深低溫停循環（deep hypothermic circulatory arrest，DHCA）是外科復雜心臟手術的一種重要輔助技術，是術中腦保護的措施之一，并為外科手術提供便利的操作條件。然而這項技術所導致的并發癥也不容忽視，其中腸損傷的發生雖較為隱匿，但是給患者帶來巨大的痛苦并明顯降低術后生活質量。研究表明，DHCA 導致腸道發生缺血再灌注損傷，引起肥大細胞活化釋放炎性介質，破壞腸黏膜上皮屏障，最終導致腸損傷。本文就肥大細胞在 DHCA 腸損傷作用機制中的研究進展做一綜述。
引用本文： 柏利婷, 張燕搏, 李桐, 國勝文. 肥大細胞在深低溫停循環腸損傷作用機制中的研究進展. 中國胸心血管外科臨床雜志, 2019, 26(3): 269-273. doi: 10.7507/1007-4848.201803051 復制
深低溫停循環（deep hypothermic circulatory arrest，DHCA）是治療復雜心腦血管疾病的一種重要輔助技術，如用于主動脈弓修復術以及神經外科修復巨大腦動脈瘤的手術。它是指利用體外循環技術，將體溫降至 18℃～20℃，并阻斷循環血流，以便于進行手術操作[1]。但是由于這項技術所引起的腸損傷，其發生率雖僅有 1.1%，導致術后膿毒癥（postoperative sepsis）和多器官功能不全綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS），成為接受 DHCA 患者術后恢復和重癥治療中的重要問題[2]。由于全身循環停止使所有器官系統和相關血管都處于缺血再灌注（ischemia reperfusion，I/R）狀態，導致血管內皮功能障礙、器官功能障礙和凋亡的病理生理變化可能發生在多系統水平，即 MODS[3]。由于腸道發生 I/R，肥大細胞作為一種特異性免疫細胞活化，在細胞應激反應中分泌多種活性介質，從而引起一系列局部或全身炎癥反應[4]。雖然目前臨床多用中低溫停循環（將體溫降至 20℃ 以上）代替 DHCA 技術，并且輔助使用選擇性順行性腦灌注來進行腦保護，以縮短體外循環降溫和復溫時間，然而盡管避免了體溫過低引起的凝血障礙和炎癥，但內臟器官缺血性損傷的風險并未降低[5]。西奈山醫院的一項動物實驗建立中低溫停循環模型并在 28℃ 時行選擇性腦灌注，研究發現 60% 的動物在 24 h 內死于 MODS[6]。
1 肥大細胞的生物學特性
1.1 肥大細胞概述
肥大細胞來源于骨髓造血干細胞，由骨髓生成，在外周組織發育成熟為持久的、具有高度特異性的粒細胞。肥大細胞是機體內最重要的免疫細胞之一，當機體受到外界刺激時，便遷移到相應部位發揮作用[7]。肥大細胞主要位于與宿主防御環境有關的重要部位，如黏膜表面。胃腸道黏膜屏障主要由腸上皮細胞、粘液層和上皮下免疫細胞組成，該屏障控制抗原和病原微生物從腸腔進入固有層。在健康人腸道黏膜固有層的細胞中，肥大細胞僅占 2%～3%，但其作用至關重要，參與組成抵抗病原菌的第一道防線[8]。
1.2 肥大細胞的作用機制
肥大細胞脫顆粒釋放多種炎癥介質作用于不同的器官，從而導致不同疾病的發展（圖 1）。經典的肥大細胞脫顆粒機制是抗原進入機體后，可選擇誘導特異性 B 細胞產生 lgE 抗體。肥大細胞膜表面存在許多高親和力 IgE 受體，IgE 通過 Fc 段與肥大細胞表面相應的 FcεRI 結合。使機體處于對該抗原的致敏狀態，當相應抗原再次進入機體時，通過與致敏肥大細胞表面兩個或兩個以上相鄰 IgE 抗體特異性結合。