糖尿病胃轻瘫又称糖尿病胃麻痹,是继发于糖尿病的以胃自主神经功能紊乱而引起的胃动力低下为特点的临床症候群。
临床表现:常表现为腹胀,甚则餐后上腹部饱胀,恶心,呕吐等。
我的回答:不会!
高纤维膳食可延缓胃排空,减轻患者饥饿感,减少进食,从而降低餐后血糖,因而一般都建议糖尿病患者进食高纤维素饮食。但糖尿病胃轻瘫患者消化期间胃运动减弱,胃排空已延长,故需降低食物中不消化纤维的含量,停止一切能使胃排空延长的药物。一些含丰富纤维素的蔬菜(如芹菜、白菜和马铃薯等),对胃轻瘫患者不利,要少食用。糖尿病胃轻瘫患者每日蔬菜摄入控制在100~120克比较好,但同时应注意补充营养与维生素。
什么会导致胃轻瘫
胃肠部存在大量微血管,会因上述病变出现粘膜水肿、糜烂和溃疡问题。
研究发现性别或分娩方式等与胃排空时间不相关。结果表明,或许目前的禁食指南可能比临床实际结果长3小时以上。
免煎生大黄:
胃轻瘫的诊断是有胃肠X射线和胃镜检查组成的,医生会用微小的摄像头检查胃。也会有一些其他相应的检查。所有的这些检查都有助于排除其他疾病,例如胃溃疡,胃炎和胃癌。超过50%的糖友会有胃轻瘫的迹象,但是只有很小一部分人会发展到需要控制的阶段。
针对胃排空试验异常者,可进行胃内压力的测试。胃轻瘫患者胃内测压往往可显示胃运动异常,以餐后胃窦部运动能力低下最为常见。
在这项研究里,超过50%的案例涉及到了西沙必利的使用,由于存在心律失常的风险,西沙必利已不再作为常规用药。更新、更安全的5HT4激动剂(一种为治疗便秘而开发出来的药物,如普卢卡必利和韦利特拉格),也许能促进胃轻瘫患者的肠胃蠕动,但本试验尚未对其进行测验。此外,该试验存在研究限制:多于50%的患者只接受了小于1个月的治疗或1个疗程的治疗。尽管研究人员已对此表明胃排空或胃轻瘫症状能否得到改善与治疗时长无关。
(3)胃肠激素分泌异常
常见病因
晚期糖基化终产物(AGE)的产生和引起细胞外基质氧化改变的其他变化 进食以少量多餐为好,既能有效避免高血糖,又能缓解胃肠道动力不足的情况。除了控制饮食量外,还应尽量避免吃油腻煎炸食品和难消化食品,芹菜、马铃薯等富含纤维素的蔬菜,虽然可以降低餐后血糖,但不容易消化,还可能引起胃肠道反应,不宜多吃。细嚼慢咽也对胃轻瘫的治疗大有好处。
急性胃扩张,胃扭转均是急诊外科相对常见的病症,暴饮暴食是急性胃扩张的重要原因之一。
另外外院曾行 2 次胃镜检查,可能检查过程中充气致使部分气体进入胃腔,从而使胃腔急剧扩大(占据腹腔约 70% 的空间),导致胃扭转加重,贲门口严重扭转狭窄,血肿形成。
手术记录
交感神经和迷走神经出现退行性改变是引起糖尿病胃轻瘫的主要原因之一。自主神经改变会减弱胃底和胃窦部收缩力,使得胃部排空延迟,进而导致胃潴留或胃轻瘫。
如果胃食道逆流每天发作或造成严重不适,应就医治疗。若不积极治疗,胃酸长期侵蚀可能造成食道黏膜组织变性,称为贝瑞氏食道,会提高罹患食道癌的风险。
自我缓解对策
胃中的内容物回流到食道或口腔,导致酸味,有时口腔中有酸味和苦味,甚至顽固性口臭,以及味觉的改变。即使空腹也会出现反酸,这是酸性胃液的反流,当体位改变、用力过猛或进食时,反酸症状加重。
NEJM综述 l 2021 糖尿病患者的胃排空异常
编译:陈康
糖尿病与一系列胃排空异常有关,包括:
胃排空的短暂变化是反调节反应,不需要治疗。胃排空延迟与腹部症状有关,被认为是导致严重疾病的原因之一。然而,胃排空加快与类似症状有关。胃排空延迟可能导致接受胰岛素治疗的患者难以控制血糖,而快速胃排空在2型糖尿病发生和发展中起着重要作用。快速胃排空治疗正在成为餐后高血糖治疗的一个重要目标。 胃排空率(The gastric emptying rate)代表营养物质进入肠道的高度调节输出。无论碳水化合物、蛋白质和脂肪的组成如何,胃每分钟都会向十二指肠排出1-4 kcal的均质食物(J Clin Endocrinol Metab 2019; 104: 3311-19)。这一复杂过程是通过胃不同部位的综合运动活动实现的,由复杂的神经体液机制调节(详情见补充材料)(Neurogastroenterol Motil 2019; 31: e13546.)。
糖尿病通过改变胃各部分的运动活动导致胃排空异常。这些变化由迷走神经回路的功能障碍通过Cajal间质细胞-平滑肌介导(interstitial cells of Cajal and smooth muscle,参见补充材料)。血糖水平的突然变化会影响胃抑制和胃兴奋性迷走神经回路中葡萄糖刺激或葡萄糖抑制的神经元,并导致胃排空改变。持续性高血糖通过氧化应激以及极化的M1(促炎)和M2(促愈合或修复)巨噬细胞的产物,影响Cajal神经元、平滑肌细胞和间质细胞的分子成分。这些代谢产物可能对细胞功能产生复杂的影响。它们可能诱导蛋白质和microRNA (miRNA)的转录变化,从而将细胞表型改变为高收缩或低收缩平滑肌细胞。
类似功能性消化不良的上腹部症状被认为是由于潜在的胃排空延迟。然而,类似症状与胃排空加快有关,提示胃轻瘫可能不是症状的原因。相反,症状可能是由于胃壁炎性变化诱导的感觉受体平行激活所致。因此,加速胃排空的方法可能不能缓解症状,还可能加重高血糖。
