胃腸粘膜屏障新認識及臨床啟示課件

胃腸粘膜屏障新認識及臨床啟示胃腸粘膜屏障新認識及臨床啟示一、胃粘膜屏障結構一、胃粘膜屏障結構一、胃粘膜屏障結構BestPractice&ResearchClinicalGastroenterology,2014一、胃粘膜屏障結構BestPractice&Resea一、胃粘膜屏障結構NEJM,2018一、胃粘膜屏障結構NEJM,2018一、胃粘膜屏障結構1.粘液－HCO3-屏障

2.上皮層屏障3.胃粘膜血流4.免疫細胞-炎癥反應5.修復重建因子

胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上?？茖W技術出版社:2004,P32一、胃粘膜屏障結構1.粘液－胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，二、胃粘膜屏障功能二、胃粘膜屏障功能二、胃粘膜屏障功能:粘液-HCO3-屏障厚度：平均180μm,呈連續(xù)性分布主要成分:保護作用：潤滑與機械保護,阻止細菌,抗H+反彌散胃粘液胃腔內(nèi)可溶性粘液與食物相混上皮表面粘液凝膠層粘液細胞囊泡內(nèi)粘液H++HCO3-減慢H+擴散,形成pH階差表層:糖蛋白次層:磷脂1胃粘膜病變的病理學探討，醫(yī)學論壇（日本）：19922胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上?？茖W技術出版社:2004,P33二、胃粘膜屏障功能:粘液-HCO3-屏障胃粘液胃腔內(nèi)可溶性1.Digestion,1986,35:182-82.胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上?？茖W技術出版社:2004,P35胃上皮細胞頂膜能抵御高濃度酸胃上皮細胞之間緊密連接持續(xù)快速更新：人胃上皮細胞每分鐘脫落50萬個，3-5日完全更新一次正常胃粘膜上皮細胞掃描電鏡觀察正常胃粘膜上皮層HE二、胃粘膜屏障功能:上皮層1.Digestion,1986,35:182-8胃上皮運輸氧、養(yǎng)分、胃腸激素,維持胃粘膜的結構功能與更新促進粘液生成和分泌胃粘膜毛細血管含有“窗孔”結構，攝取壁細胞產(chǎn)生的HCO3-，運輸至上皮細胞分泌入粘液層如酸或其他損傷因子反流入粘膜，將引起神經(jīng)介導的GMBF升高，對限制損傷促進修復意義重要前列腺素PGs,一氧化氮NO,降鈣素基因相關肽CGRP能顯著增加GMBF胃粘膜血流(GastricMucosalBloodFlow,GMBF),在保護機制中處于基礎地位：胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上?？茖W技術出版社:2004二、胃粘膜屏障功能:粘膜血流運輸氧、養(yǎng)分、胃腸激素,維持胃粘膜的結構功能與更新胃粘膜血流巨噬細胞/肥大細胞定居在固有層,作為警戒細胞感受異體成份,釋放炎性介質,增加粒細胞浸潤,形成適當炎癥反應炎癥是“雙刃劍”，既有防御作用,其產(chǎn)生的“氧自由基”也有損傷作用1.ClassificationandGradingofGastritis,theupdatedSydneySystem.AmericanJournalofSurgicalPathology,1996,20(10):1161-812.胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上海科學技術出版社:2004NormalMildModerateMarked二、胃粘膜屏障功能:免疫-炎癥巨噬細胞/肥大細胞定居在固有層,作為警戒細胞感受異體成份,釋EGF(EpidermalGrowthFactor,表皮生長因子)：單鏈多肽，生理狀態(tài)主要由頜下腺和十二指腸Brunner腺分泌。粘膜損傷時潰瘍區(qū)附近細胞(ulceration-associatedcelllineage)能合成并分泌EGF，在局部與EGF受體結合，促進上皮修復：1TarnawskiA,etal.ScandJGastroenterol1995,30(Suppl208):9-132胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床,上?？茖W技術出版社：2004早期修復:損傷后數(shù)分鐘，EGF促進損傷周邊(愈合帶)上皮細胞移行覆蓋創(chuàng)面（整復）。晚期修復:EGF促進上皮細胞分裂,分化,增殖,完成再上皮化；干細胞的修復。二、胃粘膜屏障功能:重建修復因子EGF(EpidermalGrowthFactor,表bFGF(basicFibroblastGrowthFactor,成纖維生長因子）幾乎機體所有細胞都有表達。潰瘍局部成纖維細胞、血管內(nèi)皮細胞能生成并釋放bFGF，促進肉芽組織內(nèi)新生血管生成1TarnawskiA,etal.ScandJGastroenterol1995,30(Suppl208):9-132胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上海科學技術出版社：2004二、胃粘膜屏障功能:重建修復因子bFGF(basicFibroblastGrowth小分子多肽,帶有三對二硫鍵,呈三葉狀結構；非常穩(wěn)定,能抗酸、抗蛋白酶分解、抗熱；有三種類型,以部位特異性方式在胃腸上皮表面表達：保護作用：與粘液凝膠層中糖蛋白結合形成復合物，加強粘液凝膠層是粘膜損傷的快速反應肽，在早期修復階段上調表達：愈合帶上皮基側面受體結合腔內(nèi)三葉肽,與EGF協(xié)同,促進上皮細胞的遷移修復TFF1遍布胃上皮TFF2遠端胃上皮和十二指腸腺TFF3全小腸和大腸上皮二、胃粘膜屏障功能:重建修復因子小分子多肽,帶有三對二硫鍵,呈三葉狀結構；非常穩(wěn)定,能抗酸、自由基清除系統(tǒng)胃粘膜易受腔內(nèi)刺激激發(fā)免疫細胞炎癥反應胃粘膜富含非蛋白巰基(NPSH)：

