黏蛋白在胃食管反流病發病機制中的作用研究進展

齊梅?周悅?張夢圓?方盛泉

【摘要】胃食管反流?。℅ERD）是臨床常見的一種治療具有挑戰性的反復發作性疾病。長期燒心和（或）反流癥狀嚴重影響患者日常生活質量。研究表明，GERD與食管抗反流屏障受損密切相關，黏蛋白（MUC）即為該屏障主要組成成分。該文主要對MUC在GERD發病機制中的作用及其影響因素作一綜述。

【關鍵詞】黏蛋白；胃食管反流；發病機制；影響因素

Research progress on the role of mucin in the pathogenesis of gastroesophageal reflux disease Qi Mei，Zhou Yue， Zhang Mengyuan， Fang Shengquan. Department of Gastroenterology， Yueyang Hospital of Integrative Medicine， Shanghai University of Traditional Chinese Medicine， Shanghai 200080， China

Corresponding author， Fang Shengquan， E-mail： fsq20032003@163.com

【Abstract】Gastroesophageal reflux disease （GERD） is a common recurrent disease and the treatment of GERD is challenging. Chronic heartburn and/or reflux symptoms seriously affect the quality of daily life of patients. Studies have shown that GERD is closely associated with the impairment of anti-reflux barrier of the esophagus， of which mucin （MUC） is the main component. The role of MUC in the pathogenesis of GERD and influencing factors were reviewed in this article.

【Key words】Mucin； Gastroesophageal reflux； Pathogenesis； Influencing factor

酸、蛋白酶以及其他化學因素刺激食管黏膜并在其表面堆積，食管管腔分泌的相關蛋白在食管表面形成特定保護屏障，兩者通過拮抗作用維持平衡。由于長期受外界化學強刺激如酸的影響，食管上皮細胞間隙擴張，完整性缺失，抗反流屏障受損則極易誘發導致胃食管反流?。℅ERD）。黏蛋白（MUC）被證實為食管上皮抗反流屏障的主要組成部分，本文就MUC在GERD中的發病機制及調控其分泌表達的因素作一綜述。

一、MUC概述

MUC是一種對蛋白酶具有抵抗作用的密集型復雜結構，其特征為一個大的絲狀結構域，由杯狀細胞合成，通過高分子量O連接的糖蛋白，使黏液具有黏性，屬于保護性糖蛋白家族。相關研究統計表示，該蛋白家族共包含有22種特征成員（MUC1～MUC22）；根據其在食管上皮組織中的作用及結構形態將其分為分泌型MUC與膜結合型MUC［1］。分泌型MUC是一種不具有跨膜結構域，借助于食管黏膜下的黏液腺分泌以及吞咽唾液恢復結構功能保護食管黏膜免受機械與化學侵蝕的第一層保護屏障，包含有MUC2、MUC5AC、MUC5B、MUC6、MUC7、MUC8和MUC9等，進一

步細分為大型凝膠性MUC與小型可溶性MUC；其中MUC2、MUC5AC、MUC6與反流性疾病密切相關［2］。分泌型MUC僅存在于食管黏膜表面并起特定的保護作用，相比于分泌蛋白，膜結合型MUC具有信號傳導能力，從而影響GERD發生發展，有關于MUC的異常表達已在諸多報道中體現。

二、MUC與GERD

GERD的發病機制包含食管上皮細胞間機械性黏合松弛，誘發擴張細胞間隙導致第一道防護屏障損傷（食管黏膜完整性早期受損）；食管運動障礙、括約肌壓力降低影響食管上皮頂端表達膜結合型MUC封閉干預旁路功能，相關特異性靶點通道經調節對酸性刺激通透性增加，進一步刺激黏膜導致反流癥狀頻發［3-4］。經證實至少有3種MUC與GERD的發病機制及加重緩解因素密切相關。正常人咽喉上皮細胞中可監測到MUC1等13種MUC表達，其中MUC1、MUC4為主要跨膜MUC；而存在咽喉反流性疾病的患者，作為氣道黏液主要成分的MUC2、MUC5AC、MUC5B表達明顯降低，從而進一步影響抗反流保護屏障導致GERD［5］。研究發現，GERD患者中MUC5AC、MUC2編碼基因存在異位表達；一項體外模型研究指出，MUC5AC和MUC6的下調降低了黏膜對胃酸的保護作用［6］。已存在反流的患者因反流對食管黏膜的反復損傷導致MUC表達改變，即從正常的膜結合型MUC、黏膜下腺分泌型MUC轉變為分泌膠凝型MUC，類似于胃腸道中發現的MUC，食管黏膜保護屏障結構發生改變，防御作用減弱而致GERD。

