内毒素血症与肠道细菌的关系

内毒素血症与肠道细菌的关系

不同程度的急性肝炎和肝硬化患者都存在不同程度的内毒素血症。例如，急性肝炎26%50%，重症慢性肝炎59%100%，暴发性肝炎100%，慢性活动性肝炎20%50%，肝硬化15%92%，肝性脑病93%100%。Tarao指出,肝病合并内毒素血症患者中48%于6个月内死亡,无内毒素血症者死亡率仅17%。一、肠源性内毒素用血药浓度变化肠道是机体最大的细菌和内毒素贮存库,肠道细菌过度生长繁殖及肠道细菌移位在肝硬化患者中普遍存在。Fink认为,内毒素可使肠粘膜上皮细胞的超微结构发生病理改变,通过损伤细胞内支架系统破坏细胞内紧密连接,引起肠粘膜通透性升高。Lindros等用乳酸杆菌抗体治疗肝性脑病的动物模型,不仅肠道G-细菌产生脂多糖(LPS)减少,而且改善了实验中的肝损伤。小肠细菌尤其是G-需氧菌过度生长,可致肠粘膜通透性增高,屏障功能减弱,研究显示小肠细菌过度生长与脂肪泻及内毒素血症密切相关,小肠细菌过度生长是内毒素血症发展的独立因素。正常情况下,少量内毒素经门静脉进入肝脏后被库普弗细胞清除,故不能进入体循环,在各种严重急慢性肝病时随着肝实质细胞的损害加重,包括库普弗细胞在内的窦周细胞功能衰竭,对内毒素消除作用随之减弱,循环中内毒素水平增高。有实验显示用半乳糖胺,硫代乙酰胺损伤肝实质细胞后,库普弗细胞损害与血浆内毒素水平升高明显相关。门脉高压、侧支循环建立后,内毒素可不经肝脏降解,通过侧支循环直接进入体循环,形成肠源性内毒素血症。研究表明85%的门脉高压患者会发生细菌移位,比对照组高20%,外科手术及应激也可引起细菌移位。二、内毒素可引起肝脏损伤(一)内皮素et-1、et-2、et-3调节肝内皮素合成,5级内毒素是内皮细胞合成和释放内皮素(ET)的强烈刺激剂,可直接和(或)间接激活细胞因子刺激内皮细胞合成和释放ET,ET是目前已知作用最强的缩血管因子。据文献报道,内皮素可使肝内微血管收缩导致肝内微循环障碍,还可直接收缩门静脉导致门脉高压,并可作用于贮脂细胞使钙离子增多引起收缩,肝窦直径变窄,增加门静脉阻力,造成门脉高压。ET分为ET-1、ET-2、ET-3,内皮素受体(ETR)分为ETRA和ETRB,ET-1调节肝脏微循环,缩血管作用是通过连接到肝星状细胞的ETRA上,舒张血管作用是通过连接到窦内皮细胞的ETRB上。内毒素可通过激活库普弗细胞释放的TNF-α诱导内皮细胞释放ET-1,且ET-1可引起血管收缩导致组织器官缺血性损伤。(二)中性骨髓治疗cd14+小鼠肝功能相关的组织中Keller等发现内毒素可直接激活肝星状细胞(HSC)产生胶原,参与调节HSC增殖,增强HSC上的a-肌动蛋白表达,介导激活的HSC向收缩型转化,LPS主要通过激活巨噬细胞产生细胞因子。在一些肝硬化模型中,应用氯化轧(gadoliniumchloride)使巨噬细胞耗竭可预防肝脏纤维化,但LPS加重肝纤维化的确切原理仍不明确。CD11b是C3补体受体,其表达在髓样细胞(如巨噬细胞和单核细胞)上决定了巨噬细胞激活程度,并在胆道结扎的肝硬化小鼠模型中增加,但在CD14+小鼠模型中表达完全受阻,这些资料证实LPS确实在巨噬细胞激活中起重要作用。然而中性粒细胞浸润在胆道结扎的肝硬化模型中是否发挥作用呢?Gujral等发现ICAM-/-小鼠肝操作可轻微改善,最近报道显示中性粒细胞耗竭在胆道结扎诱导的肝纤维化模型中无明显作用。胆道结扎后可引起TNF-α、TNF-γ、巨噬细胞诱导因子上调,在CD14+的小鼠模型上这些细胞因子上调受阻,最重要的纤维化调节因子TGF-β几乎完全被抑制。阻断CD14途径的LPS信号转导可减轻纤维化。内毒素参与肝纤维化的机制可能与库普弗细胞在内毒素激活后释放大量细胞因子如TNF-α、TGF-β1、IL-1、ET-1、NO、自由基等有关,尤其是TNF-α、TGF-β1、IL1等可刺激HSC增殖,TGF-β1是促进纤维化的重要细胞因子,并且是HSC激活的重要启动因子,抗TGF-β1抗体存在的情况下HSC的增殖及ECM的产生部分被抑制,试验证明在LPS激活的KC条件培养基中,可释放某些可溶性细胞因子如TGF-β1,使过多的细胞基质产生,并促使静息状态的HSC转变为肌原纤维母细胞或肌成纤维样细胞,从而启动肝纤维化。