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先天性巨结肠

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先天性巨结肠症状

    充血,肠鸣,不排胎便,其他

先天性巨结肠

一、病因

1.胚胎学 Bodian认为,先天性巨结肠症的肠壁内神经节细胞缺如是一种壁内神经发育停顿,致使外胚层神经纤维无法参与正常的壁内神经丛发育。1954年Yntema和Hamman在胚胎研究发现,消化道的内在神经丛是由中枢神经嵴衍生而来。其神经母细胞沿已发育的迷走神经干迁移至整个消化道壁内,由头端之食管直至尾端之直肠,此即单相发育学说。而Tam等则提出神经节细胞系由口和肛门向中心发育,此即双相发育学说。

1967年Okamoto等对18例胚胎和胎儿进行了研究,发现肌间神经丛系由神经嵴的神经母细胞形成。这些神经母细胞于胚胎第5周开始沿迷走神经干由头侧向尾侧迁移,于第12周达到消化道远端。在胚胎第5周时已在食管壁发现神经母细胞,第6周至胃,第7周达中肠远端,第8周到横结肠中段,最后于12周布满全部消化道管壁至直肠。但是,直肠的末端即内括约肌神经母细胞尚未进入。在胚胎发育后期,肠壁内神经母细胞作为神经元,逐渐发育成为神经节细胞。不难设想,如果由于各类原因导致神经母细胞移行时中途停顿,即可造成肠壁无神经节细胞症。停顿的时间越早,则导致结肠远端无神经节细胞肠管越长。由于直肠、乙状结肠是在消化道的最远端,所以受累的机会最多(约85%)。神经母细胞由肌层向黏膜下发展,在纵肌与环肌形成肌间神经丛,即Auerbach神经丛。黏膜下的神经节细胞乃由肌间神经母细胞移行而来,穿过环行肌后,在黏膜下层形成黏膜深层神经丛,即Henley神经丛。神经母细胞再向内发展形成黏膜浅神经丛,即Meissner神经丛。临床上全层活检主要检查肌间神经丛,而吸引活检是主要检查黏膜下浅神经丛,即Meissner神经丛。国内王光大等对早产婴儿、新生儿、婴幼儿的结肠、直肠肌间神经丛和黏膜下神经丛(包括深层、浅层)神经节细胞进行了研究,其结果也支持上述学说。

近来Okamoto用嗜银染色法检查,发现先天性巨结肠病儿神经节细胞缺如仅限于肠壁,而同属盆丛神经支配的膀胱、前列腺等神经节细胞均为正常。这不仅表现在外来自主神经纤维和自主神经感觉健在,而且其排列结构均无异常。上述结果说明,先天性巨结肠症的病理改变源于肠壁本身,并非因盆丛的原发病变所引起。研究资料还证实盆丛神经(副交感神经)原基在胚胎6周时已经形成,其神经母细胞迂回于直肠周围到膀胱左右基底部,约于第8周时形成膀胱、前列腺(子宫)神经丛,这时尚未见到有明显的分支及神经母细胞进入直肠。直肠壁内神经丛形成比盆丛稍晚,约在第10周以后,然后由盆丛的副交感神经纤维移入结肠直肠壁内与沿消化道迁移来的神经节会合形成肠壁肌间神经丛。如果无肠壁内神经节细胞,则盆丛的副交感神经纤维必定在肌间大量增生,此即病变肠段重要的病理改变之一。如果盆丛发生病变,则肌间神经丛也不可能正常发育,两者相辅相成。近端结肠的副交感神经系来自迷走神经。在全结肠型病例中副交感神经纤维有时减少或缺如

2.遗传学因素 Valle(1924)首先发现先天性巨结肠有家族遗传性,此后关于先天性巨结肠的家族性发病报道逐渐增多。随着遗传学的深入研究,认识到先天性巨结肠是遗传与环境因素的联合致病作用,为多基因或多因素遗传病,也有人称之为性修饰多因素遗传病(sex-modified multifactorial inhertitance),遗传度为80%。分子遗传学用于先天性巨结肠的病因学研究后,目前已发现5个突变基因:RET基因、GDNF基因、EDN3基因、EDNRB基因和SOX10基因。

