低滲腸內喂養減輕壞死性小腸結腸炎腸上皮損傷及其機制研究

余夢楠,劉鋼,黃柳明,封志純（解放軍總醫院第七醫學中心,出生缺陷防控關鍵技術國家工程實驗室,兒童器官功能衰竭北京市重點實驗室,北京 100700）

壞死性小腸結腸炎（Necrotizing enterocolitis，NEC）是常發生于新生兒，尤其是早產和低出生體重兒的胃腸道疾??；嚴重病例常出現白細胞、血小板下降[1]。NEC在存活新生兒中的發病率在0.5/1000-5/1000[2]，出生體重500-1500g的新生兒發病率可達7%[3]。隨著圍產醫學和兒科學發展、重癥新生兒監護病房的建立，早產和低出生體重兒的存活率明顯提高，使NEC的發病率不斷提升[4-5]。NEC的發生通常認為是由多因素參與、瀑布式進展的消化系統炎癥性疾病[4-8]。研究[9]表明，與人工喂養相比，母乳喂養的早產兒NEC發病率降低接近4倍。為了滿足早產兒能量需求，往往會提高腸內營養熱卡，這使配方奶滲透壓增高。高滲性喂養可能損傷早產兒尚不成熟的腸黏膜，誘發NEC發生[10]。有研究[11]發現，以稀釋配方奶喂養的早產或低出生體重兒，喂養不耐受發生率明顯低于接受未稀釋配方奶喂養的患兒，本研究通過以不同滲透壓的配方奶喂養大鼠，檢測腸道形態學、上皮細胞間緊密連接（tight junction，TJ）蛋白的特點，從而為NEC的預防治療提供新的理論支持。

1 材料與方法

1.1 材料 脂多糖、蘇木精-伊紅（hematoxylin-eosin，HE）購于武漢谷歌生物科技公司，新生兒暖箱為寧波戴維醫療器械股份有限公司生產，人工喂養采用雀巢早產/低出生體重配方奶粉，自制缺氧箱。閉鎖小帶蛋白-1（zonula occluden-1，ZO-1）蛋白質免疫印跡法（Western Blot，WB）實驗抗體購自Santa公司，閉合蛋白（Occludin，Occ）抗體購自Invitrogen公司，β-Actin抗體及HRP山羊抗兔二抗購自Servicebio公司。

1.2 方法

1.2.1 實驗動物分組 將60只出生12小時內SD大鼠標號，交替隨機分為對照組、標準配方奶喂養組（標準組）和低滲配方奶喂養組（低滲組），每組20只。對照組乳母鼠同籠、鼠乳喂養；標準組、低滲組大鼠在培育箱中用不同滲透壓配方奶粉喂養，為實驗組。

1.2.2 NEC模型建立 采用聯合人工喂養、缺氧5分鐘及胃注脂多糖（4mg/kg）建立NEC模型，建模48小時。

1.2.3 不同滲透壓配方奶配制方案 標準奶液為30ml溫水+5.37g奶粉（一勺），滲透壓256mOsm/kg（廠家標示），低滲奶液30ml溫水+2.61g奶粉，計算得出滲透壓約為128mOsm/kg。

1.2.4 取材時間及方法 NEC造模后48小時，采取頸椎脫臼法處死全部大鼠，于冰袋上解剖，辨認空腸、回腸、結腸，留取回盲瓣近端2cm回腸。

1.3 統計學分析 統計分析使用IBMSPSS22.0軟件進行，組間比較采用獨立樣本t檢驗，α=0.05為檢驗水準；計量資料以(±s)表示。

2 結果

2.1 各組大鼠一般情況比較 造模過程中各組大鼠無死亡。各組小鼠出生時體重無差異[對照組：（7.40±0.98）g，標準組：（7.36±1.0）g，低滲組：（7.35±0.99）g]，造模48小時后，三組（n=20）平均體重分別為（10.12±0.78）g、（7.29±0.84）g及（7.09±0.97）g（P＜0.05）。對照組大鼠體重穩定增長，進食、排便正常，對外界刺激反應靈敏，無腹脹、吐奶。標準組大鼠部分皮膚發青，表現為懶動、刺激后反應減慢，灌胃時阻力較大、嘔吐；無血便及明顯腹脹。低滲組部分大鼠出現皮膚發青、活動減少、刺激后反應減慢；未見血便及明顯腹脹，胃潴留少見（見圖1）。參照Zani提出的大鼠NEC評分方法，對照組0.2分，標準組3.9分，低滲組3分（P＜0.05）。

圖1 大鼠腸道形態表現。A：對照組，腸道形態正常；B：低滲組，回腸未見明顯擴張、淤血、積氣，結腸腸壁積氣；C：標準組，回腸擴張且彈性差，腸壁間積氣，腸腔內可見氣泡

2.2 各組大鼠腸道大體病理比較 對照組大鼠空腸乳白色，回腸淡黃色，彈性好，未見積氣積液。標準組部分大鼠可見腸管擴張伴腸壁淤血或積氣；結腸病變最重，回腸次之，空腸較輕，腸道大體病理符合NEC表現（見圖1）。低滲組部分大鼠腸管擴張，回腸無明顯腸壁或積氣，部分結腸腸壁積氣（見圖1）。根據Zani評分，對照組0分，標準組2分，低滲組1分（P＜0.05）。

2.3 各組大鼠腸道組織學病理改變比較 對照組大鼠回腸結構完整，腸黏膜完整連續，腸絨毛多而細長，呈葉狀或指狀突入腸腔，上皮隱窩豐富，部分存在炎性細胞浸潤。標準組腸壁變薄、部分壁內出血，腸絨毛參差不齊并縮短增寬；隱窩減少并部分裸露、結構紊亂。低滲組回腸腸黏膜多完整連續，腸絨毛葉狀或指狀、表面為單層柱狀上皮細胞，固有層內可見炎性細胞浸潤（見圖2）。

