肠黏液屏障与烧伤后肠道损伤修复的研究进展

Abstract

The intestinal mucus layer is the first line of innate host defense and provides energy for the growth of the intestinal flora. In addition, it plays an important role in regulating intestinal microecology and maintaining intestinal homeostasis. This paper reviews the synthesis, secretion, processing, and modification of intestinal mucus, and focuses on the effect of intestinal mucus barrier on intestinal injury repair and the regulation of intestinal mucus barrier by special nutrients after burn injury.

大面积深度烧伤不仅存在广泛的皮肤及皮下组织损毁, 亦存在多个脏器不同程度的损伤。目前普遍认为肠道是烧伤后易受损的脏器之一, 烧伤后肠黏膜屏障受损是引发肠源性感染、肠源性高代谢乃至脓毒症的重要原因。肠黏膜屏障由4个部分组成, 分别为黏液屏障、生物屏障、机械屏障和免疫屏障, 其中机械屏障和免疫屏障是其核心, 历来受到重视^[1]。以往对黏液屏障的重视不够, 认为它只是起润滑和隔离作用。随着对肠道微生态研究的不断深入, 对肠黏液的认识也不断加深, 目前已经认识到, 肠黏液屏障是肠道的第1道防线, 也是机体与菌群交汇的前沿。肠黏液的外层区域是肠道菌群的聚居场所, 肠黏液既为肠道细菌提供所需能量, 又是阻碍细菌与肠上皮细胞接触的物理屏障。黏液中含有大量免疫调节分子, 能将抗原从肠腔递送至肠黏膜固有层中的树突状细胞(DC), 从而启动免疫应答。因此, 黏液屏障在维护肠道稳态中发挥关键作用, 值得关注。本文将重点总结烧伤后肠黏液屏障的变化规律和其对肠道损伤修复的影响及特殊营养素对烧伤后肠黏液屏障的调控作用。

1. 肠黏液的合成及分布特点

肠黏液是构成肠黏膜屏障的要素之一, 生理情况下, 肠黏液几乎覆盖整个肠腔表面, 是肠道先天防御的第1道屏障, 被称为肠黏液屏障。肠黏液不仅具有过滤和润滑作用, 还可保护肠道使其免受化学和机械损伤。肠黏液由杯状细胞合成、分泌, 杯状细胞从隐窝底部迁移时用黏蛋白填充其分泌囊泡, 囊泡中同时还含有IgG的Fc段γ结合蛋白(FcγBP)、肠三叶因子(ITF)、氯离子通道辅助蛋白1、酶原颗粒蛋白16和前梯度蛋白2等, 分泌囊泡与杯状细胞的顶膜融合后通过胞吐作用将其内容物排出。黏蛋白分泌后, 在低钙离子和高pH值环境下, 通过水合膨胀形成聚合物网状凝胶, 并与其他黏液蛋白结合形成肠黏液层。消化道不同部位的黏液在结构上存在明显差异。小肠黏液稀薄且为单层结构, 利于营养物质吸收。结肠中含有大量细菌, 为阻隔细菌与肠上皮接触, 黏液变厚、变稠并形成内外2层结构, 靠近肠腔一侧的外层黏液为疏松黏液层, 有利于共生菌定居；内层则是紧贴于肠上皮的致密黏液层, 能阻碍微生物的侵入。这样的结构既能阻碍细菌入侵又不妨碍物质吸收, 因而在维持机体内环境稳定中发挥重要作用。结肠黏液为肠道细菌提供了生存空间和所需能量, 而细菌及其代谢产物也能影响肠黏液的结构和功能, 二者相互影响, 互为依存。不同部位的肠黏液层在结构上虽有所差异, 但其核心均为黏蛋白2(mucin2)。黏蛋白2是由肠道杯状细胞分泌的高度糖基化黏蛋白, 黏蛋白2合成障碍与多种肠道疾病相关, 促进黏蛋白2合成及分泌有利于维护肠黏液屏障。

