贲门失弛缓症发病机制的研究进展

刘 瑛金世柱徐婉莹

(哈尔滨医科大学附属第二医院消化内科,哈尔滨 150086)

贲门失弛缓症(achalasia,AC)是一种以食管动力障碍为特征的疾病,其主要特征是,食管下括约肌(lower esophageal sphincter,LES)松弛障碍,吞咽时食管蠕动停止。临床表现为吞咽困难、食物反流、胸痛,体重减轻以及因食物反流所致的刺激性干咳、肺炎等症状。按照最新2014 年国际芝加哥分类标准,可将AC 分为三型,Ⅰ型为无蠕动性收缩型;Ⅱ型为体部增压型;Ⅲ型为痉挛高压型,三种亚型的AC 患者有着不同的临床特征。采用人口统计学的方法,贲门失弛缓症的发病率和患病率分别为2.2/10 万和15.3/10 万,发病率随着年龄的增长而增加,无明显性别、地区和种族差异[1]。AC 发病机制的研究及新治疗方法的探索有助于改善患者的治疗及预后,然而AC 的发病机制尚未完全阐明。

1 遗传性因素

1.1 神经元型一氧化氮合酶基因1 缺乏

神经元型一氧化氮合酶基因1(neuronal nitric oxide synthase gene 1,nNOS(-/-))其减少或缺乏将导致贲门失弛缓症的典型表现。被人类发现的一氧化氮合酶基因的遗传多态性包括内皮型NOS4a4a、诱导型NOS22GA 和神经元型NOS29TT[2-3]。nNOS(-/-)与AC 关系密切,它位于人类染色体12q24.2上。研究者们通过小鼠实验,用微型探头导管进行食管测压,吞咽诱发食管压力增高,测定食管压力变化,结果发现nNOS(-/-)降低时可引起LES 功能障碍和食管蠕动减慢[4]。

1.2 血管活性肠肽受体基因 1 (vasoactive intestinal peptide receptor 1,VIPR1)缺失

VIPR1 正常在食管末端神经元中表达,AC 患者VIPR1 表达下调,其缺失可能导致食管末端运动神经元受损。VIPR1 位于3p22 染色体上,在 VIP/VIPR 1 信号应答时,VIPR1 单倍型组合可作为炎症反应的负调节因子。某些个体的亚急性炎症可能导致VIPR 1 信号在位于食管末端和LES 的富含VIP 的肌肠神经元中受损,VIPR1 在肌间质神经元上的丢失会导致VIP 对肌肠神经元的营养作用减少,最终可能导致其变性,VIPR1 已被证明在肌肠神经元上大量表达,在那里它有潜在的作用[5]。Paladini 等[6]发现在贲门失弛缓症患者中存在5 个VIPR1 的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP ) 位 点,包 括 ( rs421558) Intron-1、(rs437876) Intron-4、(rs417387) Intron-6、rs896、rs9677(3′UTR);其中(rs421558)Intron-1 的 A 等位基因及rs9677(3′UTR)的C 等位基因与受体下调作用减弱有关。

1.3 白细胞介素-23 受体基因(interleukin-23 receptor,IL-23R)

IL-23R基因突变可能是AC 发病的遗传易感因素。IL-23R 位于1p31 染色体上,是一种编码蛋白,IL-23R 主要由Th17 细胞表达。一项研究发现AC患者IL-23R基因在381 号密码子处精氨酸取代了谷氨酰胺(Arg381Gln),并且暗示了IL-23R基因多态性与AC 有着密切的联系,是AC 的遗传易感因素[7]。Kim 等[8]发现 IL-23R 主要出现在炎症和自身免疫性疾病中,比如炎症性肠病(IBD)、牛皮癣和强直性脊柱炎等。但是IL-23R 具体如何引起贲门失弛缓症,暂时还未明确。

