非酸反流与Barrett食管发生机制研究进展

唐丽明，宋 宁，袁红霞

胃食管反流病（gastro-esophageal reflux disease , GERD）包括三种类型，即糜烂性食管炎（erosive esophagitis，EE）、非糜烂性反流病（non-erosive reflux disease，NERD）及Barrett食管（barrett esophagus, BE）。其中BE是最为严重的一种，是指被覆在食管下段的正常复层鳞状上皮被肠化柱状上皮所取代的病理现象，是食管腺癌（esophageal adenocarcinoma, EAC）和部分贲门癌的癌前病变之一,具有BE的病人患食管腺癌的几率为普通人群的125倍[1-2]。一般认为，BE与GERD密切相关。目前西方国家EAC正以每年4%～10%的速度增长。EAC是一种高度恶性的肿瘤，由于早期转移以及手术后易复发等特征，西方国家5年生存率为10%～15%，故研究有效防治BE及EAC的方法有重要意义[3-4]。

胃肠内容物反流包括酸反流和非酸反流。近年来关于非酸反流与BE的关系受到越来越多的重视，本文将重点围绕非酸反流与BE的关系做一综述。

1 非酸反流

关于非酸反流的定义有多种说法：（1）食管测压法或者闪烁描记法观察到的发生食管反流时pH＞4 ,称为非酸反流。（2）应用胆汁监测手段可以诊断十二指肠胃食管反流（duodenogastro-esophageal reflux, DGER）。（3）食管阻抗监测到的没有pH变化的反流或者pH＞4的反流称为非酸反流。（4）食管阻抗监测到的没有pH变化的反流和pH下降少于1个单位的反流称为非酸反流。非酸反流物pH是由反流的内容物所决定，所以当非酸反流发生时非酸反流的成分占主导作用。非酸反流的成分主要是胃十二指肠反流物，包括反流前所进食物和吞咽的气体、胃分泌物、胰腺分泌物和胆汁。非酸反流中最重要的是胆汁的反流。

2 胆汁反流与Barrett食管

胃酸（胃蛋白酶）一直被认为是引起GERD患者食管损伤的主要因素（检测方法为测定食管下段pH值，如pH＜4称存在酸性反流），但二十多年来的质子泵抑制剂（proton pump inhibitors, PPI）的广泛应用，BE和EAC的发病率非但没有降低反而升高迅速。同时，随着近年来食管内24 h pH检测及胆汁反流监测技术的普遍应用，发现胃反流到食管内的内容物往往混有十二指肠液（其中含有胆汁）。如国内外报告，超过半数以上的患者用相关仪器检测到食管内反流物中不但含有胃酸（胃蛋白酶），也含有十二指肠内容物（含有胆汁），故称其为DGER。因此胆汁对食管黏膜的损伤日渐被学者所认识，并且随后的多项临床与基础研究也证实，胆汁在GERD如反流性食管炎(reflux esophagitis, RE)、BE及其并发食管腺癌的发生发展过程中起重要作用，尤其与BE和EAC的发生密切相关[5-6]。

临床研究中发现，BE患者食管中有更高浓度的胆汁酸（可比正常人高出10倍），尤其是BE患者中具有毒性的一种二级胆酸——去氧胆酸水平较其他GERD类型及消化不良患者高,且肠化生组发生胆汁反流的患者比例明显高于其他组[7]。病理组织学分型检查也提示，肠化生与胆汁反流关系密切，并推测十二指肠及胆汁反流可能是引起BE的独立因素。

基础研究方面，动物实验已证实胆汁反流有明显的致癌作用，可以使大鼠食管鳞状上皮黏膜发生肠上皮化生[8]。通过手术建立大鼠食管十二指肠吻合模型，可成功造成RE及食管下段黏膜鳞状上皮发生肠上皮化生。实验大鼠中所有的黏膜上皮均为化生的杯状细胞和柱状细胞，并有不完整的刷状缘，几乎所有的化生均位于食管下端并与十二指肠黏膜相连。这说明十二指肠反流是引起食管下段化生的重要因素。国内有学者还用大鼠分别建立胃食管反流、十二指肠食管反流以及十二指肠胃食管反流模型进行比较,结果20周后3组炎症及增生发生率均为100.0%，但胃食管反流组没有出现BE和食管腺癌，十二指肠食管反流和十二指肠胃食管反流组BE发生率分别为91.4%和84.4%,食管腺癌发生率分别为25.7%和53.1%，均显著高于胃食管反流组。表明十二指肠液反流在BE和EAC发展中发挥着更为关键性的作用[9]。

关于胆汁酸造成食管上皮损伤及异常增殖的机制，存在多种理论学说。如有认为，胆汁酸引起食管黏膜损伤与其膜表面去污性相关。胆汁酸可溶解细胞膜脂质，引起细胞膜破坏，导致细胞损伤。还有认为，由于胆汁酸具有亲脂性，故其能够进入细胞内，使细胞内胆汁酸浓度过高，破坏了细胞内膜系统，而致细胞坏死。还有认为胆汁酸盐的刺激引起氧化应激、脂质过氧化反应、自由基的产生，导致氧化应激相关基因的表达、诱导DNA 损伤，由于众多基因和后生遗传的蓄积作用，造成BE通过化生、不典型增生，最终形成EAC。但是，对以上学说尚缺乏充实而确凿的食管上皮细胞或者同类实验的验证。