2. 黏蛋白2的合成、分泌及修饰

消化道黏液中的分泌型黏蛋白有6个亚型, 其中黏蛋白2的作用最为重要, 也是被研究得最为透彻的。黏蛋白2也被称为黏液骨架蛋白, 肠黏液层形成依赖于高分子黏蛋白2。黏蛋白2从核糖体翻译后在内质网中通过C端结构域中的二硫键快速二聚化, 其二聚体进入高尔基体被高度糖基化, 在反式高尔基体网络中, 糖基化二聚体通过N端结构域中的二硫键三聚化, 完全成熟的黏蛋白2储存在杯状细胞分泌囊泡中, 并通过囊泡运动或钙离子依赖途径从杯状细胞中释放出来^[2]。肠道微生物、炎症细胞因子和乙酰胆碱等通过钙离子依赖途径刺激杯状细胞复合胞吐引起黏蛋白2快速分泌^[3]。炎症状态下, 黏蛋白2分泌障碍通常伴随着其合成速率的下调。成熟黏蛋白2形成首先依赖于内质网折叠和同源二聚化, 但黏蛋白2具有分子量高、二硫化物含量高及同源寡聚化等特征, 黏蛋白2前体在内质网中易发生错误折叠, 进而影响黏蛋白的成熟及分泌。在敲除肌醇需要酶1β(IRE1β)小鼠中, 异常黏蛋白2在杯状细胞的内质网中积累并伴随着内质网应激, 表明IRE1β能够促进黏蛋白2正确折叠和分泌^[4]。此外, 糖皮质激素可通过增强黏蛋白2前体正确折叠来促进成熟黏蛋白的分泌, 进而减轻内质网应激^[5]。糖基化是黏蛋白转录翻译后的加工修饰, 也是黏蛋白2发挥功能的决定性因素。黏蛋白2异常糖基化修饰会破坏宿主-微生物的相互作用、黏液屏障功能和黏膜免疫。N-糖基化缺陷导致非成熟黏蛋白2在内质网发生错误折叠, 导致内质网应激, 从而引发结肠炎。相较于黏蛋白2 N-糖基化, 其O-糖基化更为重要, 黏蛋白2 O-糖基化在保护黏液免受宿主消化和细菌蛋白酶的侵害方面发挥重要作用, 并有助于形成黏液凝胶。黏蛋白2 O-糖基化是将N-乙酰半乳糖胺添加到丝氨酸/苏氨酸残基上形成Tn抗原, 并通过核心1 β1, 3-半乳糖基转移酶(C1GalT1)和核心3 β1, 3-N-乙酰氨基葡萄糖基转移酶(C3GnT)形成核心1和核心3衍生的O-聚糖, 这一过程中C1GalT1和C3GnT的缺失直接导致肠黏液层功能障碍及肠道微生物稳态的破坏并引发溃疡型结肠炎^[6]。研究表明, 黏蛋白2的糖基化只是其翻译后修饰的第1步, 还必须在黏蛋白2聚糖上进行唾液酸化和黏蛋白2 N末端进行S-棕榈酰化修饰, 才能最终形成成熟的黏液并将其分泌至肠腔^[7-8]。唾液酸转移酶和脂肪酸合酶分别为唾液酸化及S-棕榈酰化的关键酶, 决定着黏蛋白的唾液酸化和S-棕榈酰化程度, 若上述2种酶功能障碍或活性受到抑制, 将导致黏蛋白2成熟受阻, 引起内层黏液变薄或消失, 破坏黏液屏障的完整性, 引发多种肠道疾病。

总之, 黏蛋白2的合成与修饰涉及多个环节, 受多因素调节, 并与肠道疾病的发生、发展密切相关。肠黏液的完整性是影响肠道组织结构和功能的重要因素, 组织灌流下降、氧供/氧耗失衡、炎症反应、细菌毒素刺激等均能破坏肠黏液的完整性, 肠黏液可与肠黏膜其他屏障相互作用, 进一步加重肠道损伤, 破坏肠道稳态。

