N－乙酰半胱氨酸对肠屏障功能障碍防治作用的研究现状

1、N乙酰半胱氨酸对肠屏障功能障碍防治作用的研究现状         08-09-04 11:33:00     编辑：studa20             作者：张再重王瑜王烈林克荣 【摘要】  抗氧化剂N乙酰半胱氨酸对肠缺血再灌注、炎症性肠病、放化疗等理化损伤、烧伤、感染、重症急性胰腺炎等多种疾病相关的IBFD均具有较好的防治作用，其防护IBFD

2、与清除ROS、调节细胞内氧化应激水平、抑制炎症、改善肠黏膜通透性、防止细菌易位、抑制肠道细胞凋亡、改善肠微循环、有助于改善营养障碍等作用密切相关。 【关键词】  N乙酰半胱氨酸肠屏障功能障碍肠缺血再灌注炎症性肠病肠屏障由肠上皮细胞层、黏液层、肠道正常菌群、肠道免疫系统、肠肝轴等组成，包括机械屏障、化学屏障、微生物屏障、免疫屏障等功能1。肠屏障功能障碍（intestine barrier functional disturbance，IBFD）是各种原因引起的肠黏膜损伤、萎缩，肠通透性增加，肠菌群失调，从而导致细菌和（或）内毒素易位，并可诱发和（或）加重全身炎症反应和多器官功能障碍，对

3、危重疾病的发生、发展、转归有重要影响。目前，IBFD的病理机制尚未完全清楚，仍无较为客观的临床诊断标准与统一的治疗方案。近年来，国外临床与实验研究发现N乙酰半胱氨酸（Nacetylcysteine，NAC）对多种疾病相关的IBFD具有较好的防治作用，本文就相关研究作一综述。  1   NAC化学与药代动力学特点及作用机制    NAC为硫醇类化合物，是天然氨基酸L半胱氨酸与还原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）的前体。长期以来，多用作呼吸系统的黏液溶解剂以及对乙酰氨基酚过量的解毒剂，同时还可减轻重金属、丙烯腈、碱性

4、腐蚀剂等物质的毒性。NAC亦是一种强有力的抗氧化剂，对改善流行性感冒、口眼干燥综合征、艾滋病、癌症、心脏病、帕金森病、长期吸烟相关疾病、肝脏疾病（肝炎、肝衰竭等）、血管内皮功能障碍及辐射损伤等疾病GSH减少、氧化应激水平升高亦有显著的效果2 4。    NAC化学式为C5H9NO3S， 相对分子质量为163.2，其生物活性主要在于硫基，乙酰基使其抗氧化性更稳定。可口服、肌注、静脉给药，作为小分子物质，进入机体后97%被小肠迅速吸收，并经小肠和肝脏细胞代谢与蛋白肽链结合形成多种代谢产物，其中半胱氨酸为GSH的前体，可通过血脑屏障和神经细胞膜转化成细胞内的GSH。口服

5、后只有少量的NAC到达血浆进而进入各种组织，生物利用度仅为4% 10%，但仍有较好的临床效果。血浆峰值出现在口服给药后1 h 左右，T1/2约为2.15 h，12 h 后血浆中完全清除。    NAC的药理作用主要依赖于其能够将细胞外的胱氨酸还原为半胱氨酸，并为细胞内提供硫基来源，提高谷胱甘肽S转移酶活性，抑制异型物质生物转化进而促进肝脏解毒功效，并具有较强的清除活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）能力，可通过直接抗过氧化性损伤以及促进机体内GSH合成两种途径来发挥清除ROS的功效。近来研究表明，NAC能够抑制cJun氨基端激酶（

6、JNK）、促分裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）、氧化还原敏感活化蛋白1、核转录因子kB（NFkappaB，NFkB）的激活来非特异性地调整基因表达，阻断炎症介质或生长因子通过信号转导途径刺激ROS的生产，并可通过激活细胞外信号调节酶途径阻止细胞凋亡并促进细胞存活，还能够抑制机体内炎症介质一氧化氮（nitric oxide，NO）的生成3。2   NAC防治IBFD的相关机制    近年来研究结果表明，NAC减轻肠黏膜损伤、防治IBFD的机制可能与以下几方面有关：(1)清除细胞内过多的ROS，抑制脂质过氧化产物生成：ROS是多种疾病相关IBF

7、D发病机制的重要因素，NAC能够通过直接抗过氧化性损伤以及促进机体内GSH合成两种途径来发挥清除ROS的功效，并可抑制脂质过氧化产物丙二醛（MDA）等的生成，减轻其对肠道组织的氧化性损伤 5 7。(2)调节细胞内氧化还原酶活性：NAC可降低肠道内谷胱甘肽S转移酶、谷胱甘肽还原酶类、髓过氧化物酶等的活性，增加抗氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的含量4,8。(3)抑制炎症，减少中性粒细胞浸润：NAC能够抑制NO等炎症介质的生成，抑制细胞间黏附分子1（intercellular adhesion molecule1，ICAM1）及过氧亚硝基阴离子介导的炎症