1.4 Ras 相关区域家族1 A 基因(Ras-association domain family1A gene,RASSF1A 基因)

AC 患者中发现RASSF1A基因表达增加。RASSF1A基因可通过多种途径抑制细胞生长、促进细胞凋亡和衰老,在绝大多数肿瘤中表达下降或缺失。Van 等[9]通过建立小鼠的运动障碍模型(由食道扩张和食道中下部扩张的肌层神经丛中神经细胞数量减少所组成),用S100 蛋白标记神经元,发现携带RASSF1A基因的小鼠像人类贲门失弛缓症一样,肌层被慢性炎症浸润并纤维化,所以考虑RASSF1A基因可能通过某种途径对食管肌层产生炎症性损伤从而诱导AC 的发生。

1.5 c-kit 基因多态性

Bonora 等[10]通过免疫组化检测发现 AC 患者的c-kit 的下调会导致Cajal 细胞减少,从而食管的运动功能受损。c-kit 基因位于人染色体4q12-13,属于原癌基因的一种,可编码酪氨酸激酶的受体KIT,它对食管下括约肌的Cajal 细胞有一定的调节作用。Alahdab 等[11]发现 c-kit rs6554199 多态性 T等位基因与AC 相关,携带有该等位基因的人更易患AC。同时有研究发现AC 患者有一个特别的的KIT 外显子9 的激活突变,通过信号转导抑制剂抑制这种激活有望成为一种新的治疗方式[12]。

1.6 遗传性疾病

研究发现AC 有家族聚集性的特点,与其他遗传疾病比如帕金森病、Down 综合征、唐氏综合症和MEN2B 综合征等有密切关联,Hirschprung 病的主要易感基因同时也与唐氏综合症有关,Hirschprung病和贲门失弛缓症同为肠内神经病,Hirschprung 病的基础研究较为详细,这对于揭示引起AC 的病理过程有一定的启示作用[13]。Shoji 等[14]也通过研究发现miR-130a 在贲门失弛缓症患者食管粘膜中高表达,高度提示它是贲门失弛缓症的一个生物标志物。

1.7 microRNA (miRNA)-mRNA 调控网络

最新发现的 microRNA (miRNA)-mRNA 调控网络为AC 的遗传背景研究提供了新见解。Palmier等[15]通过微阵列技术对11 例AC 患者和5 例对照组的组织标本进行研究,并进行综合生物信息学分析,发现miRNAs 调控基因参与平滑肌的收缩及细胞信号通路的突触传递,在2 组中差异性表达。而Yuichiro 等[16]通过POEM 术少量肌肉取样,经分子生物学转化以及PCR 检测证实了HSV1-miR-H1 和HSV1-miR-H18 在 AC 患者肌肉中过表达。microRNA (miRNA)-mRNA 调控网络为近几年的研究热点,它与AC 的关系值得我们关注。

2 神经源性因素

目前多半学者认为AC 可归类为神经源性疾病,食管的正常运动由兴奋性神经元和抑制性神经元共同协调,由于调节LES 的抑制性神经元受损,导致调节LES 的兴奋性和抑制性神经元无法维持平衡[17]。目前在AC 患者的食管肌层病理标本中发现Cajal 间质细胞(interstitial cells of Cajal,ICC)数量和细胞形态发生了一些变化,ICC 细胞内线粒体和滑面内质网的分布稀疏,数量明显减少。ICC起搏胃食管平滑肌的慢波电位,ICC 的减少可引起细胞间信号传导功能发生障碍,导致LES 运动功能减弱或消失[18]。LES 由神经节后神经元支配,包括兴奋性神经元和抑制性神经元,通常神经节后兴奋性神经元释放乙酰胆碱,而抑制性神经元释放血管活性肠肽(vasoactive intestinal peptide,VIP)和一氧化氮(NO),两种神经元分别引起LES 的收缩和舒张,抑制性神经元受损,VIP 和NO 释放减少导致了贲门失弛缓症的发生[19]。一氧化碳敏感鸟苷环化酶(NO-sensitive guanylyl cyclase,NO-GC)作为 NO的关键靶点,NO-GC 在介导吞咽引起的LES 舒张中起主要作用,功能性亚硝酸盐信号转导异常或缺失会导致食管下括约肌的松弛减弱或消失[20]。