本文总结糖尿病胃排空异常的病理生理学及其管理的基本原理。最近的综述广泛涵盖了目前治疗症状性胃轻瘫的实践。
影响胃排空的代谢变化
葡萄糖主要通过葡萄糖转运体(GLUT)和钠-葡萄糖共转运体(SGLT)进入细胞。葡萄糖激酶将细胞内的葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸,葡萄糖-6-磷酸经历糖酵解,这一过程导致线粒体中产生ATP和活性氧。轻度氧化应激会导致NADPH氧化酶4 (NOX4)的转录上调,从而导致中度氧化应激。此外,中度氧化应激以及脂质氧化产物、晚期糖基化终产物和反应性羰基化合物会改变细胞外基质的蛋白质,增加巨噬细胞的粘附和活化。根据特定的局部信号,巨噬细胞向M1或M2巨噬细胞极化,产生许多细胞因子。氧化应激和细胞因子可能通过转录因子直接或通过调控miRNAs来修饰信号蛋白。这些非编码RNA是基因表达的关键转录后调节因子。它们可以与靶信使核糖核酸结合,抑制翻译成细胞蛋白,导致细胞表型发生显著变化。因此,微小核糖核酸正在成为重要的治疗靶点。
不同的代谢变化各自产生特定的细胞改变,导致明显的胃排空异常。血浆葡萄糖水平的立即变化激活迷走神经运动回路,导致暂时性胃排空异常。与氧化应激和巨噬细胞极化相关的慢性高血糖对神经肌肉传递、Cajal间质细胞和平滑肌有显著影响,具体取决于巨噬细胞极化的类型以及氧化和炎性应激的程度。中度氧化应激破坏神经肌肉传递,导致Cajal间质细胞数量增加,并将平滑肌转化为高收缩表型。此外,中度氧化应激促进巨噬细胞极化为M2或M1型。极化至M2巨噬细胞会抑制M1巨噬细胞及其炎性反应,并导致严重的神经传递丧失、Cajal间质细胞丧失以及平滑肌向低收缩表型转化(参见补充材料)。
短暂性胃排空缓慢
餐后高血糖是糖尿病葡萄糖耐受不良的特征。急性高血糖会减慢消化期可消化食物和空腹期不可消化食物残渣的胃排空。胃排空减速抑制餐后高血糖,并作为负反馈环。胃排空减慢是由于近端胃的张力降低和胃窦收缩受到抑制。高血糖还会抑制消化间期移行性运动复合体的强收缩,从而导致消化期和消化间期(空腹)胃排空缓慢。 图1 急性高血糖症导致胃排空缓慢。 急性高血糖可触发结糖神经节(NG)和孤束核内葡萄糖刺激的迷走神经传入神经元,孤束核是胃抑制性迷走神经运动回路(GIVMC)的一部分。它们携带葡萄糖转运体(GLUT,类型未定义)和钠-葡萄糖转运体(SGLT)。高血糖导致细胞内葡萄糖水平迅速升高。葡萄糖激酶将葡萄糖转化为葡萄糖-6-磷酸,葡萄糖-6-磷酸通过糖酵解产生丙酮酸,从而在线粒体中产生ATP。ATP抑制ATP敏感性钾(KATP)通道,引起去极化,并触发传入神经元刺激GIVMC。然而,高血糖的刺激作用被终止,因为高血糖还会导致葡萄糖激酶的下调。GIVMC的激活释放抑制性递质(一氧化氮[NO]、ATP和血管活性肠肽[VIP]),这些递质降低平滑肌收缩力,导致Cajal间质细胞功能障碍,并导致慢波异常。 Ach:表示乙酰胆碱;CCe:兴奋性通路儿茶酚胺能神经元;CCi:抑制性通路儿茶酚胺能神经元;Ce:兴奋性通路胆碱能神经元;Ci:胆碱能神经元,迷走神经背侧运动核,G:γ-氨基丁酸产生(GABA能)神经元(γ-aminobutyric acid–producing (GABAergic) neuron);GEVMC:胃兴奋性迷走神经运动回路(gastric excitatory vagalmotor circuit);NANC:非肾上腺素能非胆碱能神经元(nonadrenergic noncholinergic neuron);POMC:前阿黑皮素神经元(proopiomelanocortin neuron);PPG:前胰高糖素原宁神经元(preproglucagon neuron)。 如图1所示,高血糖通过抑制ATP敏感性钾(KATP)通道刺激迷走神经传入中的葡萄糖敏感性神经元。刺激胃抑制性迷走神经运动回路可能会影响电慢波以及平滑肌。急性高血糖可通过影响Cajal的肌间间质细胞破坏慢波,导致孤立性胃速(胃内循环电活动增加,频率> 3.6个循环/分钟[cpm,cycles per minute]),但高葡萄糖水平不会直接影响Cajal的间质细胞。胃速和其他慢波异常被认为会导致胃窦收缩减少;然而,慢波与机械收缩无关。高糖水平刺激胃抑制性迷走神经运动回路;这种刺激抑制收缩并克服分离的平滑肌的高血糖介导的收缩。急性高血糖引起的短暂性胃排空缓慢是一种反调节现象,不需要治疗。高血糖效应的短暂性归因于葡萄糖激酶的下调。
短暂性胃快速排空
急性低血糖导致胃排空加快。医源性低血糖是胰岛素治疗中常见且严重的并发症。急性低血糖导致胃兴奋性迷走神经运动回路(GEVMC)激活,该回路为胃平滑肌提供胆碱能兴奋性神经支配,增强收缩活动,从而导致胃快速排空。GEVMC还与分泌胰高血糖素的α细胞、促食欲(食欲刺激)神经元、交感-肾通路以及参与低血糖反调节反应的下丘脑神经元相连。血糖水平低于正常范围会诱导副交感神经活性和胰高血糖素分泌。葡萄糖水平的进一步降低会触发交感神经活动。(Endocrinology 2012; 153: 1055-62.)