95%以上為還原型谷胱甘肽(GSH)+谷胱甘肽過氧化物酶及谷胱甘肽還原酶白細胞浸潤生成胃粘膜損傷+氧自由基胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上?？茖W技術出版社：2004,P36二、胃粘膜屏障功能:重建修復因子自由基清除系統(tǒng)胃粘膜易受腔內(nèi)刺激胃粘膜富含非蛋白巰基(NPSHSP70在大鼠應激狀態(tài)下

胃粘膜組織的表達生物界廣泛存在的一類高度保守性蛋白。正常狀態(tài)下低水平表達，與蛋白轉位、折疊和裝配有關，稱“分子伴侶”應激狀態(tài)下(熱休克、葡萄糖饑餓、病原菌感染等)高表達，抑制應激誘導的胃粘膜細胞凋亡

世界華人消化雜志，2002，10（8）：969－71二、胃粘膜屏障功能:重建修復因子HSP70在大鼠應激狀態(tài)下

胃粘膜組織的表達生物界廣泛存在的三、胃粘膜屏障損傷修復

關鍵環(huán)節(jié)—干細胞三、胃粘膜屏障損傷修復三、胃干細胞——定位和鑒定胃干細胞位于腺體峽部StemcellStemcellGastroenterology,2011三、胃干細胞——定位和鑒定胃干細胞位于腺體峽部Stemce三、胃干細胞——定位和鑒定CellStemCell,2010Nick等首次鑒定了胃幽門腺干細胞的特異性分子標記物Lgr5三、胃干細胞——定位和鑒定CellStemCell,2三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？StemcellGastriclumenbase生理狀態(tài)Gastroenterology,2011NatRevGastroenterolHepatol,2018三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？StemcellGa三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？病理狀態(tài)NatRevGastroenterolHepatol,2018三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？病理狀態(tài)NatRev三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？病理狀態(tài)NatRevGastroenterolHepatol,2018三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？病理狀態(tài)NatRev三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？Mist1expressinggastricstemcellsmaintainthenormalandneoplasticgastricepitheliumandaresupportedbyaperivascularstemcellniche干細胞參與維持正常胃粘膜上皮的結構和功能，關鍵分子如Mist1等突變導致干細胞相關信號通路異?；罨M而導致腫瘤發(fā)生Cancercell,2015三、胃干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？Mist1expre三、胃干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？主要通過WNT,Notch,BMPs,Hedgehog發(fā)育相關信號通路精密調控WileyInterdiscipRevDevBiol,2017三、胃干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？