硫化氢是一种新型信号分子,类似于NO、CO,可用于传导信号[21]。它是一种抑制性神经递质,机体很多组织都可合成释放硫化氢,胱硫醚-β-合酶(CBS)和胱硫醚-γ-裂解酶(CSE)是机体内源性硫化氢合成的关键酶。有学者发现正常人食管平滑肌组织中大量分布CBS、CSE 这两种酶[22]。接下来该课题组进一步研究发现与正常对照组相比,AC患者的CBS 和CSE 表达明显降低,60%以上的患者几乎或完全无表达[23]。因此有这种可能性,由于某种原因CBS 和CSE 减少导致硫化氢的合成减少,引起LES 的松弛不良或使LES 压力增高,然后诱发AC 或使原有的AC 症状进一步恶化。

3 炎症免疫因素

有证据证明AC 是一种免疫介导的炎症性疾病,早期贲门失弛缓症的可能致病机制是食道肌肉骨骼系统的免疫介导反应以及CD8+T 淋巴细胞浸润和活性标记物的表达[24]。然而越来越多的研究表明AC 表现出来的炎症反应既可能是引起AC 的病因,也可能是各种因素引起AC 后表现的结果。接下来就从以下三种炎症免疫机制来进行阐述。

3.1 自身免疫性疾病

Romero 等[25]通过一项横断面研究,研究对象是114 例 AC 患者和114 例年龄和性别匹配的GERD 对照组患者。其中19 例AC 患者患有自身免疫性疾病(16.7%),主要诊断为甲状腺功能减退,对照组为4.2%。19 例自身免疫性疾病AC 患者中13 例(68.4%)有家族自身免疫史。与 GERD 组相比,AC 组自身免疫性疾病的发病率高3.8 倍(95%CI: 1.47-9.83),患甲状腺疾病的发病率高3.0 倍(95% CI: 1.00-9.03)。可推测贲门失弛缓症与自身免疫性疾病密切相关,而且贲门失弛缓症患者更易患其他自身免疫性疾病。

3.2 人类白细胞抗原(human leucocyte antigen,HLA)

HLA 是人类组织相容性复合体的表达产物,是构成移植排斥反应的重要抗原物质,主要分为Ⅰ类抗原、Ⅱ类抗原、Ⅲ类抗原。Wong 等[26]指出HLAⅡ类组织相容性抗原与AC 发病有着密切关联,携带有DQA-1 的人患这种疾病的风险是其他人群的4.2 倍,HLA-DQ1 表型与 AC 之间存在密切的关系。此外,Furuzawa-Carballeda 等[27]发现 HLA II类等位基因 HLA-DRB1*14:54:01 和DQB1*05:03:01 以及扩展的单倍型是墨西哥混合祖先人群门失弛症的危险因素。还有研究表明由 HLADQB1*05:03 和 HLA-DQB1*06:01 编码的 HLADQB1 的细胞质尾部第227-234 位插入了8 个残基;在胞外区域HLA-DQA1 中第41 号位点的赖氨酸和HLA-DQA1 中第45 号位点的谷氨酸发生了氨基酸替换[28]。HLAⅡ类组织相容性抗原基因表型的改变导致HLA 正常免疫功能发生异常,这可能是AC 发病的原因之一。

3.3 嗜酸性粒细胞及其脱颗粒产物

最近有研究发现贲门失弛缓症患者嗜酸性粒细胞及其脱颗粒产物在食管固有肌异常积聚,脱颗粒的嗜酸性粒细胞也会释放出可降解的有毒蛋白质和神经毒素,这些物质会损伤食管末端肌层的神经细胞,从而诱导贲门失弛缓症的发生[29]。但Jin等[30]发现患者食管外肌层嗜酸性粒细胞广泛浸润,并在食道肌肉中观察到有毒碱性蛋白质和神经毒素的免疫染色水平增加,同时神经细胞明显减少或缺失,这表明AC 患者的嗜酸性粒细胞和脱粒产物数量增加,因此他们认为AC 患者肌神经细胞的改变与嗜酸性粒细胞浸润和脱颗粒产物有关。使用抑制嗜酸性粒细胞的药物可能成为治疗AC 的一种新方法。

