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原花青素在防控分泌性腹泻中的研究进展(上)
时间:2022年05月19日作者:本站
本文已于《中国畜牧杂志》2021年第57卷第04期刊载

徐静 1,王幸 1,雷蕾 1,帅柯 1,2,杨汉博 1,2*

(1. 思来生物;2. 四川农业大学动物医学院)
 

 

01|分泌性腹泻发生的原因

分泌性腹泻的发生原因主要分为感染性非感染性两类,其中感染性因素包括细菌感染(如可产生肠毒素的产肠毒素大肠杆菌或霍乱弧菌等,具有侵袭性的志贺氏菌或沙门氏菌等)、轮状病毒感染、寄生虫感染(溶组织性阿米巴、隐孢子虫);

非感染性因素包括药物副作用(艾滋病、癌症药物性作用)、自身免疫性疾病(溃疡性肠炎、克罗恩病)、先天性疾病(微绒毛包涵性疾病、家族性腹泻)。分泌性腹泻临床症状主要表现为一般不发热、稀水便、无明显的白细胞增多,但伴有脱水、机体消瘦等症状,脱水甚者易死亡[5,20]。



 

02|分泌性腹泻发生机制

分泌性腹泻发生机制与细胞内介质(cAMP、cGMP、Ca2+)浓度升高而引起的水和电解质分泌增多、吸收受抑制有关。产肠毒素大肠杆菌(ETEC)、霍乱弧菌主要是通过升高细胞内 cAMP 或 cGMP 浓度引发分泌性腹泻。ETEC 生长过程中可产生热敏性肠毒和(或)耐热性肠毒素,而霍乱弧菌生长过程中可产生霍乱毒素。

巧合的是,热敏性肠毒素与霍乱毒素在空间结构上具有高度相似性,均为大分子蛋白,由A、B亚基组成,A亚基为毒性基团,B亚基为受体识别基团。首先,B亚基与肠上皮细胞神经节苷脂GM1受体识别并结合经饱饮或其他作用进入细胞并在内质网将 A、B亚基分离然后A亚基具有 ADP- 核糖基化转移酶活性催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)转化成核糖基化腺嘌呤二核苷酸(ADP-R)ADP-R激活兴奋性G蛋白(Gs α 蛋白)



最后腺苷酸环化酶被 Gs α 蛋白激活并催化三磷酸腺苷(ATP)转化为环磷酸腺苷(cAMP)cAMP 浓度大幅升高引发蛋白激酶 A(PKA)破坏囊性纤维化跨膜调节传导(CFTR)通道使氯离子、水分大量外流进入肠腔超过正常的吸收能力即发生分泌性腹泻 [21]。耐热性肠毒素与热敏性肠毒素、霍乱毒素有类似致泻途径,但不同的是,耐热性肠毒素与肠上皮细胞神经节苷脂 GM1 受体结合后,激活的是肠上皮细胞的鸟苷酸环化酶,促使细胞浆中三磷酸鸟苷(cGMP)水平上升,最终引发分泌性腹泻 [22]。

热敏性肠毒素、霍乱毒素和耐热性肠毒素引发的分泌性腹泻常伴随严重脱水,特别是热敏性肠毒素和霍乱毒素是至今发现的最剧烈的致泻毒素,动物发病后,若不及时救治,极容易出现脱水、机体消瘦,甚至死亡现象。

志贺氏菌、沙门氏菌主要是通过升高细胞内 Ca2+浓度引发分泌性腹泻

志贺氏菌或沙门氏菌侵袭进入肠上皮细胞后,刺激免疫细胞分泌 IL-6、IL-8 和肿瘤坏死因子,引起细胞内 Ca2+ 浓度升高,Ca2+ 浓度升高不仅会使钙激活氯离子通道大量分泌氯离子,还会抑制钠氢交换蛋白(NHE3),减少钠离子吸收,最终电解质大量丢失,水分外流,发生分泌性腹泻 [23]。



