結構脂肪乳對重癥急性胰腺炎患者腸黏膜屏障功能、腸道菌群和細胞因子的影響

李啟梁,李慧晨,朱恒,徐志鵬,鄭傳明,王振杰

(蚌埠醫學院第一附屬醫院急診外科,安徽 蚌埠 233004)

急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是胰腺的一種急性炎癥性疾病,其發生有多種致病因素,如酒精、感染、梗阻和腸道微生態因素等,其特征是局部和全身炎癥反應。AP的發病率逐年增加,總死亡率為3%～10%,但重癥急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)患者死亡風險較高,死亡率為36%～50%[1-2]。多項研究證實,在SAP的發病過程中,患者腸黏膜屏障功能被破壞,導致腸道菌群失調和易位,進入循環引起胰腺組織壞死、膿毒血癥和多器官功能衰竭,是SAP患者病情進展和死亡的主要原因之一[3-5]。因此,穩定腸黏膜屏障功能,恢復腸道菌群穩態是SAP救治和改善預后的關鍵。營養支持被認為在保護腸黏膜屏障,減少相關并發癥的發生具有重要作用[6],但考慮到SAP患者常合并嚴重的胃腸道功能障礙等因素,且對腸內營養開通的時機尚存在爭議,腸外營養就成為營養支持的主要手段之一。

脂質乳劑是腸外營養(parenteral nutrition,PN)的重要組成部分,因為它們不僅提供能量和必需脂肪酸,而且有助于維持細胞膜結構和功能、改善基因表達和免疫調節等[7]。結構化甘油三酯(STG)是一種新型合成脂肪乳劑,由等摩爾的長鏈甘油三酯和中鏈甘油三酯進一步水解和再酯化而成,與傳統MCT/LCT相比,STG的研究主要集中在血液清除率,對肝功能的影響等方面,在腸黏膜屏障功能、細菌易位和炎癥反應等方面研究較少。因此,本研究主要探討結構脂肪乳對SAP患者腸黏膜屏障功能、腸道菌群和細胞因子等的影響,以期為臨床應用選擇合適的早期腸外營養脂肪乳治療SAP提供客觀依據,具體報告如下:

1 資料與方法

1.1一般資料 選取2021年8月至2023年1月本院急診外科EICU救治的SAP患者120例,根據隨機表法分為對照組與研究組,各60例。兩組患者的臨床癥狀和體征、相關輔助檢查均符合中華醫學會外科學分會胰腺外科學組制定的中國急性胰腺炎診治指南(2021)中關于SAP診斷標準。對照組平均年齡(56.78±14.32)歲; 男性28例,女性32例。研究組平均年齡(55.67±15.66)歲;男性 29 例,女性31例;兩組患者性別、年齡、基礎病等一般資料差異無統計學意義(P>0.05),可以進行對比,見表1。

表1 兩組患者一般資料比較

1.2納入標準 ①入院時間<12 h ;②行PN支持治療≥5 d;③簽訂相關知情同意書;④年齡>18歲。

1.3排除標準 ①伴有嚴重并發癥需要行穿刺或手術治療者;②患者合并嚴重內分泌、消化、免疫等系統基礎疾病;③既往患者存在抗生素濫用或服用免疫抑制藥;④惡性腫瘤者;⑤過敏體質及高脂血癥者;⑥患者臨床信息收集不完整及中途因自身原因退出者;⑦入院時患者即存在嚴重的循環呼吸衰竭;⑧哺乳期婦女或孕婦。

1.4治療方法 兩組患者入院時均給予禁食水、維持水電解質酸堿平衡、抗感染、胃腸減壓、導瀉、抑酶、改善臟器功能等基礎治療,同時均予以鎖骨下靜脈穿刺置管術,通過穿刺導管予以等氮等熱量的標準化腸外營養(PN),由復方氨基酸(綠支氨,18AA-ⅤⅡ)提供PN中的氮源,由葡萄糖和脂肪乳提供PN中的熱量,總熱量供給為84.68 kJ/(kg· d),糖脂提供的熱量比為 5∶5～6∶4,研究組采用ω-3魚油脂肪乳注射液(尤文,100 mL/d)+結構脂肪乳(力文,250 mL/d),對照組采用ω-3魚油脂肪乳注射液(尤文,100 mL/d)+中長鏈脂肪乳(250 mL,20%/d),所有脂肪乳均來自華瑞制藥有限公司。另根據情況適當補充磷、鎂等微量元素,水溶性,脂溶性維生素,電解質等,所有營養藥品由靜配中心混合配置成全合一營養液經穿刺導管輸注。