图2 急性低血糖症导致胃快速排空 GEVMC中的GABA能中间神经元(G)对葡萄糖剥夺非常敏感。低血糖导致线粒体糖酵解丧失和ATP生成减少。这导致Na+/K+ATP酶的抑制,K+泄漏通道的阻断,以及氯通道的开放,从而导致去极化。刺激GABA能神经元可刺激GEVMC,在神经肌肉连接处释放乙酰胆碱,刺激平滑肌,并快速排空胃。低血糖症的反复发作可能导致葡萄糖激酶的上调和替代能源的上调,从而绕过低血糖的信号。 GEVMC的激活是由于刺激孤束核中表达GLUT2、产生γ-氨基丁酸(GABA能)的神经元所致。低血糖会导致细胞内葡萄糖减少和细胞内ATP水平降低,从而导致Na+/K+ATP酶活性降低和膜去极化(图2)。由于葡萄糖激酶快速上调和使用葡萄糖以外的能源,对急性低血糖的反应是短暂的。短暂性胃快速排空是反调节反应的一部分,不应治疗。在复发性低血糖症中,这些变化可作为预防低血糖相关自主神经衰竭和低血糖意识受损的保护机制,低血糖可能危及生命。
持续性快速胃排空
表1 糖尿病患者胃排空正常、快速和延迟的患病率
糖尿病伴上腹部症状的患者胃排空正常、加速或延迟;症状的出现与胃排空延迟之间没有特殊关系。有或无上腹部症状的糖尿病患者胃排空异常的分布相似。快速胃排空可加重餐后高血糖,而延迟胃排空可推迟高血糖峰值。 伴或不伴上腹部症状患者的数据来自Clin Endocrinol (Oxf) 2009; 70: 415-20;Gastroenterology 2015; 149: 330-9. 有上腹部症状患者的数据来自Am J Gastroenterol 2017; 112: 1689-9;Am J Gastroenterol 2019; 114: 143-54 以前,持续快速胃排空不被严重视为糖尿病的并发症。几乎20%的控制不佳、长期存在的1型或2型糖尿病型糖尿病患者,无论是否存在上腹部症状,即使在疾病晚期也有快速胃排空。胃旁路手术后出现倾倒综合征,症状为餐后恶心、腹胀、头晕、潮红、心悸、腹痛、痉挛、肠鸣音和腹泻。然而,胃完整的患者不会出现此类症状。上腹部症状与功能性消化不良或胃轻瘫的症状无法区分。大约20%至37%的糖尿病和上腹部症状患者胃排空迅速。无论是否有上腹部症状( 表1),该比率均与长期糖尿病患者相似,表明上腹部症状与胃排空加快无特异性关系。1型糖尿病患者对强化胰岛素治疗可能有反应。 胃快速排空对葡萄糖耐受不良有着深远的影响,并且与2型糖尿病糖尿病的发生和传播有关。通过饮食操作和药物治疗纠正快速胃排空是餐后高血糖管理的核心。胰淀素或瘦素缺乏与慢性高血糖和胃排空过快有关。二甲双胍、胰淀素类似物和短效胰高血糖素样肽1激动剂等药物可减缓胃排空。 由于抑制性传递受损和平滑肌收缩性增强,胃排空加快与胃底松弛减少和收缩性增强相关。胃窦蠕动收缩增强,是因为平滑肌收缩性增加,也可能是因为Cajal肌间间质细胞数量增加。 图3 糖尿病胃排空障碍的发病机制 慢性高血糖症可能因中度氧化应激和M2巨噬细胞产生细胞因子(如白细胞介素-10)而复杂化。氧化应激导致嘌呤能和氮能神经肌肉递质(NMT)的丢失,导致抑制性神经递质的丢失。此外,氧化应激可下调microRNA-133a(miR133a),从而导致RhoA和Rho相关蛋白激酶(RhoA–ROCK)信号的相互上调和持续的平滑肌收缩。氧化应激还导致Cajal间质细胞(ICC)增加,这是c-Kit上调的结果。 如图3所示,中度氧化应激导致抑制性神经肌肉传递丧失、c-Kit转录增加以及Cajal间质细胞数量增加。氧化应激还会导致miRNA-133a转录下调,从而导致小鸟苷三磷酸酶蛋白RhoA和Rho相关蛋白激酶(RhoA–ROCK)信号传导上调。这些变化导致胃调节受损和收缩力增加,促进胃快速排空。M2巨噬细胞的产物,如白细胞介素-10和血红素加氧酶,可抑制M1巨噬细胞,预防胃轻瘫。肠道其他部位平滑肌收缩力增加可能涉及其他信号通路(详情参见补充材料)。
胃轻瘫
糖尿病胃轻瘫是糖尿病胃并发症中被谈论最多的一种。简而言之,糖尿病性胃轻瘫是一种以持续胃排空延迟为特征的糖尿病胃动力并发症。必须排除影响胃排空的机械性出口梗阻和其他共存疾病,以确定诊断。
肌肉运动异常
在未治疗病例中,1型糖尿病患者胃排空延迟的患病率为40-47%,2型糖尿病病患者为32-47%。糖尿病性胃轻瘫不会随时间改变,它与液体和可消化固体以及不可消化食物残渣一起出现。然而,不可消化固体的胃排空障碍可能是早期的异常。 胃排空延迟在2型糖尿病可能有有益效果,因为它会推迟餐后高血糖峰值。然而,在接受糖尿病胰岛素治疗的患者中,除非仔细调整胰岛素剂量和给药时间,否则这种延迟可能导致餐后早期低血糖发作。加速胃排空的治疗甚至可能恶化血糖控制。