使膜表面 FcεRI 交聯活化，活化的受體通過其 γ 鏈 C 端 ITAM 的磷酸化作用，使 Syk 和 Fyn 蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）活化，形成肥大細胞活化脫顆粒的起始信號[10-11]。隨著對肥大細胞活化機制的研究，越來越多非 IgE 機制被發現，如 IgG，補體成分，TLR 配體，神經肽，細胞因子，趨化因子和其他炎癥產物，這些刺激物直接觸發肥大細胞脫顆粒，引起選擇性釋放介質，刺激增殖、分化或遷移[12]。當肥大細胞受體活化后，通過分泌顆粒樣物質，包括血管活性胺、炎性因子、趨化因子以及多種蛋白酶，主要是胰蛋白酶和糜蛋白酶，參與局部或全身炎癥反應[13]。
圖1
肥大細胞脫顆粒[9]
Triggers：誘因；JNK：c-Jun 氨基末端激酶；Degranulation：脫顆粒；Tryptase：類胰蛋白酶；TNF-α：腫瘤壞死因子-α；Histamine：組胺；Ischemia reperfusion injury：缺血/再灌注損傷；Intestine：腸
2 肥大細胞與 DHCA 腸損傷
2.1 DHCA 腸損傷特點
Karhausen 等[14]建立 DHCA 大鼠實驗模型，發現與對照組相比，DHCA 組動物腸損傷明顯，通過染色發現損傷部位主要位于回腸末端，系腸系膜上下動脈供血分界區，顯微鏡下可見回腸絨毛末端變鈍，黏膜破壞明顯，并有廣泛出血壞死和炎癥細胞浸潤。血清中內毒素，脂質過氧化產物，組胺等水平明顯增高，此外血清中腸型脂肪酸結合蛋白含量顯著增加，腸型脂肪酸結合蛋白是一種小的細胞質蛋白，容易從由缺血造成損傷的細胞中漏出。組織灌注不當引起的后果是組織缺氧和氧化應激，前者表現為基因水平 TNF-α 及 CD73，MDR1 等缺氧相關基因表達增強，后者表現為脂質過氧化產物 MDA 明顯增多。以上表現證明 DHCA 腸損傷是典型的 I/R 損傷。因此 DHCA 腸損傷主要有以下特點。
腸黏膜上皮氧供不足，上皮屏障受損。研究表明，在體外循環期間，微血管灌注和腸道氧代謝需求會發生變化[15-16]。在 DHCA 技術應用過程中，隨著溫度不斷降低，外周血管阻力增加，血流重新分布保護重要器官心腦的血供，腸道的血供減少，復溫后心臟血流量恢復正常，腸道血流量依舊較低，因此導致腸道缺血缺氧時間較長[17]。由于腸腔是厭氧環境而腸黏膜下組織是常氧環境，從厭氧到常氧的氧階梯變化依賴于腸黏膜上皮完成，腸黏膜上皮介于厭氧和常氧之間，對于氧供的變化敏感易受到影響，所以即使血流發生相對較小的變化，便導致血液供應的顯著中斷，特別是在絨毛頂端區域[2, 18-19]。
腸黏膜上皮屏障破壞，觸發炎癥反應，炎癥進而加重腸損傷。腸黏膜上皮屏障被破壞是 DHCA 腸損傷的特征性表現。在腸腔中，存在大量可以產生內毒素的微生物菌群，完整黏膜上皮屏障將微生物菌群與黏膜下組織分隔開，發揮保護作用。當腸黏膜屏障受損，腸腔的細菌及其產物在血液中與脂多糖結合蛋白結合，隨著循環發生易位，產生細胞因子等炎性產物，誘發炎癥反應，導致術后膿毒癥和 MODS。DHCA 手術時，低溫會引起黏膜缺血缺氧，位于腸道的細菌釋放內毒素增加，并且在低溫期間，免疫系統和酶活性會受到抑制，因此 Kupffer 細胞對內毒素的清除能力降低[20]，另外體外循環本身也會導致細胞免疫減弱，感染的易感性增加[21]。臨床研究發現腸道屏障功能的喪失所致菌群易位與 MODS 的發生有關，但該機制并不足以解釋 ICU 患者 MODS 的發展，如一項對創傷患者的研究，在嚴重創傷的患者和 MODS 組患者門靜脈血液中均未發現細菌或內毒素[22]。目前認為，腸缺血損傷時，腸壁內出現大量的肥大細胞[23]，通過釋放生物活性介質，導致腸道黏膜上皮屏障發生從可逆的通透性變化到不可逆的結構性損傷的改變[23]，并且這些生物活性因子可進入腸系膜淋巴管到達全身循環[24]，引起局部或全身炎癥反應。