(1)RET原癌基因(proto-oncogene RET):Takahashi与Cooper(1987)年在重组DNA的实验中,首次发现RET原癌基因。RET基因定位于10q11.2区。Martucciello(1992)报道1例10号染色体长臂(10q)缺失的全结肠型先天性巨结肠女性病儿。现已确定,DNA全长约8万个核苷酸(80Kb),有21个外显子,至少有4个转录产物,且在不同的组织中含量不同。RET蛋白为1114个残基跨膜蛋白,有一个富含半胱氨酸的钙粘连素样细胞外区,一个跨膜区和一个催化酪氨酸激酶(TK)的细胞内区。TK受体(TKR)的基本功能是,将细胞外信息转变为可传入细胞内的化学信号。Tahira等(1988)研究小鼠组织中RET的mRNA表达情况:成鼠组织中未能查出RET的mRNA表达,而胚胎鼠的中枢及外周神经系统(包括肠内神经系统)却能查到。Pachnis等(1993)发现,当RET表达量减少一半时,神经节细胞就不能移行到肠壁内。说明RET对肠内神经系统的发育起重要作用。现已证实RET基因突变是引起先天性巨结肠的主要基因,50%家族性先天性巨结肠、7.3%~20%散发性先天性巨结肠,与RET、基因突变有关。

(2)胶质细胞源性神经营养因子(glia cells derived nurotrophic factor,GDNF):GDNF、基因定位于5p 12~13.1,为32~42kd的二聚体,有2个外显子,一为151bp,一为485bp GDNF基因突变可能引起先天性巨结肠,也可能使RET突变基因所致疾病的表型不同。但是,先天性巨结肠的GDNF基因突变率仅0.9%~5.5%。1996年确认GDNF是RET基因的配体。TKR将细胞外信息转变为化学信号的过程,包括RET/GDNF-a/GDNF复合体的形成、TK的激活和细胞内靶蛋白的磷酸化3个步骤。其中GDNF提供配体结合区,GDNF-a参与GDNF二聚体的形成,RET提供信号成分。将RET/GDNF称TK信号通路。

(3)内皮素3(EDN3)基因:EDN是日本学者1988年从猪的主动脉内皮细胞培养中分离、纯化的一种多肽,含21个氨基酸,具有强烈的收缩血管、促进细胞增殖和调解体内有关物质释放等生物活性。EDN家族有3个成员。即EDN1、EDN2和EDN3,为关系密切的异构体。内皮素由较大的前蛋白(含238个氨基酸)水解而成,并通过受体起收缩血管的作用。EDN受体(EDNR)有2个:EDNRA、EDNRB,都是G-蛋白偶联的七面螺旋体跨膜蛋白。

(4)内皮素受体B(endothelin B receptor,EDNRB)基因:EDNRB基因定位于13q22,有7个外显子。目前报道先天性巨结肠的该基因突变位点有12个,其中10个见于短段型巨结肠,散发性先天性巨结肠仅有7个。EDN为EDNRB的配体,将ED-NRB/EDN称为EDN信号通路。可能是EDNRB基因或EDN基因改变,引起G-蛋白的结构异常与功能丧失,导致内皮素信号通路破坏。

近年来证明,先天性巨结肠合并耳聋、色素异常(Sah-Waardenburg syndrome)的患者,与EDN3基因及性别相关转录因子Sox10(SRY-Box10)基因异常有关。人的Sox10基因定位于22q13,由于该基因与Y染色体上的性别决定基因(Sex-determiningRegion Y;SRY)有相似序列而命名。

Martucciello等(1998)总结第3次“先天性巨结肠及与神经嵴有关疾病”国际会议时指出,以上仅为理论方面研究,有关先天性巨结肠的遗传学问题仍需深入研究。

3.肠壁内微环境改变 近年发现细胞外基质蛋白、免疫因素、神经生长因子(nerve growth factor,NGF)及神经生长因子受体(nerve growth factor receptor,NGFR)等肠壁内微环境改变与先天性巨结肠发病有关。

