精氨酸与肠粘膜完整性的关系

精氨酸与肠粘膜完整性的关系何伟1，周小秋﹡，刘扬冯琳(四川农业大学动物营养研究所四川雅安625014)摘要:一些特殊营养物质如谷氨酰胺、精氨酸、ω-3多不饱和脂肪酸、核苷酸、维生素A和锌等有提高机体免疫功能的作用,同时还能促进胃肠道发育,有利于粘膜损伤后的恢复,被称为胃肠道功能性食品。研究表明,肠粘膜损伤后补充精氨酸能够促进细胞的增殖、分化、成熟,抑制细胞的凋亡,有利于肠粘膜形态结构的恢复。本文对精氨酸与肠粘膜完整性的关系研究进展做一综述。关键词:精氨酸肠粘膜形态结构增殖凋亡TherelationshipbetweenarginineandintestinalmucosaintegrityHeWei,ZhouXiao-qiu,LiuYang,FengLin(InstituteofAnimalNutrition,SichuanAgriculturalUniversity,Yaan,625014,Sichuan,China)Abstract:Somespecialnutritivesubstancessuchasglutamine,ω-3polyunsaturatedfattyacid,nucleotide,vitaminA,zincandsooncanreinforcebody’immunefunction,atthesametimepromotegastrointestinalproliferationandinjuryedintestinalmucosarepairation,whicharecalledgastrointestinalfunctionalfood.Manyinvestigationsindicatethatwhenintestinalmucosainjuryedadditionargininecanpromotetheproliferation、differentiationandmaturityofintestinalmucosacell,andinhibitsapoptosisofintestinalmucosacell,whichisprofitableforinjuryedintestinalmucosastructurerepairation.Thisarticlereviewstherelationshipbetweenarginineandintestinalmucosaintegrity.Keyword:arginineintestinalmucosastructureproliferationapoptosis肠道是机体与外界环境接触表面积最大的器官(Tayade等,2006),也是营养物质消化和吸收的主要场所,同时肠粘膜屏障系统具有阻碍肠腔内细菌入侵和毒素吸收的功能(Qiao等,2005),因此肠粘膜形态结构和功能的正常对动物机体来说是十分重要的。许多因素都会导致肠粘膜的损伤,如营养不良、肠外营养、缺血再灌注损伤、各种肠炎、内毒素感染等。资料表明:谷氨酰胺、精氨酸、ω-3多不饱和脂肪酸、核苷酸、维生素A和锌等许多营养物质都能促进胃肠道发育,有利于肠粘膜损伤后的恢复,提高机体免疫力(Duggan,2002),广泛应用于临床营养中配制各种肠内营养液、肠外营养液。研究表明:补充精氨酸有利于保护肠粘膜的正常形态结构(Gurbuz等,1998;丁连安,2003;Sukhotnik等,2004;Jiang等,2004;鲍倩玲,2005),提高肠粘膜细胞增殖速度(Sukhotnik等,2004;Jiang等,2004),促进肠粘膜细胞的分化、成熟(Sukhotnik等,2004;Jiang等,2004),抑制肠粘基金来源：1作者简介:何伟(1981),男,重庆长寿人,主攻方向:水生动物营养与免疫,硕士研究生,[e-mail]﹡通讯作者：周小秋，E-mail：[e-mail]膜细胞的凋亡(Jiang等,2004;鲍倩玲,2005)。1精氨酸对肠粘膜形态结构的影响肠道组织分为粘膜层、粘膜下层、肌层和浆膜层,肠粘膜层处于最外面,直接与营养物质和肠道微生物接触。