2.2 肥大細胞在 DHCA 腸損傷的作用機制
DHCA 技術引起的腸損傷，是缺氧造成的 I/R 損傷和全身性炎癥反應共同作用而成，其中肥大細胞活化在 DHCA 誘導的腸黏膜上皮屏障破壞中發揮重要作用。對 DHCA 大鼠模型的腸道進行免疫熒光和甲苯胺藍染色，顯示腸內肥大細胞總數目增多，并且位于腸黏膜頂端區域的肥大細胞不僅數量明顯增加，其活化脫顆粒比例也增加，實驗組與對照組肥大細胞脫顆粒所占比例為 77%±14% vs. 15%±1%。使用肥大細胞穩定劑克羅莫林鈉預處理，則能有效地阻斷肥大細胞脫顆粒，使 DHCA 后腸形態和屏障功能得以保存[14]。腸組織肥大細胞脫顆粒有兩種途徑（圖 2）[4]，分別是 G 蛋白偶聯受體（GPCR）介導的細胞外途徑和肥大細胞自身產生的物質（如活性氧 ROS）觸發的細胞內途徑[25-26]。I/R 時，腸道血管內皮細胞釋放內皮素-1（ET-1），腺嘌呤核苷酸從受損細胞中斷裂釋放出腺苷，ET-1，補體激活產物 C3a、C5a 以及腺苷分別與肥大細胞膜上相應受體結合，以上受體均為 G 蛋白偶聯受體。另外肥大細胞自身可合成活性氧（ROS），無需通過與膜受體結合便可觸發脫顆粒。以上來自胞外胞內的信號共同作用于肥大細胞內的磷脂酶-C（PLC），使其分解為甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（IP3），分別激活蛋白激酶 C 和利用胞內貯存的 Ca2，觸發肥大細胞活化脫顆粒[27-30]。
圖2
腸組織肥大細胞脫顆粒的兩種途徑[4]
Ischemia reperfusion：缺血再灌注；Extracellular pathway：細胞外途徑；Damaged cells：損傷細胞；Endothelial cells activation：內皮細胞活化；ET-1：內皮素-1；Adenine nucleotides breakdown：腺嘌呤核苷酸斷裂；Adenosine：腺苷；Complement activation：補體激活產物；Cell membrane：細胞膜；Mast cell：肥大細胞；Intracellular pathway：細胞內途徑；Endothelin A receptors：內皮素 A 受體；Adenosine receptor：腺苷受體；ROS：活性氧；PLC：磷脂酶-C；DAG：甘油二酯；IP3：三磷酸肌醇；PKC：蛋白激酶 C；Degranulation：脫顆粒
肥大細胞活化脫顆粒釋放的 TNF-α、蛋白酶如類胰蛋白酶，改變腸道黏膜上皮緊密連接的通透性[31-32]。正常的腸黏膜上皮屏障由一層柱狀上皮細胞和上皮細胞間緊密連接組成，位于細胞旁間隙的頂端。在完整的上皮細胞緊密連接上有兩條跨膜通路，以便跨層細胞離子和溶質的定向運輸，分別稱為“孔”和“漏”通路。孔通道是指一種高容量、具有大小和電荷選擇性的途徑，能使大量不帶電荷的小分子通過，由緊密連接蛋白（claudins）組成，其通透性依賴于 claudins 的表達[33]。漏途徑是一種低容量途徑，不具有電荷選擇性，可使少量大分子通過，與分子電荷性質無關，其通透性受周蛋白蛋白-1（ZO-1）、閉合蛋白（occludin）和肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）的調節[34-35]。