新生儿胃肠道生长发育研究进展
国外医学儿科学分册2000年1月第27卷第1期
李振彪(综述) 吴圣楣 蔡威(审校)
摘 要 新生儿出生后胃肠道迅速生长发育,其调节机制尚未完全明了。母乳以其营养均衡、全面,被视为最理想的膳食,对新生儿的胃肠道的生长发育具有显著的促进作用。此外多胺亦为胃肠道生长发育必不可少的营养物质。激素以及生长因子均发挥着不可替代的关键作用。母乳及其它肠道营养素、激素和生长因子通过协同作用对新生儿胃肠道生长发育进行调节。
关键词:婴儿,新生 胃肠系统 乳,人
新生儿阶段是胃肠道生长发育最迅速也是最重要的时期,胎儿自母体经胎盘摄取所有的营养成分,出生后则须通过胃肠道消化吸收各种营养物质。为适应这种功能需求,新生儿出生后胃肠道出现快速生长且发育渐趋成熟[1]。然而新生儿患严重疾病如呼吸窘迫综合征、坏死性小肠结肠炎或骨肠道畸形术后等,不仅影响胃肠营养摄取,而且导致胃肠道生长发育迟滞甚至出现胃肠粘膜蒌缩。由此可见,探讨新生儿胃肠道生长发育规律并适时加以干预具有重要理论和临床意义。
1 乳类与新生儿胃肠道生长发育
1.1 母乳对胃肠道生长发育的调节
母乳营养均衡、全面且包含多种生长发育必需的激素和生长因子,无论是在体或离体状态,母乳均可刺激胃肠细胞的生长和分化。通过对新生动物的研究发现,摄食初乳可促进肠粘膜细胞蛋白质的合成。1996年研究发现新生猪仔出生后喂哺初乳3天不仅可致使其小肠长度和重量亦显著增加(P<0.01),而大肠粘膜重量亦显著增加(P<0.05);小肠粘膜DNA含量比未予喂养初乳的对照组高出39%,另外喂养初乳的新生猪仔酶如乳糖酶、碱性磷酸酶活性显著增加[2]。早已证实母乳核苷酸含量也很高,据测定成熟乳中其含量约为1mg/ml,而初乳则高达5~7mg/ml。乳铁蛋白除具有杀菌、抗菌毒、抗炎症及免疫调节作用以及促进肠粘膜局部免疫功能发育成熟的重要功能外,研究还证实乳铁蛋白能促进新生儿肠道的早期生长发育以及肝脏蛋白的合成[3]。另外母乳中还包含多种激素及激素生理活性肽(hormon-ally active peptides),如生长激素(GH)及其释放因子、胃肠激素等,均可促进新生儿胃肠道的生长发育[4]。母乳中的表皮生长因子(epidermal growth factor,EGF)被认为是刺激小肠细胞增殖的主要生长因子,可促进其肠道的发育和成熟。尤其是对于极低出生体重儿,EGF具有极其重要的生理作用。Ichiba等[5]研究发现母乳EGF含量以初乳为最高,出生后第4天其含量迅速降低并逐渐处于稳定水平,而母乳中胰岛素样生长因子-1(insulin-like growth factor-1,IGF-1)含量随着哺乳而逐渐升高。研究还发现哺喂未成熟儿与足月儿的母乳中EGF和IGF-1含量无显著差异,但市售奶方中EGF和IGF-1在制作过程中大部分被破坏,因此其含量显著低于母乳水平。
1.2 其他乳类
人工或混合喂养的代用品如牛乳、羊乳以及市售配方乳等营养成分不可能与母乳等同,甚至接近于母乳亦不可能。其中不仅各种蛋白质和游离氨基酸的比例、各种脂肪酸的含量与百分比、各种糖含量的差异以及钙磷比例欠佳,Vit d和叶酸含量不足(羊乳)等难以与母乳媲美。而且其中包含的激素和生长因子亦因其种属特异性妨碍生理作用的发挥;配方乳则因其工艺制作原因影响原料中激素、生长因子的活性甚至完全被破坏。上述因素势必影响新生儿胃肠道生长发育。危重新生患儿若行胃肠外全营养(TPN)治疗则会导致胃肠粘膜蒌缩,近年来研究提出采取微量喂养或者非常养性吸吮刺激婴儿胃肠道生长发育,避免或者减轻TPH的不良反应[6]。
2 肠营养素与新生儿胃肠道生长发育
肠营养素参与新生儿出生后胃肠道的生长发育,其中主要包括氨基酸、核苷酸、短链脂肪酸。
