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人體腸道的屏障機制

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月12日 12:04
 

人體腸道是消化、吸收食物中營養(yǎng)物質(zhì)的重要器官,同時也將食物中的微生物及其代謝產(chǎn)物、致敏物質(zhì)等阻隔于腸道內(nèi),腸道所形成的這道屏障就腸道屏障,或腸屏障。腸屏障功能在預(yù)防、阻止全身炎癥反應(yīng)綜合征(systemic inflammatory response syndrome, SIRS)、膿毒癥(sepsis)、多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome,MODS)的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。腸屏障功能若發(fā)生障礙,會引起腸內(nèi)病原微生物及其毒素縱向移位入血,發(fā)生菌血癥和毒血癥,引起促腸源性感染的發(fā)生與發(fā)展,嚴(yán)重時可導(dǎo)致多系統(tǒng)器官功能衰竭。生理狀態(tài)下,腸道發(fā)揮自身的屏障功能可有效防止機體內(nèi)環(huán)境受到有害物質(zhì)的侵害,保障機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

機械屏障

正常情況下,腸粘膜上皮表面覆蓋著粘液,保護上皮細胞不受有毒物質(zhì)的侵害。其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是完整的上皮細胞和上皮細胞之間的緊密連接。細胞間的這種緊密聯(lián)接可選擇性的轉(zhuǎn)運物質(zhì),防止腸腔內(nèi)細菌、毒素及炎性介質(zhì)等有害物質(zhì)的旁細胞轉(zhuǎn)運,維持腸粘膜上皮屏障功能的完整。腸粘膜上皮是一類單層柱狀上皮細胞,其和下方的結(jié)締組織和固有層的支持組織共同構(gòu)成了屏障功能單位。細胞間的緊密聯(lián)接是指絨毛上皮間緊密連接和腺管細胞間緊密連接,有效地防止腸腔內(nèi)有毒物質(zhì)自由通過細胞間隙而滲透進周圍組織中的作用,同時也給細菌提供了理想的生殖空間,腸屏障正常情況下可以限制潛在致病細菌的進入。粘液層的主要成分是粘蛋白,由腸粘膜細胞分泌,磷脂也分布在粘液表面,也起著重要的保護作用,由于其疏水性,細菌毒素的滲透性可顯著降低。機械屏障還包括腸動力的功能。腸蠕動可以充分移走腸道食物殘渣,以防止細菌長時間留在腸黏膜中,減少細菌通過的可能性,起到清潔的效果。

免疫屏障

包括腸黏膜相關(guān)淋巴組織和胃腸道排泄的抗體。前者由粘膜上皮內(nèi)淋巴細胞和固有層中分散分布的淋巴細胞、漿細胞、巨噬細胞以及粘膜淋巴濾泡組成。粘膜淋巴濾泡可促進分泌型免疫球蛋白IgA 的含量上升,從而激發(fā)IgA 免疫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),粘膜上皮內(nèi)淋巴細胞主要是免疫效應(yīng)細胞-- CD8+細胞,而 CD8+細胞具有細胞毒作用,CD8+細胞激活時,可釋放多種細胞因子,如穿孔素、端粒酶和絲氨酸醋酶等,從而達到細胞殺傷作用,在防御腸道病原體入侵方面發(fā)揮重要功能。在胃黏膜中25%是淋巴組織,結(jié)合細胞免疫和體液免疫以防止人體損傷,特異性免疫球蛋白與腸相關(guān)的淋巴組織結(jié)合進入腸道,選擇性地破壞革蘭氏陰性細菌,產(chǎn)生抗原抗體復(fù)合物,阻礙細菌結(jié)合具有上皮細胞的受體和刺激腸道分泌,加速粘液的流動,有效阻斷細胞粘附到腸黏膜。淋巴組織可在腸道免疫屏障宏觀上發(fā)揮重要作用,吞噬細胞等抵抗并消除一些致病微生物,起著不可替代的作用。免疫球蛋白在腸固有層中產(chǎn)生,被腸上皮細胞處理后分泌到腸腔中,防止細菌、毒素和病毒抗原的粘附,在抗原清潔中發(fā)揮作用。 

化學(xué)屏障  

指膽汁、胃酸和各種化學(xué)物質(zhì),包括消化性溶菌酶、粘多糖、糖蛋白和從胃腸道分泌的糖脂等。當(dāng)胃腸道分泌的消化液進入腸腔后,腸粘膜上皮細胞分泌的粘液與腸道寄生菌產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)共同構(gòu)成化學(xué)屏障。胃酸能夠輕而易舉地殺死胃腸道中的細菌,抑制細菌粘附和腸上皮細胞的集落定植。胰液中含有胰蛋白酶,可水解細菌。膽汁中膽鹽與腸內(nèi)的內(nèi)毒素結(jié)合形成難以吸收的復(fù)合物,降解內(nèi)毒素分子,并且含有分泌型 IgA,發(fā)揮免疫屏障作用,防止內(nèi)毒素從腸道吸收。溶菌酶破壞細菌的細胞壁并溶解細菌,直接切斷連接 N-乙酞葡萄糖胺和 N-乙酞胞壁酸的聚糖鏈,導(dǎo)致細胞喪失堅韌性,在低滲狀態(tài)下發(fā)生細胞裂解。大量的胃腸道分泌物還可以稀釋毒素,清洗和清潔腸道,使?jié)撛诘闹虏⌒圆≡w不能附著在腸上皮細胞上。流體由杯狀細胞分泌,其含有糖蛋白和糖脂,在腸黏膜中可以促進細菌與其結(jié)合,在腸道蠕動產(chǎn)生的分泌液中毒素得到稀釋,進而隨著腸道蠕動而排出體外。 

生物屏障   

人體腸道中蘊藏著巨量的微生物。腸道細菌的總量約1014株,其中的99%是厭氧細菌,僅不足 1%的細菌是兼性厭氧菌。腸道菌群結(jié)構(gòu)形成一種相互依賴并與其他微生物相互作用的微生物系統(tǒng),其生態(tài)平衡形成了人體腸道的生物屏障。存在于腸道中的包括細菌在內(nèi)的眾多微生物和宿主之間形成了微生物依賴性和相互關(guān)聯(lián)的微生物生態(tài)系統(tǒng)。生態(tài)平衡的腸道微生物群具有參與機體能量-營養(yǎng)素代謝,防止外來菌種入侵,刺激機體免疫功能的建立、完善和維持等生理功效。腸道微生物群平衡一旦被打破,腸道條件致病菌開始對機體產(chǎn)生危害。正常有益細菌沉淀在人體腸道中并與宿主保持這種共生關(guān)系,不僅宿主能夠維持腸道的細菌平衡,而且能為宿主提供必要的營養(yǎng)物質(zhì),參與構(gòu)成的人體腸道屏障的重要組員。生物屏障菌群主要由專性厭氧菌,如乳酸桿菌、雙歧桿菌等構(gòu)成,并通過磷壁酸與腸粘膜上皮緊密結(jié)合而形成菌膜屏障,從而防止致病菌及其有害物質(zhì)的侵襲。生物屏障產(chǎn)生醋酸、乳酸、短鏈脂肪酸等,致腸道PH值呈酸性,抑制難以在酸性環(huán)境下生存的致病菌。研究發(fā)現(xiàn),生物屏障能產(chǎn)生一些特定的物質(zhì),有提高宿主黏膜免疫功能的作用,能夠促進動物體內(nèi)免疫器官的發(fā)育和成熟,提高特異性和非特異性免疫功能,具有很強的廣譜抗菌作用。

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