內毒素對胃腸通過時間及腸通透性的作用

中國臨床營養雜志1998年6月第6卷第2期

Jennings G,Lunn PG ,Elia M

　　摘要 應用6週齡的白鼠注射內毒素（E.coli0111:B4）的方法以評價胃腸通過時間，肌酐清除率，雙糖(乳果糖、甘露醇)的腸道通透性。給予⁵¹鉻-依地酸動態監測通過消化道時間表明，內毒素組胃排空時間比生理鹽水對照組明顯延長（t1/2=26±vs 162±20min P＜0.01），小腸運行時間無明顯改變（81±17vs±29min)。通過尿中乳果糖/甘露醇排洩比來評定腸通道透性，內毒素組通透性比對照組高（1.01±0.08vs0.06±0.04P＜0.01)。在測試期測定小腸有效吸收標記物數量以校正個別糖排洩後，結果是內毒素可使乳果糖吸收增加，但甘露醇吸收無改變。本研究也提示內毒素血症（通過藥物或其它治療後無並發症）能使胃排空時間明顯延長，于是影響到口服或鼻胃管喂養的耐受性。

　　 關鍵詞 內毒素 腸道通透性

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

　　 危重病人胃排空時間和腸通過時間常常受損，結果腸內喂養耐受性降低，這常歸罪于手術、感染、胰腺炎、腹腔內出血和其它並發症等腹腔損害^[1]。它也被認為是低氧血症和鴉片劑、肌鬆劑及鎮痛劑等藥物作用引起^[1]，幾乎沒有注意到多處損傷、內毒素血症或敗血症對胃腸通過時間可能起到主要而獨立的作用。原因之一是統一病組困難。即：既要無腹腔內感染，又要未服過影響胃腸通過時間的藥。其中有許多實際問題，包括研究胃腸通過時間費時並且影響臨床治療；涉及給予放射活性物質；測定胃腸通過時間所需掃描設備使用不便，特別是對ICU病房人工通氣的病人；測定通過胃腸道各部分通過時間技術上是困難的，因胃腸各部份可能相互重疊。

　　對于這些問題我們轉向作動物多處損傷模型以探索兩個相關的問題。第一是用多處損傷模型測定其影響胃排空和腸通過時間的試驗；第二是用這些資料評定腸通透性試驗的結果。據報道損傷特別是燒傷和內毒素血症使小腸對潛在內毒素分子和細菌的通透性增加^[2，6]，盡管這些發現不具有普遍性^[7，8]。最近我們已發現某些白鼠的內毒素血症影響雙糖（乳果糖、甘露醇）通透性測定。但是我們不能得出結論說是否這些改變是由于腸道對大分子物質通透性增加或小分子示蹤劑吸收降低所致。這些結果的評論以及從人體研究獲得的資料受到通過胃和小腸通過時間和腎功能改變的影響。本研究目的是探索所有這些問題以更明確的回答關于多處損傷可能怎樣影響腸道通透性。

試 驗 方 法

　　 一、動物

　　雄性40-42天的白鼠，各自喂養在22攝氏度明黑循環（12/12）的籠子裡，自由進取水和標準試驗飲食。

　　試驗時，將苯酚提取的內毒（E.coli 0111:B4）用鹽水稀釋成3mg/ml，以每公斤體重10mg注入腹腔內，對照組注射等量生量鹽水。注射藥後所有動物停止供食。

　　前期工作表明應用于本研究的等劑量內毒素，在腸道通透性，低蛋白血症和急性相蛋白反應等產生的改變類似于無菌性膿腫（鬆節油誘導）^[9]。這個劑量的頭24小時鼠活動減少並產生明顯的厭食，但以後很快改善^[9]。

　　二、本試驗分兩部分

　　1、胃排空和小腸運動時間：以⁵¹Cr-EDTA為標記物，測定其通過胃、小腸、進入大腸的進程來監測胃排空和小腸運動時間。在注射內毒素後2小時通過管飼給予10000cpm⁵¹Cr-EDTA、16mg乳果糖和溶于 0.1ml 水的4mg 甘露醇，組藥後30-275分鐘，各組動物（4個或更多）用頸椎脫位法處死，結扎胃、小腸和大腸進出口，防止內容物丟失，切除胃並稱重，然後移走小腸和大腸，三部分各自移入小瓶在非利浦PW4800gamma計數機上測定⁵¹Cr-EDTA。

　　2、腸通透性和肌酐清除率：因為前期試驗已經提示在給予內毒素後血清肌酐可升高，所以5例給予內毒素的動物在注射內毒素後2小時處死。在腸道通透性試驗開始前測定血漿肌酐濃度。為進行通透性試驗，管飼給予16mg乳果糖水溶液和0.25μcl氘（1-¹⁴C）甘露醇(60mic/mmol）及4mg無標記的溶于0.1ml水中的甘露醇。動物被放置于能分離大便和尿的代謝籠裡，收集5小時尿、測定乳果糖和甘露醇排洩(如前文所述）。在收集尿後，立即分別從5例注射生理鹽水和內毒素動物收集血清標本測定肌酐。血清和尿中的肌酐通過離心分析儀的修飾雅費反應來評定^[10]。

