内毒素对胃肠通过时间及肠通透性的作用

中国临床营养杂志1998年6月第6卷第2期

Jennings G,Lunn PG ,Elia M

　　摘要 应用6周龄的白鼠注射内毒素（E.coli0111:B4）的方法以评价胃肠通过时间，肌酐清除率，双糖(乳果糖、甘露醇)的肠道通透性。给予⁵¹铬-依地酸动态监测通过消化道时间表明，内毒素组胃排空时间比生理盐水对照组明显延长（t1/2=26±vs 162±20min P＜0.01），小肠运行时间无明显改变（81±17vs±29min)。通过尿中乳果糖/甘露醇排泄比来评定肠通道透性，内毒素组通透性比对照组高（1.01±0.08vs0.06±0.04P＜0.01)。在测试期测定小肠有效吸收标记物数量以校正个别糖排泄后，结果是内毒素可使乳果糖吸收增加，但甘露醇吸收无改变。本研究也提示内毒素血症（通过药物或其它治疗后无并发症）能使胃排空时间明显延长，于是影响到口服或鼻胃管喂养的耐受性。

　　 关键词 内毒素 肠道通透性

The effect of endotocin on gastrointestinal transit time and intestinal permeability G .Jennings ,P G .Lunn and M.Ella.Dunn Nutrition Laboratory,Downham ^,s Lane ,Milton Road ,Cambridge cB41 XJ ,UK (Correspondence to GJ ).

　　 Abatract acute changes in gastrointestinal transit time .creatinine clearance and dual sugar (lactulose/mannitol)intestinal perneability have been asswssed following endotxin administration （E.coli 0111:B4,phenol extract ）to 6 week old rats .Monitoring the progress of rally administered ⁵¹Cr-EDTA through the digestive tract showed that ,compared to saline injected controls ,stomach enptying was considerably delayed in ecdotoxin treated animals （t 1/2=26±2vs 162±20min p＜0.01）,but transit time through the small intestine was not significantly altered （81±17vs±29min)。Intestinal pemeability assesed by the ratio of lactulose to mannitol excretion in urine was higher in ecndotoxin compared to saline injected rats ,（1.01±0.08vs0.6±0.04P＜0.01).After correcting the individual sugar excretion to take into account the amount of marker availabe to the small intestine for absorption during the test peiod it was concluded that endotoxin treatment was associated with increased lactulose uptake but no change in mannitol absorption .The study also shows that endotoxaemia ,uncomplicated by drug administration or other therapeutic manoeuvres ,can markedly delay gastric emptying ,which is associated with intolerance to oral or nasogastric feeding .

　　Key words Endotoxin Intertinal pernmeability

引 言

　　 危重病人胃排空时间和肠通过时间常常受损，结果肠内喂养耐受性降低，这常归罪于手术、感染、胰腺炎、腹腔内出血和其它并发症等腹腔损害^[1]。它也被认为是低氧血症和鸦片剂、肌松剂及镇痛剂等药物作用引起^[1]，几乎没有注意到多处损伤、内毒素血症或败血症对胃肠通过时间可能起到主要而独立的作用。原因之一是统一病组困难。即：既要无腹腔内感染，又要未服过影响胃肠通过时间的药。其中有许多实际问题，包括研究胃肠通过时间费时并且影响临床治疗；涉及给予放射活性物质；测定胃肠通过时间所需扫描设备使用不便，特别是对ICU病房人工通气的病人；测定通过胃肠道各部分通过时间技术上是困难的，因胃肠各部份可能相互重叠。

