基于Cajal間質(zhì)細(xì)胞治療慢傳輸型便秘患者的研究進展

肖正平 李保松 張智睿 蔣宏

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院結(jié)直腸疝外科，濱州 256603

慢傳輸型便秘（slow transit constipation，STC）是功能性便秘中常見的一種類型，約占功能性便秘的55%［1］，其主要的臨床特征是腸道蠕動減慢和腸內(nèi)容物傳輸延遲。盡管STC的發(fā)病原因尚不明確，但是有研究發(fā)現(xiàn)，STC的發(fā)生與胃腸道中Cajal間質(zhì)細(xì)胞（interstitial cells of Cajal，ICCs）的數(shù)量、分布模式及其形態(tài)功能有一定相關(guān)性，隨著STC的發(fā)生，ICCs等因素會發(fā)生改變［2-3］，而ICCs數(shù)量的減少和形態(tài)功能的改變可造成胃腸道功能障礙。因此，維持ICCs的功能及數(shù)量對STC患者的改善有著關(guān)鍵作用。

ICCs

1.ICCs的分類

ICCs分布在胃腸道的不同層次中。根據(jù)不同的分類方法，ICCs可分為多種類型，大致可分為4類［4］。⑴與腸神經(jīng)叢相關(guān)的ICC：依賴刺激的起搏細(xì)胞，調(diào)節(jié)高振幅傳播的壓力波；⑵與肌下神經(jīng)叢相關(guān)的ICC：作為主要的起搏細(xì)胞，其以大約3次/min的頻率產(chǎn)生節(jié)律性去極化；⑶肌內(nèi)ICC（intramuscular ICC，ICC-IM）：存在于縱向和環(huán)狀肌肉中，在整個肌肉組織中傳遞起搏器活動并介導(dǎo)神經(jīng)刺激；⑷漿膜下層相關(guān)的ICC：可以對縱向肌肉層執(zhí)行起搏器功能。

2.ICCs的標(biāo)志物

ICCs的發(fā)育依賴于干細(xì)胞因子（stem cell factor，SCF），并且ICCs可過表達酪氨酸激酶細(xì)胞生長因子受體c-kit，c-kit蛋白又稱為CD117，在基于ICCs的研究中經(jīng)常作為ICCs的生物標(biāo)志物來研究ICCs的分布，并且在一定程度上反映ICCs的數(shù)量變化。此外，在人類胃腸道ICCs中還發(fā)現(xiàn)了跨膜蛋白16A（transmembrane member 16A，TMEM16A）、ANO1基因產(chǎn)物的表達；TMEM16A、ANO1編碼的是由鈣激活的氯通道，這種通道可在ICCs中表達，參與胃腸平滑肌慢波電流的產(chǎn)生；它們也可以作為標(biāo)識ICCs的選擇性分子標(biāo)志物［5-7］。另一種已被研究的標(biāo)志物是CD34，有些ICCs可表達該標(biāo)志物，但成纖維樣細(xì)胞也可表達CD34。因此，CD34作為ICCs標(biāo)志物仍存在爭議。由于成纖維樣細(xì)胞可表達血小板生長因子受體α（platelet growth factor receptor alpha，PDGFRα），但不表達c-kit，故可以通過PDGFRα是否陽性來區(qū)分成纖維樣細(xì)胞和ICCs［8］。