糖尿病胃轻瘫与胃各组成部分的运动异常有关,包括平滑肌、Cajal间质细胞和神经传递缺陷。胃底的特征是由于抑制抑制性神经传递导致松弛丧失,以及由于肌肉收缩能力受损导致强直性收缩减少。眼底无相位性收缩或慢波。松弛减少导致调节能力降低,强直性收缩差会损害胃排空。 胃窦的推进性收缩减少,导致食物研磨和混合不良,并射入十二指肠。这些变化涉及胆碱能兴奋性神经肌肉传递的丧失和平滑肌的无力。此外,慢波异常可能导致收缩无力。胃窦可能有快速慢波活动期。正常情况下,慢波活动速率在2.4-3.6 cpm之间变化。胃速表示慢波率大于3.6 cpm,胃动徐缓表示慢波率小于2.4 cpm。慢波率异常可能导致收缩无力。然而,慢波异常与恶心症状而非收缩无力相关,可作为恶心的电标志物。糖尿病胃轻瘫的特征是高分辨率电图显示慢波异常启动和传导。这些异常可能导致收缩传播紊乱和胃排空缓慢。 尽管在大多数糖尿病胃轻瘫病例中平滑肌在形态上表现正常,但在非常晚期的病例中,观察到平滑肌变性、纤维化、胶原沉积和嗜酸性包涵体。然而,功能研究表明,糖尿病胃轻瘫患者的平滑肌收缩功能受损。增强胃窦收缩是用于增强胃排空的胃促动力剂的主要作用机制之一。 在糖尿病胃轻瘫中,幽门和十二指肠的舒张可能受损,导致流出道梗阻。幽门松弛和窦十二指肠协调的丧失是由抑制性神经肌肉传递的丧失引起的。在缺乏神经元型一氧化氮合酶亚型α(nnosα-/-)的小鼠中,抑制性神经肌肉传递的失败与功能性出口梗阻有关。然而,在糖尿病胃轻瘫中,平滑肌收缩能力受损可能会减弱出口梗阻。在某些情况下,可使用内翻阻抗平面图等技术记录具有临床意义的幽门梗阻。需要进行假对照试验,以确定幽门干预在特定胃轻瘫病例中促进胃排空的有效性。已知在没有有效胃窦收缩的情况下,在幽门中放置宽插管不会加速胃排空。
图4 胃轻瘫的病理生理学特征 炎症应激和M1巨噬细胞的产物,如肿瘤坏死因子α(TNF-α),可能导致miR133a的转录增加和RhoA-ROCK信号的相互抑制。RhoA受损–ROCK信号导致持续收缩受损。据报道,在ob/ob小鼠中,由于RhoA–ROCK信号受损,导致平滑肌收缩能力受损。NF-κB表示核因子κB。 如图4所示,糖尿病胃轻瘫与M1巨噬细胞极化和炎性产物释放有关。这些产物引起严重的氧化应激,通过nNOSα的解偶联和释放的神经递质一氧化氮的清除导致抑制性神经传递的丧失。严重的氧化应激也会导致嘌呤能抑制传递的丧失。 Cajal间质细胞的缺失是由于肿瘤坏死因子(TNF)或TNF-α以及caspase的转录上调所致。Cajal间质细胞非常脆弱,可通过其他途径减少,包括胰岛素和胰岛素样生长因子信号减少、平滑肌肌病及随后的干细胞因子丢失和一氧化氮丢失。 肌肉收缩力降低可能是由于M1巨噬细胞极化,释放了TNF、白介素-6和其他炎性细胞因子。已知TNF可通过转录因子核因子κB引起miRNA-133a的上调,与胃肠平滑肌中RhoA-ROCK信号通路的减少相关。严重的氧化应激可导致肌肉收缩力降低。在糖尿病胃轻瘫中,曾有与低收缩平滑肌相关的RhoA-ROCK信号降低的报告。在实验模型中进行的研究中的这些观察结果类似于人胃轻瘫中免疫失调的转录组学特征。
上腹部症状
糖尿病性胃轻瘫最初由Kassander于1958年在一组患有不可逆胃排空延迟和胃停滞但无机械性梗阻的糖尿病患者中描述(gastroparesis diabeticorum),认为是由于胃动力异常所致。随后,发现糖尿病胃轻瘫患者有上消化道症状。韦氏词典医学词典将胃轻瘫定义为“胃的部分麻痹(partialparalysis of the stomach)”,并引用G.F. Cahill等人的话指出,“糖尿病性胃轻瘫的特征是餐后症状的三联征:恶心、呕吐和腹胀。(diabetic gastroparesis is characterized by atriad of postprandial symptoms: nausea, vomiting, and abdominal distension.)”伴有上腹部症状的糖尿病胃轻瘫被称为“临床或症状性胃轻瘫”。其他症状,包括严重上腹痛,已被添加到胃轻瘫的定义中,导致定义不断变化。
为了识别与功能性消化不良不同的糖尿病胃轻瘫症状,制定了胃轻瘫主要症状指数(GCSI,the Gastroparesis Cardinal Symptom Index )和胃肠疾病患者评估症状严重程度指数(PAGI-SYM,the PatientAssessment of Gastrointestinal Disorders Symptom Severity Index)。胃轻瘫的主要症状包括餐后饱胀、早饱、恶心、呕吐和腹胀,这不能区分功能性消化不良和临床胃轻瘫。因此,临床胃瘫被认为是功能性消化不良的一部分。提示功能性消化不良的上腹部症状发生率高达总人口的10%。有上腹部症状的糖尿病患者中,有19%-28%报告有胃排空延迟(表1)。Cherian等人在对糖尿病性胃轻瘫症状的研究中,纳入了正在接受阿片类药物或精神治疗剂治疗的并存疾病患者,这些患者可能产生与糖尿病性胃轻瘫无关的症状。一种修订的GCSI评分(使用每日日记症状评分),可量化症状的严重程度。症状评分与胃排空无显著相关性。 现有研究不支持运动异常与糖尿病胃轻瘫症状之间的因果关系。反对糖尿病性胃轻瘫中胃运动异常的最有力论据是,糖尿病和上腹部症状患者的胃排空正常、延迟或快速(表1)。胃轻瘫患者的胃调节功能减退频率并不比胃排空正常或加快的患者高。此外,胃排空正常化不会平行改善症状,症状改善也不会导致胃排空改善。 由于认识到运动异常与症状之间没有因果关系,一些临床医生怀疑胃轻瘫是一个单独的实体还是仅仅是消化不良的一部分。此外,不鼓励使用侵入性手法靶向胃排空以缓解症状。胃排空加速可能加重高血糖的观察结果进一步引起了对滥用此类干预措施的关注。看来功能性消化不良样症状在胃轻瘫中可能不是通过运动性改变引起的,而是通过氧化应激和炎症对伤害性感受器和产生症状的其他传入物的平行作用引起的。功能性消化不良发病机制的近期概念表明,低度炎症和有害介质参与了与功能性消化不良相关的症状。糖尿病胃轻瘫症状的有效治疗可能与功能性消化不良的治疗相似。