主要通過WileyI三、胃干細胞——新手段（類器官）Nature,2015利用FGF,WNT,BMP,retinoicacid等信號分子體外誘導干細胞定向分化，形成類器官（胃）用于基礎研究三、胃干細胞——新手段（類器官）Nature,2015利用四、HP感染損傷胃粘膜屏障四、HP感染損傷胃粘膜屏障四、HP感染對胃粘膜屏障的影響損傷上皮細胞連接誘導上皮細胞凋亡誘導促炎因子分泌誘導上皮細胞癌變WorldJGastroenterol,2014四、HP感染對胃粘膜屏障的影響損傷上皮細胞連接誘導促炎因子分四、HP感染對胃粘膜屏障的影響Nature,2015pluripotentstemcells→humangastricorganoids證實HP對胃粘膜上皮的損傷作用四、HP感染對胃粘膜屏障的影響Nature,2015plu四、HP感染對胃粘膜屏障的影響OninfectionwithH.pylori,astronginflammatoryresponseisinducedpreferentiallyintheundifferentiatedbasalcellphenotypegastricstemcellcompartmentpreferentiallyrespondstoinfection,whilecellsinthefoveolarcompartmentremainsilent.Gut,2018ntrum-derivedgastricglands+gastricmucosoidcultures證實HP主要影響基底部干細胞，促進炎癥因子釋放四、HP感染對胃粘膜屏障的影響Oninfectionwi五、藥物對胃粘膜屏障的損傷作用五、藥物對胃粘膜屏障的損傷作用五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響ExpertOpiniononDrugMetabolism&Toxicology,2016五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響ExpertOpinio五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響ExpertOpiniononDrugMetabolism&Toxicology,2016五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響ExpertOpinio五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響WorldJGastroenterol,2012五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響WorldJGastr五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響DigDisSci,2014瑞巴派特顯著改善因阿司匹林和氯吡格雷導致的胃粘膜損傷五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響DigDisSci,五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響DigDisSci,2014PPI提高胃內(nèi)pH，可顯著改善因阿司匹林和/或氯吡格雷導致的胃粘膜損傷（潰瘍、出血），促進胃粘膜屏障修復五、NSAIDs對胃粘膜屏障的影響DigDisSci,五、氯吡格雷對胃粘膜屏障的影響Toxicology,2013增加胃粘膜通透性誘導胃粘膜上皮細胞凋亡激活MAPK信號通路五、氯吡格雷對胃粘膜屏障的影響Toxicology,201五、氯吡格雷對胃粘膜屏障的影響InternEmergMed,2014PPI可減少氯吡格雷所致的出血風險選擇非CYP2C19代謝型PPI艾速平五、氯吡格雷對胃粘膜屏障的影響InternEmergMe六、胃粘膜屏障的修復與臨床意義六、胃粘膜屏障的修復與臨床意義能顯著增強胃粘膜防御修復系統(tǒng)的藥物

—胃粘膜保護劑

胃粘膜防御修復系統(tǒng)是立體、多層次、相互聯(lián)系的網(wǎng)絡體系能顯著增強胃粘膜防御修復系統(tǒng)的藥物，即胃粘膜保護劑胃粘膜損傷與保護—基礎與臨床，上海科學技術出版社：2004能顯著增強胃粘膜防御修復系統(tǒng)的藥物

—胃粘膜保護劑胃粘膜防胃粘膜保護的藥效機制覆蓋形成保護層，隔離損傷因子↑粘液糖蛋白/磷脂 ↑HCO3-↑上皮細胞更新速度↑前列腺素,↑血流量↑巰基，↓氧自由基↑EGF及其受體,↑bFGF及其受體藥物保護胃粘膜作用機理含以下環(huán)節(jié)胃粘膜保護的藥效機制覆蓋形成保護層，隔離損傷因子藥物保護胃粘攻擊因子防御因子