3.ICCs的功能

首先，ICCs可發(fā)揮起搏和調(diào)節(jié)作用。ICCs被認(rèn)為是胃腸道平滑肌活動的起搏器和調(diào)節(jié)器，在維持腸道蠕動中發(fā)揮著關(guān)鍵作用［9］。許多關(guān)于胃腸道蠕動活性的電生理研究都發(fā)現(xiàn)了ICCs的參與。有研究發(fā)現(xiàn)，可以將ICCs植入缺乏ICCs的腸道肌間組織中，從而產(chǎn)生腸道的慢波和蠕動功能［10］。Blair等［7］研究發(fā)現(xiàn)，ICCs之間、ICCs和平滑肌細(xì)胞以及表達PDGFRα的細(xì)胞之間可形成連接網(wǎng)絡(luò)，從而發(fā)揮起搏器功能。此外，ICCs表面存在一種名為超極化激活環(huán)核苷酸門控陽離子通道（hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels 1，HCN1）的蛋白，其作為ICCs起搏電活動的始發(fā)離子通道對ICCs的起搏節(jié)律形成有著重要作用。其次，ICCs可發(fā)揮腸神經(jīng)傳遞作用。ICCs可通過SCF/c-kit信號通路調(diào)控腸神經(jīng)系統(tǒng)的傳遞，并且SCF/c-kit信號通路的上調(diào)可促進ICCs的分化和增殖，而ICCs具有與腸神經(jīng)系統(tǒng)中的神經(jīng)遞質(zhì)結(jié)合的受體，發(fā)揮腸神經(jīng)傳遞的功能。此外，ICCs還具有神經(jīng)肽的受體，如P物質(zhì)或神經(jīng)激肽K，并且ICCs對一氧化氮比較敏感［11-12］。還有研究發(fā)現(xiàn)，位于人幽門的ICC-IM中存在血紅素加氧酶2，他們認(rèn)為ICC-IM可通過該酶與平滑肌細(xì)胞內(nèi)源性合成一氧化碳，從而發(fā)揮腸神經(jīng)傳遞的能力［13］。此外，ICCs還具有機械感受器的作用。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，ICCs可以將機械刺激轉(zhuǎn)化為引起消化道運動的電信號，其機制可能與ICCs的各種跨膜離子通道有關(guān)，尤其是鈣、鈉和鉀跨膜離子通道［14］。Radenkovic等［15］在胃腸道平滑肌肌間隔中發(fā)現(xiàn)了一種具有機械感受器功能的ICCs新亞型，稱為肌間隔ICC。迷走神經(jīng)沿消化道的肌內(nèi)構(gòu)造可能是消化系統(tǒng)主要的機械感受器結(jié)構(gòu)：研究者通過電子顯微鏡對小鼠胃底進行觀察，發(fā)現(xiàn)了該構(gòu)造和ICC-IM之間存在一種叫做突觸前連接的連接結(jié)構(gòu)［16］。

ICCs與STC的關(guān)系

國內(nèi)外的許多研究都提示，ICCs形態(tài)結(jié)構(gòu)、數(shù)量及功能的變化與STC的發(fā)生有著一定的關(guān)聯(lián)性。ICCs是調(diào)控腸道運動節(jié)律的關(guān)鍵細(xì)胞。因此，ICCs異常改變可能會導(dǎo)致腸道慢波活動異常、腸道蠕動減慢，最終出現(xiàn)STC的癥狀，如排便困難和排便頻率減少［17］。有研究發(fā)現(xiàn)，STC患者和STC大鼠結(jié)腸組織中ICCs數(shù)量減少是由于ICCs出現(xiàn)了過度自噬，提示ICCs過度自噬可能會導(dǎo)致結(jié)腸動力障礙［18-19］。細(xì)胞外基質(zhì)蛋白TNX可能通過激活TGF-β/Smad信號通路誘導(dǎo)上皮間質(zhì)細(xì)胞轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致病變結(jié)腸中ICCs分布異常和功能障礙，加重STC患者的癥狀［20］。占煜等［21］認(rèn)為，STC大鼠模型胃腸道中ICCs數(shù)目減少、HCN1蛋白表達下降可能是STC發(fā)生的細(xì)胞與分子基礎(chǔ)。胃腸道的平滑肌細(xì)胞可以通過縫隙連接與ICCs和PDGFRα陽性細(xì)胞兩種間質(zhì)細(xì)胞電耦聯(lián)，共同形成SIP合胞體（SMC-ICCs-PDGFRα+cells syncytium，SIP syncytium），通過改善SIP合胞體的功能可以促進胃腸蠕動，進而治療便秘［9，21］。此外，甲基轉(zhuǎn)移酶樣3可通過N6-甲基腺苷依賴的方式連續(xù)調(diào)節(jié)miR-30b-5p/PIK3R2軸來促進谷氨酸誘導(dǎo)的ICCs的凋亡、自噬和焦亡，從而加重STC患者的癥狀［22］。ICCs與STC的形成關(guān)系見圖1。