TNF-α 通過誘導 MLCK 的表達，或通過活化核轉錄因子（NF-κB）及下調 ZO-1 蛋白的表達，改變“漏”途徑的結構，導致無電荷大分子量物質通過，破壞緊密連接，使其通透性增加[36]。另外，TNF-α 還可誘導 claudins 蛋白分布異常，改變“孔”通道的正常結構，使其不能定位在緊密連接上發揮作用，從而引起緊密連接斷裂[37]。類胰蛋白酶則是在 β-阻抑蛋白-2 參與下，通過活化蛋白酶激活受體-2（PAR-2），使緊密連接周圍的纖維性肌動蛋白重組，使 ZO-1 蛋白和 occludin 蛋白重新分布，改變“漏”途徑的結構，導致緊密連接破壞[38]。當腸黏膜上皮的緊密連接的結構被破壞，會導致腸黏膜上皮的間隙擴大，通透性也就會增加，腸黏膜屏障的完整性被破壞，使得一些細菌、內毒素可通過細胞間隙進入體循環，進而引起局部或全身損傷。
3 展望
DHCA 技術導致腸道發生 I/R 損傷，組織缺血缺氧激活腸黏膜固有層肥大細胞脫顆粒活化，釋放 TNF-α、類胰蛋白酶等活性介質，破壞緊密連接的的結構和功能，損傷腸黏膜上皮屏障。因此肥大細胞活化脫顆粒是 DHCA 腸損傷的重要環節，阻斷肥大細胞脫顆粒或者阻斷肥大細胞所釋放出介質的作用，為預防 DHCA 腸損傷提供新的治療可能。研究表明使用肥大細胞膜穩定劑進行預處理，阻斷肥大細胞脫顆粒，可明顯減輕 DHCA 所致 I/R 損傷[14, 39]，色甘酸鈉是最常用的肥大細胞膜穩定劑，通過抑制肥大細胞脫顆粒減少炎性介質釋放，防止腸損傷。除膜穩定劑外，使用異丙酚進行預處理可通過抑制煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶介導的肥大細胞激活而保護腸 I/R 損傷[40]。但是目前的研究僅限于動物實驗模型，對于人還有待進一步研究。另外肥大細胞釋放多種介質，每種介質作用機制并未完全闡明，未來的工作應該集中在確定更多的、更有效的藥物針對不同的介質穩定肥大細胞。此外，與心臟手術本身相關的炎癥信號可能會增強的肥大細胞反應，觸發腸黏膜下肥大細胞的炎癥級聯反應，將局部炎癥反應通過腸系膜淋巴道放大至全身，但是這種相互作用機制仍不清楚，有待進一步闡明這種復雜炎癥刺激的相互作用。
深低溫停循環（deep hypothermic circulatory arrest，DHCA）是治療復雜心腦血管疾病的一種重要輔助技術，如用于主動脈弓修復術以及神經外科修復巨大腦動脈瘤的手術。它是指利用體外循環技術，將體溫降至 18℃～20℃，并阻斷循環血流，以便于進行手術操作[1]。但是由于這項技術所引起的腸損傷，其發生率雖僅有 1.1%，導致術后膿毒癥（postoperative sepsis）和多器官功能不全綜合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS），成為接受 DHCA 患者術后恢復和重癥治療中的重要問題[2]。由于全身循環停止使所有器官系統和相關血管都處于缺血再灌注（ischemia reperfusion，I/R）狀態，導致血管內皮功能障礙、器官功能障礙和凋亡的病理生理變化可能發生在多系統水平，即 MODS[3]。由于腸道發生 I/R，肥大細胞作為一種特異性免疫細胞活化，在細胞應激反應中分泌多種活性介質，從而引起一系列局部或全身炎癥反應[4]。雖然目前臨床多用中低溫停循環（將體溫降至 20℃ 以上）代替 DHCA 技術，并且輔助使用選擇性順行性腦灌注來進行腦保護，以縮短體外循環降溫和復溫時間，然而盡管避免了體溫過低引起的凝血障礙和炎癥，但內臟器官缺血性損傷的風險并未降低[5]。西奈山醫院的一項動物實驗建立中低溫停循環模型并在 28℃ 時行選擇性腦灌注，研究發現 60% 的動物在 24 h 內死于 MODS[6]。
