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上期回顾：上一期主要介绍，一是宫内发育迟缓的定义、分类、形成原因和动物模型的构建，二是哺乳动物小肠生理结构与发育特点，三是胎儿宫内发育迟缓对哺乳动物小肠生长发育的影响中的（1）宫内发育迟缓（Intrauterine Growth Retardation，IUGR）对哺乳动物小肠生长和形态的影响和（2）IUGR 对哺乳动物小肠消化功能的影响。
关键词：IUGR；小肠；生长发育；机理
中图分类号：S857.3 1 文献标识码：A 文章编号：1001-0769（2017）06-0086-04
3.3 宫内发育迟缓（Intrauterine Growth Retardation，IUGR）对哺乳动物小肠免疫功能的影响
以上酶活研究显示，IUGR初生动物的乳糖酶及氨基肽酶比活与正常对照组相比差异不显著，并且小肠相对重量差异也不显著，但是生产中IUGR幼龄动物在吮乳期间生产性能显著低于对照组，并且容易患肠道疾病，这是否意味着IUGR幼龄动物小肠对环境的适应能力低于对照组，外界环境是否对IUGR仔猪肠道更易造成伤害？关于IUGR对幼龄动物小肠抗应激和免疫力的影响方面，近年来逐渐成了一个研究热点。目前研究结果表明，IUGR显著影响了初生以及吮乳期幼龄动物小肠的抗应激能力及免疫力，导致其比对照组更容易受到应激，并且免疫力显著低于对照组。
Zhong（2010）对IUGR新生仔猪小肠热激蛋白-70（Heat Shock Protein 70，Hsp70）研究发现（图3），Hsp70蛋白浓度在IUGR仔猪空肠前端表达显著增高，空肠后端和回肠不同比例的升高但不显著。而Hsp70 mRNA表达水平在空肠段IUGR仔猪显著高于对照仔猪（图4）。Hsp70是应激反应蛋白家族的一员，它作为分子伴侣保护细胞避免应激伤害，并且它能保护胃肠黏膜上皮细胞免受毒性物质和溃疡的损害。Hsp70的表达是由机体内源性的生理急剧变化或者环境的刺激因素诱导的[20，24-26]。因此，IUGR仔猪肠道黏膜中Hsp70表达升高表明其肠道更易受到生理或者病理变化的损害。
接着Zhong（2012）继续用配制奶饲喂7 d，研究小肠免疫力的变化。结果发现：IUGR仔猪Hsp70表达水平仍旧显著高于对照组，并且FoxO3a表达量显著增加，而核转录因子（NF）-κB p65活性显著下降。有研究表明FoxO3a可以通过上调锰超氧化物歧化酶（MnSOD）和过氧化氢酶达到抗氧化应激作用，而NF-κB在调节免疫反应中起重要作用[27，28]。IUGR仔猪血清中γ干扰素（IFN-γ）、白细胞介素（Interleukin，IL）-1、IL-4和IL-10显著减少，而回肠组织中IFN-γ和IL-10显著减少，但是IL-4却显著增加（表3）。IFN-γ在动物的先天性免疫和获得性免疫中有重要作用的细胞因子，可诱导巨噬细胞一氧化氮合酶（iNOS）的产生，促进NO的合成[29]。Madden等（2002）研究表明IL-4有减少肠黏膜糖吸收功能。因此IL-4的增加不利于小肠的消化吸收，对小肠组织更新和形态学均有不利影响[30]。以上结论表明，IUGR动物免疫力的降低可能与Hsp70的过度表达而降低了NF-κB活性并使FoxO3a表达过量有关。
王军军等（2008）对IUGR新生仔猪空肠蛋白组进行研究。结果发现（图5），IUGR仔猪与对照组仔猪相比免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）α-chain C region、Igγ3-chain constant region、Igγ-chain前体和血清蛋白前体蛋白空肠组织中表达量显著降低（P<0.05），而清道夫受体蛋白表达量与对照组相比却显著增加（P<0.05）。清道夫受体蛋白与抗氧化功能有关，它的升高表明IUGR仔猪空肠氧化应激大。初生仔猪清蛋白和免疫球蛋白是胎儿通过吞咽羊水得来，也有一部分是自己组织合成。这些免疫相关蛋白表达量的降低不仅给出了IUGR仔猪免疫力低的原因，而且还定性了差别的具体位点，为进一步研究其机制提供了很好的证据。