圖1 ICCs異常導(dǎo)致STC的示意圖。A：正常人體ICCs分布圖；B：STC患者體內(nèi)ICCs分布圖；C：正常人與STC患者對比圖

通過影響ICCs治療STC的方法

1.微生態(tài)制劑治療

迄今為止，微生物制劑基于ICCs治療STC患者的方法研究并不多，并非主流的臨床治療方案，但一些研究發(fā)現(xiàn)某些微生態(tài)制劑可通過改善ICCs的數(shù)量及分布進而改善STC患者的癥狀。研究發(fā)現(xiàn)，采用含有副干酪乳桿菌JY062和加氏乳桿菌JM1的益生菌發(fā)酵乳干預(yù)洛哌丁胺（loperamide，LOP）誘導(dǎo)的小鼠便秘模型14 d后，小鼠結(jié)腸組織中ICCs數(shù)量顯著增加，緩解了小鼠便秘癥狀［23］。Huang等［24］通過復(fù)方地芬諾酯誘導(dǎo)小鼠STC模型，并使用植物乳桿菌GUANKE干預(yù)動物模型后發(fā)現(xiàn)，免疫熒光染色測量的便秘結(jié)腸組織中水通道蛋白（aquaporins，AQPs）和ICCs相關(guān)蛋白表達增加。Guo等［25］將L.sakei Furu 2019乳桿菌、水蘇糖益生元以及二者聯(lián)合應(yīng)用于STC動物模型后發(fā)現(xiàn)，3種干預(yù)措施均可通過影響水通道蛋白（AQP4和AQP8）、ICCs（SCF和c-kit）來緩解便秘的癥狀。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在LOP誘導(dǎo)的小鼠便秘模型中使用多菌株益生菌與益生元混合物干預(yù)和使用單獨的多菌株益生菌干預(yù)，與模型組相比，小鼠結(jié)腸組織的腸黏膜厚度、隱窩細(xì)胞面積和ICCs均有所增加，且使用益生菌與益生元混合干預(yù)組增加更加顯著［26］。

2.中醫(yī)藥治療

筆者查閱文獻發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥直接調(diào)節(jié)ICCs治療STC患者的報道并不多。但是，隨著現(xiàn)代科研方法與中醫(yī)藥相結(jié)合，相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)部分中藥成分可能會間接影響腸道的光滑肌功能和神經(jīng)傳導(dǎo)，從而對ICCs的行為產(chǎn)生潛在影響。比如，一些中藥可能在化學(xué)成分上有激活或調(diào)節(jié)鈣通道、鉀通道等離子通道的作用，能夠影響腸道平滑肌的興奮性和收縮性，進而影響ICCs的功能。

2.1.中藥復(fù)方 通便湯可通過抑制ICCs的自噬促進ICCs的再生修復(fù)能力，增強STC模型大鼠的結(jié)腸轉(zhuǎn)運功能［27］。溫陽益氣湯可調(diào)節(jié)腸道激素，增加ICCs數(shù)量，緩解便秘小鼠癥狀［28］。小承氣方在LOP誘導(dǎo)的便秘小鼠中可抑制ICCs凋亡，改善便秘［29］。李碩等［30］研究表明，益氣活血通便方可升高c-kit蛋白，增加ICCs細(xì)胞數(shù)量，改善STC大鼠排便情況。附子-肉桂可通過提高結(jié)腸5-羥色胺（5-HT）、SP表達水平以及增加ICCs數(shù)量改善STC大鼠便秘情況［31-32］。增液湯可通過MAPK信號通路促進ICCs增殖，抑制ICCs凋亡，顯著改善STC大鼠癥狀［33］。由此可見，治療STC的中藥復(fù)方大多都是通過各種機制間接影響ICCs數(shù)量、抑制其凋亡、上調(diào)SCF及c-kit蛋白，進而改善癥狀。