1.5觀察指標 ①臨床癥狀和體征變化:腸鳴音、體溫及腹痛的恢復時間;②腸黏膜屏障功能變化:分別于治療前和治療第5天采集患者的靜脈血6 mL,經離心等處理后,腸脂肪酸結合蛋白(I-FABP)采用酶聯免疫吸附測定檢測,試劑盒購于杭州聯科生物技術有限公司,血漿內毒素采用鱟變形細胞溶解物試驗檢測,試劑盒購于上海恒遠生物科技有限公司,DAO及血漿D-乳酸采用分光光度法檢測;③細胞因子變化:分別于治療前和治療第5天采集患者的靜脈血5 mL,經促凝、離心后嚴格按照說明書使用雙抗體夾心法檢測TNF-α、IL-6 和 IL-8,ELISA試劑盒購于杭州聯科生物技術有限公司;④腸道菌群數目變化:分別于治療前和治療第7天采集1g患者新鮮的、中后段、內部的糞便樣本進行檢測;⑤TG和TC的變化水平:分別于治療前和治療第5天采集患者的靜脈血送檢。

2 結果

2.1兩組患者一般臨床表現恢復時間對比 研究組患者腹痛、腸鳴音和體溫恢復正常時間比對照組縮短,且差異具有統計學意義(P<0.05)。 見表2。

表2 兩組臨床表現恢復時間比較 單位:d

2.2兩組腸黏膜屏障功能比較 兩組患者治療5 d后的血清I-FABP、血漿內毒素、DAO、血漿D-乳酸水平比入院時下降且差異具有統計學意義(P<0.05);研究組患者治療5 d血清I-FABP、血漿內毒素、DAO、血漿D-乳酸水平低于對照組且差異具有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 兩組腸黏膜屏障功能比較

2.3兩組腸道菌群比較 兩組治療5 d的葡萄球菌和大腸埃希菌比入院時下降且差異具有統計學意義(P<0.05),而乳酸桿菌、雙歧桿菌則比入院時上升且差異具有統計學意義(P<0.05);研究組治療5 d的葡萄球菌和大腸埃希菌低于對照組,而乳桿菌和雙歧桿菌則比對照組上升且差異具有統計學意義(P<0.001)。見表4。

表4 兩組腸道菌群比較 單位:ln/g

2.4兩組血清細胞因子水平比較 兩組治療5 d血清細胞因子水平比入院時下降且差異具有統計學意義(P<0.05);兩組患者治療5 d后血清細胞因子水平相互對比差異無統計學意義(P>0.05)。見表5。

表5 兩組病人治療前后外周血細胞因子水平比較 單位:pg/mL

2.5兩組病人治療前后TG和TC變化水平比較 兩組患者入院時TG和TC水平對比無明顯差異。治療5 d后,研究組患者TG水平較入院時無明顯差異,對照組患者TG水平較入院時升高且差異具有統計學意義(P<0.05)。兩組患者治療治療5 d TG水平水平比較,差異具有統計學意義(P<0.001)。見表6。

表6 兩組病人治療前后TG和TC變化水平比較 單位:mmol/L

3 討論

SAP是一種由多種原因導致胰酶被異常激活,引起胰腺局部組織壞死和全身級聯炎癥反應,進而導致全身炎癥反應綜合征和多器官功能障礙的胰腺炎癥性疾病,其特點是病程快,致死率高,預后差等。SAP常伴隨著胃腸動力障礙、全身微循環障礙、低血容量和炎癥介質的瀑布式釋放,進而引起腸黏膜缺血再灌注損傷導致嚴重的氧化應激和caspase-3通路的激活,導致腸黏膜細胞嚴重凋亡,此外,壞死的腺泡細胞釋放的大量HMGB1會影響腸黏膜的物理屏障功能[8-9]。同時在AP的早期階段可以觀察到腸道免疫抑制導致腸道免疫功能障礙[10],在上述因素共同作用下,SAP患者出現腸黏膜屏障受損,其特征是腸道上皮細胞壞死、黏液層變薄、緊密連接破壞、腸道微生物組失調和腸道免疫功能障礙。而完整有效的腸黏膜屏障是維持腸道功能和防止細菌和毒素易位的關鍵[11]。因此早期評估腸黏膜屏障的狀態并予以干預是改善腸源性感染,治療SAP的關鍵之一。目前評價腸黏膜屏障功能的主要指標包括I-FABP、血漿內毒素、DAO、血漿D-乳酸。部分實驗證明,血漿中D-乳酸的水平和腸黏膜受損具有一致性[12]。DAO是主要存在于腸黏膜、腎臟等部位的一種活性較高的細胞內酶,和腸黏膜細胞的絨毛高度、核酸和蛋白合成具有相關性。內毒素是多種革蘭氏陰性菌的細胞壁成分,由菌體裂解后釋出的毒素。I-FABP是一種只表達于腸道黏膜中的蛋白,只有當黏膜受損時才會在外周血中被檢測出來,是早期發現腸缺血的主要標志物[13]。本研究發現,在SAP患者入院時,腸脂肪酸結合蛋白(I-FABP)、血漿內毒素、DAO、血漿D-乳酸均較正常值升高,提示SAP發病初期就出現了不同程度的腸黏膜屏障功能損傷。