　　对于这些问题我们转向作动物多处损伤模型以探索两个相关的问题。第一是用多处损伤模型测定其影响胃排空和肠通过时间的试验；第二是用这些资料评定肠通透性试验的结果。据报道损伤特别是烧伤和内毒素血症使小肠对潜在内毒素分子和细菌的通透性增加^[2，6]，尽管这些发现不具有普遍性^[7，8]。最近我们已发现某些白鼠的内毒素血症影响双糖（乳果糖、甘露醇）通透性测定。但是我们不能得出结论说是否这些改变是由于肠道对大分子物质通透性增加或小分子示踪剂吸收降低所致。这些结果的评论以及从人体研究获得的资料受到通过胃和小肠通过时间和肾功能改变的影响。本研究目的是探索所有这些问题以更明确的回答关于多处损伤可能怎样影响肠道通透性。

试 验 方 法

　　 一、动物

　　雄性40-42天的白鼠，各自喂养在22摄氏度明黑循环（12/12）的笼子里，自由进取水和标准试验饮食。

　　试验时，将苯酚提取的内毒（E.coli 0111:B4）用盐水稀释成3mg/ml，以每公斤体重10mg注入腹腔内，对照组注射等量生量盐水。注射药后所有动物停止供食。

　　前期工作表明应用于本研究的等剂量内毒素，在肠道通透性，低蛋白血症和急性相蛋白反应等产生的改变类似于无菌性脓肿（松节油诱导）^[9]。这个剂量的头24小时鼠活动减少并产生明显的厌食，但以后很快改善^[9]。

　　二、本试验分两部分

　　1、胃排空和小肠运动时间：以⁵¹Cr-EDTA为标记物，测定其通过胃、小肠、进入大肠的进程来监测胃排空和小肠运动时间。在注射内毒素后2小时通过管饲给予10000cpm⁵¹Cr-EDTA、16mg乳果糖和溶于 0.1ml 水的4mg 甘露醇，组药后30-275分钟，各组动物（4个或更多）用颈椎脱位法处死，结扎胃、小肠和大肠进出口，防止内容物丢失，切除胃并称重，然后移走小肠和大肠，三部分各自移入小瓶在非利浦PW4800gamma计数机上测定⁵¹Cr-EDTA。

　　2、肠通透性和肌酐清除率：因为前期试验已经提示在给予内毒素后血清肌酐可升高，所以5例给予内毒素的动物在注射内毒素后2小时处死。在肠道通透性试验开始前测定血浆肌酐浓度。为进行通透性试验，管饲给予16mg乳果糖水溶液和0.25μcl氘（1-¹⁴C）甘露醇(60mic/mmol）及4mg无标记的溶于0.1ml水中的甘露醇。动物被放置于能分离大便和尿的代谢笼里，收集5小时尿、测定乳果糖和甘露醇排泄(如前文所述）。在收集尿后，立即分别从5例注射生理盐水和内毒素动物收集血清标本测定肌酐。血清和尿中的肌酐通过离心分析仪的修饰雅费反应来评定^[10]。

统计学分析

　　　 结果用均数x±Sx表示，用t检验评定其统计意义。

结 果

　　　 注射内毒素后所有动物存活，尽管表现为活动减少，但没有一个动物发生腹泻。

　　一、胃排空和运行时间

　　在给药后，几乎所有的⁵¹Cr-EDTA在胃肠道内监测到，对照组95%⁵¹Cr-EDTA在60分钟内通过胃进入小肠，到210分钟，94%示踪剂时入大肠内。注射内毒素的动物，胃排空明显延长，管饲后60分钟，75%仍保留内而对照组仅有5%在胃内。图la和1b分别显示了对照组和试验组⁵¹Cr-EDTA从胃通过小肠进入大肠的时间进程，内毒素组排空一半示踪剂的时间明显延长（20±2vs150±20min p＜0.01),这导致了半量示踪剂进入大肠时间明显延长±（82±18vs250±30min p＜0.01)。通过胃和小肠的平均运行时间（分钟百分剂），根据图1a和1b百分曲线面积数据来计算，对照组通过胃的运行时间是26±2min, 而内毒素组是162 ±37min(P＜0.02),然而给予内毒素并不明显延长通过小肠的时间，对照组和试验组分别为81±17min和93±29min。