2.2.中藥單體 香茅是一種重要的藥食兩用香料植物。有研究發(fā)現(xiàn)，其水提取物在LOP誘導(dǎo)的小鼠STC模型中應(yīng)用，不僅能降低STC小鼠血清血管活性腸肽、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和乙酰膽堿酯酶的含量，還能增加結(jié)腸ICCs和平滑肌細(xì)胞中胃腸動力因子的表達，從而顯著縮短排便時間，提高胃腸通過率［34］。川陳皮素可通過提高SCF和c-kit蛋白的表達，改善STC小鼠便秘情況［35］。肉蓯蓉是一種促進腸道濕潤和腸道松弛的中藥，肉蓯蓉總糖醇提取物是其主要的活性提取物；肉蓯蓉、肉蓯蓉水提取物及其總糖醇提取物均能通過調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)升高ICCs中c-kit的表達，減輕腸道炎癥反應(yīng)，緩解癥狀［36-38］。牛蒡苷是從我國保健食品中草藥牛蒡中分離得到的木脂素苷類物質(zhì)，將其應(yīng)用于LOP誘導(dǎo)的小鼠便秘模型中可以減輕結(jié)腸損傷和ICCs損傷，促進結(jié)腸收縮，減少腸道轉(zhuǎn)運時間，減輕便秘癥狀［39］。木犀草素是一種天然存在的黃酮類化合物，存在于多種蔬菜和水果中。使用木犀草素干預(yù)LOP誘導(dǎo)的小鼠便秘模型后發(fā)現(xiàn)，其可以提高小鼠結(jié)腸組織中神經(jīng)元蛋白HuC/D和腸道動力相關(guān)的生物標(biāo)志物的表達，包括P物質(zhì)、血管活性腸肽和乙酰膽堿，以及ICCs的生物標(biāo)志物c-kit和ANO1的水平，增強了腸道蠕動［40］。紫檀芪是白藜蘆醇的天然衍生物，主要來源于漿果、葡萄。Yao等［41］發(fā)現(xiàn)，紫檀芪能通過增強PI3K/AKT和Nrf2/HO-1信號傳導(dǎo)來減少ICCs的凋亡，改善LOP引起的便秘。黃芪甲苷Ⅳ可改善STC小鼠的腸道菌群結(jié)構(gòu)，上調(diào)丁酸鹽，進而通過調(diào)節(jié)AKT-NF-κB信號通路促進排便，改善腸道運動，促進ICCs增殖，改善小鼠便秘情況［42］。槲皮素、葛仙米多糖在LOP誘導(dǎo)的大鼠便秘模型中可通過c-kit/SCF信號通路增加ICCs數(shù)量，緩解便秘［43-44］。

3.物理療法

許多研究表明，針灸、電針等針刺療法在STC的治療中具有抑制ICCs過度自噬、改善ICCs功能、逆轉(zhuǎn)ICCs表型、促進ICCs修復(fù)等重要作用［45］。呂琪等［46］對復(fù)方地芬諾酯誘導(dǎo)的STC大鼠的天樞穴進行深刺，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，大鼠結(jié)腸組織中c-kit免疫活性升高、ICCs活性上調(diào)，改善了STC大鼠的便秘情況。電針刺激STC大鼠的俞募穴可通過改善結(jié)腸組織ICCs功能、上調(diào)GDNF表達、下調(diào)GDNF基因啟動子區(qū)甲基化水平來改善大鼠便秘癥狀及腸道傳輸功能；也可通過刺激大鼠天樞穴、大腸俞進而轉(zhuǎn)運靶向SCF/c-Kit信號通路的外泌體miR-34c-5p來改善腸蠕動［47-48］。有研究將一對耳廓電極植入LOP誘導(dǎo)的大鼠便秘模型刺激耳迷走神經(jīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其可改善大鼠結(jié)腸組織中ICCs介導(dǎo)的起搏活動和ICCs中c-kit的表達，增加ICCs數(shù)量，增強結(jié)腸運動［49-50］。骶神經(jīng)電刺激可促進ICCs中c-kit的表達，提高ICCs數(shù)量與改善其功能，調(diào)節(jié)平滑肌活動，從而改善STC大鼠的癥狀［51］。