结论
最近开发的易用、可再现检测(胃闪烁扫描或稳定同位素13C呼气试验)有助于识别不同的胃排空异常,尤其是快速胃排空。最近的研究表明,胃轻瘫引起的症状不是特异性的,但也可在快速或正常胃排空中观察到。快速胃排空是餐后高血糖的一个重要机制。动物研究表明,迷走神经可通过迷走神经环路控制胃排空,高血糖相关的代谢产物可能对胃动力有明显影响。了解这些并发症的机制可能有助于确定合理治疗的新靶点。
补充附录
胃排空生理学 胃排空率表示胃内容物输送到小肠的速率。这是一个高度调节、动态的过程,可持续调节以满足生物需求。胃通过放松快速摄入的食物来适应,这些食物的大小和物理化学成分可能不同。它使可消化的固体变嫩和变细,并将食物颗粒与包括消化酶在内的液体混合,形成食糜(液体糊状物),并与不可消化的残留物分离。然后,在消化期间,胃会根据其热量密度,以缓慢而审慎的速度将食糜排入十二指肠。在消化期。难以消化的食物残渣会滞留在胃中,只有在消化和吸收结束后才会排入十二指肠。在消化期(进食后2-3小时),液体和粉状食物颗粒以高度调节的速率排入十二指肠,因此排入十二指肠的kcals数量保持不变。默认设置为快速胃排空,以便水以非常快的速度离开胃。随着热量密度的增加(例如,从5%到25%葡萄糖溶液),胃排空率下调。无论营养成分的类型如何,热量密度相同的食物都以相同的速度排出到十二指肠中。滞后时间后可消化固体变空,滞后时间是指将固体粉碎成小颗粒以形成食糜(液体糊状)所需的时间。使用标准定义餐时,胃排空具有很高的再现性,尽管存在相当大的个体间可变性。并且可以从快(4千卡/分钟)到慢(1千卡/分钟)变化(J Clin Endocrinol Metab2019;104:3311- 9)。消化期从事食物的加工并输出到十二指肠,而中间消化期则侧重于清理胃内的食物残渣。近年来,胃排空率的测量技术有所改进。金标准是对99mTc硫胶体标记的标准试验餐的胃残留进行的闪烁照相评估。一种对患者更友好的技术,即稳定碳13C-螺旋藻标记呼吸试验,正变得越来越受欢迎(Clin Exp Pharmacol Physiol 2007;34:641-4)。这些检测必须在每个实验室标准化,以建立正常值。它们可以检测到胃排空缓慢和快速。使用无线胶囊(智能胶囊)有利于确定在消化间期清空不可消化的固体(Clinical gastroenterologyand hepatology;2019;17:1770-9 e2),但对于记录快速胃排空无效。 胃排空的显著调节是通过胃、胃底、身体、胃窦、幽门和十二指肠不同节段的肌肉协调收缩和舒张实现的。胃底松弛是调节的主要因素。随后是眼底的张力增加,身体的“蠕动”活动,以及胃窦的研磨收缩,这些收缩混合并研磨食物以形成食糜。幽门作为泵和过滤器,十二指肠作为贮藏器。胃窦-十二指肠的协调产生胃食糜进入十二指肠的脉冲放电。胃所有部分的收缩活动由平滑肌决定,平滑肌由迷走神经的迷走神经环路精细调节。许多胃肠激素和所谓的Cajal肌间间质细胞(ICC-IM)可能有助于胃中有序的“蠕动收缩”。随着热量密度的增加,胃排空减慢,这是由于一系列所谓的“制动激素”造成的,包括胰淀素、胆囊收缩素(CCK)、胰高血糖素样肽-1 (GLP1)和胃瘦素不能消化的食物残渣大颗粒的排出是通过消化间移行性运动复合体(IDMMC)III期周期性、强有力的收缩实现的(Journal of diabetes and its complications 2019;33:107414;Neurogastroenterol Motil 2019;31:e13546)。在胃中,移行性运动复合体涉及胃底强而持续的收缩、有力的胃窦收缩(速率约为3 cpm)和将食物残渣扫入十二指肠的幽门开口。这些由涉及胃动素、饥饿激素饥饿素和肠神经的神经激素机制介导(Regul Pept 1983;6:363-9)。慢波高度影响收缩速率,但这些强有力的收缩不依赖于慢波的高度(Gastroenterology1985;89:894-913)。在其他平滑肌如小肠中,IDMMC与慢波无关(The Journal of physiology2003;553:881-93)。正常情况下,饥饿素(ghrelin)和胃动素(motilin)在消化间期分泌,将难以消化的食物残渣排出胃。如果在消化期给药,可能导致食糜和可消化固体快速排空。 糖尿病可能与急性高血糖或急性低血糖有关;它们可以分别通过迷走神经回路作用以减慢或加快胃排空。糖尿病还与慢性高血糖有关,慢性高血糖会在胃肌肉组织中引发氧化和炎性应激,从而影响平滑肌收缩性和神经肌肉传递。根据代谢变化,可产生持续快速胃排空或延迟胃排空(胃轻瘫)。胃排空与高血糖呈双向关系。虽然快速胃排空会导致餐后高血糖,但胃排空延迟可能会减缓餐后血糖峰值的早期出现(表S1)。 糖尿病的代谢改变与胃排空异常有关 在糖尿病中,被认为参与不同胃排空异常发病机制的显著代谢变化包括: 血糖水平的急性变化,包括急性低血糖和急性高血糖,分别与短暂性胃排空快和短暂性胃排空慢有关。