3. 肠黏液屏障在维护肠道稳态中的作用

3.1. 生物屏障

黏液层作为隔绝肠道内容物和上皮细胞的屏障, 在维持肠道稳态中发挥重要作用。生理状况下, 肠腔中绝大部分细菌能被锁定在外层黏液中, 偶尔进入内层黏液的细菌也能被杯状细胞胞吐分泌的黏液冲刷到外层, 以确保细菌不能定植于肠上皮细胞中。黏液限制细菌扩散的机制如下：(1)细菌可被捕获在黏蛋白2网络的筛孔中并被限制扩散；(2)黏蛋白上的寡糖侧链能与细菌的黏附素相互作用, 限制细菌移动；(3)黏蛋白还可以与细菌表面的黏液结合蛋白、菌毛和鞭毛结合, 阻碍细菌运动^[9]。此外, 有证据表明, 黏蛋白聚糖作为细菌表型的有效调节剂, 在细菌毒力基因表达中发挥作用, 如黏蛋白聚糖可下调铜绿假单胞菌毒力基因lasR和pcrV表达减轻其毒力, 有利于预防肠黏膜感染^[10]。肠道炎症早期, 杯状细胞通过胞吐作用加速释放黏蛋白颗粒, 黏液呈一过性增加, 有利于防止病原体入侵并恢复肠黏液屏障功能。此外, 定位于小鼠结肠隐窝入口的“哨兵”杯状细胞, 一旦感知到隐窝入口处出现细菌, 就会启动一种级联反应, 最终导致黏液持续增加, 从而将细菌冲洗走, 防止炎症性肠病的发生^[11]。炎症加重会导致杯状细胞胞吐作用失调或杯状细胞的耗竭, 黏蛋白合成及分泌受阻, 最终导致黏液屏障功能障碍, 从而导致致病细菌定植和移位。敲除黏蛋白2基因小鼠结肠黏液层合成功能障碍, 较野生型小鼠更容易发生肠道病原体的定植, 更易发生结肠炎^[12]。因此, 增强黏液屏障的稳定性有利于维护黏膜生物屏障。

3.2. 免疫屏障

肠黏液通过黏蛋白的O-聚糖链为分泌型IgA及抗菌肽提供结合位点, 进而维持二者的浓度, 以防止微生物群不受限制地进入上皮。生理情况下, 黏液可使肠道内容物(细菌、真菌、病毒等)远离肠上皮细胞, 使肠道免疫系统接触的抗原量减少。若黏液层变薄, 肠道内容物与上皮细胞的距离变短, 肠道免疫系统就要承受更多的抗原刺激。当黏液屏障受损时, 细菌可与肠上皮接触并进入免疫细胞内, 活化细胞内和胞膜上的免疫传感器(如Toll样受体、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白等), 触发促炎细胞, 如中性粒细胞、巨噬细胞及CD4⁺ T细胞亚群的募集和活化, 导致局部或全身性炎症应答^[13]。当抗原入侵时, 小鼠结肠黏液中的黏蛋白2可以包裹接触肠上皮细胞的细菌或LPS, 同时DC通过摄取黏蛋白2激活DC上的半乳糖凝集素3-凝集素样受体1-Fcγ受体ⅡB复合物, 共同减少因抗原刺激引发的促炎性细胞因子大量合成, 抑制DC的炎症反应^[14]。研究表明, 凝集素样蛋白可以结合各种糖蛋白, 黏蛋白O-聚糖可通过与免疫细胞上众多凝集素样蛋白结合而具有直接的免疫学作用 ^[15]。因此, 肠道炎症的发病机制不但与细菌直接侵袭肠上皮细胞, 引起机体免疫应答激活和炎症反应有关, 还可能与肠黏液层受损, 不能为DC提供免疫耐受信号有关。