4.分子治療

研究發(fā)現(xiàn)，在復(fù)方地芬諾酯誘導(dǎo)的STC小鼠模型中，微小RNA（miR）-129-3p可以激活SCF/c-kit信號通路，增加ICCs數(shù)量，并通過Akt/mTOR信號通路抑制ICCs的自噬，改善模型小鼠情況［18］。在大鼠STC模型中，miR-222可誘導(dǎo)ICCs凋亡和過度自噬，抑制miR-222表達則可改善這種情況［19］。M1型巨噬細(xì)胞來源的外泌體miR-34c-5p可通過靶向SCF降低ICCs的細(xì)胞活力［52］。Yao等［53］發(fā)現(xiàn)，使用TMEM16A抑制劑可抑制胃腸道ICCs產(chǎn)生漫波。因此，TMEM16A激動劑可能為STC提供治療新思路。

5.其他

5.1.干細(xì)胞療法 理論上可通過干細(xì)胞療法治療STC患者：通過移植干細(xì)胞到ICCs缺乏患者體內(nèi)，將其誘導(dǎo)分化為ICCs或其支持細(xì)胞，從而修復(fù)受損的ICCs網(wǎng)絡(luò)或重新建立新的功能性ICCs。Zhou等［54］發(fā)現(xiàn)，ICCs具有可塑性和自我更新能力，可成為ICCs缺乏患者的再生或替代治療，在自然缺乏ICCs的患者中或因病理生理損傷導(dǎo)致ICCs數(shù)量減少的情況下，可采用ICCs同種異體移植的方法進行治療。此外，Lorincz等［55］發(fā)現(xiàn)并證明了ICCs補充治療的潛力，該研究發(fā)現(xiàn)，從類器官中獲得表達小鼠ICCs前體的細(xì)胞，并將其種植到受損組織中，發(fā)現(xiàn)其能自我遷移，并排列和分化為體內(nèi)特定的ICCs類型，進而恢復(fù)一定的腸動力。

5.2.基因療法 該療法是一個將正常基因送入患者體內(nèi)以修復(fù)或替換異常基因的過程。對于STC，特定影響ICCs功能的基因可能是潛在的治療靶點。干細(xì)胞白血病（stem cell leukemia，SCL）基因可作用于c-kit基因的啟動子從而促進c-kit的表達，上調(diào)SCF/c-kit通路，促進ICCs的生長、分化，調(diào)節(jié)胃腸道的節(jié)律性。張林等［56］通過構(gòu)建表達人SCL重組腺病毒載體，并將其經(jīng)尾靜脈注射到ICCs缺失模型小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)在小鼠各器官臟器都可以檢測到SCL基因的表達。

干細(xì)胞療法和基因療法為STC提供了全新的治療思路，尤其是針對ICCs的功能障礙。但是，這兩種治療方法都還處于研究階段，需要更多研究證明其安全性和有效性。

小結(jié)與展望

在STC的治療研究中，ICCs作為一個治療靶點，其功能障礙與STC病因緊密聯(lián)系。盡管存在多種潛在治療方法，但是針對ICCs的靶向治療尚未成為臨床主流，現(xiàn)有研究多停留在理論或動物模型水平。對ICCs的深入研究和理解能為STC的治療提供新的方向。筆者認(rèn)為，未來基于ICCs對STC的研究應(yīng)關(guān)注以下幾個方面：更精確地分析ICCs在STC發(fā)生中的分子機制，提煉潛在靶點；開發(fā)特異性高、不良反應(yīng)發(fā)生率低的藥物，直接或間接調(diào)控ICCs功能；進一步研究干細(xì)胞和基因療法在臨床上的應(yīng)用潛力，特別是如何在安全性和有效性間取得平衡；考察微生態(tài)制劑、中醫(yī)藥等替代療法對ICCs的影響及其在臨床治療中的實用性；重視物理療法等非藥物干預(yù)手段在STC患者治療中的作用和患者的生活質(zhì)量改善。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻聲明肖正平：醞釀和設(shè)計試驗，實施研究，分析/解釋數(shù)據(jù)，起草文章；李保松：分析/解釋數(shù)據(jù)，獲取研究經(jīng)費，行政、技術(shù)或材料支持，指導(dǎo)；張智睿：采集數(shù)據(jù)，分析/解釋數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析；蔣宏：對文章的知識性內(nèi)容作批評性審閱，獲取研究經(jīng)費，行政、技術(shù)或材料支持，支持性貢獻。