4 IUGR对哺乳动物小肠生长发育影响的相關机理
4.1 导致IUGR动物胃肠道生长发育不良的营养因素
营养不良—内分泌系统变化—基因表达异常（免疫、功能相关基因表达）。
4.2 导致IUGR动物胃肠道生长发育不良的表观遗传机制（Wu，2006）
大量研究表明母体营养不良会导致IUGR胎儿发生率增加，如母体营养限饲或者精氨酸等某些特殊营养物质缺乏等。在对母体研究时发现，营养不良导致其内分泌系统紊乱，进而影响胎儿的生长发育。而很多研究发现，IUGR胎儿肠道的发育与激素的分泌息息相关，其中瘦素（Leptin）-IGFs起到重要作用。Flier等（1998）研究发现动物营养限饲则会导致瘦素急剧下降[31]。Qiu等（2005）报道新生儿血液及脐带血中瘦素水平与出生体重呈正相关。体外研究发现瘦素有增加细胞分泌GH的功能，但是并不影响IGF-1和胰岛素的浓度[32，33]。Woods等（1996）报道胎儿出生前GH对胎儿生长发育的影响并不显著，而主要是IGF-1在胎儿生长发育中起主要影响作用[34]。Randhawa和Cohen（2005）报道胎儿出生后GH是生长发育的主要调节因子，是通过调节产生系统和局部IGF-1产物发挥作用，其中在鼠和人妊娠的中期到晚期胎儿组织中IGF-Ⅱ的表达高于IGF-1，只是出生后婴儿血浆中IGF-1水平受到GH调节后才快速增加的[35]。Chiesa等（2008）研究发现新生IUGR胎儿血液中瘦素（Leptin）、IGF-1、葡萄糖、IGFBP-3显著降低，而GH显著升高，胰岛素差异不显著[36]。
Wang等（2005）对未吃初乳的初生IUGR仔猪小肠进行研究，同样发现IUGR仔猪小肠重量及各肠段黏膜重量均显著降低（P<0.01），但是单位黏膜重只有降低趋势并不显著。此结果与Xu等（1994）的研究相同，而在此基础上又作了更进一步的分析，对空肠黏膜IGF-1、GH受体及胰岛素受体表达进行研究。结果发现，与正常仔猪相比IUGR仔猪IGF-1表达水平显著下降（P<0.5），而GH受体与胰岛素受体表达也出现不同程度的下降，但没有出现显著差异（图5）。 众所周知，GH和胰岛素是促进组织生长发育的两个重要激素，试验结果表明IUGR仔猪空肠黏膜GH和胰岛素受体表达与对照组相比虽没有显著差异却有着下降的趋势（15=0.11，p=0.17）。胰岛素样生长因子（IGF-1）是一种多功能细胞增殖调控因子，在细胞的分化、增殖、个体的生长发育中具有重要的促进作用。同时IGF-1又依赖于GH，可促进蛋白质和DNA合成。机体许多组织细胞均能自分泌和旁分泌IGF-1。而研究结果中IUGR仔猪空肠IGF-1表达水平显著下降（P<0.5），亦即IUGR仔猪小肠黏膜分泌的IGF-1减少。这可以说明IGF-1是IUGR仔猪小肠发育不良的一个重要原因，其表达情况很可能受到GH和营养因子的调节。
因此IUGR胎儿出生前小肠的不良发育是由于母体营养不良导致胎儿体内及小肠组织瘦素-IGFs减少从而影响小肠发育，如下面示意图6所示。
接着对激素调节的通路进一步研究发现，营养因子可以通过相关激素-Akt-mTOR通路调节小肠的生长发育。比如精氨酸，由于宫内生长受限导致胎儿血液中精氨酸含量减少，同时小肠组织中其含量也相应减少，精氨酸的减少引起组织合成胰岛素及IGF-1的生长因子减少，致使Akt和mTOR磷酸化水平下降，从而通过4EBP1和S6K1使小肠蛋白质合成和细胞增长减缓，造成小肠的发育不良。
