胃肠粘膜屏障新认识及临床启示课件

胃肠粘膜屏障新认识及临床启示胃肠粘膜屏障新认识及临床启示一、胃粘膜屏障结构一、胃粘膜屏障结构一、胃粘膜屏障结构BestPractice&ResearchClinicalGastroenterology,2014一、胃粘膜屏障结构BestPractice&Resea一、胃粘膜屏障结构NEJM,2018一、胃粘膜屏障结构NEJM,2018一、胃粘膜屏障结构1.粘液－HCO3-屏障

2.上皮层屏障3.胃粘膜血流4.免疫细胞-炎症反应5.修复重建因子

胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社:2004,P32一、胃粘膜屏障结构1.粘液－胃粘膜损伤与保护—基础与临床，二、胃粘膜屏障功能二、胃粘膜屏障功能二、胃粘膜屏障功能:粘液-HCO3-屏障厚度：平均180µm,呈连续性分布主要成分:保护作用：润滑与机械保护,阻止细菌,抗H+反弥散胃粘液胃腔内可溶性粘液与食物相混上皮表面粘液凝胶层粘液细胞囊泡内粘液H++HCO3-减慢H+扩散,形成pH阶差表层:糖蛋白次层:磷脂1胃粘膜病变的病理学探讨，医学论坛（日本）：19922胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社:2004,P33二、胃粘膜屏障功能:粘液-HCO3-屏障胃粘液胃腔内可溶性1.Digestion,1986,35:182-82.胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社:2004,P35胃上皮细胞顶膜能抵御高浓度酸胃上皮细胞之间紧密连接持续快速更新：人胃上皮细胞每分钟脱落50万个，3-5日完全更新一次正常胃粘膜上皮细胞扫描电镜观察正常胃粘膜上皮层HE二、胃粘膜屏障功能:上皮层1.Digestion,1986,35:182-8胃上皮运输氧、养分、胃肠激素,维持胃粘膜的结构功能与更新促进粘液生成和分泌胃粘膜毛细血管含有“窗孔”结构，摄取壁细胞产生的HCO3-，运输至上皮细胞分泌入粘液层如酸或其他损伤因子反流入粘膜，将引起神经介导的GMBF升高，对限制损伤促进修复意义重要前列腺素PGs,一氧化氮NO,降钙素基因相关肽CGRP能显著增加GMBF胃粘膜血流(GastricMucosalBloodFlow,GMBF),在保护机制中处于基础地位：胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社:2004二、胃粘膜屏障功能:粘膜血流运输氧、养分、胃肠激素,维持胃粘膜的结构功能与更新胃粘膜血流巨噬细胞/肥大细胞定居在固有层,作为警戒细胞感受异体成份,释放炎性介质,增加粒细胞浸润,形成适当炎症反应炎症是“双刃剑”，既有防御作用,其产生的“氧自由基”也有损伤作用1.ClassificationandGradingofGastritis,theupdatedSydneySystem.AmericanJournalofSurgicalPathology,1996,20(10):1161-812.胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社:2004NormalMildModerateMarked二、胃粘膜屏障功能:免疫-炎症巨噬细胞/肥大细胞定居在固有层,作为警戒细胞感受异体成份,释EGF(EpidermalGrowthFactor,表皮生长因子)：单链多肽，生理状态主要由颌下腺和十二指肠Brunner腺分泌。粘膜损伤时溃疡区附近细胞(ulceration-associatedcelllineage)能合成并分泌EGF，在局部与EGF受体结合，促进上皮修复：1TarnawskiA,etal.ScandJGastroenterol1995,30(Suppl208):9-132胃粘膜损伤与保护—基础与临床,上海科学技术出版社：2004早期修复:损伤后数分钟，EGF促进损伤周边(愈合带)上皮细胞移行覆盖创面（整复）。晚期修复:EGF促进上皮细胞分裂,分化,增殖,完成再上皮化；干细胞的修复。二、胃粘膜屏障功能:重建修复因子EGF(EpidermalGrowthFactor,表bFGF(basicFibroblastGrowthFactor,成纤维生长因子）几乎机体所有细胞都有表达。溃疡局部成纤维细胞、血管内皮细胞能生成并释放bFGF，促进肉芽组织内新生血管生成1TarnawskiA,etal.ScandJGastroenterol1995,30(Suppl208):9-132胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社：2004二、胃粘膜屏障功能:重建修复因子bFGF(basicFibroblastGrowth小分子多肽,带有三对二硫键,呈三叶状结构；非常稳定,能抗酸、抗蛋白酶分解、抗热；有三种类型,以部位特异性方式在胃肠上皮表面表达：保护作用：与粘液凝胶层中糖蛋白结合形成复合物，加强粘液凝胶层是粘膜损伤的快速反应肽，在早期修复阶段上调表达：愈合带上皮基侧面受体结合腔内三叶肽,与EGF协同,促进上皮细胞的迁移修复TFF1遍布胃上皮TFF2远端胃上皮和十二指肠腺TFF3全小肠和大肠上皮二、胃粘膜屏障功能:重建修复因子小分子多肽,带有三对二硫键,呈三叶状结构；非常稳定,能抗酸、自由基清除系统胃粘膜易受腔内刺激激发免疫细胞炎症反应胃粘膜富含非蛋白巯基(NPSH)：

