腹部手术后血清Claudin-3和Zonulin水平检测在评估肠道屏障功能障碍中的应用

《Frontiers in Medicine》：Diagnostic study of serum claudin-3 and zonulin for intestinal barrier dysfunction after abdominal surgery

血清Claudin-3和Zonulin在腹部手术后肠屏障功能障碍中的诊断价值研究，通过大鼠肠缺血再灌注模型发现两者水平在24小时达峰并与肠黏膜损伤程度正相关，临床研究显示Claudin-3的ROC曲线下面积（0.934）高于Zonulin（0.826），提示Claudin-3更优。

　　本研究围绕术后肠道屏障功能障碍的诊断价值展开，重点探讨了血清中claudin-3和zonulin这两种分子在评估术后肠道屏障损伤中的作用。肠道屏障是人体防御机制的重要组成部分，不仅防止有害物质进入血液循环，还维持消化道内的微生物平衡和免疫稳态。这一屏障由机械屏障、化学屏障、免疫屏障和生物屏障构成，其中机械屏障由紧密连接（Tight Junctions, TJs）、黏附连接和桥粒等结构组成，而TJs在肠道屏障的维持中起着核心作用。TJs的主要构成蛋白包括claudin、occludin、ZO-1和zonulin等，它们在生理状态下保持肠道上皮细胞之间的紧密连接，一旦受到外界刺激或损伤，这些蛋白可能被破坏，导致肠道通透性增加，进而引发细菌和内毒素的移位，增加多器官功能障碍综合征（MODS）或全身炎症反应综合征（SIRS）等严重并发症的风险。

鉴于目前已有的一些肠道屏障功能评估指标如肠脂肪酸结合蛋白（I-FABP）、D-乳酸和精氨酸酶（citrulline）等在临床中的应用效果有限，研究者希望通过探索更便捷、高敏感性和高特异性的生物标志物，为术后肠道屏障功能障碍的早期预警提供新的思路。claudin-3作为肠道TJs中的关键蛋白，其表达水平与肠道屏障的完整性密切相关，尤其在小肠和大肠中表达较高，被认为是一种具有潜力的生物标志物。而zonulin则是一种调节肠道通透性的介质，通过可逆地调控细胞间的紧密连接，影响肠道屏障的功能状态。近年来，研究发现zonulin与多种疾病如自身免疫性疾病、神经疾病和消化系统疾病之间存在紧密联系，但其在术后肠道屏障损伤中的诊断价值尚未得到充分验证。

为了验证这两种分子在术后肠道屏障损伤中的表现，研究团队首先在动物模型中进行了实验。他们建立了一个肠道缺血再灌注（I/R）损伤的实验模型，通过组织病理学分析和血清标志物检测，评估claudin-3和zonulin在不同时间点的浓度变化及其与肠道损伤程度之间的关系。实验结果显示，动物模型中肠道黏膜损伤程度与血清中claudin-3和zonulin浓度的变化趋势一致，均在再灌注后24小时达到峰值，并且随后逐渐下降，但仍高于假手术组的水平。通过皮尔逊相关性分析，研究团队发现这两种分子的浓度变化与肠道组织损伤程度呈显著正相关，这表明它们在反映肠道屏障功能状态方面具有一定的价值。

随后，研究团队将实验结果推广至临床研究，纳入了43名接受腹部手术的患者，以进一步评估claudin-3和zonulin在术后肠道屏障损伤中的诊断效能。通过qPCR技术检测患者的外周血中大肠杆菌（E. coli）16S rDNA的拷贝数，结合临床表现，研究者确定了术后24小时内出现肠道屏障功能障碍的患者群体。结果表明，这些患者在术后24小时的血清claudin-3和zonulin浓度均显著升高，且claudin-3的升高幅度更为明显。通过绘制受试者工作特征（ROC）曲线，研究团队进一步分析了这两种分子的诊断价值。其中，claudin-3的AUC值为0.934，表明其在术后肠道屏障功能障碍的预测中具有更高的敏感性和特异性，而zonulin的AUC值为0.826，虽然也有一定的诊断能力，但其特异性相对较低。