Wang等（2012）研究精氨酸对新生期IUGR仔猪小肠生长发育的影响时发现，精氨酸的添加使小肠组织黏膜中的胰岛素、磷酸化Akt和磷酸化mTOR均显著增加，并且与对照组无差异[37]。Kong等（2012）研究精氨酸对体外细胞生长作用时发现精氨酸是通过调节mTOR信号通路促进蛋白质的合成以及细胞的增殖[38]。其示意图如图7。
营养因子通过内分泌系统影响肠道组织凋亡相关基因的表达，调控凋亡平衡。Baserga等（2004）对胎盘供应不足所导致的新生IUGR鼠小肠肠道细胞凋亡相关蛋白和p53的基因表达情况以及进行研究。结果发现：IUGR鼠回肠隐窝柱平均细胞数与对照组鼠相比显著减少（P<0.05）。同时，IUGR鼠空肠肠道Bcl-2 mRNA水平与对照组鼠相比显著降低，Bax和p53 mRNA水平没有显著差异。IUGR鼠回肠肠道Bcl-2 mRNA水平与对照组鼠相比也显著降低，而Bax和p53 mRNA水平却显著升高（促凋亡蛋白p53通过调节Bcl-2和Bax的转录水平而其作用，在正常情况下它表达水平比较低，只有在应激情况下才起重要作用）。在凋亡平衡中Bcl-2作为抗凋亡蛋白指标，Bax和p53作为促凋亡蛋白指标，它们在小肠细胞凋亡平衡中均起重要作用，而在IUGR鼠空肠和回肠组织中与对照组鼠相比抗凋亡基因表达均显著下降。有研究证明Caspase-3活性可以作为量化小肠细胞凋亡的一个重要指标。它受Bcl-2（抗凋亡蛋白）和Bax（促凋亡蛋白）共同调节。而IUGR鼠回肠组织中其表达水平与对照组鼠相比显著增高（P<0.05）[39]。综上可以说明IUGR是通过改变主要凋亡蛋白的表达以增加Caspase-3酶活影响动物小肠生长发育的。
而Wang等（2012）研究发现精氨酸可以通过胰岛素激活Akt，增加抗凋亡蛋白基因Bcl-2表达、减少促凋亡蛋白基因Bax的表達从而使Caspase-3活性降低达到促进IUGR仔猪小肠损伤的恢复。
5展望
研究宫内发育迟缓对肠道发育影响的机理至关重要，为IUGR新生动物的管理奠定理论基础，具有重要的现实意义。但是目前的研究仍很有限，机理还需进一步深入研究。尤其是IUGR动物胎儿期的肠道发育过程及控制其发育的关键因子，以及出生后新生期IUGR动物肠道生长发育的调节和尽快恢复受损肠道的理论与途径的研究。□□
参考文献：（39篇，略）
关键词：IUGR；小肠；生长发育；机理
中图分类号：S857.3 1 文献标识码：A 文章编号：1001-0769（2017）06-0086-04
3.3 宫内发育迟缓（Intrauterine Growth Retardation，IUGR）对哺乳动物小肠免疫功能的影响
以上酶活研究显示，IUGR初生动物的乳糖酶及氨基肽酶比活与正常对照组相比差异不显著，并且小肠相对重量差异也不显著，但是生产中IUGR幼龄动物在吮乳期间生产性能显著低于对照组，并且容易患肠道疾病，这是否意味着IUGR幼龄动物小肠对环境的适应能力低于对照组，外界环境是否对IUGR仔猪肠道更易造成伤害？关于IUGR对幼龄动物小肠抗应激和免疫力的影响方面，近年来逐渐成了一个研究热点。目前研究结果表明，IUGR显著影响了初生以及吮乳期幼龄动物小肠的抗应激能力及免疫力，导致其比对照组更容易受到应激，并且免疫力显著低于对照组。
Zhong（2010）对IUGR新生仔猪小肠热激蛋白-70（Heat Shock Protein 70，Hsp70）研究发现（图3），Hsp70蛋白浓度在IUGR仔猪空肠前端表达显著增高，空肠后端和回肠不同比例的升高但不显著。而Hsp70 mRNA表达水平在空肠段IUGR仔猪显著高于对照仔猪（图4）。Hsp70是应激反应蛋白家族的一员，它作为分子伴侣保护细胞避免应激伤害，并且它能保护胃肠黏膜上皮细胞免受毒性物质和溃疡的损害。Hsp70的表达是由机体内源性的生理急剧变化或者环境的刺激因素诱导的[20，24-26]。因此，IUGR仔猪肠道黏膜中Hsp70表达升高表明其肠道更易受到生理或者病理变化的损害。