95%以上为还原型谷胱甘肽(GSH)+谷胱甘肽过氧化物酶及谷胱甘肽还原酶白细胞浸润生成胃粘膜损伤+氧自由基胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社：2004,P36二、胃粘膜屏障功能:重建修复因子自由基清除系统胃粘膜易受腔内刺激胃粘膜富含非蛋白巯基(NPSHSP70在大鼠应激状态下

胃粘膜组织的表达生物界广泛存在的一类高度保守性蛋白。正常状态下低水平表达，与蛋白转位、折叠和装配有关，称“分子伴侣”应激状态下(热休克、葡萄糖饥饿、病原菌感染等)高表达，抑制应激诱导的胃粘膜细胞凋亡

世界华人消化杂志，2002，10（8）：969－71二、胃粘膜屏障功能:重建修复因子HSP70在大鼠应激状态下

胃粘膜组织的表达生物界广泛存在的三、胃粘膜屏障损伤修复

关键环节—干细胞三、胃粘膜屏障损伤修复三、胃干细胞——定位和鉴定胃干细胞位于腺体峡部StemcellStemcellGastroenterology,2011三、胃干细胞——定位和鉴定胃干细胞位于腺体峡部Stemce三、胃干细胞——定位和鉴定CellStemCell,2010Nick等首次鉴定了胃幽门腺干细胞的特异性分子标记物Lgr5三、胃干细胞——定位和鉴定CellStemCell,2三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？StemcellGastriclumenbase生理状态Gastroenterology,2011NatRevGastroenterolHepatol,2018三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？StemcellGa三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？病理状态NatRevGastroenterolHepatol,2018三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？病理状态NatRev三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？病理状态NatRevGastroenterolHepatol,2018三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？病理状态NatRev三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？Mist1expressinggastricstemcellsmaintainthenormalandneoplasticgastricepitheliumandaresupportedbyaperivascularstemcellniche干细胞参与维持正常胃粘膜上皮的结构和功能，关键分子如Mist1等突变导致干细胞相关信号通路异常活化进而导致肿瘤发生Cancercell,2015三、胃干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？Mist1expre三、胃干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？主要通过WNT,Notch,BMPs,Hedgehog发育相关信号通路精密调控WileyInterdiscipRevDevBiol,2017三、胃干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？