1. MUC1

MUC1是一種已被證實參與腫瘤增殖相關的MUC，在人體中通過兩種不同形式表達：跨膜蛋白復合物及分泌異構體；于食管上皮頂端表達，依附腸激酶、特異性蛋白聚糖等融合組成的復雜蛋白體結構域，形成“糖萼”，固定于細胞表面。一項GERD的體外實驗證實，MUC1對酸和胃蛋白酶的反應高敏感，在已建立的實驗條件下證實MUC1的表達與定位在酸暴露發生時即刻達到穩定，而酸暴露時間延長則MUC1明顯增加［7］。另有文獻報道，在GERD患者中，根尖連接處MUC的失序與異常表達是反流癥狀持續的代表參數。在反流發生過程中有幾種膽汁酸分泌影響MUC1表達上調。MUC1在眾多疾病的惡性轉化過程中均存在過表達，并作為公認的一種致癌分子，參與多種信號通路調節細胞凋亡等生理病理階段［8］。

2. MUC2

在正常食管的黏膜表面黏附有與胃類似的保護性黏液凝膠屏障；當食管黏膜長期受酸等物質侵蝕，鱗狀上皮細胞結構改變、化生，易被杯狀細胞替代。McIntire等（2011年）研究證實反流性疾病中均可檢測到MUC2基因編碼強陽性異位表達。MUC2是表達于結腸、小腸杯狀上皮細胞的一種腸型MUC，影響該MUC的基因位于IIP15.5染色體上，由豐富的半胱氨酸殘基組成分子形態結構，連接各個分子間的二硫鍵影響上皮細胞表面蛋白復合體的識別聚集，從而影響凝膠保護屏障形成；凝膠保護屏障與酸、胃蛋白酶及其他有害物質之間存在一種微妙的動態平衡，該平衡由附著在細胞上皮的MUC所具備的特定應激性刺激與外界化學刺激調節維持［9］。黏附在細胞表面的MUC受體經內源性蛋白酶釋放，通過細胞外分裂釋放擴散到黏液中并與MUC2相互作用組成具有黏彈性凝膠狀特性，當機體內存在強化學或機械刺激時，杯狀細胞迅速產生生理性防御，膜內大量黏液顆粒融合并釋放，杯狀細胞內部清空，僅存留一薄膜結構而被當做炎性分子清掃，數量驟減致使MUC分泌受影響，從而導致食管上皮細胞脫離屏障庇護并充分暴露于酸性等刺激性環境中，發生不可逆的病理性黏膜灼傷，發生GERD。

3. MUC5AC

MUC5AC是呼吸道中分泌的，由杯狀細胞的特化細胞合成，是一種具有黏彈性特性的高糖基化多聚體MUC，能夠穩定發揮維持黏液纖毛功能，保護上皮細胞免受污染、炎癥、環境刺激等作用。該MUC產物的分泌可持續在呼吸道表面形成厚度約為幾十微米的彈性凝膠。Nordman等（2002年）發現胃源型的MUC5AC表達為大的寡聚蛋白，并在基因決定因子方面存在明顯的糖基化差異，實驗證明MUC5AC存在兩種表達形式，一種為明顯成熟的完全糖基化，另一種被視為“前體”的低糖基化寡聚形式［10］。胃黏液由兩種不同形式組織分布的MUC組成，并通過表皮細胞和腺體分泌差異提供一種特定的機制，進而調節酸分泌、管腔內細菌或某些有毒物質存在的相關保護層結構。而炎癥等化學強刺激MUC5AC分泌活躍，并與細胞外的分子結合形成高黏彈性痰液，因此部分GERD患者中出現咽部癥狀反復。持續性反流引起組織損傷、刺激細胞增殖轉移均影響食管上皮MUC異位表達。一項關于Barrett食管的研究已觀察到編碼分泌MUC5AC基因的異位表達，并證實MUC5AC的下調降低了黏膜對胃酸的保護作用［11］。雖然MUC5AC作為保護性MUC防止食管上皮黏膜免受酸物質侵害，然而異位表達的不穩定性容易受炎癥影響產生咽部癥狀。黏液凝膠屏障的解離通常由黏液酶誘導發生。GERD存在長期反復反流發作，大量蛋白酶、酸性物質極易刺激上皮細胞并導致黏液屏障受損而疾病纏綿。

4. MUC6

MUC6是一種胃源型的免疫組化標志物，Patil等（2013年）在一項有關Barrett食管MUC表達研究中發現MUC6可在酸性環境調節下，激活轉錄因子，導致柱狀上皮細胞重編碼，并在其中普遍表達，通過借助于免疫圖譜再現了Barrett食管發生發展過程中的上皮細胞表型變化，證實在酸性介質中對病因誘導的病變進行再上皮化可能是化生過程的生物病理機制這一假設。MUC6在Barrett以及食管上皮異常增生黏膜中高度表達，提示MUC6上升趨勢與食管不典型增生發展為腺癌進展過程密切相關。

三、MUC的功能及其影響因素

酸、胃蛋白酶等有害物質到達食管黏膜，作用于鱗狀上皮管腔表面，由MUC構成的第一道屏障作為黏液緩沖層受機械力、化學物質損害，然后借助于食管黏膜下黏膜腺持續分泌與吞咽唾液完成屏障層修復。因此，其主要功能可為保護、運輸以及潤滑；除此之外，MUC家族根據其分布特點還具有調節上皮細胞周期性分化、更新，調控細胞間黏附、信號轉導等作用。