接着Zhong（2012）继续用配制奶饲喂7 d，研究小肠免疫力的变化。结果发现：IUGR仔猪Hsp70表达水平仍旧显著高于对照组，并且FoxO3a表达量显著增加，而核转录因子（NF）-κB p65活性显著下降。有研究表明FoxO3a可以通过上调锰超氧化物歧化酶（MnSOD）和过氧化氢酶达到抗氧化应激作用，而NF-κB在调节免疫反应中起重要作用[27，28]。IUGR仔猪血清中γ干扰素（IFN-γ）、白细胞介素（Interleukin，IL）-1、IL-4和IL-10显著减少，而回肠组织中IFN-γ和IL-10显著减少，但是IL-4却显著增加（表3）。IFN-γ在动物的先天性免疫和获得性免疫中有重要作用的细胞因子，可诱导巨噬细胞一氧化氮合酶（iNOS）的产生，促进NO的合成[29]。Madden等（2002）研究表明IL-4有减少肠黏膜糖吸收功能。因此IL-4的增加不利于小肠的消化吸收，对小肠组织更新和形态学均有不利影响[30]。以上结论表明，IUGR动物免疫力的降低可能与Hsp70的过度表达而降低了NF-κB活性并使FoxO3a表达过量有关。
王军军等（2008）对IUGR新生仔猪空肠蛋白组进行研究。结果发现（图5），IUGR仔猪与对照组仔猪相比免疫球蛋白（Immunoglobulin，Ig）α-chain C region、Igγ3-chain constant region、Igγ-chain前体和血清蛋白前体蛋白空肠组织中表达量显著降低（P<0.05），而清道夫受体蛋白表达量与对照组相比却显著增加（P<0.05）。清道夫受体蛋白与抗氧化功能有关，它的升高表明IUGR仔猪空肠氧化应激大。初生仔猪清蛋白和免疫球蛋白是胎儿通过吞咽羊水得来，也有一部分是自己组织合成。这些免疫相关蛋白表达量的降低不仅给出了IUGR仔猪免疫力低的原因，而且还定性了差别的具体位点，为进一步研究其机制提供了很好的证据。
4 IUGR对哺乳动物小肠生长发育影响的相關机理
4.1 导致IUGR动物胃肠道生长发育不良的营养因素
营养不良—内分泌系统变化—基因表达异常（免疫、功能相关基因表达）。
4.2 导致IUGR动物胃肠道生长发育不良的表观遗传机制（Wu，2006）
大量研究表明母体营养不良会导致IUGR胎儿发生率增加，如母体营养限饲或者精氨酸等某些特殊营养物质缺乏等。在对母体研究时发现，营养不良导致其内分泌系统紊乱，进而影响胎儿的生长发育。而很多研究发现，IUGR胎儿肠道的发育与激素的分泌息息相关，其中瘦素（Leptin）-IGFs起到重要作用。Flier等（1998）研究发现动物营养限饲则会导致瘦素急剧下降[31]。Qiu等（2005）报道新生儿血液及脐带血中瘦素水平与出生体重呈正相关。体外研究发现瘦素有增加细胞分泌GH的功能，但是并不影响IGF-1和胰岛素的浓度[32，33]。Woods等（1996）报道胎儿出生前GH对胎儿生长发育的影响并不显著，而主要是IGF-1在胎儿生长发育中起主要影响作用[34]。Randhawa和Cohen（2005）报道胎儿出生后GH是生长发育的主要调节因子，是通过调节产生系统和局部IGF-1产物发挥作用，其中在鼠和人妊娠的中期到晚期胎儿组织中IGF-Ⅱ的表达高于IGF-1，只是出生后婴儿血浆中IGF-1水平受到GH调节后才快速增加的[35]。Chiesa等（2008）研究发现新生IUGR胎儿血液中瘦素（Leptin）、IGF-1、葡萄糖、IGFBP-3显著降低，而GH显著升高，胰岛素差异不显著[36]。