前列腺素衍生物（米索前列醇）硫糖鋁

其他胃黏膜保護劑

瑞巴派特

針對胃黏膜損傷的藥物

制酸劑PPI,H2RAH.pylori

根除

膜固思達（瑞巴派特）升高防御機能是胃黏膜保護劑的開發(fā)理念攻擊因子防御因子前列腺素衍生物（米索前列醇）胃黏膜保護劑應具備的條件可中和,吸附侵襲因子能促進胃粘液和碳酸氫鹽的分泌增加胃粘膜血流、疏水性及促進上皮修復促進PGE,EGF等保護因子的合成可黏附于創(chuàng)面并有保護作用可阻止炎性介質的形成胃黏膜保護劑應具備的條件可中和,吸附侵襲因子商品名有效成分藥理作用麥滋林-SMarzulene-SL-谷氨酰胺、水溶性奧促進PG合成、增強粘液分泌惠加強GWycakon-G吉法脂Gefarnate促進PG合成，促進組織修復德諾麗珠得樂膠體次枸櫞酸鉍CBS枸櫞酸鉍鉀BPC促進PG合成、增強粘液分泌；胃黏膜覆蓋，不溶性鉍鹽與蛋白質螯合，副作用大硫糖鋁胃潰寧硫糖鋁Sucralfate胃黏膜覆蓋，絡合胃黏膜的粘蛋白，結合胃蛋白酶達喜Talcid鋁碳酸鎂Hydrotalcite

胃黏膜覆蓋，迅速中和胃酸，可逆性選擇性結合膽酸，增強胃黏膜保護因子EGF蓋爽Gastrom依卡倍特鈉EcabetSodium促進PG合成，抑制H.P.，胃黏膜覆蓋，抑制胃蛋白酶施維舒Selbex替普瑞酮Teprenone促進黏液糖蛋白，促進粘液分泌膜固思達Mucosta瑞巴派特Rebamipide抑制清除自由基并抑制黏膜炎癥反應促進PG合成，促進粘液分泌常見胃黏膜保護劑商品名有效成分藥理作用麥滋林-SMarzulene-S七、腸粘膜屏障的結構和功能七、腸粘膜屏障的結構和功能七、腸粘膜屏障結構NatRevImmunol,2017NatRevMicrobiol,2018七、腸粘膜屏障結構NatRevImmunol,2017七、腸粘膜屏障結構ActaNeuropathologica,2018①機械屏障②生物屏障③化學屏障④免疫屏障①②③④七、腸粘膜屏障結構ActaNeuropathologica七、腸粘膜屏障功能：機械屏障成分：腸上皮細胞和細胞間連接（緊密連接、黏附連接和橋粒）功能阻止有害物質入侵吸收有益的營養(yǎng)物質（影響通透性）NatRevImmunol,2009七、腸粘膜屏障功能：機械屏障成分：NatRevImmun七、腸粘膜屏障功能：生物屏障成分：腸道微生物NatRevImmunol,2009生物屏障功能分解吸收維生素、氨基酸、短鏈脂肪酸阻止外來致病菌對腸道的黏附與致病菌競爭營養(yǎng)物質、酸化腸道、產(chǎn)生殺菌物質等方式很好的抑制致病菌的生長和入侵七、腸粘膜屏障功能：生物屏障成分：NatRevImmun七、腸粘膜屏障功能：化學屏障NatRevImmunol,2014成分代謝產(chǎn)物：氧自由基、細菌素

過氧化氫、乙酸分泌物：溶菌酶、粘蛋白以及抗菌蛋白等功能滅活病原微生物的作用，并能通過潤滑作用以保護腸黏膜免受物理化學損傷化學屏障七、腸粘膜屏障功能：化學屏障NatRevImmunol,七、腸粘膜屏障功能：免疫屏障NatRevImmunol,2014成分腸黏膜淋巴組織（如Peyer結、腸系膜淋巴結）細胞（如樹突狀細胞、巨噬細胞、T細胞、B細胞等）腸黏膜表面的分泌型抗體（sIgA）功能對黏膜表面的抗原具有攝取、處理和遞呈作用，識別外來微生物、食物及自身異常抗原，誘導局部及全身免疫應答反應，保護腸道免受外來抗原的破壞和異常的免疫應答免疫屏障七、腸粘膜屏障功能：免疫屏障NatRevImmunol,八、腸粘膜屏障損傷修復

關鍵環(huán)節(jié)—干細胞八、腸粘膜屏障損傷修復八、腸道干細胞——定位和鑒定+4cell+4cellCBCCsCBCCs(Am.J.Anat,1974)隱窩基底柱狀細胞