TNF-α一方面引起局部炎症反应,促进TGF-β1刺激ECM合成;另一方面,TNF-α促进HSC增殖,促使其向肌成纤维细胞转化;TNF-α能消除TGF-β1对大鼠HSC增殖的抑制作用,使纤维连接蛋白、蛋白多糖等ECM产生增多。另有资料表明,内毒素可促进HSC增生。内毒素与TNF-α协同可促进TNF-α、TGF-β等产生,并参与肝纤维化的发生。内毒素激活库普弗细胞产生大量自由基,脂质过氧化可直接刺激HSC引起胶原生成增多。(三)库普弗细胞激活内毒素增加血管收缩、舒张细胞因子合成,例如内皮素、NO等,可在功能上调节门脉及全身血液动力学。NO可透过细胞膜扩散到平滑肌细胞,加强cGMP的合成,使细胞内钙离子浓度下降,导致血管舒张,NO也可增加心输出量,降低血管对缩血管物质的反应,致全身及内脏高动力循环,研究发现内毒素可增加非肝硬化小鼠的门脉血流,呈剂量依赖性。细菌内毒素血症已证实60%首次出血及早期再次出血的患者中已存在,因此人们认为细菌感染是静脉曲张出血的重要诱发因素。多种实验证实内毒素能通过激活收缩血管内皮素及前列腺素增加门脉压。库普弗细胞的各种刺激,特别是来源于细菌、真菌及内毒素的β-葡聚糖(酵母多糖的成分),产生一系列血管收缩物质的复杂网络,例如TXA2、前列腺素F2a(PGF2a)、前列腺素D2(PGD2)。库普弗细胞的激活导致全身平均动脉压力下降,但门脉压仍然较高,为了研究在肝脏中的独立作用,之前的实验发现注射酵母多糖(zymosan)后门脉压力增高了400%,而如果库普弗细胞被GdCL3抑制,门脉压力上升只有原来的20%,虽然GdCL3也阻断酵母多糖的吞噬,使其颗粒传代增加80%,但不能因为肝脏微循环内酵母多糖颗粒传代作用影响门脉压力,虽然酵母多糖升高门脉压力早被证实,但未证实库普强细胞的特异作用。Steib等人用β-葡聚糖激活正常肝脏及胆道结扎后肝纤维化肝脏的库普弗细胞,均可明显升高门脉压。PGF2a、PGD2、TXA2在肝脏中起收缩血管作用,试验表明,库普弗细胞激活所引起的TXA2释放引起门脉压力上升,而TXA2合成的抑制剂-呋格雷酸及TXA2受体抗体BM13、177可与GdCl3抑制库普弗细胞同样产生使门脉压下降的效果,而仅注射1-100nm浓度的TXA-2激动剂U-46619可增加门脉压力,最高门脉灌注压升达400%,类似酵母多糖作用,这些发现都支持库普弗细胞激活后TXA2升高门脉压的作用,而在肝硬化模型中用TXA2受体抗体,门脉压可显著改善。肝纤维化模型暴露于β-葡聚糖中显著的压力升高是由于库普弗细胞密度增加及TXA2上升,但也不排除其他机制,如门脉舒血管物质产生减少,特别是NO、CO及有舒张血管作用的前列腺素。(四)内毒素致肝损伤的机制在急、慢性肝衰竭中,病毒性肝炎、肝硬化、内毒素血症(ETM)等均可引起肝内胆汁淤积性黄疸,内毒素的作用环节是肝细胞的排泌机制。内毒素主要通过激活磷脂酶A2参与肝细胞损伤,抑制肝毛细胆管膜上Na+-K+-ATP酶活性,使毛细胆管发生排泄障碍,导致肝细胞内胆汁淤积。内毒素可启动肝实质细胞线粒体膜脂质过氧化,自由基含量增多,能量生成障碍,ATP减少,致肝实质细胞对胆汁酸的主动摄取、代谢和分泌不足,导致胆汁淤积。Trauner等研究发现,由ETM诱导的肝细胞内谷胱甘肽(GSH)和氧化型谷胱甘肽(GSSG)浓度升高与胆汁分泌不足相关。GSH是非胆盐依赖性胆汁的决定因素,在内毒素诱导的胆汁淤积中,LPS主要通过抑制GSH胆汁分泌减少非胆盐依赖性胆汁的流量。另外,LPS通过抑制GSS胆汁分泌阻滞外源性NO促胆汁分泌作用,提示内毒素引起肝内淤胆可能是非胆盐依赖性胆汁流量减少所致。ETM还可通过NO介导机制影响胆汁形成,NO除能刺激环鸟单核磷酸盐产生抑制肝内胆小管收缩,还能通过NC对乌头酸酶、琉泊酸脱氢酶或细胞色素氧化酶的生