偏差相关。但是无论如何,有关人类IFABP的特性及其与肠道缺血性疾病关系的研究是值得临床进一步探讨的。

2瓜氨酸(Citmlline)

瓜氨酸作为“尿素-鸟氨酸循环”的中间代谢物已为人们所熟知,一般在生理状况下,尿素-鸟氨酸循环生成的瓜氨酸在肝脏被进一步转化为精氨酸,并以循环方式维持其在体内的动态平衡。因此,在正常人血清中实际检测到的瓜氨酸仅是微量的、稳定的低水平状态。近年来的一些研究发现,在肠道黏膜上皮细胞中存在着一种二氢吡咯-5-羧酸合成酶,可将体内的谷氨酰胺通过谷氨酸-鸟氨酸途径代谢为瓜氨酸,但由于结肠上皮细胞中二氢吡咯一5一羧酸合成酶的活性仅为小肠黏膜上皮细胞的1/10~1/20,所以,小肠黏膜上皮细胞成为血清中瓜氨酸最主要的来源。通过检测血清中瓜氨酸水平可以客观反映小肠黏膜上皮细胞的数量变化,尤其是肠道整体吸收功能状态[12],由此,瓜氨酸检测受到临床的关注。Papp猫等[Ⅱ1通过观察小肠移植过程中瓜氨酸的变化发现,随着移植排斥反应的逐级加重,血清中瓜氨酸水平也明显下降。另外,Herbers等[⒕]在观察大剂量化疗对肠黏膜损伤时也发现同样的改变。龚剑峰等[1s]通过在Ⅹ线透视下行小肠低张造影而估算小肠的表面积,并以血清中检测到的瓜氨酸水平进行了比较,结果显示,血清瓜氨酸水平与残存小肠长度及表面积呈正相关,同时还发现,随着患者肠道治疗康复,血清瓜氨酸水平也显著增高。

由此提示,瓜氨酸水平与肠道受损程度之间的关系;同时也提示,瓜氨酸水平下降与小肠黏膜上皮细胞数量的减少密切相关。C1·enn等[12]跟踪观察了57例短肠综合征的患者,并对其进行了至少2年随访,发现短肠综合征患者的瓜氨酸水平明显低于健康人群[(⒛±13)uoml/LⅦ(细±10)um。l/L]。通过进一步的多因素分析后还发现,瓜氨酸与小肠的长度及净吸收脂肪量有关,而与体质量指数及肌酐清除率无关。最近Denis等[“]对行肠道双口造瘘术的患者进行了研究,系统观察了瓜氨酸水平与不同类型肠道长度(即术后造瘘口前肠道的长度和术后造瘘口前后肠道的总长度)的关系,结果显示,血清瓜氨酸水平与具有吸收功能的小肠长度(术后造瘘口前肠道的长度,不包括术后改行的下端肠道)呈正相关,而与整个小肠的长度(即术后造瘘日前后肠道总长度,包括术后改行的下端肠道)无关。另外Crenn等[12]以是否需要依赖胃肠外营养支持治疗将肠功能障碍分为永久性和暂时性两组,并以zOumol/L水平作为血清瓜氨酸临界点的研究结果显示,瓜氨酸对永久性肠功能障碍短肠综合征诊断具有较高敏感性(92%),特异性(90%),阳性预测价值(90%),以及阴性预测价值(95%);同时与其他相关标志物检测的结果进行比较还发现,瓜氨酸水平对评估暂时性或永久性肠功能障碍更可靠。