3.3. 黏液与微生物相互作用

黏液屏障是宿主与菌群维持共生关系的关键界面。结肠特殊的外层松散黏液层可作为微生物栖息地, 黏蛋白聚糖可充当诱饵为肠道微生物提供营养和附着位点并促进它们的复制和定植。细胞通过模式识别受体, 如Toll样受体, 识别病原体相关分子模式来感知入侵的病原体, 从而区分有益共生菌和病原菌^[16]。微生物和肠黏液屏障之间的相互作用大致可分为以下4种类型：(1)黏蛋白黏附病原菌, 然后通过脱落和蠕动消除病原菌；(2)正常情况下病原菌被限制在黏液内, 无法进入下层上皮, 黏液屏障功能障碍导致病原菌进入肠上皮；(3)有益共生菌分泌蛋白酶和糖苷酶, 把黏液作为宿主提供的“益生元”来刺激共生菌的生长并占据糖基化黏蛋白上可用的结合位点来防止病原体入侵；(4)结肠黏蛋白降解细菌, 产生短链脂肪酸, 并使其进入结肠细胞被氧化生成二氧化碳, 同时被碳酸酐酶转化为碳酸氢根离子, 利于沉淀钙和提高上皮表面pH值, 从而促进黏液分层及成熟黏蛋白分泌。前2种类型类似于3.1提到的黏液生物屏障功能, 这4种类型都与黏液屏障结构及功能完整性相关。生理条件下黏液屏障与肠道菌群处于动态平衡, 当微生物降解黏蛋白的速度快于杯状细胞分泌黏蛋白的速度时, 黏液层变薄, 此时, 细菌可穿透黏液层到达肠上皮, 诱发肠道炎症；而黏液分泌速度快于降解速度时会导致黏液层厚度增加, 黏液积聚使肠壁水潴留, 进而导致肠肿胀。因此, 维持黏蛋白合成和降解之间的平衡有利于防止黏液屏障受损。

黏蛋白降解细菌可分为益生菌和病原菌, 它们在黏液合成和降解中发挥关键作用。益生菌降解黏蛋白的方式类似于病原菌, 但不会穿透结肠内部黏液层, 进而降解结肠内部黏液层。阿克曼菌、多形拟杆菌、普拉梭菌等人类肠道常驻有益细菌可降解黏蛋白并对其他降解黏蛋白的病原菌发挥竞争性抑制作用, 其代谢物可促进与其共存的微生物生长及成熟黏蛋白2分泌, 从而使黏液屏障不断更新。然而, 在病理情况下, 厚壁菌门、拟杆菌门和疣微菌门细菌的丰度降低, 兼性厌氧菌的丰度增加, 这些丰度变化表明细菌多样性降低, 有益菌丰度降低, 病原菌丰度增加。结肠病原菌可以降解黏液层并穿透内部致密黏液层, 随后黏附并定植于肠上皮细胞中, 从而引起感染。同为黏蛋白降解细菌, 为什么益生菌利于黏液屏障更新、平衡, 而病原菌却能打破这种平衡呢?相较于益生菌, 肠道病原菌产生的毒力因子会破坏黏蛋白分泌和降解之间的平衡, 其本身更易穿透结肠内部黏液层, 进而降解内部黏液层, 导致细菌移位。大肠埃希菌通过自转运蛋白A和空泡化自转运体毒素的蛋白酶参与黏蛋白降解。此外, 艰难梭菌感染后, 艰难梭菌毒素A对杯状细胞复合胞吐作用进行快速抑制, 进而影响黏蛋白的合成和分泌^[17]。因此, 结肠炎症恶性循环的特点是肠道微生态失调和黏液屏障受损, 关注黏液层微生物群对黏液合成和降解的调节有利于维持肠道稳态。