完整的肠粘膜形态结构构成的机械屏障是维持肠道功能正常和机体内环境稳定的第一道物理防线。补充精氨酸能够提高肠粘膜的重量(Sukhotnik等,2004;Jiang等,2004;)(见表1)和厚度(Gurbuz等,1998;丁连安,2003;Jiang等,2004;鲍倩玲,2005)(见表2)。补充精氨酸后空肠粘膜重量和厚度提高幅度明显低于十二指肠和回肠,其原因可能与各自形态结构特点有关。肠粘膜吸收表面有许多皱褶,回肠粘膜皱褶较低矮,空肠粘膜环形皱褶原本就很发达,所以提高的幅度较小。补充精氨酸后放射性肠炎大鼠整段小肠粘膜厚度提高幅度也明显高于其它因素造成损伤的大鼠,其原因可能是放射性照射对肠粘膜的损伤更大,造成肠粘膜细胞大量坏死,使肠粘膜变薄了。对比肠粘膜厚度绝对值(见表3)可以发现,放射性肠炎大鼠小肠粘膜厚度明显低于其它大鼠。肠粘膜重量和厚度与肠粘膜的机械屏障功能有直接的联系。肠粘膜重量和厚度的提高对人和动物有两方面的影响。对机体有利的方面是:(1)增加了细菌、病毒等病原体侵入的难度,减小疾病的发生率;(2)肠粘膜急性损伤后,快速修复肠粘膜上皮的连续性和完整性依靠未损伤部位的肠粘膜迁移到损伤部位的基底膜上(Rhoads,2004)。肠粘膜重量和厚度的提高,增加了肠粘膜细胞数量,有利于肠粘膜细胞的迁移,减小肠粘膜的损伤。对机体不利的是:(1)不利于肠粘膜对营养物质的吸收;(2)增加肠粘膜基础代谢,增加肠粘膜对营养物质的消耗。表1精氨酸对肠粘膜重量的影响部位试验动物补充精氨酸剂量效果资料来源十二指肠内毒素血症大鼠饮水中添加2%提高31.58%(Sukhotnik等,2004)空肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高6.63%(Jiang等,2004)回肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高33.33%(Jiang等,2004)回肠内毒素血症大鼠饮水中添加2%提高48.78%(Sukhotnik等,2004)表2精氨酸对肠粘膜厚度的影响部位试验动物补充精氨酸剂量效果资料来源空肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高10.88%(Jiang等,2004)空肠内毒素血症大鼠静脉营养600mg/kg.d提高10.31%(丁连安,2003)回肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高12.94%(Jiang等,2004)回肠内毒素血症大鼠静脉营养600mg/kg.d提高22.41%(丁连安,2003)回肠全胃肠外营养幼兔Arg供热量占营养液总热卡2%提高19.35%(鲍倩玲,2005)小肠放射性肠炎大鼠食物中添加2%提高100%(Gurbuz等,1998)小肠放射性肠炎大鼠食物中添加4%提高214%(Gurbuz等,1998)注:.小肠代表十二指肠、空肠、回肠的平均值表3肠粘膜厚度绝对值比较(单位:um)部位试验动物对照组补充Arg组资料来源空肠短肠综合症大鼠616±39683±39(Jiang等,2004)空肠内毒素血症大鼠291.42+6.67321.41+34.08(丁连安,2003)回肠短肠综合症大鼠487±41550±49(Jiang等,2004)回肠内毒素血症大鼠171.85+20.45234.85+9.07(丁连安,2003)回肠全胃肠外营养幼兔279.03±60.99333.10±36.29(鲍倩玲,2005)小肠放射性肠炎大鼠70±20140±20(Gurbuz等,1998)注:小肠代表十二指肠、空肠、回肠的平均值补充精氨酸能够提高肠粘膜绒毛高度(Gurbuz等,1998;丁连安,2003;Sukhotnik等,2004;Jiang等,2004;鲍倩玲,2005)(见表4)和隐窝深度(丁连安,2003;Jiang等,2004;鲍倩玲,2005)(见表5)。空肠与回肠绒毛高度提高的幅度大致一致,只是不同的试验方法所得到的效果不完全一致。