由于瓜氨酸是-种非蛋白质氨基酸,不由人体DNA编码生成,因而不会在体内蛋白质生物合成中嵌人蛋白质内,故血清瓜氨酸与患者的营养状况指标(体质量指数、白蛋白、前白蛋白、转铁蛋白、纤维连接蛋白)和静息能量消耗均无独立的相关性,而且普通饮食中谷氨酸酰胺的含量也不会对血清瓜氨酸水平产生大的影响[″]。相关研究还发现[1:],只有肾脏功能受到较明显损害时(血浆肌酐清除率低于sOmL/诵n),由于肾脏将瓜氨酸转化为精氨酸和进一步排泄瓜氨酸的能力降低,会引起血浆瓜氨酸水平假性增高外,其他脏器的功能状态(如肝脏)与血清瓜氨酸水平相关性极小。因此可以认为,当肾功能处于正常情况下,血清中瓜氨酸水平变化仅与小肠黏膜表面积相关[1Q]。当然,血清瓜氨酸变化水平在理论上也存在一定的局限性,这主要是由于精氨酸需在一氧化氮合酶(NOs)的催化下才能转化为瓜氨酸,当⒊RS诱导机体生成较多的一氧化氮合成酶时,将会引起肠外因素的瓜氨酸水平增高,进而导致检测到的瓜氨酸水平出现偏差。因此,对存在⒏RS和急性肾衰竭的℃U患者,瓜氨酸的诊断意义尚有待进一步评价[⒛]。

3血D-孚1酸(D-lactate)

根据人体内乳酸结构不同,可将其分为D-乳酸和L-乳酸。D-乳酸主要是由克雷伯菌、大肠杆菌、乳酸杆菌和拟杆菌属等多种肠道细菌,以碳水化合物为前提或底物发酵而形成的代谢终产物[2I],哺乳动物其他正常组织既不产生D-乳酸,也没有D-乳酸脱氢酶可将其快速进行代谢,故正常机体内血中D-乳酸处于低水平状态[22],~旦由于某些原因引起D-乳酸水平升高,即可在体内形成D-乳酸堆积。

D-乳酸血症作为一种疾病由UribaaⅡi等[23]于1979年首先描述,发现其常继发于短肠综合征患者。通过不断积累的研究结果[91]发现,当肠道功能受到损害时,进入肠道内的碳水化合物可被发酵转化为无机酸,引起肠腔内pH值及微环境发生改变,并使得某些产生D一乳酸的主要菌群过度生长,从而致使肠道内D-乳酸水平迅速升高。于是MuⅡ呷等[22]进一步提出了一个假设,即在缺血肠段中某些迅速大量增殖的菌群将会进一步导致肠段缺血,进而破坏肠黏膜屏障功能,并将会使产生的大量D-乳酸跨过黏膜屏障进入血液中。

为了验证这个假设,他将大鼠进行了不同分组(单纯性肠梗阻组、绞窄性肠梗阻组和肠系膜上动脉结扎组)试验。结果发现,绞窄性肠梗阻组及肠系膜上动脉结扎组大鼠在手术后5血n时,血清D一乳酸水平即开始出现显著的升高,术后2h和4h肠系膜上动脉结扎组的D-乳酸水平明显高于其他各组;单纯性肠梗阻组在术后4hD-乳酸水平也明显升高。随后,MuⅡ叮等[24]又进一步观察了31例因急腹症而行开腹手术的患者(其中包括可疑肠系膜动脉缺血的患者),结果发现,肠系膜缺血患者的D-乳酸水平较正常患者以及其他类型的腹部创伤的患者明显升高,由此提示,D-乳酸可作为鉴别急性肠系膜缺血的有效血清学指标。其他的许多研究也提示,血清D-乳酸水平升高对不同原因导致的肠道功能障碍具有诊断意义。热s耐ian等[25]观察了12例行开放性大动脉重建术的患者,通过乙状结肠镜留取活体组织标本,发现在术后2h伴有结肠缺血的患者其D-乳酸水平即出现了明显的增高,预示了此类患者术后早期罹患缺血性结肠炎的风险。还有人[26]发现,在失血性休克或创伤性休克的大鼠中也存在着D-乳酸水平升高,且与休克的严重程度呈正相关,其D-乳酸的水平也与光镜下观察到的肠黏膜受损程度呈正相关,由此也提示,D-乳酸或可作为评价休克后肠道损伤的有效标志物。国内乔治等[27]的研究显示,肠道术后伴有⒏Rs较无⒊RS患者D-乳酸水平存在明显差异,提示D-乳酸水平可能与内毒素/肠道细菌移位相关。因此,检测D-乳酸外周血水平不仅反映了肠黏膜通透性的增加,也间接反映肠黏膜损害情况,尤其是对急性肠系膜缺血导致的肠道损伤具有更显著的鉴别意义。值得注意的是,一些研究[2:]也发现,D-乳酸的升高程度与坏死肠管的范围关系似乎并不是很密切,它仅是间接反映肠损伤的一项指标,其水平还受到肠内、外及肠道微生态环境(如进食状态、肠道菌群过度繁殖)等因素的影响[29],因此,在分析时需注意加以鉴别。