4. 烧伤后肠黏液屏障的变化规律及损伤机制

严重烧伤后组织缺血、缺氧和炎症反应可导致肠道结构受损、功能障碍。肠黏膜屏障受损是导致烧伤后肠源性感染和肠源性高代谢, 进而引发MODS的重要原因^[18]。以往研究多集中于机械、免疫和生物屏障, 烧伤后黏液屏障损伤机制鲜见报道。本课题组前期研究表明, 烧伤小鼠早期黏液分泌呈一过性增加源于烧伤应激导致杯状细胞胞吐作用增强, 短时间内释放大量黏液。随着烧伤小鼠伤情发展, 杯状细胞功能受损, 黏液分泌减少, 黏液层明显变薄^[19]。此外, 烧伤小鼠小肠黏液相关抗菌肽、分泌型Ig以及黏液唾液酸水平均显著降低^[19]。这提示, 烧伤后黏液不仅分泌量明显减少, 其化学结构也发生明显改变, 从而导致黏液屏障受损。本课题组最新的形态学研究表明, 烧伤后结肠黏液层变薄, 致密程度下降, 大量的细菌穿过黏液外层, 进入黏液内层, 导致细菌黏附和定植于肠上皮, 为细菌移位奠定了基础(另文发表)。结合文献和本课题组前期研究结果, 笔者推测烧伤后黏蛋白合成、修饰障碍以及病原菌对黏蛋白的降解等因素是导致黏液屏障受损的重要原因。研究表明, 黏液屏障的改变和黏蛋白的生物合成与结肠炎的发生和发展密切相关, 在小鼠结肠炎中观察到成熟黏蛋白2分泌减少, 黏液层变薄, 这种减少是由杯状细胞数量减少以及非糖基化的黏蛋白2前体累积所致, 错误折叠的黏蛋白2前体在杯状细胞的内质网内积聚引发内质网应激, 并导致成熟黏蛋白的分泌减少^[20]。黏蛋白2极易在内质网中发生错误折叠, 而蛋白质二硫键异构酶(PDI)能够促进黏蛋白2正确折叠。烧伤小鼠和脓毒症大鼠PDI活性降低, 导致非糖基化黏蛋白2错误折叠并积累在内质网中, 这种错误折叠导致黏液屏障功能障碍并伴随内质网应激引发的炎症反应^[21-22]。如前所述, 成熟黏蛋白的合成及分泌不仅依赖黏蛋白2的正确折叠, 还需要通过黏蛋白2转录翻译后的加工修饰来实现。烧伤患者临床表现为顽固而持久的高分解代谢, 胰岛素分泌被抑制, 烧伤刺激神经内分泌系统增强糖异生, 使葡萄糖增多, 但烧伤后胰岛素抵抗使机体组织利用葡萄糖的效率下降, 这种糖代谢模式的变化导致糖酵解代谢通量减少。当葡萄糖进入细胞后, 被磷酸化为6-磷酸葡萄糖, 其中大部分转化为6-磷酸果糖, 用于糖酵解和能量转化。然而, 小部分合成的6-磷酸果糖进入己糖胺生物途径, 产生尿嘧啶二磷酸-N-乙酰葡糖胺(UDP-GlcNAc)作为糖基化反应底物。UDP-GlcNAc可通过尿苷二磷酸-半乳糖-4-差向异构酶异构化为尿苷5′-二磷酸-N-乙酰半乳糖胺, 用于高尔基体中黏蛋白2糖基化。烧伤后机体组织利用葡萄糖的效率下降, 使得流向己糖胺途径的代谢通量减少, 黏蛋白2糖基化受阻, 最终导致黏液屏障功能障碍。因此, 烧伤后高代谢引起的黏蛋白2糖基化修饰障碍是导致黏液屏障受损的重要原因。

肠道是人体最大的细菌库, 对维持宿主和微生物组之间的体内平衡至关重要。生理情况下, 共生细菌以宿主未消化的食物多糖和黏蛋白聚糖作为能源。烧伤后肠道细菌更多的是从黏蛋白聚糖中获取能量^[23]。研究表明, 烧伤患者细菌多样性下降, 拟杆菌、梭杆菌、双歧杆菌及乳酸杆菌属的丰度降低, 兼性厌氧菌丰度增加, 烧伤患者中的致病性和侵袭性大肠埃希菌O83：H1丰度最高, 肠杆菌科致病性埃希菌丰度也显著增加^[24]。此外, 严重烧伤小鼠细菌多样性下降, 变形杆菌的丰度增加, 产生短链脂肪酸的有益细菌丰度降低^[25]。烧伤后黏蛋白降解病原菌的增多必然打破黏蛋白分泌和降解之间的平衡, 导致黏液屏障受损。有研究表明, 阿克曼菌在无菌小鼠中通过扰乱宿主黏液稳态来加剧鼠伤寒沙门菌诱导的肠道炎症^[26]。阿克曼菌过度生长会导致黏蛋白降解并可能促进小鼠结肠黏膜损伤^[27]。艰难梭菌感染的发病率与严重烧伤患者的生存率呈正相关^[28-29]。烧伤患者持续使用抗生素是导致艰难梭菌感染的重要原因。一项临床研究指出, 烧伤后艰难梭菌感染导致阿克曼菌丰度增加和普拉梭菌丰度降低, 这种菌群失衡直接导致黏液屏障受损, 进而加重肠黏膜炎症^[30]。假设黏蛋白降解细菌与烧伤后艰难梭菌感染的发生机制有关, 当黏蛋白作为唯一的碳源时, 阿克曼菌通过降解黏蛋白释放单糖, 吸引艰难梭菌定植并促进其生长^[31]。烧伤后抗生素的持续使用导致阿克曼菌过度生长, 黏蛋白过度消耗使黏液层变薄, 不再为艰难梭菌提供定植结合位点。艰难梭菌抑制黏蛋白分泌并移位至肠黏膜, 导致假膜性结肠炎及抗生素相关性腹泻。因此, 烧伤后肠黏液屏障损伤的机制可能与肠道菌群紊乱相关, 其机制尚待进一步研究。