統計學分析

　　　 結果用均數x±Sx表示，用t檢驗評定其統計意義。

結 果

　　　 注射內毒素後所有動物存活，盡管表現為活動減少，但沒有一個動物發生腹瀉。

　　一、胃排空和運行時間

　　在給藥後，幾乎所有的⁵¹Cr-EDTA在胃腸道內監測到，對照組95%⁵¹Cr-EDTA在60分鐘內通過胃進入小腸，到210分鐘，94%示蹤劑時入大腸內。注射內毒素的動物，胃排空明顯延長，管飼後60分鐘，75%仍保留內而對照組僅有5%在胃內。圖la和1b分別顯示了對照組和試驗組⁵¹Cr-EDTA從胃通過小腸進入大腸的時間進程，內毒素組排空一半示蹤劑的時間明顯延長（20±2vs150±20min p＜0.01),這導致了半量示蹤劑進入大腸時間明顯延長±（82±18vs250±30min p＜0.01)。通過胃和小腸的平均運行時間（分鐘百分劑），根據圖1a和1b百分曲線面積數據來計算，對照組通過胃的運行時間是26±2min, 而內毒素組是162 ±37min(P＜0.02),然而給予內毒素並不明顯延長通過小腸的時間，對照組和試驗組分別為81±17min和93±29min。

　　在對照組和試驗組總測驗期間小腸藥物排洩百分比如圖2所示，在曲線下的區域反應了小腸接觸示蹤劑的程度，所以可作為有效吸收的指標。此區域對照組比內毒素組大（8060＜1713vs6412±2087%劑量時間），因為內毒素組還沒有排空所有內容物到小腸（圖1b）。

　　在整個測量期間內毒素組有大量液體瀦留于胃（表2），注射內毒素的老鼠胃和內容物的重量在給藥後30分鐘已經大于對照組(P＜0.05)，且整個試驗期間都高，而對照組值隨時間逐漸下降(P＜0.01)。

　　圖1 表示鹽水組和內毒素組口服⁵¹Cr-EDTA後通過消化道的進程。左縱軸表示胃內藥物劑量百分比（○●），右縱軸表示大腸內藥物劑量百分比（△▲），兩曲線之間的面積為小腸內藥物百分比。每點為4個動物（略）

　　圖2 表示給藥後，鹽水組（□）和內毒素組（■）⁵¹Cr-EDTA在小腸內的百分比。每點4個動物（略）

　　二、肌酐清除率

　　在小腸通透性試驗的同時測定5小時內的肌酐排洩（表3），血漿肌酐濃度在注射內毒素後增高，收集的初始尿即注射內毒素後僅2小時，血漿肌酐濃度已經比不給內毒素的動物略高（30.1±0.9vs27.4±0.4 μL），終末尿則肌酐時一步增高（ 41.6±2.65μmol/L vs 27.4±0.4μmol/L p＜0.01)，因此在計算肌酐清除率中，採用前後尿濃度的平均值，尿肌酐排洩在內毒素組也趨于升高，盡管如此肌酐清除率仍與對照組相似（10.9±1.0和11.5±3.1ml/h)。

　　三、腸道通透性

　　腸道通透性用乳果糖和甘露醇5小時尿排洩比來表示，內毒素組高于對照組P＜0.01（表4），從內毒素組尿中通透性標記的絕對量顯示，甘露醇明顯降低而乳果糖輕微升高但不具有統計學意義。然而特殊標記物排洩率與腸道吸收率不同受到多因素的影響，特別是它依賴于在小腸有效吸收標記物的數量和血漿清除率。⁵¹Cr-EDTA資料顯示,由于在內毒素組胃排空時間延長，在研究期間通過小腸吸收標記物的有效性減少了20.5%.因此在實際對比中這些動物的標記物應該由于這些因素而增高，肌酐清除率在生理鹽水組和內毒素組是相似的.因此對于這部分不需校正。校正的排洩率（表4）支持這種假設，即內毒素組通過乳果糖吸收的增加引起通透性比值增高（P＜0.05），而校正的甘露醇值與控制組相似。

表1 給藥後不同時間EDTA在胃、小腸和大腸的百分比

　　注：每組4例

表2 給藥後胃的重量（g）

　　注：每點4個動物

表3 給予內毒素後肌酐動力學變化

　　注：圓括弧的數代表測定數目 注射鹽水的鼠：由每份血漿和尿值來計算肌酐清除率；注射內毒素組：應用尿收集開始和結束之間血漿肌酐均值表示；*與鹽水組比較，P＜0.05；與內毒素組試驗開始比較，P＜0.01。