8、反应8 9，减少中性粒细胞浸润。(4)改善肠黏膜通透性， 防止细菌易位： NAC可有效改善肠黏膜通透性增强， 防止肠道菌群失调及细菌易位10 13。(5)抑制肠道细胞凋亡14 16：肠道细胞凋亡在IBFD发病中占有重要地位，NAC对多种因素引起的肠道上皮细胞或淋巴细胞凋亡具有抑制作用，有助于维护肠机械屏障和免疫屏障的完整性。(6)改善肠微循环：NAC有助于维持肠道足够的氧供和血供，改善肠黏膜血流量，减少缺氧或缺血再灌注损伤13,17。(7)有助于改善营养障碍：营养障碍可引发或加重IBFD，研究发现NAC与非离子性表面活性剂联用有助于肠道组织对氨基酸、蛋白质或多肽类亲水性化合物的吸收，改善肠和全

9、身免疫功能，进而增强对肠结构和功能的保护作用18 19。3   NAC在多种疾病相关IBFD防治中的研究进展    近年来研究发现，NAC能够改善肠缺血再灌注、炎症性肠病、烧伤、热损伤、感染、放化疗等因素导致的肠黏膜萎缩、肠通透性增高、肠上皮细胞受损、肠局部免疫功能受损、肠菌群失调或肠动力障碍等病理变化，对多种疾病相关IBFD起到有效的防治作用。3.1   肠缺血再灌注损伤   肠缺血再灌注（ischemiareperfusion，IR）可激活黄嘌呤氧化酶系统、活化中性粒细胞，产生大量的ROS，进而损伤核

10、酸、蛋白质、脂质等生物分子，最终导致肠黏膜细胞损伤、肠通透性增高、黏膜修复障碍，ROS在肠IR 导致IBFD 过程中发挥重要作用。NAC可以维护小肠内皮和上皮屏障的完整性，降低血浆蛋白抑制剂消耗，抑制单核巨噬细胞系统激活，有效防护肠IR大鼠IBFD20。Byrka等21发现NAC100 mg/kg 体重能够改善肠IR家兔肠系膜上动脉血流量，有效减轻肠道黏膜损伤程度。Cuzzocrea等8研究发现大鼠缺血前5 min 及再灌注后给予NAC 20 mg/kg 体重可通过抑制ICAM1及过氧亚硝基阴离子介导的过氧化反应等途径， 有效稀释动脉血浓度、 减少中性粒细胞浸润、 降低回肠组织中髓过氧化物酶(

11、MPO)及MDA含量，进而减轻肠道组织损伤。血浆D乳酸含量可以反应肠黏膜损伤程度和通透性变化， Montero等12研究证实肠IR损伤包括肠组织形态学与肠道功能的改变，给予NAC等抗氧化剂可以有效改善肠通透性增高等变化， 显著降低雄性Wistar大鼠肠IR血浆D乳酸水平， 同时还能减轻全身炎症反应的程度。 然而， Olanders等22指出肠IR后大鼠回肠、结肠、肺及胰腺组织中ICAM1表达显著升高，但是应用NAC后对ICAM1表达未见影响，同时却发现肠IR后血管内皮白蛋白渗液、肺脏中性粒细胞扣留（neutrophil sequestration）显著增多、血浆白介素1（IL1）水平显著升高，

12、应用NAC可以有效抑制以上变化。从而推测，NAC防治肠IR相关IBFD可能与其能够显著降低血管内皮白蛋白渗液、中性粒细胞扣留及血浆IL1水平有关。3.2   炎症性肠病   炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)分为溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)和克罗恩病(Crohn disease，CD)，IBD发病多伴随产生肠道细菌引起的黏膜免疫反应失调等IBFD改变。近年来，在多种方法诱导的IBD动物模型中的研究表明，NAC能够有效减轻肠道充血、水肿、溃疡等炎症反应，起到防治IBD相关IBFD作用。A

13、kgun等9研究发现，对乙酸诱导的结肠炎大鼠造模后连续7 d 给予NAC 100 mg/kg 体重可显著降低肠道组织内髓过氧化物酶、氧化型谷胱甘肽、一氧化氮浓聚物含量，有效抑制自由基产物生成与炎症反应，显著降低大鼠结肠损伤程度，但给予20 mg/kg 体重未见保护作用。Ardite等23指出NAC可通过增加三硝基苯磺酸和乙醇诱导的急性IBD大鼠体内GSH水平，来减轻肠道黏膜的损伤程度。造模后4 h，给予口服剂量的NAC 40 mmol 能够使大鼠体内GSH水平增高1倍，并可减少造模24 h 后60% 70%的肠道黏膜的损伤程度。Ruh等17指出非类固醇类消炎药吲哚美辛诱导的炎症性肠病可导致肠道

