肠源性感染途径的新认识：淋巴免疫通道

一个世纪前，Flexner在动物模型上观察到肠道中的微球菌Lanceolatus能导致腹膜炎，这可能是有记载的第一个肠道细菌通过肠屏障造成全身感染的现象。之后，一些学者在不同的动物模型及临床上发现了肠道细菌导致各种感染的例证。1979年，Berg和Garlington总结经验，首次提出了“细菌移位”（bacterial translocation）的概念，认为“细菌移位是指各种不同的细菌穿过肠道粘膜层进入固有层，继而到肠系膜淋巴结甚至远处器官。”此后，学者对其概念进行了各种扩充，将移位的“细菌”扩展成为“所有微生物及其毒性产物”。新近，这种肠源性感染的途经又有了新的认识，即淋巴免疫通道学说。北京协和医院肝脏外科毛一雷

 

1．肠源性感染理论的建立和途径的认识

 

1．1 肠道复合屏障

多年来，许多学者对肠屏障进行了广泛的研究。随着认识的加深，屏障的概念已不再局限于传统的肠粘膜/肠壁层，而是增加了肠道微生态、免疫机制等的复合屏障概念。目前认为所谓的复合屏障涵盖了多个层次的构成，它可能包括以下成分：1 肠腔内成分：主要包括肠道菌群的平衡、合适的肠内酸碱度及正常的肠道蠕动功能等；2 物理屏障部分：可包括肠粘膜表面的粘液层及磷脂层、肠上皮本身及其紧密连接、粘膜下固有层、局部正常的血流等；3 肠道相关淋巴组织（gut associated lymphoid tissue, GALT）：即所谓的肠道免疫屏障，它包括肠上皮分泌的SIgA、粘膜内及固有层淋巴细胞、派伊尔斑（Peyer’s patch）、肠系膜淋巴结等。由各种疾病引起的上述复合屏障任何部分的损害均可能导致肠源性感染的发生。

 

1．2 肠道细菌移位理论及其疑问

十多年来，许多学者在不同的动物模型上进行了大量的细菌/毒素移位的实验，对于细菌和毒素能通过上述屏障引发感染做出了相当肯定的结论。较典型的实验有Deitch等在大鼠出血性休克再灌注的模型中观察到的这种现象：缺血30分钟后有61%的大鼠在肠系膜淋巴结中存在移位的细菌，有13%的大鼠肝脏、脾脏等器官细菌培养阳性。

在临床方面，肠源性因素在中重度病人继发感染中的作用和重要性已被认识并基本确立，主要体现在出血性休克、急性胰腺炎、肠梗阻和结肠直肠癌等的病例中。但具体的移位途径和方式仍有各种说法并存在一定的争议，多数学者仅在肠系膜淋巴结中培养出了细菌，外周血中的细菌移位情况还不明确。Moore等将创伤后收缩压小于90 mmHg的11例病人进行了血培养，发现3例阳性培养结果；而对收缩压大于90 mmHg的20例病人的培养结果均为阴性。对于更严重的创伤（收缩压<80 mmHg），18例病人中却有10例在血中培养出肠道相关细菌。

这些对病人观察的不同结果也是临床上一直对细菌和毒素通过肠屏障后经血道造成感染存在异议的原因之一。疾病的轻重可能影响到上述的移位细菌和毒素出现在血中的情况，血中出现移位往往在重症病例中被观察到，而相对较轻的病例中虽然也可能存在移位（淋巴结阳性），但大多未在血中出现，个中原因不清。

 

1．3 移位途径的认识及疑问

上述临床和实验研究的结果，引起了学者对细菌毒素移位途径的兴趣。有些学者认为在细菌/毒素通过肠粘膜上皮细胞层时，可能直接穿过细胞或经细胞间隙。Alexander和他的同事在肠切除和50%烧伤的豚鼠和大鼠模型中观察了C. albicans、E. coli和内毒素的移位情况，发现它们大多穿过上皮细胞直接移位而非经细胞间隙。但也有研究证明肠内微生物可经细胞间隙通过肠上皮层。这可能同肠道屏障损害的方式和疾病本身的性质有关。细菌和内毒素穿越肠上皮后经粘膜下丰富的血管和淋巴通道首先进入肠系膜淋巴结，以往很多的临床与基础研究提示它们进入肠系膜淋巴结后，可能通过肠系膜静脉与门脉系统进入肝，进而影响远处器官，近来发现此途经很难解释一些临床现象。

 

2．淋巴免疫通道学说

其实自肠道细菌移位及经血流途径的认识建立以来，一直是一个有争议的话题，争议的主要来源是因为在临床病人中细菌经血道转移一直未能明确确认，相当多的研究均未在除肠系膜淋巴结外的门脉或外周血中找到肠源性的细菌和毒素。Moore等曾在严重重创的病人及部分早期MODS病人的门脉血中寻找肠源性的细菌或内毒素，但均未有阳性结果。据此有学者甚至从根本上否认细菌移位的存在。另一方面的疑点是在各种创伤情况下，人体各器官中首先受累的往往是肺部呼吸系统而非肝、脾等脏器，表现为各种形式的肺炎和呼吸功能障碍，这种现象用肠道细菌/毒素经血流播散导致感染很难解释。那么这些临床角度上的疑点是否能通过探明一个新的可能的细菌/毒素移位途径来解释呢？近年来有学者正试图从肠道在疾病打击下所扮演的促炎症反应的角色和淋巴通道方面的研究来进行试探。