慢性高血糖症与导致胃排空持续快速和延迟的各种其他代谢变化有关。持续性高血糖与氧化应激和PKC活化等糖毒性有关。氧化应激导致miR25转录下调和酶NOX4上调,导致氧化应激增加(中度)(PloS one 2017;12:e0178574)。胃肌肉组织中的氧化应激和细胞外变化会增强巨噬细胞的募集和极化(Annu Rev Immunol 2015;33:643-75;Neurogastroenterol Motil 2015;27:7-18)。向促炎性M1巨噬细胞极化导致严重的氧化应激和炎性细胞因子(包括TNF和IL4)的释放。另一方面,极化至M2巨噬细胞导致释放IL10和血红素加氧酶1(heme-oxygenase1),其拮抗和抑制促炎性M1巨噬细胞及其产物(Gastroenterology2018;154:2122-36.e12)。制约M1或M2两极分化的因素仍有待确定。M1巨噬细胞和M2巨噬细胞之间的平衡决定了胃排空会快速还是延迟(J Cell Physiol2018;233:6425-40;Neurogastroenterol Motil2014;26:1275-84)。然而,信号分子的细节可能根据局部因素而改变。除急性低血糖、急性高血糖外,不同程度的氧化应激及巨噬细胞产物使Cajal的神经、平滑肌、肌间间质细胞发生改变,影响胃排空。 代谢变化产生不同胃排空异常的机制 如表S1所示,糖尿病产生的代谢产物通过影响胃神经、平滑肌和ICC的功能,不同程度地改变胃底、胃窦和幽门的运动性,影响胃排空,从而对胃排空产生不同的影响。平滑肌是肌肉收缩力的最终共同调节者。糖尿病代谢产物可在靶细胞内产生生理反应。它们甚至可能通过产生涉及蛋白质遗传修饰的转录变化来改变其表型,引起肥大或细胞死亡。平滑肌细胞的表型常因miRNA的表观遗传变化而改变,这种变化可能会相互调节mRNAs,从而调节信号蛋白的表达(表S1)。这些变化可能会改变胃不同部位的运动能力,从而导致胃排空的总体变化。 迷走神经控制 神经控制是由迷走神经提供副交感神经胃支配。在肠道中,迷走神经控制在源自前肠的器官(如胃)中非常突出,在肠神经系统起突出作用的肠道中其影响减弱(N Engl J Med1996;334:1106-15)。胃动力由定义明确的神经回路调节,包括通过迷走神经背侧复合体中的中间神经元连接的迷走神经传入和传出。胃动力由两个不同的环路调节,即胃抑制性迷走神经运动环路(GIVMC)和胃兴奋性迷走神经运动环路(GEVMC)。GIVMC包括迷走神经传入和一系列迷走神经节前胆碱能和节后神经元,可释放抑制性神经递质(NO、ATP和VIP)。GEVMC包括未定义的迷走神经传入和传出通路,由释放兴奋性递质(Ach)的节前胆碱能和节后兴奋性胆碱能神经元组成。GEVMC还有一个中间神经元复合体,包括迷走神经背侧复合体中的GABA神经元(Nat Rev Gastroenterol Hepatol 2016;13:389-401)。 迷走神经病变长期以来与糖尿病患者的胃排空异常有关。然而,最近对参与胃排空的特定迷走神经回路进行了表征5。在急性低血糖症中,胃兴奋性迷走神经回路在后脑的孤束核中被激活。GEVMC激活会在胃的神经肌肉接头处释放乙酰胆碱,以增强肌肉收缩并加速胃排空。GEVMC还与起逆转低血糖作用的反调节反射相连(Cell Metab 2014;19:527-38.J Clin Invest 2013;123:1922-4;Endocrinology 2012;153:1055-62)。急性高血糖时,胃抑制性迷走神经运动回路通过刺激节内迷走神经传入神经元激活。GIVMC的激活会释放抑制性递质,如胃中神经肌肉接头处的一氧化氮和ATP,以抑制肌肉收缩并减慢胃排空(American journal ofphysiology Gastrointestinal and liver physiology 2011;300:G394-400)。GIVMC的激活也会导致消化间运动性的抑制(Gastroenterology 1988;94:739-44. )。对急性高血糖的反应是短暂的(Neuroscience2015;306:115-22)。在与胃排空快速和延迟相关的慢性高血糖症中,氧化应激破坏了氮能和嘌呤能抑制性神经肌肉传递。破坏程度可能取决于氧化应激的严重程度。中度氧化应激导致线粒体损伤,导致ATP丧失和嘌呤能神经肌肉传递丧失。氧化应激还通过破坏NOS导致氮能神经肌肉传递损伤。严重的氧化应激会导致ATP和嘌呤能神经肌肉传递严重丧失,nNOS效应严重破坏和氮能神经肌肉传递丧失(Frontiers in medicine2018;5:1)。 Cajal间质细胞与胃慢波 ICC是一个总括术语,包括显示c-kit和Ano-1阳性的不同细胞类型。不同类型的ICC可以在形态学上定义。Ramon Cajal最初描述了大量且易于识别的成纤维细胞样ICC。详细的免疫组织学电镜研究现已通过平滑肌和神经标记物鉴定出ICC。ICC与胃肠道间质瘤有关。ICC和肠平滑肌可由共同的祖细胞产生(J Cell Mol Med2006;10:995-1013)。有趣的是,ICC的存活依赖于来源于平滑肌的干细胞因子。平滑肌病中干细胞因子的丢失可能导致ICC的丢失(Gastroenterology 2006;130:759-70)。