细胞外基质蛋白是胚胎早期神经嵴源细胞移行通路中的重要物质,其中纤维连接蛋白和透明质酸,为神经嵴细胞向肠内移行提供通路;层连接蛋白和Ⅳ型胶原,促进肠内神经嵴细胞的轴突生长及神经元分化。因而推测:是胚胎早期细胞外基质蛋白的改变,导致神经嵴源细胞向肠内移行终止,引起先天性巨结肠;或者使神经节细胞发育异常,引起先天性巨结肠同源病(allied disorders)。近年来研究发现,先天性巨结肠病儿痉挛段肠管中,连接蛋白、粘连素及Ⅳ型胶原等含量均比正常肠管增多,因而有人认为细胞外基质蛋白是神经嵴细胞发育、移行的必要因子,但过量也会产生相反作用:影响神经嵴源细胞的存活和发育。

Kobayashi等(1995)发现,先天性巨结肠病儿的痉挛段和移行段中,均有主要组织相容性抗原Ⅱ(MHCⅡ)表达,而正常肠壁内却看不到MHCⅡ阳性神经元或神经纤维。这种异常表达,提示免疫因素可能参与先天性巨结肠的病因。

NGF是分子量为130~140kd糖蛋白,是中枢胆碱能神经元和来源于神经嵴的感觉神经元存活所必需的因子,也是胚胎期和生后早期交感神经元和脊根神经节细胞存活和成熟所必需的。NGF能促进神经元的轴突生长和数目增多,但它需要与细胞膜上受体(NGFR)结合而发挥作用。NGFR分为高亲和力受体和低亲和力受体。高亲和力受体为TrkA,它是与细胞信号传递有关的原癌基因Trk编码的蛋白产物之一;低亲和力受体是一种分子量为75kd的蛋白质,故称P75蛋白,即P75-NGFR。我们研究发现:先天性巨结肠的正常结肠黏膜固有层和黏膜肌层中,有大量的P75-NGFR阳性纤维,黏膜下和肌间神经丛中神经节细胞,表现为P75-NGFR强阳性;痉挛段肠管黏膜固有层和黏膜肌层中,P75-NGFR阳性纤维明显减少或缺如,黏膜下和肌间粗大神经纤维的神经束膜,表现为P75-NGFR强阳性,像一个红环包绕在异常的神经束周围。说明先天性巨结肠的痉挛段肠管有NGF及P75-NGFR发育缺陷,提示先天性巨结肠的病因可能与P75-NGFR异常有关。

Rabizadeh等研究发现P75-NGFR与细胞凋亡(apoptosis)或称程序性细胞死亡(programmed cell death)有关。P75-NGFR的结构与其他生长因子受体或激素受体分子没有相似性,却与肿瘤坏死因子受体(TNFR)、人类细胞表面抗原Fas(Apo-Ⅰ)、B细胞抗原CD-40有同源顺序,而这些因子均控制细胞死亡。在细胞培养过程中使细胞表达P-75NGFR,则细胞死亡明显增多,加入其单克隆抗体或NGF后,促细胞死亡作用被抑制,当P-75NGFR与NGF结合时,促进细胞生长作用增强。说明P-75NGFR促进细胞死亡。先天性巨结肠痉挛段中,神经纤维束膜上有大量P-75NGFR表达,是否与神经节细胞发育异常有关,尚需进一步研究。

4.其他因素 先天性巨结肠的病因,除与遗传及肠壁内微环境改变有关外,肯定还有其他因素参与。但与哪些因素有关,正是今后的研究内容。

王练英等(1996)检测先天性巨结肠病儿的巨细胞病毒(CMV),结果病儿尿中CMV分离率明显高于正常儿(P<0.05),痉挛段组织中CMV-DNA探针杂交阳性率100%,说明HD与CMV感染有关。致畸机制可能是孕妇感染CMV后产生毒血症。通过母体的淋巴细胞携带给胎儿;也可能是CMV经阴道、子宫逆行感染给胎儿,导致胎儿CMV毒血症:CMV造成胎儿的细胞分裂活动障碍(细胞溶解破坏、血管闭塞、染色体断裂等),致使胎儿发育延迟或异常。

以前认为,先天性巨结肠可能与肠壁缺血、乏氧及神经毒性物质等环境因素有关,目前仍需进一步探讨。先天性巨结肠根治术后症状复发与血运障碍有关的证据也不足。目前认为根治术后症状复发,主要与先天性巨结肠同源病或根治性手术时病变肠管切除不全、肛门内括约肌的病理作用有关。以前的实验性巨结肠动物模型,是采用阻断血运或用台氏(Tyrode)液加0.002%升汞,使肠管的神经节细胞和肠壁变性、坏死,几个月后该段肠管狭窄,近端肠管续发扩张、逐渐形成巨结肠改变。因不符合先天性巨结肠的病理及病理生理改变,近年已转向遗传及基因工程方法所致巨结肠动物模型研究。