Wang等（2005）对未吃初乳的初生IUGR仔猪小肠进行研究，同样发现IUGR仔猪小肠重量及各肠段黏膜重量均显著降低（P<0.01），但是单位黏膜重只有降低趋势并不显著。此结果与Xu等（1994）的研究相同，而在此基础上又作了更进一步的分析，对空肠黏膜IGF-1、GH受体及胰岛素受体表达进行研究。结果发现，与正常仔猪相比IUGR仔猪IGF-1表达水平显著下降（P<0.5），而GH受体与胰岛素受体表达也出现不同程度的下降，但没有出现显著差异（图5）。 众所周知，GH和胰岛素是促进组织生长发育的两个重要激素，试验结果表明IUGR仔猪空肠黏膜GH和胰岛素受体表达与对照组相比虽没有显著差异却有着下降的趋势（15=0.11，p=0.17）。胰岛素样生长因子（IGF-1）是一种多功能细胞增殖调控因子，在细胞的分化、增殖、个体的生长发育中具有重要的促进作用。同时IGF-1又依赖于GH，可促进蛋白质和DNA合成。机体许多组织细胞均能自分泌和旁分泌IGF-1。而研究结果中IUGR仔猪空肠IGF-1表达水平显著下降（P<0.5），亦即IUGR仔猪小肠黏膜分泌的IGF-1减少。这可以说明IGF-1是IUGR仔猪小肠发育不良的一个重要原因，其表达情况很可能受到GH和营养因子的调节。
因此IUGR胎儿出生前小肠的不良发育是由于母体营养不良导致胎儿体内及小肠组织瘦素-IGFs减少从而影响小肠发育，如下面示意图6所示。
接着对激素调节的通路进一步研究发现，营养因子可以通过相关激素-Akt-mTOR通路调节小肠的生长发育。比如精氨酸，由于宫内生长受限导致胎儿血液中精氨酸含量减少，同时小肠组织中其含量也相应减少，精氨酸的减少引起组织合成胰岛素及IGF-1的生长因子减少，致使Akt和mTOR磷酸化水平下降，从而通过4EBP1和S6K1使小肠蛋白质合成和细胞增长减缓，造成小肠的发育不良。
Wang等（2012）研究精氨酸对新生期IUGR仔猪小肠生长发育的影响时发现，精氨酸的添加使小肠组织黏膜中的胰岛素、磷酸化Akt和磷酸化mTOR均显著增加，并且与对照组无差异[37]。Kong等（2012）研究精氨酸对体外细胞生长作用时发现精氨酸是通过调节mTOR信号通路促进蛋白质的合成以及细胞的增殖[38]。其示意图如图7。
营养因子通过内分泌系统影响肠道组织凋亡相关基因的表达，调控凋亡平衡。Baserga等（2004）对胎盘供应不足所导致的新生IUGR鼠小肠肠道细胞凋亡相关蛋白和p53的基因表达情况以及进行研究。结果发现：IUGR鼠回肠隐窝柱平均细胞数与对照组鼠相比显著减少（P<0.05）。同时，IUGR鼠空肠肠道Bcl-2 mRNA水平与对照组鼠相比显著降低，Bax和p53 mRNA水平没有显著差异。IUGR鼠回肠肠道Bcl-2 mRNA水平与对照组鼠相比也显著降低，而Bax和p53 mRNA水平却显著升高（促凋亡蛋白p53通过调节Bcl-2和Bax的转录水平而其作用，在正常情况下它表达水平比较低，只有在应激情况下才起重要作用）。在凋亡平衡中Bcl-2作为抗凋亡蛋白指标，Bax和p53作为促凋亡蛋白指标，它们在小肠细胞凋亡平衡中均起重要作用，而在IUGR鼠空肠和回肠组织中与对照组鼠相比抗凋亡基因表达均显著下降。有研究证明Caspase-3活性可以作为量化小肠细胞凋亡的一个重要指标。它受Bcl-2（抗凋亡蛋白）和Bax（促凋亡蛋白）共同调节。而IUGR鼠回肠组织中其表达水平与对照组鼠相比显著增高（P<0.05）[39]。综上可以说明IUGR是通过改变主要凋亡蛋白的表达以增加Caspase-3酶活影响动物小肠生长发育的。
而Wang等（2012）研究发现精氨酸可以通过胰岛素激活Akt，增加抗凋亡蛋白基因Bcl-2表达、减少促凋亡蛋白基因Bax的表達从而使Caspase-3活性降低达到促进IUGR仔猪小肠损伤的恢复。
5展望
研究宫内发育迟缓对肠道发育影响的机理至关重要，为IUGR新生动物的管理奠定理论基础，具有重要的现实意义。但是目前的研究仍很有限，机理还需进一步深入研究。尤其是IUGR动物胎儿期的肠道发育过程及控制其发育的关键因子，以及出生后新生期IUGR动物肠道生长发育的调节和尽快恢复受损肠道的理论与途径的研究。□□
参考文献：（39篇，略）