在进一步的讨论中，研究者指出，claudin-3和zonulin在术后肠道屏障损伤中的作用机制存在差异。claudin-3作为TJs的核心成分，其浓度变化能够更直接地反映肠道结构的破坏，因此在诊断术后肠道屏障功能障碍方面更具优势。而zonulin则主要通过调控TJs的开放程度来影响肠道通透性，其变化更倾向于反映功能性屏障的改变，而非结构性损伤。这种功能性的变化可能具有一定的可逆性，例如通过益生菌或其他干预措施可以降低zonulin的浓度，改善肠道通透性。因此，zonulin在术后监测治疗效果或作为早期预警指标方面可能具有独特的应用价值。

此外，研究还强调了术后肠道屏障损伤与全身性并发症之间的关系。肠道屏障的破坏可能导致细菌移位和内毒素进入血液，进而引发全身炎症反应，影响多个器官的功能。通过检测外周血中大肠杆菌的拷贝数，研究者发现肠道屏障损伤组的细菌拷贝数显著高于非损伤组，这一结果支持了肠道屏障功能障碍与微生物移位之间的关联。结合之前的研究，术前或术后使用益生菌等干预手段可以有效降低zonulin的浓度，从而改善肠道通透性，减少术后感染等并发症的发生。这表明，除了作为诊断工具外，claudin-3和zonulin还可能在术后治疗评估中发挥重要作用。

尽管本研究取得了重要的发现，但其仍存在一定的局限性。首先，样本量相对较小，且仅在一个中心进行，这可能影响结果的普遍适用性。其次，研究中未使用经典的通透性测试方法，如乳果糖/甘露醇吸收试验，缺乏标准化的参考数据。此外，虽然claudin-3和zonulin的浓度变化与肠道屏障功能障碍密切相关，但其具体的分子机制尚不明确，尤其是在不同疾病背景下的相互作用仍需进一步研究。已有研究表明，肠道上皮修复涉及多种信号通路，如Wnt/β-catenin、Hippo和Notch通路等，但目前尚无直接证据表明这些通路与claudin-3或zonulin的表达变化之间存在明确联系。因此，未来的研究可能需要结合多组学方法，深入探讨这两种分子在肠道屏障损伤中的作用机制。

为了推动claudin-3和zonulin在临床中的应用，研究者提出了一系列建议。首先，应开展多中心、大样本的前瞻性研究，以验证这两种分子在不同类型的手术和患者群体中的稳定性和普遍性。其次，可以探索将claudin-3、zonulin、D-乳酸、I-FABP和肠道菌群特征等指标结合的多指标预测模型，利用机器学习等方法构建更全面的术后肠道屏障功能障碍预测工具。第三，尝试将这两种分子作为干预研究中的主要终点指标，例如在益生菌、短链脂肪酸补充或优化肠内营养等干预措施中，评估其是否能够通过降低zonulin水平或稳定claudin-3浓度来改善术后预后。最后，研究者建议延长观察时间，以更全面地了解这些指标在术后几天甚至几周内的动态变化，从而更准确地描绘肠道屏障损伤和修复的全过程。

综上所述，本研究证实了claudin-3和zonulin在术后肠道屏障功能障碍中的重要作用。claudin-3能够更准确地反映肠道结构的破坏，具有更高的特异性和诊断价值；而zonulin则更适用于评估功能性屏障的变化和监测干预效果。两者结合使用，不仅有助于提高诊断的准确性，还可能为术后风险分层和个体化干预提供重要依据。随着未来研究的深入，claudin-3和zonulin有望成为术后肠道屏障功能障碍管理中的核心血清学指标，从而为改善患者预后和减少术后并发症提供新的思路。