　　在对照组和试验组总测验期间小肠药物排泄百分比如图2所示，在曲线下的区域反应了小肠接触示踪剂的程度，所以可作为有效吸收的指标。此区域对照组比内毒素组大（8060＜1713vs6412±2087%剂量时间），因为内毒素组还没有排空所有内容物到小肠（图1b）。

　　在整个测量期间内毒素组有大量液体潴留于胃（表2），注射内毒素的老鼠胃和内容物的重量在给药后30分钟已经大于对照组(P＜0.05)，且整个试验期间都高，而对照组值随时间逐渐下降(P＜0.01)。

　　图1 表示盐水组和内毒素组口服⁵¹Cr-EDTA后通过消化道的进程。左纵轴表示胃内药物剂量百分比（○●），右纵轴表示大肠内药物剂量百分比（△▲），两曲线之间的面积为小肠内药物百分比。每点为4个动物（略）

　　图2 表示给药后，盐水组（□）和内毒素组（■）⁵¹Cr-EDTA在小肠内的百分比。每点4个动物（略）

　　二、肌酐清除率

　　在小肠通透性试验的同时测定5小时内的肌酐排泄（表3），血浆肌酐浓度在注射内毒素后增高，收集的初始尿即注射内毒素后仅2小时，血浆肌酐浓度已经比不给内毒素的动物略高（30.1±0.9vs27.4±0.4 μL），终末尿则肌酐时一步增高（ 41.6±2.65μmol/L vs 27.4±0.4μmol/L p＜0.01)，因此在计算肌酐清除率中，采用前后尿浓度的平均值，尿肌酐排泄在内毒素组也趋于升高，尽管如此肌酐清除率仍与对照组相似（10.9±1.0和11.5±3.1ml/h)。

　　三、肠道通透性

　　肠道通透性用乳果糖和甘露醇5小时尿排泄比来表示，内毒素组高于对照组P＜0.01（表4），从内毒素组尿中通透性标记的绝对量显示，甘露醇明显降低而乳果糖轻微升高但不具有统计学意义。然而特殊标记物排泄率与肠道吸收率不同受到多因素的影响，特别是它依赖于在小肠有效吸收标记物的数量和血浆清除率。⁵¹Cr-EDTA资料显示,由于在内毒素组胃排空时间延长，在研究期间通过小肠吸收标记物的有效性减少了20.5%.因此在实际对比中这些动物的标记物应该由于这些因素而增高，肌酐清除率在生理盐水组和内毒素组是相似的.因此对于这部分不需校正。校正的排泄率（表4）支持这种假设，即内毒素组通过乳果糖吸收的增加引起通透性比值增高（P＜0.05），而校正的甘露醇值与控制组相似。

表1 给药后不同时间EDTA在胃、小肠和大肠的百分比

　　注：每组4例

表2 给药后胃的重量（g）

　　注：每点4个动物

表3 给予内毒素后肌酐动力学变化

　　注：圆括弧的数代表测定数目 注射盐水的鼠：由每份血浆和尿值来计算肌酐清除率；注射内毒素组：应用尿收集开始和结束之间血浆肌酐均值表示；*与盐水组比较，P＜0.05；与内毒素组试验开始比较，P＜0.01。

表4 内毒素对肠通透性的作用

　　**P＜0.01 *P＜0.05（与盐水比较）

讨 论

　　本研究表明，无腹部疾病或给药的全身性内毒素血症能影响标记物通过胃肠道运行时间，特别是胃延长7倍，胃液增加。然而胃标记物排出流量的减少可能不完全由胃容量增加负责，因为胃及唾液分泌有断进入胃。是否内毒素血症增加了这些分泌不能肯定。但是内毒素对胃排空和胃容量的明显影响，可能是危重病人不能耐受口服和鼻胃管喂养的重要原因。在临床实践中，因为系列治疗方案的混合影响，包括药物、人工通气、纠正灌注、酸硷平衡失调，常常不可能精确评价创伤、损伤或内毒素血症的各自影响。