 

2．1 疾病时的肠道表现为一个促炎器官

近来，学者们认识到在重症疾病下除了肠屏障的破坏以外，肠道本身可能通过固有的淋巴系统（GALT）起到促炎作用。肠道附着的淋巴细胞可能在疾病的打击下释放出大量炎症介质，包括各种细胞因子。这种炎症反应在代偿期可能有保护机体的功能，但过度的炎症反应或进一步引发的全身性炎症反应综合征（systemic inflammatory response syndrome, SIRS）将造成局部或全身组织器官的损害，如骨髓衰竭(1)等。肺部作为一个敏感器官首当其冲地受到打击(2)。因此目前有学者把疾病时释放众多细胞因子的胃肠道称为“促炎器官（Pro-inflammatory Organ）”，这构成了淋巴免疫通道中重要的一部分。已经有实验证实在缺血性休克的动物模型中，GALT产生众多促炎细胞因子，加重了MODS。临床上Welborn(3)在胸腹主动脉瘤修复所造成肠道缺血的病人中，也观察到了TNF-α和 IL-6等细胞因子的升高与MODS成正相关。另有学者则发现出血情况下肠道中各种细胞因子的mRNA表达明显增多。

 

2．2 细菌/毒素移位的淋巴免疫通道

有学者认为肠道屏障损害后侵入的细菌和毒素在早期可能并未通过门静脉系统的血流播散，但有可能和肠道产生的炎症介质一起通过淋巴系统回流，进入胸导管然后播及全身。此时，早期的全身感染可以在门脉或体循环中无细菌毒素移位情况下产生。同时因为移位的病原体通过胸导管首先影响肺部，也可以解释肺部呼吸系统常常是疾病情况下首先受到打击的原因。

为了证实淋巴回流途径，Magnotti等比较了出血性休克大鼠的肠道淋巴输出管中的淋巴液与门静脉血浆的性质，发现淋巴液能明显地增加内皮细胞的通透性，并且加重肺的损伤。此实验证实了肠屏障功能损害后淋巴通道所起的作用。

因为内皮细胞与活性多形性中性粒细胞（polymorphism neutrophil，PMN）的作用将导致肺损伤，故有学者(4)将正常鼠中提取的PMN，分别与休克鼠、对照鼠的淋巴液或心脏血液共同培养，发现与休克鼠培养的PMN能明显地增加肺损伤。但将休克鼠的肠系膜淋巴管结扎后，却与对照鼠无显著差异。结合Magnotti的实验，这些结果提示淋巴液经淋巴通道有可能首先主要进入心脏，经肺循环影响肺，进而经体循环影响全身各脏器，严重者可造成MODS。

Adams(5)等进一步在出血性休克（30 mmHg）的大鼠模型中测定了肺微血管中选择性蛋白（ P-selectin ）的表达，发现休克大鼠比对照鼠升高近5倍，而肠系膜淋巴管的阻断明显地减少了P-selectin的升高。体外实验发现，休克后2-3小时的淋巴液与脐静脉内皮细胞共同培养能明显增加后者P-selectin的表达，而休克前、后6小时的淋巴液及门静脉均未出现P-selectin的升高。此实验说明了淋巴液造成器官损伤的部分机理，而淋巴液中所含有的物质及更全面的作用机理尚需更多的实验揭示。

重创后肠淋巴通道中的淋巴液能明显地对肺等器官产生严重的损伤，人为地阻断淋巴管可能减轻器官的伤害。在出血性休克和烧伤的大鼠模型中，结扎淋巴导管能明显减少对肺的损伤，并能减少肺部中性粒细胞的成分。另外，Anjaria(1)等在出血性休克的大鼠模型中，取骨髓作发育早期和发育晚期骨髓细胞培养，并平行做血细胞培养。结果发现出血性休克的大鼠中骨髓细胞明显减少，而肠系膜淋巴管的阻断能减轻这一现象。

上述实验均提示了肠屏障损伤时淋巴免疫通道的存在及其在肠源性感染损伤中的重要性，但因为此学说提出不久，需要更多设计良好的基础和临床的试验来进一步探明其机理。其次在危重病人或疾病打击的中后期大多能在门静脉和周围血中检出细菌和毒素，这可能是因为淋巴免疫通道在肠屏障功能受破坏的早期即表现出来，当屏障功能进一步受损时，细菌和毒素就可能同时直接进入血液循环和淋巴通道。故淋巴免疫通道学说并非是对原有的经血流移位理论的否定，而是对它的一个补充和完善，它们的共同作用引起了临床上熟知的肠源性全身性感染。