主要通过WileyI三、胃干细胞——新手段（类器官）Nature,2015利用FGF,WNT,BMP,retinoicacid等信号分子体外诱导干细胞定向分化，形成类器官（胃）用于基础研究三、胃干细胞——新手段（类器官）Nature,2015利用四、HP感染损伤胃粘膜屏障四、HP感染损伤胃粘膜屏障四、HP感染对胃粘膜屏障的影响损伤上皮细胞连接诱导上皮细胞凋亡诱导促炎因子分泌诱导上皮细胞癌变WorldJGastroenterol,2014四、HP感染对胃粘膜屏障的影响损伤上皮细胞连接诱导促炎因子分四、HP感染对胃粘膜屏障的影响Nature,2015pluripotentstemcells→humangastricorganoids证实HP对胃粘膜上皮的损伤作用四、HP感染对胃粘膜屏障的影响Nature,2015plu四、HP感染对胃粘膜屏障的影响OninfectionwithH.pylori,astronginflammatoryresponseisinducedpreferentiallyintheundifferentiatedbasalcellphenotypegastricstemcellcompartmentpreferentiallyrespondstoinfection,whilecellsinthefoveolarcompartmentremainsilent.Gut,2018ntrum-derivedgastricglands+gastricmucosoidcultures证实HP主要影响基底部干细胞，促进炎症因子释放四、HP感染对胃粘膜屏障的影响Oninfectionwi五、药物对胃粘膜屏障的损伤作用五、药物对胃粘膜屏障的损伤作用五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响ExpertOpiniononDrugMetabolism&Toxicology,2016五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响ExpertOpinio五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响ExpertOpiniononDrugMetabolism&Toxicology,2016五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响ExpertOpinio五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响WorldJGastroenterol,2012五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响WorldJGastr五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响DigDisSci,2014瑞巴派特显著改善因阿司匹林和氯吡格雷导致的胃粘膜损伤五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响DigDisSci,五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响DigDisSci,2014PPI提高胃内pH，可显著改善因阿司匹林和/或氯吡格雷导致的胃粘膜损伤（溃疡、出血），促进胃粘膜屏障修复五、NSAIDs对胃粘膜屏障的影响DigDisSci,五、氯吡格雷对胃粘膜屏障的影响Toxicology,2013增加胃粘膜通透性诱导胃粘膜上皮细胞凋亡激活MAPK信号通路五、氯吡格雷对胃粘膜屏障的影响Toxicology,201五、氯吡格雷对胃粘膜屏障的影响InternEmergMed,2014PPI可减少氯吡格雷所致的出血风险选择非CYP2C19代谢型PPI艾速平五、氯吡格雷对胃粘膜屏障的影响InternEmergMe六、胃粘膜屏障的修复与临床意义六、胃粘膜屏障的修复与临床意义能显著增强胃粘膜防御修复系统的药物

—胃粘膜保护剂

胃粘膜防御修复系统是立体、多层次、相互联系的网络体系能显著增强胃粘膜防御修复系统的药物，即胃粘膜保护剂胃粘膜损伤与保护—基础与临床，上海科学技术出版社：2004能显著增强胃粘膜防御修复系统的药物

—胃粘膜保护剂胃粘膜防胃粘膜保护的药效机制覆盖形成保护层，隔离损伤因子↑粘液糖蛋白/磷脂 ↑HCO3-↑上皮细胞更新速度↑前列腺素,↑血流量↑巯基，↓氧自由基↑EGF及其受体,↑bFGF及其受体药物保护胃粘膜作用机理含以下环节胃粘膜保护的药效机制覆盖形成保护层，隔离损伤因子药物保护胃粘攻击因子防御因子