　　无证据发现通过小肠的时间延长，临床一致认为腹部外伤或手术后的肠梗塞影响胃排空而不影响小肠通过时间，此发现也提示标记物进入大肠慢是由于胃排空慢而不是标记物通过小肠慢。本研究未提供任何通过大肠通过时间的资料，有报道手术创伤致大肠排空通过时间延长比胃排空更明显^[11]。

　　这些通过时间的观察对评定肠道吸收试验也有重要意义，如内毒素血症时乳果糖/甘露醇通透性试验^[9]。当通透性试验结果以乳果糖与甘露醇吸收比来表示则至回盲部开口通过时间的任何差异都考虑到了，因两种标记物通过时间相同并以相似比例吸收。但是当要决定那个标记物对这个比例负责，则对通过时间的差异的值必须校正，因为标记物吸收的比例将随着到达小肠的量和停留在那里的时间而变化。很明显通过时间短将减少吸收。在目前试验中，注射内毒素老鼠胃排空延长意味着标记物进入并暴露于小肠仅为对照组的79.5%，对比重新修定乳果糖、甘露醇后揭示发通透性比例增加大概由乳果糖吸收的增加负责。这个结论因两个标记物从吸收到排泄的延长而更加证实，即肾脏从体内清除标记物所花费的时间，因为给予内毒素的动物在5小时尿收集结果仍然从小肠吸收标记物，实际的量同时也存在于体池里，所以测量这些鼠尿中乳果糖、甘露醇的排泄将估计真实的肠道吸收，这种情况与对照动物形成鲜明对比，对照动物所有标记在给药后3.5小时实际已通过小肠，5小时大多数将排到尿中，很少留在体池里^[12]。

　　通透性标记物的排泄也受到血清肌酐清除率的影响，尽管结果以；/M来表达校正了这种可能性。在目前实验中，血浆肌酐浓度和尿中肌酐的改变发生在给予内毒素的动物，可能因为发热PH值的改变增加了肌酐生成^[13]，然而肾脏清除率不变。由此不需进一步调查通透性标记物的排泄。

　　所以当鼠注射了E.coli 0111:B4内毒素，由于乳果糖吸收增加而甘露醇摄取很少，观察到肠通透性增加是可能的。有几篇资料提示病人及烧伤实验动物的乳果糖吸收增加4-6倍^[14-16]。创伤时乳果糖摄取增强可能是通过细胞途径，而不是预想的细胞旁途径^[16，17]。烧伤后粘膜屏障漏增加与刷状缘细胞支架和上此细胞膜结果改变有关，这些改变允许细菌直接进入细胞，然后进入血液循环^[18，19]。

　　众所周知胃排空延迟是危重疾病的特征，它常常阻碍了足够的经中或经胃喂养。本研究已证明，这种情况必须着手解释肠道吸收试验的结果。虽然结果以吸收率表示是有效的，但正确测量标记物的吸收将需要延长收集尿的时间，或许要一12小时，甚至24小时以确保所有剂量通过小肠并被排泄到尿中。不幸的是许多试图确定外伤、创伤或感染对肠道通透性作用的试验未能解释上述问题。这可以是出现某些有争议的结果和结论的原因。

　　最后特别强调，在给予E.coli 0111:B4内毒素后肠道通透性的改变，从某一意义上讲不与全身炎症或急性相反应相关。以前几项其它内毒素调查没有诱发这些改变，注射松节油也无这些改变，但都引起急性相蛋白、α-2微球蛋白升高。为什么这种特殊内毒素将诱发这种作用而其它内毒素不能，对此仍然不作出解释。

徐鹏远译 蒋朱明校

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（收稿日期：1997-12-20 修回：1997-12-22）

校对时间:99-12-08轩趁喜