5. 特殊营养素在维护烧伤后肠黏液屏障中的作用及其机制

5.1. 谷氨酰胺

谷氨酰胺是体内含量最丰富的条件必需氨基酸, 是肠黏膜重要的能源物质, 能为蛋白质和核酸的合成提供氮源, 被誉为组织间的“氮梭”。临床实践证明, 谷氨酰胺在维持肠道黏膜上皮结构的完整性方面起着十分重要的作用。它一方面为黏膜上皮细胞提供能量, 加强肠道的屏障结构；另一方面通过调节IL-4和IL-10, 增加IgA的分泌, 从而防止肠道细菌黏附到肠黏膜和细菌移位, 但是谷氨酰胺是否能够促进结肠黏蛋白2成熟、分泌尚未见报道。研究表明, 烧伤小鼠肠黏膜上皮细胞内谷氨酰胺很快耗竭, 杯状细胞功能受损, 黏液合成能力降低, 补充谷氨酰胺后黏液层核心蛋白黏蛋白2表达水平增加^[32], 但该研究未对黏蛋白2合成及分泌机制进行分析。研究表明, 谷氨酰胺可通过激活猪肠上皮细胞中的IRE1和X盒结合蛋白1, 减少内质网中蛋白质错误折叠并维持内质网稳态^[33]。以上研究结果提示, 谷氨酰胺可能通过促进黏蛋白2正确折叠, 进而维护肠黏液屏障。此外, 谷氨酰胺是形成糖基化反应底物UDP-GlcNAc的关键营养物质, 可通过己糖胺生物合成途径促进大鼠心肌蛋白质糖基化, 保护大鼠心脏, 使其免受缺血再灌注损伤^[34]。因此, 烧伤后补充谷氨酰胺能够促进黏蛋白2正确折叠和糖基化, 从而维护肠黏液屏障。

5.2. ITF

ITF是由59个氨基酸组成的小分子多肽, 除了具备生长因子的基本特性, 即能促进肠上皮细胞增殖与移行外, 还能增加黏蛋白的稳定性, 在维护肠黏液屏障中发挥重要作用。ITF曾被命名为黏液结合肽, ITF靠近氨基端中有一段含34~36个氨基酸的核心序列, 其间具有和黏蛋白2糖链的结合位点。以往研究证实, ITF缺陷小鼠黏液层薄且可渗透, 重组人ITF可促进回肠杯状细胞增殖和黏液分泌, 调节肠黏液屏障功能^[35]。ITF通过与黏蛋白2结合来增加黏液的黏度和弹性, 将条件致病菌及共生菌与肠上皮细胞层隔离开来, 从而维持肠黏液屏障结构的完整性^[36]。此外, ITF可与FcγBP形成异源二聚体, ITF-FcγBP异源二聚体与黏蛋白2以共价和非共价方式相互作用, 这种异聚结构有助于维持黏蛋白网状物的稳定性^[37]。本课题组研究表明, 烧伤小鼠ITF合成、分泌明显减少伴随着黏液屏障功能障碍, 口服重组人ITF可促进严重烧伤小鼠肠黏膜中谷氨酰胺的转运, 促进黏蛋白2合成、分泌^[38]。综上, ITF与黏蛋白2可协同作用促进黏液屏障稳定, 进而维护烧伤后肠黏液屏障。