2.1 精氨酸与多胺对胃肠道生长发育的调节
精氨酸(ARG)属于条件性必需氨基酸,在未成熟状态或严重应激时是必不可少的。ARG缺乏则导致生长迟缓和发育障碍。ARG在肠道细胞内经精氨酸酶作用生成尿素和鸟氨酸,后者在鸟氨酸脱羟酶(ornithine decarboxy-lase,ODC)催化作用下生成多胺。多胺包括精胺、亚精胺和腐胺。当细胞处于静息状态时,作为多胺合成的关键酶ODC含量很低。在动物胚胎发育或组织迅速生长过程中,ODC活性显著升高(甚至可提高数百倍),细胞内多胺水平迅速增加。大量研究表明多胺能够促进DNA的合成,多胺合成增多为细胞生长所必需[7]。Kaouass等[8]通过外科手段将精胺置入新生鼠远端小肠,发现整个小肠刷状缘蔗糖酶、麦芽糖酶活性增加,乳糖酶活性则降低。将精胺灌流于大肠肠腔却可刺激整个小肠双糖酶的活性增加;而腹膜内注射精胺仅能引起远端小肠乳糖酶活性降低。研究还证明精胺参与DNA复制,能刺激肠粘膜细胞蛋白合成和细胞增殖。膳食中多胺成分尤其是精胺和亚精胺能促使肠道结构、生化特征发生变化,从而促使其发育成熟。多胺可能是通过肾上腺间接刺激未成熟肠的发育或直接发生作用。Georges等[9]通过电子显微镜观察发现未成熟远端小肠细胞包含有较大的核上泡(supranuclear vacuole),其中含有嗜伊红包涵体和原纤维物质;新生鼠喂饲精胺(4μmol,每日二次)数日后,肠粘膜细胞内核上泡消失(成熟肠细胞的超微结构特征)。同时还发现小肠麦芽糖酶、蔗糖酶活性升高,而且于喂养精胺后1~2天效果为显著。如停止喂饲精胺,上述现象会出现逆转。结果表明精胺能刺激新生动物肠道早期发育。
2.2 核苷酸及其它
研究发现核苷酸对新生动物肠道的生长发育和成熟具有适宜的促进作用,使得肠组织中蛋白质,DNA、RNA含量增加以及肠刷状缘酶的活性升高[10]。谷氨酰胺是核酸合成和细胞增殖所必需的营养物质。而且是肠上皮细胞重要的代谢能源,能够维持肠道的正常结构和功能。短链脂肪酸是结肠膜上皮细胞的主要供能物质,亦能显著促进结肠膜上皮细胞的增殖和分化。
3 激素与细胞因子对胃肠道生长发育的影响
3.1 激素
激素密切参与新生儿胃肠道生长发育的调节,主要包括肾上腺皮质激素、甲状腺素、GH及胃肠激素,它们通过直接刺激作用或者与肠营养素、生长因子协同发挥调控作用[11]。
3.1.1 肾上腺皮质激素
研究发现肠刷状缘水解酶活性的发育对于出生后早期肠道消化功能的成熟是十分重要的。糖皮质激素能够刺激乳糖酶、氨基肽酶、麦芽糖酶,尤其是乳糖酶的活性升高,从而促进肠道发育和功能成熟,其作用机制尚未完全明了[12]。
3.1.2 甲状腺
甲状腺素(T3)通过与肠粘膜细胞胞核受体蛋白结合影响基因表达,从而发挥其调节作用。T3受体的几种形式已被确认是由α-C-erb a、β-Cerb A基因编码。研究发现新生鼠胃肠生长发育阶段C-erbA-α2在出生后5~25天内降低90%,且对T3的应答逐渐增强,这种变化与C-erbA-α2水平的降低相平行。从而说明甲状腺激素对新生鼠小肠生长发育的调节作用与T3受体的特定变化密切相关的[13]。
3.1.3 GH
Durant等[14]研究发现小鼠出生后3周内小肠的形态结构和功能发生显著变化并趋于成熟,乃GH发挥重要调节作用。作者分别对HG正常和缺乏新生鼠于不同日龄进行研究,发现二者小肠内的总长度无显著差异,而GH缺乏小鼠其小肠粘膜细胞容积在各个日龄时均显著低于GH正常者,且其于23天日龄每厘米肠段的水解酶活性亦显著低于GH正常小鼠。结果表明GH或某些依赖GH的肠粘膜生长刺激因子能维持上皮细胞稳定生长与平衡状态。
3.1.4 胃肠激素
