詹姆斯·埃弗森(James Everson)|克里斯塔·斯托肯胡伯(Krista Stockenhuber)|伊丽莎白·L·伯德-利伯曼(Elizabeth L. Bird-Lieberman)
詹姆斯·埃弗森(James Everson)拥有医学学士学位(MBBS)、理学学士学位(BSc)以及皇家内科医学院会员资格(MRCP),目前是英国牛津大学医院的住院医生和助理教学研究员,隶属于牛津大学纳菲尔德医学院(Nuffield Department of Medicine)的转化胃肠病学与肝脏科(Translational Gastroenterology and Liver Unit)。利益冲突:无。
摘要
肠道是一系列器官的集合,它们协同工作以从消化后的食物中吸收营养物质。这些器官会向血液和肠道腔内分泌多种物质,以实现吸收和免疫功能。疾病状态会改变这些吸收机制以及肠道的保护机制,从而导致胃肠道症状和吸收不良。
引言
胃肠道(GI)是一个极其复杂的器官,其功能不仅限于分解和吸收食物中的营养物质,还包括屏障作用、稳态调节、免疫功能以及与微生物群的相互作用。疾病状态会改变胃肠道的分泌功能,影响营养物质的吸收并破坏肠道的稳态,可能引发症状、营养不良甚至疾病。对肠道进行手术操作也可能改变其肠内分泌功能,导致长期并发症。在本文中,我们将探讨肠道分泌的正常生理机制,以及疾病状态如何改变这些机制并引发相关症状。
部分内容
口腔分泌
大唾液腺和小唾液腺每天可产生多达600毫升的唾液,其中大部分由腮腺、下颌下腺和舌下腺分泌。腺泡细胞通过氯化物依赖性分泌机制产生电化学梯度,从而促使钠离子(Na⁺)和水分子随之移动(图1)。导管细胞通过重吸收NaCl并分泌K⁺和HCO₃⁻来调节唾液的成分,最终形成低渗溶液。腺泡中的储存颗粒含有唾液淀粉酶等蛋白质,这些颗粒会通过胞吐作用释放到口腔中。
胃分泌
胃每天分泌约2升胃液,其中包含消化酶、盐酸(HCl)、内因子(intrinsic factor)、黏液和水。胃液分泌量在夜间禁食期间以及进食后最为旺盛。胃窦处的G细胞释放胃泌素(gastrin),而迷走神经末梢释放的乙酰胆碱(ACh)会作用于肠嗜铬细胞(enterochromaffin-like cells),刺激组胺的释放(图1)。组胺激活胃壁细胞上的H₂受体,促进H⁺/K⁺离子的转运。
小肠分泌
小肠的主要吸收表面由绒毛构成,其中空肠部位的绒毛高度和密度最大,有助于最大化营养物质的吸收。绒毛之间有称为李伯库恩隐窝(Lieberkühn crypts)的黏膜凹陷结构,这些隐窝从绒毛基部延伸至黏膜肌层。隐窝底部含有肠道干细胞,负责上皮细胞的持续更新,包括肠内分泌细胞、潘氏细胞(paneth cells)和肠上皮细胞(enterocytes)。
胰腺外分泌
胰腺外分泌系统由腺泡细胞和导管上皮细胞组成,它们将富含酶的碱性液体通过主胰管(greater pancreatic duct)排入十二指肠。当食糜进入十二指肠时,十二指肠中的S细胞会释放促胰液素(secretin),同时迷走神经的刺激会激活导管中的CFTR离子通道和Cl⁻/HCO₃⁻交换器,促使大量富含碳酸氢盐的液体进入胰管(图1)。这种碱性液体有助于维持肠道内的酸碱平衡。
肝胆分泌
胆固醇在肝细胞内通过经典途径和替代途径转化为胆酸(cholic acid)和鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid)。这些胆酸与甘氨酸或牛磺酸结合后增加水溶性,并被主动分泌到胆小管中。胆汁中的水分则沿着渗透梯度跟随胆酸一起移动,形成最终的胆汁。胆管细胞还会分泌富含碳酸氢盐的液体。
结肠分泌
结肠黏膜由多个平行的隐窝构成,隐窝底部含有肠道干细胞,这些干细胞不断生成新的结肠上皮细胞和杯状细胞。位于隐窝开口处及上皮表面的杯状细胞分泌黏蛋白,形成保护屏障以抵御肠道内的细菌。与小肠不同,结肠缺乏绒毛,完全依赖隐窝的自我更新和黏液屏障来保护上皮细胞。
高钾血症
在生理状态下,结肠约负责10%的钾离子(K⁺)排泄,其余90%由肾脏完成。结肠上皮中的大传导性BK通道介导钾离子的主动分泌。在慢性肾脏病(CKD)患者中,由于肾脏排钾能力受损,这些通道可能上调,这种现象出现在约50%的晚期CKD患者中。
艰难梭菌(Clostridioides difficile)
艰难梭菌是一种革兰氏阳性、能形成孢子的厌氧细菌,它通过产生TcdA和TcdB毒素引起抗生素相关性腹泻和结肠炎。这些毒素与结肠上皮细胞结合后被内化,进而使Rho家族GTP酶(如Rho、Rac和Cdc42)发生糖基化修饰,导致细胞骨架结构破坏、细胞形态改变以及上皮通透性增加。
肠内分泌
口服葡萄糖引起的胰岛素反应比等量静脉注射葡萄糖引起的反应强25–75%,这种现象称为“肠促胰岛素效应”(incretin effect)。该效应主要由肠促胰岛素激素介导,包括十二指肠和近端空肠中的K细胞分泌的葡萄糖依赖性胰岛素释放多肽(GIP)和GLP-1,以及分布在整个小肠和大肠中的L细胞分泌的激素。
结论
胃肠道分泌过程的紊乱是许多胃肠道疾病的发病机制基础,也解释了这些疾病的临床表现。因此,理解分泌生理机制既是诊断的重要依据,也是治疗的潜在靶点。
实践要点
大唾液腺和小唾液腺每天可产生多达600毫升的唾液,其中大部分由腮腺、下颌下腺和舌下腺分泌。腺泡细胞通过氯化物依赖性分泌机制产生唾液。
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