腸道微生物是腸道屏障系統的重要組成部分,它可以保護腸道,介導宿主的免疫和代謝[14]。研究表明,AP患者腸道微生物的多樣性顯著降低以及特定細菌類群的相對豐度出現了變化[15]。腸道微生物的顯著變化可破壞腸黏膜的黏液層和細胞膜屏障,刺激多種細胞因子的產生,如TNF-α、IL-6等,放大了炎癥級聯反應并促進SIRS和MODS的發生,進而加重病情[16]。目前被普遍認可的在維持腸道黏膜功能、調節腸道菌群的最重要的治療措施是營養支持,由于SAP患者常合并較明顯胃腸道功能失調且具有高代謝營養不良風險的特點,目前主流的觀點是早期腸外營養聯合階段性腸內營養,在滿足營養支持的同時又考慮到患者的耐受性以及減少應激性潰瘍等相關并發癥的風險。因此做好早期腸外營養支持是SAP治療的重中之重。既往部分研究證明,ω-3魚油脂肪乳可以改善SAP患者營養狀態和腸道血液循環,減少炎癥介質釋放,維持腸道黏膜功能和減少腸道細菌易位[17-18]。本研究發現,經過早期腸內營養支持,兩組患者的腸黏膜屏障功能的主要指標均較入院時下降,但研究組下降的更明顯,這提示與對照組相比,ω-3魚油脂肪乳聯合結構脂肪乳在改善患者腸道黏膜屏障功能上更具優勢,具體機制可能是結構脂肪乳能夠通過促進腸道上皮細胞間的連接修復、改善腸道微循環及脂類代謝,減少腸黏膜局部炎癥因子如IL-6等的釋放,阻斷級聯炎癥反應,保障腸黏膜屏障的完整有關。同時研究通過觀察SAP患者腸道微生物變化發現,經過早期營養支持,兩組患者的葡萄球菌和大腸埃希菌均較入院時減少,乳酸桿菌、雙歧桿菌較入院時升高。研究組治療5 d的葡萄球菌和大腸埃希菌明顯低于對照組,而乳桿菌和雙歧桿菌則比對照組上升。這說明ω-3魚油脂肪乳聯合結構脂肪乳在減少腸道細菌易位,改善腸道微生物多樣性和特定細菌類群的相對豐度方面較對照組更具優勢,其中的機制可能是結構脂肪乳利用其水解氧化速度快,等速度釋放中長鏈脂肪酸,減少血液中游離中鏈脂肪酸的水平等特點,使生酮作用減少,外源蛋白質利用增加進而保障機體氮平衡,減少腸道細菌失衡及抑制機會致病菌生長有關。

SAP作為一種急性全身嚴重反應性疾病,常伴隨著多種炎癥細胞因子大量釋放,TNF-α是一種由單核細胞/巨噬細胞分泌的強效促炎介質,在SAP的早期起著至關重要的作用,ZHU Y[19]證明TNF-α的升高會降低肺功能,進而導致SAP患者急性肺損傷。IL-6和IL-8血清水平是AP嚴重程度的可靠指標,兩者通過Janus激酶(JAK)/STAT等途徑引起級聯炎癥反應,可引起SAP和多臟器功能衰竭的發生,是SAP預后的獨立危險因素[20]。本次研究觀察到,兩組患者治療5 d血清細胞因子水平比入院時下降且差異具有統計學意義,但兩組患者治療5 d后血清細胞因子水平相互對比差異沒有統計學意義。這提示在減輕機體炎癥反應方面兩組均起到一定效果但相互對比沒有明顯差異。此外本次研究還發現,研究組腸鳴音、體溫以及腹痛的恢復正常時間顯著短于對照組。這可能和結構脂肪乳能夠更好地維持腸黏膜屏障,減少細菌易位同時能增加有益菌的數量,促進腸道功能恢復及調整腸道神經功能紊亂有關。SAP患者營養不良發生率高達30%～50%,常合并脂代謝異常和脂肪需求依懶性增加等情況,高血脂特別是高TG會導致游離脂肪酸增加,激活胰腺部分酶原,加重胰腺自身的消化反應,且TG的升高也會對胰腺細胞產生細胞毒性進而發生細胞線粒體腫脹引起自溶及微血管內皮屏障被破壞引起微循環障礙。此時在保證安全性和避免并發癥的前提下,給予最接近患者需求的混合營養液是極為重要的。本研究發現治療5 d后,研究組患者TG水平較入院時無明顯差異,對照組患者TG水平較入院時升高且差異具有統計學意義。兩組患者治療治療5 d TG水平水平比較,差異具有統計學意義。這可能和結構脂肪乳具有結構甘油三酯,能夠保證長鏈脂肪酸和中鏈脂肪酸1∶1釋放,均勻快速提供能量的同時能穩定輸注后血脂水平減少異常血脂升高有關。

綜上所述,臨床應用ω-3魚油脂肪乳聯合結構脂肪乳行早期腸外營養較ω-3魚油脂肪乳聯合中長鏈脂肪乳更有助于SAP患者穩定腸黏膜屏障功能,恢復腸道菌群穩態,同時能減輕患者炎癥反應和穩定輸注后血脂水平,這對于SAP患者盡快康復、改善預后、縮短住院時間等有重要意義,值得臨床應用推廣。但本研究樣本量較少,研究觀察時間短,且對患者的并發癥和遠期轉歸未進行觀察,也未對結構脂肪乳治療的具體機制進一步深入研究,因此具體機制等還需要后續的大樣本、多中心研究進一步證實。