前列腺素衍生物（米索前列醇）硫糖铝

其他胃黏膜保护剂

瑞巴派特

针对胃黏膜损伤的药物

制酸剂PPI,H2RAH.pylori

根除

膜固思达（瑞巴派特）升高防御机能是胃黏膜保护剂的开发理念攻击因子防御因子前列腺素衍生物（米索前列醇）胃黏膜保护剂应具备的条件可中和,吸附侵袭因子能促进胃粘液和碳酸氢盐的分泌增加胃粘膜血流、疏水性及促进上皮修复促进PGE,EGF等保护因子的合成可黏附于创面并有保护作用可阻止炎性介质的形成胃黏膜保护剂应具备的条件可中和,吸附侵袭因子商品名有效成分药理作用麦滋林-SMarzulene-SL-谷氨酰胺、水溶性奥促进PG合成、增强粘液分泌惠加强GWycakon-G吉法脂Gefarnate促进PG合成，促进组织修复德诺丽珠得乐胶体次枸橼酸铋CBS枸橼酸铋钾BPC促进PG合成、增强粘液分泌；胃黏膜覆盖，不溶性铋盐与蛋白质螯合，副作用大硫糖铝胃溃宁硫糖铝Sucralfate胃黏膜覆盖，络合胃黏膜的粘蛋白，结合胃蛋白酶达喜Talcid铝碳酸镁Hydrotalcite

胃黏膜覆盖，迅速中和胃酸，可逆性选择性结合胆酸，增强胃黏膜保护因子EGF盖爽Gastrom依卡倍特钠EcabetSodium促进PG合成，抑制H.P.，胃黏膜覆盖，抑制胃蛋白酶施维舒Selbex替普瑞酮Teprenone促进黏液糖蛋白，促进粘液分泌膜固思达Mucosta瑞巴派特Rebamipide抑制清除自由基并抑制黏膜炎症反应促进PG合成，促进粘液分泌常见胃黏膜保护剂商品名有效成分药理作用麦滋林-SMarzulene-S七、肠粘膜屏障的结构和功能七、肠粘膜屏障的结构和功能七、肠粘膜屏障结构NatRevImmunol,2017NatRevMicrobiol,2018七、肠粘膜屏障结构NatRevImmunol,2017七、肠粘膜屏障结构ActaNeuropathologica,2018①机械屏障②生物屏障③化学屏障④免疫屏障①②③④七、肠粘膜屏障结构ActaNeuropathologica七、肠粘膜屏障功能：机械屏障成分：肠上皮细胞和细胞间连接（紧密连接、黏附连接和桥粒）功能阻止有害物质入侵吸收有益的营养物质（影响通透性）NatRevImmunol,2009七、肠粘膜屏障功能：机械屏障成分：NatRevImmun七、肠粘膜屏障功能：生物屏障成分：肠道微生物NatRevImmunol,2009生物屏障功能分解吸收维生素、氨基酸、短链脂肪酸阻止外来致病菌对肠道的黏附与致病菌竞争营养物质、酸化肠道、产生杀菌物质等方式很好的抑制致病菌的生长和入侵七、肠粘膜屏障功能：生物屏障成分：NatRevImmun七、肠粘膜屏障功能：化学屏障NatRevImmunol,2014成分代谢产物：氧自由基、细菌素

过氧化氢、乙酸分泌物：溶菌酶、粘蛋白以及抗菌蛋白等功能灭活病原微生物的作用，并能通过润滑作用以保护肠黏膜免受物理化学损伤化学屏障七、肠粘膜屏障功能：化学屏障NatRevImmunol,七、肠粘膜屏障功能：免疫屏障NatRevImmunol,2014成分肠黏膜淋巴组织（如Peyer结、肠系膜淋巴结）细胞（如树突状细胞、巨噬细胞、T细胞、B细胞等）肠黏膜表面的分泌型抗体（sIgA）功能对黏膜表面的抗原具有摄取、处理和递呈作用，识别外来微生物、食物及自身异常抗原，诱导局部及全身免疫应答反应，保护肠道免受外来抗原的破坏和异常的免疫应答免疫屏障七、肠粘膜屏障功能：免疫屏障NatRevImmunol,八、肠粘膜屏障损伤修复

关键环节—干细胞八、肠粘膜屏障损伤修复八、肠道干细胞——定位和鉴定+4cell+4cellCBCCsCBCCs(Am.J.Anat,1974)隐窝基底柱状细胞

(CBCCs,cryptbasecolumnarcells)(CellTissueKinet,1986)+4细胞

([3H]dT

label-retentionassays)八、肠道干细胞——定位和鉴定+4cell+4cellCBSmallintestinecolonNature,2007ABNick等首次鉴定了隐窝基底柱状细胞(CBCCs)的特异性分子标记物Lgr5，支持CBCCs是肠道干细胞八、肠道干细胞——定位和鉴定SmallintestinecolonNature,20Eugenio等首次发现Bmi1是“+4细胞”的分子标记物支持“+4细胞”