圖2 各組大鼠腸組織HE染色結果（×100）。A：對照組，絨毛細長且排列規則，上皮細胞柱狀；B：標準組，絨毛縮短脫落；C：低滲組，絨毛細長，結構完整，絨毛固有層內見炎性細胞浸潤

光鏡下（10×10倍）測量視野中絨毛高度（n=3），對照組（178±5.8）um，標準組（105±6.5）um，低滲組（134±5.4）um，提示NEC時腸上皮絨毛高度縮短，且差異有統計學意義（P＜0.05）。根據Nadler腸組織病理評分標準，對照組（0.5±0.50）分，標準組（1.5±0.55）分，低滲組（0.8±0.54）分，組間存在統計學差異（P＜0.05）。

2.4 各組大鼠腸道上皮超微結構表現 電鏡下觀察，發現兩實驗組上皮細胞微絨毛出現破壞（見圖3）。在放大倍數為×4.0k時，每組選5個切面、每切面選擇10個上皮細胞進行觀察，計算微絨毛破壞的上皮細胞占總上皮細胞比率。得出對照組3%，標準組18%，低滲組12%，差異有統計學意義（P＜0.05）。各組上皮細胞間TJ結構存在，部分結構模糊不清（見圖3）。在×5.0k放大倍數下為每組各選擇10個TJ，平行微絨毛軸對TJ長度進行測量并取平均值（μm），結果為：對照組（0.24±0.01），標準組（0.29±0.01），低滲組（0.26±0.02）（P＜0.05）。

2.5 各組大鼠腸道TJ蛋白表達比較 WB檢測發現，隨著滲透壓增加，ZO-1、Occ表達逐漸降低，其中ZO-1/Actin：對照組（0.66±0.04），標準組（0.06±0.015），低滲組（0.18±0.03），P＜0.05。Occ/Actin：對照組（2.13±0.2），標準組：（0.14±0.005），低滲組（0.97±0.025），P＜0.05（見圖4）。

圖4 各組大鼠回腸中ZO-1、Occ的蛋白表達水平

3 討論

高滲透性嬰兒配方奶可導致滲透性腹瀉的發生，并誘發NEC發生。Basuki[11]等人報道，降低配方奶滲透壓可使早產或低出生體重兒出現喂養不耐受、嘔吐或腹脹的現象減少，并較快達到全腸內營養。筆者發現，以稀釋配方奶喂養NEC高?；純?，逐漸加量到一定程度，再以正常配方奶喂養，可使NEC發生率降低。

本研究發現新生大鼠接受人工喂養、缺氧及LPS灌胃48小時后，腸道可以出現NEC樣變化，包括腸管擴張、積氣，腸道上皮細胞出現絨毛脫落、縮短，微絨毛破壞比率增加，上皮細胞間TJ長度增長等變化；在蛋白水平，實驗組大鼠TJ蛋白表達下降。對于缺氧及存在細菌負荷的大鼠，低滲配方奶可減輕腸道損傷。與標準配方奶喂養相比，低滲組大鼠的腸絨毛長度較長；超微水平可觀測到腸上皮微絨毛破壞較少。在超微水平另一主要發現是兩實驗組較對照組TJ長度增加，而低滲組TJ長度的增加要低于標準組。此外還發現，低滲喂養可減輕實驗條件下TJ蛋白ZO-1和Occ的表達下調。

TJ位于上皮細胞頂端及側膜，起到調節細胞通道的作用，也通過阻斷脂類及蛋白質自由擴散，保持細胞極性。TJ是最重要的腸機械屏障結構，決定腸黏膜通透性。研究發現，腸道通透性增高出現在腸道組織形態發生變化之前。如胃注FITC標記的右旋糖酐后，可在12小時、24小時在血液中檢測出[12]；處理24小時后，上皮細胞組織學無損傷表現而上皮通透性增加，提示此時可能發生TJ缺陷。電鏡觀察到母乳組及NEC組上皮細胞間TJ結構均完整，而TJ從頂端到基底外側的長度在NEC組約為（0.31±0.02）um，母乳組約（0.25±0.01）um，NEC組比母乳組長約23.6%，提示TJ結構重塑[12]。Occ是最初發現的完整TJ蛋白，其功能尚不完全清楚，目前認為它在維持腸上皮TJ結構和通透性中發揮重要作用。ZO蛋白是最早發現的TJ特異性蛋白之一，有三個組成蛋白，包括ZO-1、ZO-2和ZO-3。ZO有許多結構域，其N末端與許多TJ蛋白結合，C末端連接肌動蛋白細胞骨架和細胞骨架相關蛋白，發揮維持和調節TJ結構的作用。TJ結構和功能的完整性呈動態變化，許多因素可影響其完整。早產兒TJ相對于足月兒發育不成熟，上皮屏障的破壞可導致早產兒出現NEC的風險增高。

腸上皮屏障出現功能異常不僅使早產兒更容易發生NEC，還可使腸道損傷和炎癥程度更重，從而使NEC嚴重程度增加。當前研究發現，適當的TJ組成蛋白表達和在不成熟腸道中的分布，可使實驗NEC的發生風險和嚴重程度降低。本研究發現，應激狀態下人工喂養大鼠TJ家族蛋白表達下降，而降低配方奶滲透壓可減輕這一變化，這可能在預防NEC的發生中具有實用臨床價值。未來研究中，確定TJ哪些核心成分異?？稍黾覰EC發生風險或加重其嚴重程度，可能是確定治療時機和選擇治療方式的重要手段。