1. 反流物的pH值與成分

大量回顧研究數據表明，GERD早期反流事件的發生與酸誘導食管上皮細胞旁路通透性增加呈正相關，胃食管反流的pH值與成分影響食管黏膜中MUC的表達。與健康受試者相比，GERD患者MUC表達降低，食管上皮細胞濾過膽鹽、蛋白酶等物質通透性增加，抗反流黏膜屏障受損加??；而在此過程中，膽鹽濃度尤為重要，在低濃度膽鹽環境中，膜結合型MUC可輔助上皮細胞增加表達調節屏障防御功能，持續性反流導致膽鹽、胰蛋白酶等濃度積累迅速降低屏障防御作用；根據目前已知的反流發生模式，含膽鹽的酸及弱酸性溶液等物質直接侵蝕食管黏膜，一旦黏膜防御機制受損表面糖蛋白降解，離子沿細胞間隙穿透黏膜下層，誘發細胞凋亡及炎癥發生，進而改變組織結構，如發生細胞間隙擴張［12-13］。Weijenborg等（2014年）提出酸影響MUC表達，與食管黏膜完整性有關，進一步借助于試驗評估得出，食管黏膜短時間暴露于反流成分可導致上皮通透性增加，長期影響產生食管超敏反應。

2. 唾液對MUC屏障影響

由于GERD病因復雜、疾病類型繁多，促進疾病反復的誘因排除食管黏膜長時間接觸反流之外，唾液分泌減少及食管清除時間延長導致食管黏膜防御機制受損亦很重要［14］。食管黏膜防御機制的第一道屏障數量及質量修復依附于唾液分泌，經機械化學刺激食管黏膜，由食管唾液反射介導的唾液碳酸氫鹽分泌顯著增加保護黏膜屏障受損。一般來說，唾液MUC保護潛在原理為：凝集微生物并促進侵襲因子清除，也可以分散微生物，阻礙它們向毒性狀態的轉變。GERD發病與食管黏膜完整性受損相關，其中唾液、黏液及碳酸氫鹽是影響抗反流屏障黏膜完整性的重要組成部分。由于缺乏黏液分泌及碳酸氫鹽的產生，食管內壁無法提供中和反流內容物所必需的生化環境，有害刺激對食管上皮細胞間的連接復合物損傷導致細胞間通透性增加而破壞食管壁，松散的細胞空隙使有毒物質更易滲透構成食管壁底層結構暴露，尤其是反流成分可引起對食管固有層神經化學通路的有害刺激而造成黏膜損傷。

3. 誘發MUC增殖及抑制因素

近幾年一系列研究表明生物活性細胞因子（主要為1型和2型細胞因子）嚴格控制影響MUC的分泌、表達，例如Th1型細胞因子（包含有IL-1、IFN-γ）具有抑制兩種類型MUC產生/胞吐作用，Th2型細胞因子可明顯調節MUC基因表達［15］。Suriano等［16］通過研究證實低纖維飲食可導致相關細菌種植從而影響黏液變稀疏，膳食纖維和多糖通常被認為是腸道細菌的能量來源，而在缺乏纖維的情況下，細菌可利用MUC代謝來滿足自身能量需求。一項通過模擬人類飲食結構喂養動物的研究表明飲食和MUC之間存在聯系，證實低纖維飲食與更薄的黏液層有關結論，這種導致生理結構稀疏或變薄的外界刺激使上皮黏膜細胞暴露于細菌、胃酸等物質并與之密切接觸，長期反復易產生相應的免疫、損傷炎癥，炎癥刺激細胞衰竭致使MUC分泌減少，黏液層變薄加劇，高脂肪飲食易引起上皮細胞氧化應激，抑制保護屏障所需MUC產生和分泌［17-18］。

4.作用通路

一般來說，MUC受JAK/STAT、SAPK/JNK或MAPK等信號通路影響，進而激活轉錄因子并刺激各種MUC分泌［19］。動物研究表明，MUC5AC在IL誘導下，可通過連續激活信號轉導在人體氣道上皮細胞和哮喘小鼠模型中提升表達數量；一項研究結論得出，表皮生長因子受體信號通路也可誘導MUC5AC并對其表達調控［20］。MUC1表達水平升高可借助于IFN-γ受體激活JAK/STAT通路完成；除此之外，許多種類的細菌已被發現具有調節MUC的功能，如革蘭陰性菌鞭毛蛋白與表面受體結合，釋放ATP可誘導磷脂酶C/Ras途徑介導的MUC轉錄發生；同樣，革蘭陰性銅綠假單胞菌可通過激活MAP信號通路上調MUC2、MUC5AC表達［21］。

四、小 結

MUC在GERD發病機制中具有不可替代的重要作用，對于MUC的調控并非單一因素，其表達轉錄、分泌產生受諸多因子、通路影響，這也是GERD易受各種因素影響反復發作，雖治療方式多樣然而療效不佳、復發率仍有待降低的原因。GERD與MUC的相關研究仍存在局限性，如MUC調節通路途徑繁多，敏感性MUC涉及疾病種類較多，并非具有特異性指向，仍需進一步深入研究潛在的分子機制。

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（收稿日期：2023-06-04）

（本文編輯：楊江瑜）