轮状病毒也主要是通过升高细胞内 Ca2+ 浓度引发分泌性腹泻


轮状病毒进入细胞后,其非结构蛋白 4(NSP4)识别整合素 α1β2,并在肠神经作用下使 Ca2+ 浓度升高,Ca2+ 浓度升高除了使钙激活氯离子通道大量分泌氯离子和抑制 NHE3 外,还会抑制钠 - 葡萄糖共同转运蛋白(SLC5A1),减少钠离子吸收,最终,电解质和水分大量丢失,发生分泌性腹泻 [24]。

另外,受到各种因素的刺激,肠道内源性脑啡肽酶、炎症过程中产生的血管活性肽(VIP)和 5- 羟色胺(5-HT)、钙 - 钙调节蛋白、P- 物质等,也会间接使cAMP、cGMP 或 Ca2+ 的浓度升高,引发分泌性腹泻。

例如,内源性脑啡肽(一种肠道内源性阿片肽,在小肠中有促吸收和抗分泌的作用)与肠道基膜δ受体结合,直接抑制腺苷酸环化酶的活性,但可被内源性的金属蛋白酶—脑啡肽酶快速降解为亮-脑啡肽和蛋 - 脑啡肽,降解物失去促吸收和抗分泌作用,发生分泌性腹泻 [25]。




03|断奶仔猪腹泻与分泌性腹泻的关系

由于仔猪断奶后胃肠道、免疫功能尚未发育健全,加之换料、转群、应激等因素影响肠道完整性及其正常功能导致的腹泻,即非感染性腹泻 [26];更重要的是由于感染以 ETEC 为代表病原而发生的腹泻,即感染性腹泻。

ETEC 导致腹泻的流程大致分为 2 个过程 第一步 ▷  ETEC 的菌毛(黏附素)可识别肠上皮细胞受体,并黏附到肠上皮细胞上; 第二步 ▷  ETEC 生长过程中产生肠毒素,特别是热敏性肠毒素,会迅速引发分泌性腹泻。

黏附素、内毒素和肠毒素被认为是 ETEC 致泻三要素,黏附素本身并无毒性,主要是将菌毛与肠上皮细胞黏附,以便于增殖;内毒素在肠道发生损伤的情况下才能吸收入血,仅当超过肝脏的解毒能力时才诱发炎症;而肠毒素则是直接作用肠道上皮细胞致泻,且该作用剧烈 [27-28]。所以,断奶仔猪的感染性腹泻主要是分泌性腹泻




04|临床上康分泌性腹泻药物现状

目前,人医或兽医上已使用的治疗分泌性腹泻药物有洛哌丁胺、奥太曲、吩噻嗪、氯丙嗪、格列本脲、口服补液盐(ORS)、消旋卡多曲等。其中,洛哌丁胺、ORS、消旋卡多曲应用最广。原花青素则是 FDA 批准用于抗分泌腹泻的新药 [17,25]。

洛哌丁胺主要通过抑制肠道运动、延长吸收时间来作用;奥太曲主要通过抑制促分泌素(如VIP 和5-HT)的释放对神经内分泌瘤发挥作用;吩噻嗪和氯丙嗪主要通过抑制钙 - 钙调节蛋白,从而抑制激素刺激的 cAMP效应;格列本脲能作用于氯离子通道,减少分泌。

这几类药物在分泌性腹泻的不同治疗方案中均有价值,但存在副作用大、毒性大的风险,在适应症、适应人群等方面上均有较大限制。

ORS能有效补充机体损失的水和电解质治疗脱水,是临床上最重要的辅助治疗手段,可降低腹泻死亡率约70%,但它并不能减少体液的流失、大便量或不能缩短病程

消旋卡多曲是通过抑制脑啡肽酶活性来提高肠道脑啡肽活性,进而降低肠道隐窝细胞内 cAMP、Ca2+ 在肠道黏膜的浓度,减少水、电解质的分泌,同时增加水、电解质的吸收,可减少体液的流失或缩短病程,与洛哌丁胺、奥太曲等药物相比,具有效果确切、安全性高的特点,但其原料生产成本很高。原花青素来源于植物,经提取、分离、富集而成,成本更低、安全性更高