Subject headingsintestines, small/physiology; water-electrolyte balance; intestinal mucosa/metabolism; sodium/metabolism

中国图书资料分类号R 333.3

水电解质平衡在维持人体正常生命活动中起重要作用，肠道的水与电解质转运是维持人体水电解质平衡的一个重要组成部分. 它受到神经及内分泌系统的调控，而神经递质和激素又是通过肠上皮细胞内第二信使发挥其生理功能的. 本文拟就小肠上皮细胞水电解质转运及其细胞内调节加以综述.

1小肠水电解质转运的机制

每日进入小肠的水约为9 L，其中约90%在小肠被吸收，与此同时，小肠也要分泌水和电解质. 正常情况下，小肠对水电解质的吸收能力超过其分泌能力，因而肠吸收功能很少发生障碍，而在某些病理情况下，分泌功能却常常超过其吸收能力. 一般认为，肠绒毛细胞为吸收细胞，隐窝细胞为分泌细胞. 但近年来，利用细胞内微电极技术却发现小肠的分泌功能并不仅限于肠隐窝细胞，肠绒毛细胞也同样具有分泌功能^［1,2］.

水在肠道的转运取决于电解质的转运，电解质的主动转运可产生肠腔内外渗透压的差别，水即按此梯度被动转运. 从十二指肠到回肠，肠粘膜对水的通透性逐渐下降.

1.1肠道电解质的吸收机制肠腔所有电解质的吸收是以钠的吸收为基础的，小肠吸收钠的机制可能有三种：①Na⁺的非耦联吸收：在位于小肠上皮细胞基底膜上的Na⁺,K⁺-ATPase的作用下，细胞内Na⁺浓度只有细胞外的1/ 10，细胞内的电位也负于细胞外约40 mV，Na⁺即可顺着电化学梯度向肠细胞内转运，进入细胞的Na⁺由Na⁺,K⁺-ATPase经基底膜泵出肠细胞. 细胞缺氧、缺能量、低温或代谢抑制剂(如喹巴因、氰化钾等)均可使钠泵活动减弱，Na⁺的吸收也随之减少. ②电中性氯化钠的吸收：用不被转运的阳离子(如胆碱)代替肠腔液体中的钠，则氯的吸收也被抑制；用不被转运的阴离子(如羟乙基磺酸盐)代替肠腔液体中的氯，也可抑制钠的吸收. 乙酰唑胺可同等程度地抑制钠和氯的吸收，而且上述各种处理均不影响跨膜电位差. 因而有人认为存在着电中性氯化钠共同转运的机制，即钠和氯1∶1地耦联转运^［3］. 电中性氯化钠吸收的机制可能为：钠及氯通过刷状缘膜上的共同载体被转运至细胞内，钠由基底膜上的钠泵泵出细胞外，氯的出胞途径不明，细胞内cAMP可影响此转运机制. 该转运过程包括Na⁺-H⁺交换和Cl^--HCO₃^-交换二种逆向转运，在细胞内，碳酸酐酶作用于水和二氧化碳，产生H⁺和HCO₃^-，为交换创造了条件. ③Na⁺与有机溶质的耦联吸收：在Na⁺,K⁺-ATPase的作用下，细胞内Na⁺浓度低于细胞外，细胞内的电位也相对负于细胞外，Na⁺可以顺着电化学梯度进入肠细胞内，肠腔内的许多营养物质如葡萄糖、氨基酸、胆盐、小肽及一些水溶性维生素可随Na⁺经相应的共同载体转运到肠细胞内^［3］. 此时，Na⁺的“下坡”(downhill)运动可以为有机溶质的“上坡”(uphill)提供能量.

Na⁺、葡萄糖共同转运时，二者在细胞表膜外与载体结合，一起转运至膜内，Na⁺、葡萄糖在膜内和载体分离，进入细胞的Na⁺由Na⁺，K⁺-ATPase经基底膜泵出肠细胞.

1.2小肠水和电解质的分泌机制小肠电解质的分泌以Cl^-为中心，也可分泌HCO₃^-.

1.2.1小肠Cl^-的分泌血液中的Cl^-通过Na⁺,K⁺,2Cl^-共同载体由肠细胞基底膜进入细胞内，在cAMP及细胞内游离Ca²⁺的作用下，使肠上皮表膜上的Cl^-通道开放，Cl^-分泌至肠腔，此过程需要消耗能量^［4］. 已发现袢利尿剂速尿可抑制共同载体的转运，从而抑制Cl^-的分泌 ^［5］.

1.2.2小肠HCO₃^-的分泌HCO₃^-的分泌机制尚不十分清楚，可能是Cl^--HCO₃^-交换的结果，也可能是通过小肠刷状缘膜上的HCO₃^-通道或Na⁺-HCO₃^-共同载体分泌至肠腔^［6］.

2小肠水电解质转运的紊乱

如果小肠细胞分泌功能增强，或吸收减弱，或二者并存时，均可引起水和电解质净分泌增加，从而导致分泌性腹泻. 能导致分泌性腹泻的促分泌物大致包括三类：细菌性毒素、体液性促分泌物及肠腔中的内源性或外源性导泻物. 它们分别通过cAMP，cGMP或Ca²⁺等细胞内信使介导促进肠细胞分泌水和电解质.