1 肥大細胞的生物學特性
1.1 肥大細胞概述
肥大細胞來源于骨髓造血干細胞，由骨髓生成，在外周組織發育成熟為持久的、具有高度特異性的粒細胞。肥大細胞是機體內最重要的免疫細胞之一，當機體受到外界刺激時，便遷移到相應部位發揮作用[7]。肥大細胞主要位于與宿主防御環境有關的重要部位，如黏膜表面。胃腸道黏膜屏障主要由腸上皮細胞、粘液層和上皮下免疫細胞組成，該屏障控制抗原和病原微生物從腸腔進入固有層。在健康人腸道黏膜固有層的細胞中，肥大細胞僅占 2%～3%，但其作用至關重要，參與組成抵抗病原菌的第一道防線[8]。
1.2 肥大細胞的作用機制
肥大細胞脫顆粒釋放多種炎癥介質作用于不同的器官，從而導致不同疾病的發展（圖 1）。經典的肥大細胞脫顆粒機制是抗原進入機體后，可選擇誘導特異性 B 細胞產生 lgE 抗體。肥大細胞膜表面存在許多高親和力 IgE 受體，IgE 通過 Fc 段與肥大細胞表面相應的 FcεRI 結合。使機體處于對該抗原的致敏狀態，當相應抗原再次進入機體時，通過與致敏肥大細胞表面兩個或兩個以上相鄰 IgE 抗體特異性結合。使膜表面 FcεRI 交聯活化，活化的受體通過其 γ 鏈 C 端 ITAM 的磷酸化作用，使 Syk 和 Fyn 蛋白酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）活化，形成肥大細胞活化脫顆粒的起始信號[10-11]。隨著對肥大細胞活化機制的研究，越來越多非 IgE 機制被發現，如 IgG，補體成分，TLR 配體，神經肽，細胞因子，趨化因子和其他炎癥產物，這些刺激物直接觸發肥大細胞脫顆粒，引起選擇性釋放介質，刺激增殖、分化或遷移[12]。當肥大細胞受體活化后，通過分泌顆粒樣物質，包括血管活性胺、炎性因子、趨化因子以及多種蛋白酶，主要是胰蛋白酶和糜蛋白酶，參與局部或全身炎癥反應[13]。
圖1
肥大細胞脫顆粒[9]
Triggers：誘因；JNK：c-Jun 氨基末端激酶；Degranulation：脫顆粒；Tryptase：類胰蛋白酶；TNF-α：腫瘤壞死因子-α；Histamine：組胺；Ischemia reperfusion injury：缺血/再灌注損傷；Intestine：腸
2 肥大細胞與 DHCA 腸損傷
2.1 DHCA 腸損傷特點
Karhausen 等[14]建立 DHCA 大鼠實驗模型，發現與對照組相比，DHCA 組動物腸損傷明顯，通過染色發現損傷部位主要位于回腸末端，系腸系膜上下動脈供血分界區，顯微鏡下可見回腸絨毛末端變鈍，黏膜破壞明顯，并有廣泛出血壞死和炎癥細胞浸潤。血清中內毒素，脂質過氧化產物，組胺等水平明顯增高，此外血清中腸型脂肪酸結合蛋白含量顯著增加，腸型脂肪酸結合蛋白是一種小的細胞質蛋白，容易從由缺血造成損傷的細胞中漏出。組織灌注不當引起的后果是組織缺氧和氧化應激，前者表現為基因水平 TNF-α 及 CD73，MDR1 等缺氧相關基因表達增強，后者表現為脂質過氧化產物 MDA 明顯增多。以上表現證明 DHCA 腸損傷是典型的 I/R 損傷。因此 DHCA 腸損傷主要有以下特點。