4二胺氧化酶(DA0)

DA0是一种可以催化组胺和多种多胺类物质的细胞内酶,亦称为含吡哆醛的胺氧化酶或组胺酶,1929年首先由Best[3°]发现及命名。其后,Zelle[31]在研究肾酶中发现了一种可分解腐胺和尸胺的酶,并命名为DA0,现在已将组胺酶和DAO同义使用。此酶g~s%以上存在于小肠黏膜上层绒毛细胞的胞浆中,其余5%存在于肾和胎盘组织,其活性与黏膜细胞的核酸和蛋白合成密切相关。该酶通过调节细胞内外离子平衡,影响胞内传导通路,维持细胞内Ca2+稳态,以及抑制膜脂质过氧化、促进细胞修复等环节起着调控肠黏膜增殖的作用[32]。加之该酶在外周血中活性稳定,故而可以通过测定血中DA0的活性变化反映小肠黏膜上皮细胞成熟度、完整性、肠道损伤和修复情况。

黎君友等[33]通过建立多种创伤后肠道损伤的动物模型发现,多数创伤模型血清DAO的水平均增加,且其变化与乳酸、肿瘤坏死因子、脂多糖等指标相关,与小肠组织学检查结果基本一致;同时,该研究还发现,组织DA0的水平与血浆DA0水平呈负相关,提示当肠道功能受损后,一方面,肠道修复过程中所需要的核酸、蛋白的大量合成,以及肠缺血时所产生的组胺和其他多胺等血管活性物质的代谢均刺激了血DA0水平的升高;另一方面,DA0伴随坏死肠黏膜细胞脱落入肠腔,进而通过肠细胞间隙淋巴管和血管人血,也导致了血DAO水平的上升和组织DA0水平的下降。%ssa等[34]相关研究也显示,经注射DA0抑制剂的实验动物存活时间缩短,且与剂量呈直线相关,而提前给予H1、H2受体拮抗剂则可抵消这-作用。由此推测,肠缺血时该酶在代谢组胺和其他多胺等血管活性物质方面对机体还具有保护作用,此特J跬或许可以在临床治疗肠功能障碍的方面提供一些启发。

Guo等[35]根据APACHEⅡ评分将38例重症术后患者依据是否伴有肠功能障碍分为两个亚组进行比较发现,DA0的水平在肠功能障碍组明显高于非肠功能障碍组及对照组,非肠功能障碍组高于对照组。由此提示,DA0对重症患者肠功能障碍评价的敏感性。而且该研究还显示,非肠道功能障碍组患者即使在还未表现出明显的临床症状及体征时,DAO水平已经升高,而且死亡组的DA0水平高于存活组9由此也提示,DA0水平与患者预后相关。一项利用DA0水平变化监测失血性休克患者的肠道黏膜屏障功能状态的研究[36]还显示,以DA0为指标可能会较脂多糖(LPS)更为敏感,而且伴有器官功能障碍较无器官功能障碍患者的DA0水平明显增高,由此也提示,对于不同病因所致的肠功能障碍,DA0均有较好的评估价值。

需注意的是,当患者存在妊娠、肝素输入`恶性肿瘤等情况时,血浆DAo水平也可增高[37];而克隆病、使用某些化疗药物后则可能使其降低[3:39],这些干扰情况需在临床分析时加以鉴别。

综上,近年来,除了上述研究较多的肠道损伤血清学标志物外,还有部分学者对血清内毒素、炎症介质、组氨酸脱羧酶(HDC)、乳酸脱氢酶(LDH)、β-葡萄糖苷酶(GBG)、聚乙二醇类探针、血清磷酸盐等进行了相关研究。但由于研究方法尚不成熟或特异性欠佳或敏感性较低,故辅助临床诊断的作用有限,本文未一一阐述。相信随着肠道功能的重要性逐渐被人们所认识,今后对该方面的研究将会进一步深化,血清学标志物也将在肠功能损伤早期诊治中展示出不可估量的价值。,
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