丁连安(2003)和Sukhotnik等(2004)都是在内毒素血症大鼠上进行的研究,但是后者报道的回肠绒毛高度提高幅度高于前者,这可能与大鼠内毒素血症损伤程度不同和补充精氨酸的方式和剂量不一样有关,后者通过饮水补充精氨酸,进入大鼠体内的精氨酸剂量难以确定。全胃肠外营养幼兔回肠绒毛高度提高效果也比较好,其原因也可能补充精氨酸的方式和剂量有关。放射性肠炎大鼠整段小肠绒毛高度提高幅度明显高于其它大鼠,其原因也可能是放射性照射对肠粘膜的损伤太大,造成肠粘膜绒毛高度绝对值太低。肠粘膜绒毛高度与营养物质的吸收有关,隐窝深度可以反映肠粘膜细胞的成熟率(韩正康,1993)。绒毛高度与细胞数量呈显著相关,只有成熟的绒毛上皮细胞才具有养分吸收功能。绒毛短时,成熟细胞少,养分吸收能力低(韩正康,1993)。因此,补充精氨酸提高了绒毛高度就是提高了肠粘膜成熟细胞的数量,同时也增加了肠粘膜的表面积,有利于营养物质的吸收。隐窝深度反映了细胞的成熟率,隐窝变浅,表明细胞成熟率上升,分泌功能增强(韩正康1993)。但是大多数报道表明,补充精氨酸提高了隐窝深度,应该是降低了肠粘膜分泌功能,不利于营养物质吸收。其原因可能与病理条件下肠粘膜的代偿性增殖有关。肠粘膜损伤后,为了减小损伤,肠粘膜细胞加快生长和增殖,增殖率升高,成熟率下降。表4精氨酸对肠粘膜绒毛高度的影响部位试验动物补充精氨酸剂量效果资料来源空肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高12.78%(Jiang等,2004)空肠内毒素血症大鼠静脉营养600mg/kg.d提高11.17%(丁连安,2003)回肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高12.64%(Jiang等,2004)回肠内毒素血症大鼠饮水中添加2%提高23.72%(Sukhotnik等,2004)回肠内毒素血症大鼠静脉营养600mg/kg.d提高11.26%(丁连安,2003)回肠全胃肠外营养幼兔Arg供热量占营养液总热卡2%提高22.17%(鲍倩玲,2005)小肠放射性肠炎大鼠食物中添加2%提高107.14%(Gurbuz等,1998)小肠放射性肠炎大鼠食物中添加4%提高242.86%(Gurbuz等,1998)注：.小肠代表十二指肠、空肠、回肠的平均值表5精氨酸对肠粘膜隐窝深度的影响部位试验动物补充精氨酸剂量效果资料来源空肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高26.03%(Jiang等,2004)空肠内毒素血症大鼠静脉营养600mg/kg.d提高3.05%(丁连安,2003)回肠短肠综合症大鼠肠内营养300mg/kg.d提高13.97%(Jiang等,2004)回肠内毒素血症大鼠静脉营养600mg/kg.d提高10.95%(丁连安,2003)回肠全胃肠外营养幼兔Arg供热量占营养液总热卡2%提高12.33%(鲍倩玲,2005)不一致的报道,Hwang等(2003)研究结果表明,在辐射造成损伤的大鼠食物和饮水中同时补充2%的精氨酸,通过组织学检测发现,辐射对精氨酸补充组大鼠胃肠道多个部位造成的损伤更大。精氨酸补充组十二指肠损害高于对照组,空肠是损害最严重的。其原因可能是由于在食物和饮水中同时补充了2%的精氨酸,导致进入机体精氨酸的量太高。2精氨酸对肠粘膜细胞增殖、分化、成熟、凋亡的影响加快肠粘膜细胞增殖,可以促进肠粘膜生长,保证肠粘膜的完整性,增强机械屏障功能,减小疾病对肠道的损害,维持体内环境的稳定。研究表明补充精氨酸能够提高隐窝细胞增殖速度(Sukhotnik,2004)和隐窝PCNA(增殖细胞核抗原)数量(Jiang等,2004)(见表6)。PCNA数量是DNA多聚酶δ的辅酶蛋白,该蛋白出现在所有增生期的细胞核中,可作为细胞增殖的标志。隐窝细胞增殖速度加快和肠粘膜隐窝PCNA数量的提高,说明精氨酸促进了肠粘膜细胞的增殖,有利于减轻肠粘膜的损伤。表6精氨酸对肠粘膜细胞增殖、分化、成熟、凋亡的影响指标试验动物补充精氨酸剂