是肠道干细胞ANat.Genet,2008八、肠道干细胞——定位和鉴定BEugenio等首次发现Bmi1是“+4细胞”的分子标记物Lgr5+CBCCs和Bmi1+”+4细胞”

独立的肠道干细胞亚群？Lgr5+CBCCs和Bmi1+”+4细胞”(PNAS,2011)

肠道干细胞发育的不同阶段？肠道干细胞分子标志物的关键科学问题Lgr5+CBCCs和Bmi1+”+4细胞”独八、肠道干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？Physiology(Bethesda),2017Cell,2010八、肠道干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？Physiology八、肠道干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？Physiology(Bethesda),2017Cell,2010八、肠道干细胞——如何维持粘膜屏障稳态？PhysiologyNotch信号通过细胞-细胞间直接接触发挥作用，即一类细胞表达的Notch配体（Delta/jagged）作用于相邻细胞Notch受体，导致NICD入核激活靶基因表达，决定细胞命运八、肠道干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？Notch信号通过细胞-细胞间直接接触发挥作用，即一类细胞表八、肠道干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？Physiology(Bethesda),2017Cell,2010SC:StemCellPC:PanethcellSP:secretoryprogenitorNotch信号通路对维持干细胞干性和定向分化能力具有重要作用八、肠道干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？Physiology隐窝腺底部高表达WNT配体，通过结合LRP/frizzled受体复合物，导致β-catenin入核与转录因子TCF等结合，激活下游激活靶基因表达，维持肠道干细胞自我更新八、肠道干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？Nature,2011Gastroenterology,2007隐窝腺底部高表达WNT配体，通过结合LRP/frizzledBMP主要由基质细胞产生，通过与BMPR1和BMPR2结合，拮抗WNT信号的促增殖作用，诱导细胞分化。隐窝腺底部BMP分子被拮抗剂Noggin抑制。因此BMP信号主要参与抑制胃肠道干细胞增殖，促进其向分泌型细胞分化Gastroenterology,2007八、肠道干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？BMP主要由基质细胞产生，通过与BMPR1和BMPR2结合，调控胃肠道干细胞自我更新与定向分化的信号通路（Hedgehog信号）Gastroenterology,2010八、肠道干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？调控胃肠道干细胞自我更新与定向分化的信号通路（HedgehoWNT,Notch,BMPsandHedgehog等发育相关信号通路实现干细胞维持粘膜屏障稳态调节八、肠道干细胞——维持粘膜屏障稳态机制？WNT,Notch,BMPsandHedgehog等九、肠道粘膜屏障研究新进展

单细胞测序九、肠道粘膜屏障研究新进展九、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Single-cellexpressionsurveyofintestinalepithelialcellsNature,2017九、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Single-celle九、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Twonewlyidentifiedsubsetsoftuftcells:Tuft-1andTuft-2Nature,2017九、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Twonewlyide九、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Nature,2017Microfoldcellsignatures九、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Nature,2017M八、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Nature,2017EpithelialresponsetopathogeninfectionsHelminthinfectionledtomarkedaccumulationofsecretorycelltypes,whereasSalmonellainfectioninducedaccumulationofabsorptiveenterocytesandPanethcells八、单细胞测序揭示小肠上皮细胞功能Nature,2017E十、肠渗漏学说LeakyGut十、肠渗漏学说十、肠渗漏概念FrontiersinImmunology,2017病理情况下，肠上皮通透性增加，导致肠腔内毒素、抗原、细菌通过肠道粘膜屏障进入血液循环，这个现象被称为“肠渗漏”Inpathologicconditions,thepermeabilityoftheepithelialliningmaybecompromisedallowingthepassageo