已证实胃肠激素密切参与新生儿消化道结构与功能的发育和成熟过程。Green等[15]发现新生鼠出生后胃泌素的升高与喂养引起其胃肠道营养性变化相平行。喂养可刺激胃肠激素分泌增加,致使新生儿出生后胃肠道出现迅速的适应性生长发育。蛙皮素(bombesin bBN)作为哺乳动物胃泌素放肽的类似物,正日益受到人们的广泛关注。Kaouass等[11]研究发现BBN能促进新生鼠小肠的生长和成熟,使肠湿重和长度增加,肠粘膜细胞蛋白质和DNA含量亦增加。而且还发现其肠粘膜细胞蔗糖酶和麦芽糖酶活性增加,乳糖酶活性降低,从而说明BBN能加速肠粘膜细胞的增殖和分化。
3.2 生长因子的调节作用
业已证实生长因子对于细胞生长与增殖是必不可少的。EGF、IGFs以及转化生长因子α(TGF-α)等可通过与胃肠粘膜细胞酪氨酸酶受体结合而发挥营养效应。早期反应基因C-fos,C-jun是激活细胞核的最后关键环节,密切参与包括生长和分化在内的细胞激活程序。EGF是强有力的细胞分裂促进因子,能引起IGF-1受体 mRNA表达并能够快速而有效地刺激早期反应基因C-fos和C-jun mRNA的表达,而IGF-1则仅能轾度刺激C-fos mRNA的表达[16]。但二者对上述几种基因表达具有协同效应。80年代中期人们通过给哺乳鼠口服或腹腔内注射EGF进行研究,发现胃、胰腺和小肠重量均明显增加,并可促进胰腺和小肠的分泌功能。口服EGF主要刺激小肠刷状缘双糖酶活性;腹腔内注射EGF主要提高胰腺淀粉酶的活性。Scott等[17]还发现坏死性小肠结肠炎(NEC)患儿尿EGF/肌酐显著增高,这可能与受损的胃肠道EGF合成增加以促进肠道恢复并经受损的胃肠屏障吸收进入血液循环有关,至于EGF对于NEC的临床干预目前尚无人开展研究。
近来人们对IGF-1进行了深入研究,发现无论是经肠内外途径给予药理剂量的IGF-1均能刺激肠的生长。然而,对肠形态学的影响程度则取决于IGF-1能刺激隐窝、固有层和绒毛细胞生长;经口服则只能通过增加绒毛高度而引起粘膜增厚。研究发现喂饲IGF-1能增加新动物小肠乳糖活性并降低亮氨酸肽酶的活性,机制在于IGF-1具有促有丝分裂效果从而促进细胞增殖,抑制细胞凋亡[18],Houle等[19]以IGF-1喂饲新生猪仔每日摄入量约为200μg/kg,喂养7~14天后发现新生猪仔肠酶活性和绒毛高度显著增加,与对照组相比,在空肠和回肠近端乳糖酶活性增加一倍,在空肠蔗糖酶活性增加50%;在空肠未端绒毛高度增加50%。从而得出结论:每日喂饲200μg/kg iGF-1对新生猪仔整体或局部脏器及血清IGF-1含量并无影响,却引起小肠双糖酶的活性和空肠绒毛的高度增加。表明母乳中IGF-1或人重组IGF-1均可促进新生儿胃肠道生长发育。该研究首次证实喂饲IGF-1对新生猪仔肠双糖酶活性的正性效应,其机制尚未完全明了,可能是IGF-1直接调节乳糖酶的基因表达或者对酶的翻译后程序进行调控;也可能通过增加细胞数量或增加完全分化的绒毛细胞居留时间以增加肠双糖酶的活性;也可能是通过增加隐窝内细胞线粒体酶活性等,最近人们对TGF-α均能刺激胎儿小肠上皮细胞的增殖,对离体人肠上皮细胞具有显著的营养作用,而且细胞增殖程度与TGF-α的浓度呈显著正相关。研究还发现EGF家族如EGF和TGF-α皆可促进胃肠粘膜屏障的发育。TGF-α则是通过与分布在肠道的EGF受体结合而发挥作用的。
近年来通过对新生儿胃肠道生长发育的深入研究,人们已逐步了解其规律及调控机制。今后可望对罹患危重疾病的新生儿以及其它胃肠道生长发育迟缓的患儿适时加以临床干预,促进其胃肠道及整个机本的生长发育,进而增强新生儿优质,对于优生优育具有重要意义。
作者单位:上海市儿科医学研究所 上海第二医科大学附属新华医院(200092)
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