腸黏膜上皮氧供不足，上皮屏障受損。研究表明，在體外循環期間，微血管灌注和腸道氧代謝需求會發生變化[15-16]。在 DHCA 技術應用過程中，隨著溫度不斷降低，外周血管阻力增加，血流重新分布保護重要器官心腦的血供，腸道的血供減少，復溫后心臟血流量恢復正常，腸道血流量依舊較低，因此導致腸道缺血缺氧時間較長[17]。由于腸腔是厭氧環境而腸黏膜下組織是常氧環境，從厭氧到常氧的氧階梯變化依賴于腸黏膜上皮完成，腸黏膜上皮介于厭氧和常氧之間，對于氧供的變化敏感易受到影響，所以即使血流發生相對較小的變化，便導致血液供應的顯著中斷，特別是在絨毛頂端區域[2, 18-19]。
腸黏膜上皮屏障破壞，觸發炎癥反應，炎癥進而加重腸損傷。腸黏膜上皮屏障被破壞是 DHCA 腸損傷的特征性表現。在腸腔中，存在大量可以產生內毒素的微生物菌群，完整黏膜上皮屏障將微生物菌群與黏膜下組織分隔開，發揮保護作用。當腸黏膜屏障受損，腸腔的細菌及其產物在血液中與脂多糖結合蛋白結合，隨著循環發生易位，產生細胞因子等炎性產物，誘發炎癥反應，導致術后膿毒癥和 MODS。DHCA 手術時，低溫會引起黏膜缺血缺氧，位于腸道的細菌釋放內毒素增加，并且在低溫期間，免疫系統和酶活性會受到抑制，因此 Kupffer 細胞對內毒素的清除能力降低[20]，另外體外循環本身也會導致細胞免疫減弱，感染的易感性增加[21]。臨床研究發現腸道屏障功能的喪失所致菌群易位與 MODS 的發生有關，但該機制并不足以解釋 ICU 患者 MODS 的發展，如一項對創傷患者的研究，在嚴重創傷的患者和 MODS 組患者門靜脈血液中均未發現細菌或內毒素[22]。目前認為，腸缺血損傷時，腸壁內出現大量的肥大細胞[23]，通過釋放生物活性介質，導致腸道黏膜上皮屏障發生從可逆的通透性變化到不可逆的結構性損傷的改變[23]，并且這些生物活性因子可進入腸系膜淋巴管到達全身循環[24]，引起局部或全身炎癥反應。
2.2 肥大細胞在 DHCA 腸損傷的作用機制
DHCA 技術引起的腸損傷，是缺氧造成的 I/R 損傷和全身性炎癥反應共同作用而成，其中肥大細胞活化在 DHCA 誘導的腸黏膜上皮屏障破壞中發揮重要作用。對 DHCA 大鼠模型的腸道進行免疫熒光和甲苯胺藍染色，顯示腸內肥大細胞總數目增多，并且位于腸黏膜頂端區域的肥大細胞不僅數量明顯增加，其活化脫顆粒比例也增加，實驗組與對照組肥大細胞脫顆粒所占比例為 77%±14% vs. 15%±1%。使用肥大細胞穩定劑克羅莫林鈉預處理，則能有效地阻斷肥大細胞脫顆粒，使 DHCA 后腸形態和屏障功能得以保存[14]。腸組織肥大細胞脫顆粒有兩種途徑（圖 2）[4]，分別是 G 蛋白偶聯受體（GPCR）介導的細胞外途徑和肥大細胞自身產生的物質（如活性氧 ROS）觸發的細胞內途徑[25-26]。I/R 時，腸道血管內皮細胞釋放內皮素-1（ET-1），腺嘌呤核苷酸從受損細胞中斷裂釋放出腺苷，ET-1，補體激活產物 C3a、C5a 以及腺苷分別與肥大細胞膜上相應受體結合，以上受體均為 G 蛋白偶聯受體。另外肥大細胞自身可合成活性氧（ROS），無需通過與膜受體結合便可觸發脫顆粒。以上來自胞外胞內的信號共同作用于肥大細胞內的磷脂酶-C（PLC），使其分解為甘油二酯（DAG）和三磷酸肌醇（IP3），分別激活蛋白激酶 C 和利用胞內貯存的 Ca2，觸發肥大細胞活化脫顆粒[27-30]。
圖2
腸組織肥大細胞脫顆粒的兩種途徑[4]