ICC在平滑肌功能中的作用一直是争论的主题。ICC的两种亚型,即肌内ICC (ICC-IM)和肌间ICC (ICC-MY)被认为与平滑肌收缩性有关。推测肌内ICC (ICC-IM)介于神经末梢和平滑肌细胞之间,并认为可将抑制性(氮能性)和兴奋性(胆碱能性)神经信号传导至平滑肌。因此,ICC-IM被认为对于所有神经介导的胃平滑肌收缩和舒张都是必需的(Physiol Rev 2014;94:859-907;The Journal of physiology 2016;594:1507-9.)。然而,这个概念值得商榷(Auton Neurosci2013;176:11-31;The Journal of physiology 2016;594:1511-3)。具有髓样特征的ICC,如与深肌间神经丛(ICC-DMP)相关的肠ICC,已显示可产生去极化电位或慢波(J Cell Mol Med 2006;10:995-1013)。 在胃中,肌间ICC(ICC-MY)产生节律性去极化电位;然而,尚不清楚它们是否具有与ICC-DMP相同的表型。电慢波与相态平滑肌收缩有着有趣的关系。与心脏(正常电位总是与心肌收缩相关)不同,胃慢波通常与相位收缩无关。在内脏平滑肌中,平滑肌细胞产生与快棘电位相关的收缩,这是L型钙通道开放的结果。在许多平滑肌细胞中,尖峰电位和肌肉收缩是在没有慢波的情况下发生的。然而,慢波会向平滑肌传递去极化电位,从而促进L型钙通道的开放、尖峰电位和钙离子的进入,从而启动平滑肌收缩。与尖峰电位耦合的慢波是肌肉收缩开始的标记(Dig Dis 1995;13:275-9)。但慢波不能维持需要激动剂激活的RhoA/ROCK信号的收缩。虽然慢波可能不会引起肌肉收缩,但它们决定了收缩的时间,因此被称为起搏器电位。 在胃中,ICC-MY以每分钟3个周期左右的速度产生慢波。胃底缺乏慢波,胃大曲率处的ICC-MY集合形成胃起搏器区域。胃慢波似乎出现在起搏器区域,并像波纹一样围绕胃并向远端朝向幽门传播。慢波传导到平滑肌,并且可以通过胃电描记术中的表面电极从平滑肌块记录(American journal ofphysiology Gastrointestinal and liver physiology 2010;299:G585-92)。慢波负责胃中阶段性收缩的有序进行。在Cajal间质细胞的多种功能类型中,ICC-MY参与胃平滑肌的电慢波。急性低血糖或急性高血糖不直接影响Cajal间质细胞。然而,急性高血糖诱导的GIVMC激活或内源性前列腺素释放可能会产生节律障碍性慢波,导致胃排空减慢(Neurogastroenterol Motil2009;21:492-9, e1-2)。内源性前列腺素生成增加可能导致糖尿病患者出现慢性高血糖,并可能与内源性前列腺素生成增加有关。前列腺素水平升高可通过引起慢波异常引起糖尿病性胃轻瘫(Diabetes 2019;68:637-47)。但是,前列腺素也可能直接损害平滑肌的收缩性。慢性高血糖可能对ICC的数量产生相反的影响。在胃快速排空的糖尿病中,氧化应激可能通过转录因子ETV1在c-kit和ICC中引起转录增益(Gastroenterology 2017;153:521-35.e20)。然而,在胃排空延迟的糖尿病患者中,ICC丢失,这是糖尿病胃轻瘫中最明显的异常(Gastroenterology 2011;140:1575-85 e8)。ICC的丧失归因于炎性应激和TNF,后者激活caspase导致ICC死亡(Neurogastroenterol Motil2017;29)。ICC非常脆弱,可继发于胰岛素和IGF-1信号减少(Diabetes 2005;54:1528-33.)、平滑肌肌病(Gastroenterology 2006;130:759-70)或氮能神经传递丧失(Neurogastroenterol Motil 2007;19:585-95)而丧失。ICC-MY的丢失可能导致慢波的异常启动和传导,并可能导致胃窦收缩紊乱,从而导致胃排空延迟(Gastroenterology2012;143:589-98.e3)。目前尚无关于ICC-MY在糖尿病胃轻瘫中特异性丢失的信息。然而,仍需通过将功能异常与ICC-MY数量的特定变化相关联来证明ICC增益或损失在胃排空异常中的作用。此外,据报告,胃节律障碍与恶心症状有关(Exp Brain Res 2014;232:2553-61)。 平滑肌 平滑肌收缩和舒张是运动活动的最终介质。它由神经、激素和慢波调节,并依赖于内在的收缩器官。激动剂诱导的所有平滑肌收缩的启动是由于肌浆网释放细胞内Ca2+所致。Ca2+释放的信号通路包括G蛋白Gαq和PLCβ1。在Gαq受体刺激下,PLCβ1产生IP3,IP3从肌浆网释放Ca2+。Gαq活性受G蛋白信号调节因子(RGS)调节。Ca的升高会激活Ca-CaM依赖性MLCK,从而磷酸化MLC20,导致初始收缩。然而,Ca升高很快消散,MLCK失活,而MLC20和肌肉收缩得以维持。持续收缩涉及Gq13偶联受体;Gq13蛋白激活RhoGEF,rho GEF又激活活化的RhoA (RhoA)。GTP),其迁移至膜并激活Rho激酶(ROCK)和蛋白激酶C (PKC)。