目前已知至少有十余种细菌能产生促进肠道分泌的肠毒素，其中最典型的例子是霍乱毒素^［7］. 该毒素可刺激空、回肠分泌大量液体，并抑制结肠的吸收，故引起爆发性腹泻. 实验证明，霍乱毒素可刺激腺苷酸环化酶活性，增加肠上皮细胞内cAMP水平，从而使肠上皮细胞表膜上的Cl^-通道开放，使Cl^-主动分泌增加，并可使通过细胞旁紧密连接被动转运至肠腔的Cl^-也增加^［8］. 霍乱毒素还可刺激HCO₃^-的主动分泌，并减少Na⁺的吸收^［9］.

促胃液素瘤、类癌综合征和甲状腺髓样癌都可伴发分泌性腹泻，它们所分泌的促胃液素、5-羟色胺、前列腺素、P物质及降钙素等激素或递质均能刺激胃肠道过度分泌而导致分泌性腹泻. 临床上内源性促分泌物引起分泌性腹泻的典型例子是血管活性肠肽瘤(VIP瘤)或称胰性霍乱，亦称弗-莫综合征(Verner-Morrison综合征). 它是由于胰岛细胞瘤产生大量血管活性肠肽，通过cAMP介导使空肠、回肠的水和K⁺,Cl^-分泌增加，Na⁺吸收减少^［10］，临床以水泻、低血钾、无胃酸(或低胃酸)为特征.

体内产生的过量胆酸及脂肪酸也是分泌性腹泻的原因之一. 其他还有由于Cl^--HCO₃^-交换机制缺陷导致的先天性氯化物腹泻，Na⁺-H⁺交换机制缺陷导致的先天性钠腹泻等.

3肠细胞内信使对小肠水电解质转运的调节

肠细胞内第二信使除包括经典的cAMP，cGMP及Ca²⁺外，还包括钙调素(calmodulin, CMD)、磷脂酰肌醇代谢产物和GTP依赖调节蛋白(G-蛋白)家族等.

激素或神经递质与细胞膜上相应受体结合后，经过G蛋白介导，激活磷脂酶C，加速细胞膜上的二磷酸脂肌醇(PIP₂)降解为三磷肌醇(IP₃)及二酰甘油(DAG). IP₃可作用于细胞内的Ca²⁺库，如内织网，使其释放Ca²⁺导致细胞内Ca²⁺浓度上升而引起生物效应. DAG则可激活蛋白激酶C(PKC)，使离子通道或载体以及与膜转运蛋白有关的调节蛋白磷酸化而发挥生物效应. PKC可将ATP上的终末磷酸基转移至上述蛋白中丝氨酸、苏氨酸或酪氨酸残基上的羟基基团上，形成磷酸单酯链，使蛋白分子上增加两个负性基团，从而导致其功能上的相应变化^［11］. 激素或神经递质与相应受体结合后，还可经G蛋白介导，引起一系列酶的磷酸化反应，激活环磷酸腺苷酶或环磷酸鸟苷酶，使细胞内cAMP或cGMP浓度增加而产生生理效应.

3.1cAMP与小肠电解质分泌cAMP由ATP经腺苷酸环化酶作用生成. 在肠上皮细胞，该酶位于细胞的基底膜侧，通过G刺激蛋白(Gs)和G抑制蛋白(Gi)与相应受体耦联，激活或抑制腺苷酸环化酶，从而提高或降低细胞内cAMP水平^［12］. 若cAMP水平提高，可激活cAMP依赖的蛋白激酶而引起磷酸化反应，从而抑制NaCl耦联吸收并促进Cl^-的分泌；若cAMP水平降低，则作用相反. 霍乱毒素、热不稳定型大肠杆菌毒素、血管活性肠肽、促胰液素及前列腺素E₂等均通过Gs介导促进水、Cl^-和HCO₃^-分泌，抑制Na⁺吸收^［13-16］，而α₂肾上腺素则与Gi耦联，作用相反^［14］.

cAMP的作用机制可能为：促使细胞表膜上的Cl^-通道开放而促进其分泌；使细胞内富含Cl^-通道的囊泡与表膜融合，从而增加表膜上的Cl^-通道数目；抑制肠上皮绒毛细胞的H⁺-Na⁺交换和Cl^--HCO₃^-交换，从而抑制其吸收，促进隐窝细胞H⁺-Na⁺交换和Cl^--HCO₃^-，从而促进其分泌^［17］；增加细胞紧密连接对Cl^-的通透性，使Cl^-被动分泌增加^［14］.

3.2cGMP与小肠电解质分泌cGMP由GTP经鸟苷酸环化酶作用生成，该酶位于肠细胞内的微粒中，这些微粒多位于小肠刷状缘膜侧，自绒毛顶端至隐窝，鸟苷酸环化酶的活性逐渐降低.

cGMP可抑制Na⁺的吸收，也可促进肠道Cl<