5.3. 纤维素及益生菌

维护烧伤后肠黏液屏障原则上应控制肠道微生物群的进一步扰动或将微生物群恢复到病前状态。有研究表明, 小鼠烧伤后补充纤维素可为肠道提供保护, 并减轻肠道屏障破坏导致的细菌移位, 但机制尚不清楚^[39]。研究表明, 当喂食无纤维素饮食时, 定植于人类肠道的14种微生物群代谢模式从纤维聚糖降解转变为黏液聚糖降解, 导致结肠黏液层严重破坏, 进而增加疾病的易感性^[40]。此外, 小鼠在慢性或间歇性膳食纤维缺乏期间, 肠道微生物群可直接将宿主分泌的黏蛋白聚糖作为营养来源, 导致结肠黏液屏障被侵蚀^[41]。补充纤维素后, 肠道微生物将膳食多糖解聚和发酵成宿主可吸收的短链脂肪酸并通过调节肠腔内pH值刺激黏液产生, 维持肠黏液屏障完整性。烧伤患者早期肠内营养只能给予少量的纤维素, 并不能满足细菌对聚糖的需求, 因此可以考虑给予一定剂量的益生菌, 如乳酸菌和双歧杆菌, 通过增加肠上皮细胞黏蛋白的表达和占据病原体定植位点, 防止病原菌入侵, 从而减轻结肠炎症反应。有研究表明, 还可将益生菌用于危重烧伤患者的治疗, 以预防抗生素过量使用引起的艰难梭菌结肠炎^[42]。但也有研究表明, 在烧伤患者中使用乳酸杆菌并不能改善肠道多样性, 这可能是由于乳酸杆菌对烧伤患者常用的许多广谱抗生素敏感^[43]。因此, 烧伤患者应谨慎使用益生菌, 直到有充分的前瞻性随机对照试验数据表明这种治疗方法的风险和益处。

6. 展望

随着肠道菌群日益成为临床医学、基础医学与生命科学的热点问题, 肠黏液屏障的热度也在不断提升, 以往被忽视的肠黏液也日益受到重视, 成为肠黏膜屏障研究的新热点。肠道微环境的复杂性和黏蛋白结构的多样性使得对肠黏液的研究面临诸多困难, 今后需要重点突破的方向大致有以下几个方面。首先, 应从结构生物学的角度深入研究多种翻译后修饰模式对黏蛋白空间结构的影响, 这主要依赖X线晶体学、核磁共振波谱学、分子成像等技术手段的突破, 有望解决黏蛋白错误折叠及黏蛋白糖基化后的修饰问题。其次, 肠黏液对肠道免疫和炎症的影响值得深入研究, 肠黏液作为肠道免疫系统与肠道微生物衔接的桥梁, 其重要性不可低估。现有的证据已充分证实了肠黏液与肠道免疫和炎症密切相关, 但受限于研究手段, 目前多集中于相关性研究, 因果关系的研究还不多。随着研究手段的不断提升, 尤其是分子免疫学和糖组学研究的深入, 将为阐明黏液与免疫相互作用机制奠定基础。最后, 黏液与菌群关系的研究应不断深化, 这主要依赖于肠道微生态研究手段的提升。目前单细菌高通量鉴定和定量技术的逐步开展, 为深入研究黏液与菌群的相互作用, 以及黏液屏障对肠道其他屏障的影响提供了有力的技术手段。随着生物前沿技术的发展和多学科的交叉融合, 人们对黏液屏障的认识必将不断加深, 对黏蛋白合成及修饰的调控手段也将不断丰富, 在不远的将来通过调控肠道黏液屏障来减轻肠道损害, 维持肠道稳态将成为现实。

Funding Statement

国家自然科学基金面上项目(82172202)

General Program of National Natural Science Foundation of China (82172202)