 

3．现有对策相当局限

淋巴免疫通道学说的提出，对肠源性感染学说从理论依据和发病机理上进行了完善和补充，但至今尚未直接对治疗提供帮助，目前对肠源性感染的对策还是不外乎选择性肠道去污染（selective digest decontaminate, SDD）、肠内营养制剂的应用和阻止肠粘膜的氧化损伤。因此如何应用新的理论来提出新的治疗对策，将是临床上一个极好的研究课题。

选择性肠道去污染在理论上能遏制致病菌的过度生长，并减少移位。有报道在肿瘤和中性粒细胞减少的病人中SDD能明显降低肠道细菌移位，减少肺部感染率的发生。然而一些实验显示了SDD并不能最终明显地增加存活率。事实上，重症病人常常伴有免疫损伤和肠屏障的破坏，控制肠道菌群数量并不能有效地达到肠道微生态的平衡的目的，有时效果会正相反。目前国际上一些医疗中心业已放弃SDD在此情况下的应用，而更注重在维持肠道菌群平衡方面的努力。

Kompan在一项临床观察中发现在创伤休克后6小时内给予肠内营养，与24小时或更长时间相比，能阻止肠道通透性的增加，明显减少MODS的发生率。另有一些前瞻性随机对照实验则发现早期提供肠内营养与感染死亡率明显降低相关。有学者近来提出免疫营养（Immunonutrition）的概念，即利用包含免疫增强物质的营养制剂，以调节和提高机体免疫能力。近年来一系列的有关报道发现免疫营养制剂能增强机体免疫力，减少感染死亡率(6)。然而在疾病的急性期和在危重病人中，由于过度的炎症反应导致了机体的损害，此时利用免疫增强剂是否合适，尚值得商榷。

创伤或应激后会导致内脏血流减少，造成氧自由基等的堆积，引起细胞毒性损害或干扰细胞内信号传导，从而损害机体。近期已有两个临床试验报道了使用谷胱甘肽、维生素C、叶酸等抗氧化剂能在一定程度上能阻止MODS的发展。

上述三种对策在新的理论提出前已逐步建立，其特异性并不强，在淋巴免疫通道提出后应有针对性的预防和治疗措施，可惜至今尚未见相关报道。笔者新近依照综合保护肠道复合屏障原则在大鼠胃肠手术后应用抗生素和肠内营养的模型中，用益生体Lb. Plantarum 299v来改善肠道微生态，调节GALT免疫功能，初步结果显示了良好的作用(7)。国内亦有许多学者报道了口服菌株疫苗能调节肠道局部的免疫力。

总之，淋巴免疫通道的发现对细菌门脉移位理论是一有力的补充，两者复杂的相互促进与交织较好地解释了肠源性全身性感染。但对于感染的治疗目前仍无十分有效的办法，相信随着人们对于肠源性全身性感染的深入认识，必定会由较好的方法出现。

参考文献：

 

1        Anjaria DJ, Rameshwar P, Deitch EA, Xu DZ, Adams CA, Forsythe RM, Sambol JT, Hauser CJ, Livingston DH. Hematopoietic failure after hemorrhagic shock is mediated partially through mesenteric lymph. Crit Care Med 2001; 29(9): 1780-5.

2        Adams CA Jr, Magnotti LJ, Xu DZ, Lu Q, Deitch EA. Acute lung injury after hemorrhagic shock is dependent on gut injury and sex. Am Surg 2000; 66(10): 905-12; discussion 912-3.

3        Welborn MB, Oldenburg HS, Hess PJ, Huber TS, Martin TD, Rauwerda JA, Wesdorp RI, Espat NJ, Copeland EM 3rd, Moldawer LL, Seeger JM. The relationship between visceral ischemia, proinflammatory cytokines, and organ injury in patients undergoing thoracoabdominal aortic aneurysm repair. Crit Care Med 2000; 28(9): 3191-7.

4        Adams JM, Hauser CJ, Adams CA Jr, Xu DZ, Livingston DH, Deitch EA. Entry of gut lymph into the circulation primes rat neutrophil respiratory burst in hemorrhagic shock. Crit Care Med 2001; 29(11): 2194-8.

5        Adams CA Jr, Sambol JT, Xu DZ, Lu Q, Granger DN, Deitch EA. Hemorrhagic shock induced up-regulation of P-selectin expression is mediated by factors in mesenteric lymph and blunted by mesenteric lymph duct interruption. J Trauma 2001; 51(4): 625-31; discussion 631-2.

6        Galban C, Montejo JC, Mesejo A, Marco P, Celaya S, Sanchez-Segura JM, Farre M, Bryg DJ. An immune-enhancing enteral diet reduces mortality rate and episodes of bacteremia in septic intensive care unit patients. Crit Care Med 2000; 28(3): 643-8.

7        毛一雷. 大鼠胃肠手术后GALT淋巴细胞亚群与肠微生态改变的联系及益生体的作用. 第6届全国普外科中青年医师学术交流会. 2002年4月. 中国无锡.