14、绒毛的血液灌注增加，可能与产生的过氧化物及其前体参与调节肠道黏膜的血液供应有关，NAC能够通过其抗氧化性来改善肠道绒毛血液灌注，减轻小肠肠道充血、水肿、溃疡等炎症反应及肠屏障功能障碍。HarrisonFindik等24研究表明抗氧化剂NAC与维生素E可以有效抑制乙醇对转录因子CCAAT/增强子结合蛋白(CCAAT/enhancerbinding protein alpha，C/EBP)活性和肝脏中抗微生物蛋白海帕西啶(hepcidin)表达的减量调节以及对十二指肠内二价金属转运体1（divalent metal transporter 1）的增量调节，进而减轻乙醇对肠道组织的氧化性损害以及肝脏

15、内铁含量的堆积。Rotting等发现25NAC减轻次氯酸诱导的马结肠炎严重程度、保护肠黏膜的作用可能与阻止嗜曙红细胞迁移（eosinophil migration）等机制有关。Xu等26指出脂多糖诱导炎症性肠病的发病机制可能与其能够产生对肠组织内孕烷X受体（pregnane X receptor）以及细胞色素P450 3al1（cytochrome P450 3al1）的减量调节有关，NAC可以通过对抗肠道内氧化应激来抑制这种减量调节，进而起到防护脂多糖诱导的炎症性肠病作用。另外研究还发现，NAC可抑制脂多糖诱导的炎症性肠病肠组织内线粒体解偶联蛋白2基因(uncoupling protein

16、2，UCP2)表达27。3.3   放疗或化疗等理化损伤   放疗或化疗在抑制或杀伤癌细胞的同时，对肠道组织及细胞也有一定的损伤，产生不同类型和不同程度的不良反应。肠组织细胞对放射线极为敏感，电离辐射可导致小肠隐窝上皮细胞发生暂时性增殖抑制及部分细胞变性坏死、凋亡等异常改变，使绒毛上皮的更新缺乏来源，进而破坏了绒毛上皮结构的完整性。放射线对肠道隐窝上皮细胞的直接损伤作用及随后的绒毛上皮结构破坏可进一步导致肠屏障功能障碍28。大鼠全身接受3.5 Gy射线照射后肠黏膜损伤严重，NAC连续一周胃内预处理给药，可以通过清除ROS降低大鼠体内谷胱甘肽S转移酶、谷胱

17、甘肽还原酶类的活性，增加抗氧化物酶、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)的含量，发挥清除超氧游离基、过氧化氢产物等活性氧簇的作用，进而对大鼠肠道辐射损伤起到显著防护效果，有效保护肠道黏膜结构与功能的完整性4。    胃肠黏膜损伤是许多化疗药物剂量毒性的反应，也是大剂量化疗患者骨髓抑制常见的并发症29。近来研究发现氧化应激在多种化疗药物导致的胃肠道损害中起着重要的作用，应用NAC等抗氧化剂80或150 mg/kg 体重能够有效抑制甲氨蝶呤对小肠的损害以及引发的嗜中性粒细胞浸润，保护肠道黏膜形态结构完整性，这是其通过清除小肠内ROS、调节

18、肠道内氧化还原酶活性及脂质过氧化产物含量进而影响细胞内氧化应激水平的作用结果6，30。另外，许多化疗药物还可引起肠道正常细胞凋亡，对引发肠屏障功能障碍中起着一定作用。5FU可通过p53依赖途径诱导大肠隐窝细胞凋亡，通过p53依赖途径和p53非依赖途径诱导小肠隐窝细胞凋亡。NAC能够显著抑制5FU通过p53依赖途径诱导的细胞凋亡，但对5FU通过p53非依赖途径诱导的细胞凋亡无抑制作用14。3.4   烧伤   烧伤可引发急性胃肠黏膜缺血损害以及由此而引起胃肠道屏障功能障碍，IBFD是导致烧伤后炎症反应综合征（SIRS）和多器官功能障碍综合征(MODS)发生

19、的重要原因，也是降低烧伤休克复苏质量，诱发肠源性感染和内毒素血症的危险因素。NAC通过增加大鼠体内GSH水平，降低MDA和MPO含量，促进肠黏膜屏障功能障碍的修复，防止细菌易位，对烧伤大鼠肠黏膜损伤具有保护作用11。另外研究发现，烧伤后肠IR过程中产生大量的ROS，延迟烧伤休克复苏并可诱导肠黏膜上皮细胞凋亡。NAC可减少肠组织内MDA含量，提高总硫基及非蛋白硫基含量，降低肠黏膜上皮细胞内DNA片段百分率（ap%），有效抑制肠黏膜上皮细胞凋亡，但未发现NAC具有抑制黄嘌呤氧化酶激活的作用15。3.5   其他相关研究   坏死性小肠结肠炎(Necrotizing Enterocolitis of Newborn，NEC)是新生儿时期严重威胁生命的消化系统急症之一，目前认为其发病机制与早产、缺氧、感染、肠道炎症介质等因素有关。研究发现NAC 200 mg/kg 体重能够显著降低新生小猪NEC模型的严重程度，但未见其对细菌易位具有阻断作用31。    重症急性胰腺炎可导致肠黏膜损伤并诱发IBFD，其中肠微循环障碍是诱发IBFD的一个重要机制32。Wang等13研