由克卢兹锥虫(Cruzs trypanosoma)引起的查加斯病(Chagasdisease),是主要流行于中、南美洲的寄生虫病。这种锥虫侵入人体后,寄生在结肠的远端。急性期在肠壁内可找到锥虫;慢性期锥虫罕见,肠壁呈慢性过敏性炎症改变:平滑肌变性伴慢性肌炎病灶,小动脉坏死,神经丛变性,神经节细胞消失或数量减少,黏膜呈溃疡性结肠炎改变。病变肠管因肌肉和神经节细胞变性,续发性扩张变薄,形成后天性巨结肠。因巨结肠的远端(直肠)没有病变,故该病堪称真正的巨结肠症。

二、发病机制

1.病理及神经免疫组化改变 先天性巨结肠症的受累肠段可以见到典型的改变,即明显的狭窄段和扩张段。狭窄段位于扩张段远端,一般位于直肠乙状结肠交界处以远,距肛门7~10cm以内。狭窄肠管细小,与扩大肠管直径相差悬殊,其表面结构无甚差异。在与扩大结肠连接部形成漏斗状的移行区(即扩张段远端移行区),此区原属狭窄段,由于近端肠管的蠕动,推挤肠内容物向前移动,长期的挤压促使狭窄段近端肠管扩大成漏斗形。扩张段多位于乙状结肠,严重者可波及横结肠。该肠管异常扩大,其直径较正常增大2~3倍,最大者可达10cm以上。肠壁肥厚、质地坚韧如皮革状。肠管表面失去红润光泽,略呈苍白。结肠带变宽而肌纹呈纵行条状被分裂。结肠袋消失,肠蠕动极少。肠腔内含有大量积粪,偶能触及粪石。切开肠壁见原有的环形肌、纵形肌失去正常比例(2.2∶1),甚至出现比例倒置。肠壁厚度为狭窄段2倍,肠黏膜水肿、光亮、充血而粗糙,触之易出血,有时可见有浅表性溃疡。先天性巨结肠症的主要病理改变位于扩张段远端的狭窄肠管。狭窄段肌间神经丛(Auerbach丛)和黏膜下神经丛(Meissner丛)内神经节细胞缺如,其远段很难找到神经丛。神经纤维增粗,数目增多,排列呈波浪状。有时虽然找到个别的神经节细胞,形态亦不正常。狭窄段近端结肠壁内逐渐发现正常神经丛,神经节细胞也渐渐增多。黏膜腺体呈不同程度的病损,结肠固有膜增宽,并伴有淋巴细胞、嗜伊红细胞、浆细胞和巨噬细胞浸润,有时可见浅表性溃疡。

HD是直肠或结肠某段肠神经系统(enteric nervous system,ENS)神经元的发育异常,根据我们的实验研究其突出的神经病理改变是肠狭窄段壁内神经丛,各种ENS神经元均缺失(无神经节细胞肠段)或显著缺少或发育异常(少神经节细胞肠段)。肠肌间神经丛(Auerbach丛)和黏膜下神经丛(Meissener丛)的神经突触网络联系也发生相应的改变。同时,各类外源性神经的支配发生广泛的紊乱。①肠壁各层副交感胆碱能神经节前纤维异常增生、增粗、酶活性增强,固有膜内出现乙酰胆碱酶(acetylcholinesterase,AChE)阳性神经(代表胆碱能神经),具有特征性改变,且与临床症状(痉挛梗阻程度)相关,可作为诊断本症的重要依据。②壁内含去甲肾上腺素(noradrenaline,NA)荧光的交感节后纤维也同样增多、增粗,其特征是缺失正常的肠壁神经丛周围的篮样丛神经突触网络结构。③肽能神经支配广泛的紊乱;壁内丛缺失任何肽能神经元;肠壁各层P物质(substance P,SP)、脑啡肽(enkephalin,ENK)诸纤维减少,肠肌丛部位(肌间隙或肌束间)和黏膜层则出现大量增粗的含血管活性肠肽(vasoactive intestinal polypeptide,VIP)、降钙素基因相关肽(calcitonin gene releted peptide,CGRP)、生长抑素(somatostatin,SDM)和神经肽Y(neuropeptide Y,NPY)诸纤维束或小神经干或纤维网,NPY支配过盛更明显。但黏膜下血管中后4种肽能神经明显减少或缺失。④含一氧化氮(nitric oxide,NO)神经成分在无神经节细胞结肠段的改变,与VIP相似。⑤含5-羟色胺(serotonin或5-hydroxytryptamine,5-TH)能神经元成分,在无神经节细胞的肠肌丛周的终末网及肌层内的神经纤维束网明显减少。本病狭窄段结肠内上述多种神经成分的改变,主要累及运动神经元,对黏膜的分泌和感觉的神经支配也有影响,可能是导致乙酰胆碱(acetyl-choline,ACh)、SP、ENK、CGRP和NPY(兴奋性神经递质,刺激肠肌收缩)与NA、VIP、SOM和NO(抑制性神经递质,抑制肠肌运动)参与调节结肠运动动力功能失控,成为本病无神经节细胞狭窄肠段痉挛收缩的神经化学病理生理诸多因素。