Ischemia reperfusion：缺血再灌注；Extracellular pathway：細胞外途徑；Damaged cells：損傷細胞；Endothelial cells activation：內皮細胞活化；ET-1：內皮素-1；Adenine nucleotides breakdown：腺嘌呤核苷酸斷裂；Adenosine：腺苷；Complement activation：補體激活產物；Cell membrane：細胞膜；Mast cell：肥大細胞；Intracellular pathway：細胞內途徑；Endothelin A receptors：內皮素 A 受體；Adenosine receptor：腺苷受體；ROS：活性氧；PLC：磷脂酶-C；DAG：甘油二酯；IP3：三磷酸肌醇；PKC：蛋白激酶 C；Degranulation：脫顆粒
肥大細胞活化脫顆粒釋放的 TNF-α、蛋白酶如類胰蛋白酶，改變腸道黏膜上皮緊密連接的通透性[31-32]。正常的腸黏膜上皮屏障由一層柱狀上皮細胞和上皮細胞間緊密連接組成，位于細胞旁間隙的頂端。在完整的上皮細胞緊密連接上有兩條跨膜通路，以便跨層細胞離子和溶質的定向運輸，分別稱為“孔”和“漏”通路。孔通道是指一種高容量、具有大小和電荷選擇性的途徑，能使大量不帶電荷的小分子通過，由緊密連接蛋白（claudins）組成，其通透性依賴于 claudins 的表達[33]。漏途徑是一種低容量途徑，不具有電荷選擇性，可使少量大分子通過，與分子電荷性質無關，其通透性受周蛋白蛋白-1（ZO-1）、閉合蛋白（occludin）和肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK）的調節[34-35]。TNF-α 通過誘導 MLCK 的表達，或通過活化核轉錄因子（NF-κB）及下調 ZO-1 蛋白的表達，改變“漏”途徑的結構，導致無電荷大分子量物質通過，破壞緊密連接，使其通透性增加[36]。另外，TNF-α 還可誘導 claudins 蛋白分布異常，改變“孔”通道的正常結構，使其不能定位在緊密連接上發揮作用，從而引起緊密連接斷裂[37]。類胰蛋白酶則是在 β-阻抑蛋白-2 參與下，通過活化蛋白酶激活受體-2（PAR-2），使緊密連接周圍的纖維性肌動蛋白重組，使 ZO-1 蛋白和 occludin 蛋白重新分布，改變“漏”途徑的結構，導致緊密連接破壞[38]。當腸黏膜上皮的緊密連接的結構被破壞，會導致腸黏膜上皮的間隙擴大，通透性也就會增加，腸黏膜屏障的完整性被破壞，使得一些細菌、內毒素可通過細胞間隙進入體循環，進而引起局部或全身損傷。
3 展望
DHCA 技術導致腸道發生 I/R 損傷，組織缺血缺氧激活腸黏膜固有層肥大細胞脫顆粒活化，釋放 TNF-α、類胰蛋白酶等活性介質，破壞緊密連接的的結構和功能，損傷腸黏膜上皮屏障。因此肥大細胞活化脫顆粒是 DHCA 腸損傷的重要環節，阻斷肥大細胞脫顆粒或者阻斷肥大細胞所釋放出介質的作用，為預防 DHCA 腸損傷提供新的治療可能。研究表明使用肥大細胞膜穩定劑進行預處理，阻斷肥大細胞脫顆粒，可明顯減輕 DHCA 所致 I/R 損傷[14, 39]，色甘酸鈉是最常用的肥大細胞膜穩定劑，通過抑制肥大細胞脫顆粒減少炎性介質釋放，防止腸損傷。除膜穩定劑外，使用異丙酚進行預處理可通過抑制煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化酶介導的肥大細胞激活而保護腸 I/R 損傷[40]。但是目前的研究僅限于動物實驗模型，對于人還有待進一步研究。另外肥大細胞釋放多種介質，每種介質作用機制并未完全闡明，未來的工作應該集中在確定更多的、更有效的藥物針對不同的介質穩定肥大細胞。此外，與心臟手術本身相關的炎癥信號可能會增強的肥大細胞反應，觸發腸黏膜下肥大細胞的炎癥級聯反應，將局部炎癥反應通過腸系膜淋巴道放大至全身，但是這種相互作用機制仍不清楚，有待進一步闡明這種復雜炎癥刺激的相互作用。