表4 內毒素對腸通透性的作用

　　**P＜0.01 *P＜0.05（與鹽水比較）

討 論

　　本研究表明，無腹部疾病或給藥的全身性內毒素血症能影響標記物通過胃腸道運行時間，特別是胃延長7倍，胃液增加。然而胃標記物排出流量的減少可能不完全由胃容量增加負責，因為胃及唾液分泌有斷進入胃。是否內毒素血症增加了這些分泌不能肯定。但是內毒素對胃排空和胃容量的明顯影響，可能是危重病人不能耐受口服和鼻胃管喂養的重要原因。在臨床實踐中，因為系列治療方案的混合影響，包括藥物、人工通氣、糾正灌注、酸鹼平衡失調，常常不可能精確評價創傷、損傷或內毒素血症的各自影響。

　　無證據發現通過小腸的時間延長，臨床一致認為腹部外傷或手術後的腸梗塞影響胃排空而不影響小腸通過時間，此發現也提示標記物進入大腸慢是由于胃排空慢而不是標記物通過小腸慢。本研究未提供任何通過大腸通過時間的資料，有報道手術創傷致大腸排空通過時間延長比胃排空更明顯^[11]。

　　這些通過時間的觀察對評定腸道吸收試驗也有重要意義，如內毒素血症時乳果糖/甘露醇通透性試驗^[9]。當通透性試驗結果以乳果糖與甘露醇吸收比來表示則至回盲部開口通過時間的任何差異都考慮到了，因兩種標記物通過時間相同並以相似比例吸收。但是當要決定那個標記物對這個比例負責，則對通過時間的差異的值必須校正，因為標記物吸收的比例將隨著到達小腸的量和停留在那裡的時間而變化。很明顯通過時間短將減少吸收。在目前試驗中，注射內毒素老鼠胃排空延長意味著標記物進入並暴露于小腸僅為對照組的79.5%，對比重新修定乳果糖、甘露醇後揭示發通透性比例增加大概由乳果糖吸收的增加負責。這個結論因兩個標記物從吸收到排洩的延長而更加證實，即腎髒從體內清除標記物所花費的時間，因為給予內毒素的動物在5小時尿收集結果仍然從小腸吸收標記物，實際的量同時也存在于體池裡，所以測量這些鼠尿中乳果糖、甘露醇的排洩將估計真實的腸道吸收，這種情況與對照動物形成鮮明對比，對照動物所有標記在給藥後3.5小時實際已通過小腸，5小時大多數將排到尿中，很少留在體池裡^[12]。

　　通透性標記物的排洩也受到血清肌酐清除率的影響，盡管結果以；/M來表達校正了這種可能性。在目前實驗中，血漿肌酐濃度和尿中肌酐的改變發生在給予內毒素的動物，可能因為發熱PH值的改變增加了肌酐生成^[13]，然而腎髒清除率不變。由此不需進一步調查通透性標記物的排洩。

　　所以當鼠注射了E.coli 0111:B4內毒素，由于乳果糖吸收增加而甘露醇攝取很少，觀察到腸通透性增加是可能的。有幾篇資料提示病人及燒傷實驗動物的乳果糖吸收增加4-6倍^[14-16]。創傷時乳果糖攝取增強可能是通過細胞途徑，而不是預想的細胞旁途徑^[16，17]。燒傷後粘膜屏障漏增加與刷狀緣細胞支架和上此細胞膜結果改變有關，這些改變允許細菌直接進入細胞，然後進入血液循環^[18，19]。

　　眾所週知胃排空延遲是危重疾病的特征，它常常阻礙了足夠的經中或經胃喂養。本研究已證明，這種情況必須著手解釋腸道吸收試驗的結果。雖然結果以吸收率表示是有效的，但正確測量標記物的吸收將需要延長收集尿的時間，或許要一12小時，甚至24小時以確保所有劑量通過小腸並被排洩到尿中。不幸的是許多試圖確定外傷、創傷或感染對腸道通透性作用的試驗未能解釋上述問題。這可以是出現某些有爭議的結果和結論的原因。

　　最後特別強調，在給予E.coli 0111:B4內毒素後腸道通透性的改變，從某一意義上講不與全身炎症或急性相反應相關。以前幾項其它內毒素調查沒有誘發這些改變，注射鬆節油也無這些改變，但都引起急性相蛋白、α-2微球蛋白升高。為什麼這種特殊內毒素將誘發這種作用而其它內毒素不能，對此仍然不作出解釋。

徐鵬遠譯 蔣朱明校

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（收稿日期：1997-12-20 修回：1997-12-22）

校對時間:99-12-08軒趁喜