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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)物質的重要器官,同時也將食物中的微生物及其代謝產物、致敏物質等阻隔于腸道內,腸道所形成的這道屏障就腸道屏障,或腸屏障。腸屏障功能在預防、阻止全身炎癥反應綜合征(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,嚴重時可導致多系統(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環(huán)境受到有害物質的侵害,保障機體內環(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的侵害。其結構基礎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)接可選擇性的轉運物質,防止腸腔內細菌、毒素及炎性介質等有害物質的旁細胞轉運,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,其和下方的結締組織和固有層的支持組織共同構成了屏障功能單位。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,有效地防止腸腔內有毒物質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

包括腸黏膜相關淋巴組織和胃腸道排泄的抗體。前者由粘膜上皮內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。研究發(fā)現(xiàn),粘膜上皮內淋巴細胞主要是免疫效應細胞-- 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的淋巴組織結合進入腸道,選擇性地破壞革蘭氏陰性細菌,產生抗原抗體復合物,阻礙細菌結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。 

化學屏障  

指膽汁、胃酸和各種化學物質,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生的抑菌物質共同構成化學屏障。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。膽汁中膽鹽與腸內的內毒素結合形成難以吸收的復合物,降解內毒素分子,并且含有分泌型 IgA,發(fā)揮免疫屏障作用,防止內毒素從腸道吸收。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合,在腸道蠕動產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。腸道菌群結構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的眾多微生物和宿主之間形成了微生物依賴性和相互關聯(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,參與構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、雙歧桿菌等構成,并通過磷壁酸與腸粘膜上皮緊密結合而形成菌膜屏障,從而防止致病菌及其有害物質的侵襲。生物屏障產生醋酸、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),生物屏障能產生一些特定的物質,有提高宿主黏膜免疫功能的作用,能夠促進動物體內免疫器官的發(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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