3 胆汁反流、FXR/CDX2通路与Barrett食管

尾型相关同源盒转录因子-2(caudal-related homeodomain transcription factor-2, CDX2)为同源异型盒基因家族的成员之一，其编码蛋白是一种肠道特异性基因关键调控因子，对肠上皮的分化、增殖及形态和功能的维持起关键作用。研究表明虽然在正常胃黏膜上皮中CDX2呈阴性表达,但在慢性萎缩性胃炎的胃黏膜上皮中随着杯状细胞等一系列肠道特异性细胞的出现，CDX2的表达明显增强[10]。将CDX2转入小鼠的正常胃黏膜上皮细胞中，发现小鼠胃黏膜中出现肠上皮化生，这些都说明CDX2的异位表达有可能是胃黏膜出现肠上皮表型的始动因子。

近来研究表明CDX2蛋白也异位表达于BE黏膜[11-12]。食管黏膜细胞系长期培养于酸性培养基中，其CDX2的表达增强，细胞向肠黏膜上皮化生。RE所致的BE中食管的鳞状上皮被肠上皮所代替，CDX2的表达亦呈明显增强趋势，意味着CDX2的表达在BE（肠上皮化生）发展中可能起到重要作用，即CDX2具有诱导细胞向肠上皮分化的作用，且异位CDX2的表达可激活黏液蛋白基因（mucin 2,MUC2）的表达并诱导杯状细胞的分化。

作为肠黏膜上皮的特征性细胞之一，杯状细胞广泛分布于小肠和结肠黏膜上皮中，而MUC2特异性分布于杯状细胞中，且含量非常丰富。为了研究MUC2与CDX2的关系，有实验将CDX2基因导入小肠上皮细胞系中，应用RT-PCR及EMSA的方法检测到CDX2可特异性结合于MUC2基因的启动子，显著提高MUC2的表达水平从而证明了CDX2可特异性诱导肠黏膜上皮分化。

反流胆汁中的胆汁酸除了直接对食管黏膜及上皮细胞产生损伤作用外，更为重要的是可作为一种信号分子激活相关的信号通路[13-14]。近年来体内、外研究有报道发现，法尼酯衍生物受体(farnesoid X receptor, FXR)作为胆汁酸受体，在胆汁酸导致胃黏膜肠上皮化生发生中发挥重要作用。特别是研究显示，胆汁酸可通过与其核受体FXR结合，上调CDX2及MUC2表达，导致胃黏膜上皮细胞发生肠上皮化生、促进胃癌变过程。在食管病变方面，临床病理研究发现BE肠化生上皮细胞中CDX2呈高表达，推测胆汁酸亦可能通过FXR/CDX2/MUC2机制参与BE的发生，但尚缺乏这方面的深入研究。

4 Notch通路与CDX2信号串话效应调控食管上皮细胞肠化生

Notch 信号通路是一条进化上高度保守的细胞间信号通路，其作用广泛，参与细胞的生长、增殖、分化等过程，由一系列蛋白分子家族组成，包括Notch 受体、其配体、正负修饰分子以及转录因子。Notch受体和其配体DLK1、DLK2、DLK3、DLK4是通过细胞之间接触发挥作用,Notch受体与配体结合后能够在γ-secretase的作用下释放出Notch胞内片段(notch intracellular domain, NICD), NICD转移到核内与转录因子CSL结合引起目标基因的转录,调控细胞的增殖及分化[15]。例如，Notch 与胃肠道肿瘤也即胃癌和结直肠癌的发病机制有着密切相关[16]。在细胞的分化进程中，Notch的致癌作用有着细胞类型的特异性以及环境的依赖性。在有的组织中，Notch 信号可以抑制其向恶性转化，而在有的组织中则促进恶变。Notch信号通路的活化对结肠上皮细胞分化的影响增殖的上皮细胞需要通过分化系统的调节，转换成不同类型的肠上皮细胞，共同构成肠道的上皮结构。Notch信号通路主要作用于肠道祖细胞有丝分裂后期，通过促进肠上皮细胞向吸收细胞转换，从而减少分泌细胞特别是杯状细胞的数量。抑制Notch信号会导致增殖细胞向杯状细胞分化。相反，激活Notch信号将会引起隐窝增殖细胞扩增，并抑制其向分泌型细胞分化。

最近报道的一项体外细胞学研究发现，胆汁酸可通过CDX2依赖模式激活Notch1/DLK1信号途径，显示二者之间存在串话效应，提示在胆汁酸反流所致BE肠上皮化生过程中，Notch1/DLK1信号途径与FXR/CDX2协同交互作用。但该项实验采用的是人BE细胞株（CP-A和BAR-T）以及人食管鳞状上皮细胞株，以去氧胆酸（deoxycholic acid,DCA）体外刺激所得出的结果与结论，尚缺乏以在体动物模型实验加以进一步证实[17]。

有研究采用十二指肠-食管吻合术（胃全切）建立大鼠十二指肠-食管反流模型，25周时进行病理组织学观察，吻合口呈典型BE表现并伴显著肠化生（杯状细胞增生）。经免疫组织学检查，Notch1配体DLK1表达及CDX2表达显著增强，且与肠化生呈正相关。初步提示FXR/CDX2与Notch1/DLK1信号途径crosstalk可调控食管上皮肠化生，与BE发生有关。

5 小结

近年来，随着临床监测和检查技术的进步，发现BE患者非酸反流尤其是其中的胆汁反流往往较非BE的GERD患者更常见且更为严重。即使症状已通过抑酸治疗得到控制，异常胆汁反流仍可能持续存在，并证实胆汁反流参与了BE的发生和恶性转化。因此，胆汁反流与BE及EAC的关系日益受到重视，如何从胆汁酸的作用机制来深入研究以防止BE和EAC的发生，是临床研究值得关注的问题。

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