2.病理生理 

结肠和内括约肌的运动机制非常复杂,传统的概念认为其神经支配为交感神经和副交感神经。前者使平滑肌抑制,即松弛作用;后者使平滑肌兴奋,即收缩作用。而在内括约肌两者作用相反。结肠壁内神经节被认为是副交感神经系统。近年来,通过临床病理、组织化学、电子显微镜检查、药物反应试验以及动物实验等手段,了解到结肠及内括约肌的神经支配共分3部分,已如前述。

先天性巨结肠症的病理改变是由于狭窄肠段无神经节细胞,冈本英三(1988)研究证实在病变肠段未找到神经与肌肉的连接点(缺如),并在神经递质受体定量测定时,发现无论是胆碱能受体或肾上腺能β受体的含量均较正常肠段明显减少,从而造成病变肠管及内括约肌痉挛狭窄和缺乏正常的蠕动功能,形成功能性肠梗阻。本应与神经节细胞建立突触联系的副交感神经节前纤维在无神经节细胞肠段大量增生变粗,交感神经节后纤维亦明显增多。大量释放乙酰胆碱被认为是引起肠段痉挛的主要原因之一,胆碱能神经节细胞缺乏后,阻断了正常的节段性运动和节律性推进蠕动。而来自骶部副交感神经又直接作用于肠壁肌细胞,因而使病变肠管产生持续性强直收缩。此外,也由于神经节细胞缺如,增生的交感神经中断原有的抑制通路,不能由β抑制受体去影响胆碱能神经,从而产生肠壁松弛,而是直接到达平滑肌的α兴奋受体产生痉挛。壁内的非胆碱能非肾上腺素能系统抑制神经元也缺乏,因而失去有效的松弛功能。由于直肠、内括约肌保持在持续性收缩状态,导致肠道的正常推进波受阻。最后形成粪便潴留、腹胀、大便不能排出。检查时可见结肠正常蠕动波不能下传。无神经节细胞肠管不但缺乏神经节细胞,特别是交感能神经的数目也为之减少,这种几乎完全处于无神经支配的状态(Cannon定律),导致肠管强直性挛缩。久之,近端正常肠段疲惫不堪,发生代偿性、继发性扩大肥厚,神经节细胞亦产生退化变性直至萎缩,以致减少或消失。

Swenson将气囊放入结肠,记录各段肠管的蠕动,发现正常儿肠管与病变肠段完全不同,前者当肠蠕动进入乙状结肠时收缩明显增加;而在无神经节细胞肠管,当肠蠕动传至乙状结肠时并无收缩波出现,这一现象当可解释患儿的便秘与梗阻症状。随着病儿年龄的增大,肠管愈加扩大,便秘进行性加重,而继发性病变肠段更趋延长,以致波及近端结肠或小肠。

这种长期慢性梗阻的结果必然导致患儿食欲不佳,营养吸收障碍,生长发育差,贫血、低蛋白血症等。肠内大量细菌繁殖造成菌群失调后,毒素吸收又将引起心、肝、肾功能受损,最后因抵抗力低下感染衰竭或肠炎穿孔而死亡。

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