4 病毒感染

关于病毒感染与AC 之间的的研究从未停止。Boeckxstaens[31]发现从AC 患者食管下括约肌分离出的T 细胞,对人疱疹病毒-1(HSV-1)产生了强烈的增殖反应,并且在绝大多数贲门失弛缓症患者体内发现了HSV-1 DNA,病毒可能触发延迟的自身免疫反应,潜在感染HSV-1 导致持续的免疫激活和自我毁灭食道神经元,激发有遗传易感性的人产生了自身免疫反应。Farrukh[32]研究比较了AC 患者与正常对照组患者外周血单个核细胞(mononuclear cells of peripheral blood,PBMCs)的反应性,以确定患者PBMCs 是否对病毒表现出类似的的高度反应性,结果发现患者的PBMCs 对HSV-I 抗原的免疫反应增强,研究数据提示HSV-1 持续刺激免疫细胞,而免疫系统能使机体避免受到其他微生物侵害的重要作用。病毒感染可能是通过免疫机制攻击机体,导致遗传易感性患者产生自身免疫反应,但具体是通过何种方式导致贲门失弛缓症,暂时还在研究当中。

5 精神心理因素

AC 患者的症状受精神心理因素的影响,其症状有反复性、长期性等特征,生活质量不高,长期如此产生的负面情绪可能会引起机体各个系统的生理变化,甚至加重原有的症状[33]。王智凤等[34]通过研究166 名AC 患者观察精神心理因素对AC 的影响,发现精神心理因素可诱发或加重患者的症状,其中有37%的AC 患者发病是精神因素引起的。Storr 等[35]通过流行病学调查,研究结果表明AC 发病与精神因素有关,他们认为机制可能是通过多种脑肠肽和调节因子来影响食管的运动,但未得到证实。目前精神心理因素在该病中的具体作用及机制仍不清楚,但是基础治疗上辅助心理治疗,可能改善患者的长期生活质量。

假性贲门失弛缓症与AC 有着相似的临床表现和体征,假性AC 常见的病因有胃食道恶性肿瘤、反流性食管炎以及食管下段良性肿瘤等,恶性肿瘤是最常见原因,高龄、症状持续时间短、体重减轻以及在内镜检查期间难以通过胃食管连接处是恶性肿瘤相关假性AC 的重要危险因素[36]。关于假性AC误诊的个案报道并不少见[37-38],因此早期且准确辨别AC 和假性AC 变得愈发重要,但也极具挑战性,因为这两种疾病的临床表现和诊断检查差别不大,因此临床医生必须提高自己的影像学诊断和内镜下诊断能力,减少误诊的发生。

AC 的诊断依赖于经典的临床表现、内镜检查、上消化造影和食道高分辨率测压,其中食道测压是诊断贲门失弛缓症的金标准。目前主要治疗方式有药物治疗、内镜下注射肉毒杆菌毒素、内镜下气囊扩张、经口内镜下肌切开术(peroralendoscopicmyotomy,POEM) 及 经 腹 腔 镜 贲 门 肌 切 开 术(1aparoscopichellermyotomy,LHM),近年来 POEM 基本成为AC 的首选治疗方式,但是目前的治疗都只能缓解食道梗阻,降低LES 压力,减轻患者的症状,并不能让食管肌层恢复正常运动,要想取得治疗的突破,必须将AC 的机制机理研究的更透彻,然后与恰当的治疗方法结合起来。

综上所述,AC 的发病机制主要包括遗传性、神经源性、免疫性、病毒感染以及精神心理或多因素共同作用。虽然AC 的病因尚未最终确定,但越来越多的证据表明,AC 的发病机制极可能是遗传易感个体受到环境因素的变化如病毒感染等引起的LES 局部炎症和延迟免疫反应。临床医师应分析不同患者的发病机制,并根据其机制为患者提供最有效的治疗。