(CBCCs,cryptbasecolumnarcells)(CellTissueKinet,1986)+4細胞

([3H]dT

label-retentionassays)八、腸道干細胞——定位和鑒定+4cell+4cellCBSmallintestinecolonNature,2007ABNick等首次鑒定了隱窩基底柱狀細胞(CBCCs)的特異性分子標記物Lgr5，支持CBCCs是腸道干細胞八、腸道干細胞——定位和鑒定SmallintestinecolonNature,20Eugenio等首次發(fā)現(xiàn)Bmi1是“+4細胞”的分子標記物支持“+4細胞”

是腸道干細胞ANat.Genet,2008八、腸道干細胞——定位和鑒定BEugenio等首次發(fā)現(xiàn)Bmi1是“+4細胞”的分子標記物Lgr5+CBCCs和Bmi1+”+4細胞”

獨立的腸道干細胞亞群？Lgr5+CBCCs和Bmi1+”+4細胞”(PNAS,2011)

腸道干細胞發(fā)育的不同階段？腸道干細胞分子標志物的關鍵科學問題Lgr5+CBCCs和Bmi1+”+4細胞”獨八、腸道干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？Physiology(Bethesda),2017Cell,2010八、腸道干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？Physiology八、腸道干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？Physiology(Bethesda),2017Cell,2010八、腸道干細胞——如何維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)？PhysiologyNotch信號通過細胞-細胞間直接接觸發(fā)揮作用，即一類細胞表達的Notch配體（Delta/jagged）作用于相鄰細胞Notch受體，導致NICD入核激活靶基因表達，決定細胞命運八、腸道干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？Notch信號通過細胞-細胞間直接接觸發(fā)揮作用，即一類細胞表八、腸道干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？Physiology(Bethesda),2017Cell,2010SC:StemCellPC:PanethcellSP:secretoryprogenitorNotch信號通路對維持干細胞干性和定向分化能力具有重要作用八、腸道干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？Physiology隱窩腺底部高表達WNT配體，通過結合LRP/frizzled受體復合物，導致β-catenin入核與轉錄因子TCF等結合，激活下游激活靶基因表達，維持腸道干細胞自我更新八、腸道干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？Nature,2011Gastroenterology,2007隱窩腺底部高表達WNT配體，通過結合LRP/frizzledBMP主要由基質細胞產(chǎn)生，通過與BMPR1和BMPR2結合，拮抗WNT信號的促增殖作用，誘導細胞分化。隱窩腺底部BMP分子被拮抗劑Noggin抑制。因此BMP信號主要參與抑制胃腸道干細胞增殖，促進其向分泌型細胞分化Gastroenterology,2007八、腸道干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？BMP主要由基質細胞產(chǎn)生，通過與BMPR1和BMPR2結合，調控胃腸道干細胞自我更新與定向分化的信號通路（Hedgehog信號）Gastroenterology,2010八、腸道干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？調控胃腸道干細胞自我更新與定向分化的信號通路（HedgehoWNT,Notch,BMPsandHedgehog等發(fā)育相關信號通路實現(xiàn)干細胞維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)調節(jié)八、腸道干細胞——維持粘膜屏障穩(wěn)態(tài)機制？WNT,Notch,BMPsandHedgehog等九、腸道粘膜屏障研究新進展

單細胞測序九、腸道粘膜屏障研究新進展九、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Single-cellexpressionsurveyofintestinalepithelialcellsNature,2017九、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Single-celle九、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Twonewlyidentifiedsubsetsoftuftcells:Tuft-1andTuft-2Nature,2017九、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Twonewlyide九、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Nature,2017Microfoldcellsignatures九、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Nature,2017M八、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Nature,2017EpithelialresponsetopathogeninfectionsHelminthinfectionledtomarkedaccumulationofsecretorycelltypes,whereasSalmonellainfectioninducedaccumulationofabsorptiveenterocytesandPanethcells八、單細胞測序揭示小腸上皮細胞功能Nature,2017E十、腸滲漏學說LeakyGut十、腸滲漏學說十、腸滲漏概念FrontiersinImmunology,2017病理情況下，腸上皮通透性增加，導致腸腔內(nèi)毒素、抗原、細菌通過腸道粘膜屏障進入血液循環(huán)，這個現(xiàn)象被稱為“腸滲漏”Inpathologicconditions,thepermeabilityoftheepithelialliningmaybecompromisedallowingthepassageo