ROCK通过肌球蛋白磷酸酶靶亚基1(MYPT1)发挥作用,肌球蛋白磷酸酶靶亚基1(myp t1)通过PP1 (PP1c)的催化亚基发挥作用,抑制蛋白磷酸酶(PP1)。PKC通过17 kDa的PKC增强的肌球蛋白磷酸酶抑制剂(CPI-17)抑制PP1。PPIc的激活会抑制MLC20的去磷酸化,从而导致磷酸化的MLC20持续增加和收缩。ROCK还直接磷酸化MLC20,导致持续收缩。在糖尿病中,RhoA/ROCK和CPI-17信号通路发生改变,导致平滑肌收缩力发生变化。 慢性高血糖和氧化应激可能导致RhoA/ROCK信号上调,从而导致收缩性增加(PloS one 2017;12:e0178574)。严重的氧化应激和TNF的释放与RhoA/ROCK信号的下调和平滑肌收缩能力差有关(J Muscle Res CellMotil 2013;34:137-49)。氧化应激对平滑肌收缩力的定向效应可能部分归因于氧化应激的严重程度(American journal ofphysiology Gastrointestinal and liver physiology 2015;309:G292-300)。RhoA/ROCK信号的变化可能是由miRNA133a的表观遗传学变化引起的。miR133a可使蛋白RhoA的mRNA发生相互变化。在糖尿病中,中度氧化应激可能导致miR133a下调,从而上调RhoA和RhoA/ROCK信号通路并增加收缩力。另一方面,严重的氧化应激和TNF会导致miR133a的转录上调,从而下调RhoA/ROCK信号传导,导致平滑肌收缩性差。控制胃平滑肌收缩的其他信号通路(Annu Rev Physiol 2006;68:345-74)可能涉及其他miRNAs的表观遗传变化(Mol Cell Pharmacol2012;4:1-16)。当受到刺激时,强直性肌肉维持延长的收缩,而相位性肌肉表现出短时收缩。所有平滑肌都有收缩的初始阶段,这是由于细胞内Ca2+急剧升高和高电压L型Ca2+通道开放所致。然而,它们的持续收缩有所不同。相位肌的持续收缩时间较短,而强直肌的持续收缩时间较长。据报道,与miR139-5p下调相关的ROCK2上调可能是肛门内括约肌强直性收缩的原因(Sci Rep 2017;7:1477)。 胃不同节段的运动性 如表S1所示,糖尿病的代谢改变会改变胃底、胃窦和幽门的运动性,从而导致胃排空改变。在急性低血糖症中,GEVMC介导的胆碱能兴奋增加主要会增强胃窦期收缩,从而导致胃排空加快。在急性高血糖症中,GIVMC介导的眼底平滑肌舒张增加和收缩受损,胃窦收缩抑制导致调节增强和胃排空减慢。幽门收缩减少也可能导致胃排空减慢。由于这些效应需要完整的迷走神经回路,因此只能在体内观察到。在慢性高血糖症中,中度氧化应激可导致抑制性神经传递丧失和平滑肌收缩性增加,从而导致调节受损和眼底收缩性增加。中度氧化应激还会导致平滑肌收缩力增加,导致胃窦收缩增强,从而更好地研磨固体食物并快速排空胃。幽门可能有受损的放松,但强烈的收缩。这些变化可能导致调节受损和胃快速排空(Gastroenterology 1995;109:755-65)。严重的氧化应激和炎性应激导致抑制性神经传递和平滑肌收缩力严重丧失。眼底的这些变化导致与收缩性降低相关的调节功能丧失,从而导致胃底调节不良,但顺应性增加。由于慢波异常导致的肌肉收缩性差和无序“蠕动”进展(与ICC-MY丧失相关)可能会导致胃窦推进功能严重受损。这会导致固体研磨不良和胃排空延迟。由于抑制性神经肌肉传递严重失败,以及低渗平滑肌导致肌肉收缩性差,幽门可能无法松弛。这些异常的混合可能导致出现与治疗后的幽门出口梗阻相似的情况。这些变化的总体影响是胃排空延迟伴与胃调节受损相关的可变出口梗阻(NeurogastroenterolMotil 2008;20:635-42)。 这些发现对人类疾病和其他平滑肌器官的适用性 糖尿病胃并发症的免疫病理学研究大多在实验动物中进行。在人类疾病中验证这些机制需要进一步的研究。然而,初步研究表明,类似的免疫病理学过程可能在人类疾病的免疫病理学中起作用(BMC Med Genomics2018;11:62)。 已知糖尿病与肠道其他部分(包括小肠和大肠)的运动异常有关,会导致腹泻或便秘。然而,尚未检查高血糖代谢产物的性质,如肌壁氧化和炎性应激的程度和类型。总体而言,与氧化应激相关的M1和M2极化信号类似于众所周知的胸腺衍生辅助Th1和Th2信号通路。在小肠中,线虫感染可引起粘膜毛丛细胞增殖和Th2应答。Th2信号释放愈合白细胞介素,IL13,以刺激RhoA/ROCK信号,增加平滑肌收缩性,增强收缩,并促进蠕虫的排出(Science2016;351:1329-33)。 不同器官具有独特的运动活动,旨在执行器官特异性功能。此外,它们的神经支配和ICC的类型也存在较大差异。然而,在通过RhoA/ROCK信号对平滑肌收缩性的调节中可能存在相似性,所述RhoA/ROCK信号似乎对于包括肠、膀胱、支气管平滑肌、血管平滑肌在内的多种平滑肌是共同的。 肌肉运动的免疫病理、氧化应激和炎性应激的研究尚处于起步阶段。然而,越来越多的证据表明,这些过程可能发挥翻译遗传和表观遗传变化,以修改平滑肌的收缩表型,并大致各类疾病,包括糖尿病和衰老的运动性变化。 表S1 糖尿病不同胃排空异常发病机制综述