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本综述系统阐述了早产儿坏死性小肠结肠炎（NEC）的多因素发病机制，提出了一个以肠道微血管发育不全和灌注障碍为始动事件的整合性理论框架。文章深入探讨了肠道血管发育、黏膜免疫、肠道再生、肠神经系统（ENS）及肠道微生物组等关键因素如何因早产而受损，并协同驱动NEC的发生与发展，为未来的研究和治疗干预指明了潜在方向。
坏死性小肠结肠炎是早产儿最常见的胃肠道急症，在晚期病例中死亡率高达30-50%。尽管已研究数十年，其多因素的病理生理学机制仍未完全阐明。本综述总结NEC研究的最新进展，并提出了一个关于其发病机制的整合性理论框架。
1. 引言
NEC主要影响早产儿，其特征是肠道炎症、坏死，并可能引发多系统器官衰竭。目前治疗手段有限，幸存婴儿常面临神经发育迟缓和短肠综合征等长期并发症。早产是NEC唯一独立的确诊性危险因素，90%的NEC病例发生在早产儿中。在早产儿中，几种发育不成熟性共同增加了NEC易感性：受损的肠道血管系统、不成熟的黏膜免疫、有缺陷的肠道再生、发育不全的肠神经系统以及肠道微生物群的失调。这些因素共同创造了一个极易发生NEC的肠道环境。
2. 动态肠道血流和血管发育在NEC发病机制中的作用
NEC常以肠道血流受损和缺血为特征。早产和肠内喂养是NEC发展的两个最重要风险因素，可能导致新生儿早期肠道血流紊乱。
2.1. 血管发育
早产儿肠道血管系统发育不当在NEC发病机制中起重要作用。实验表明，肠道微血管结构在出生后早期发育不全，这解释了血流反应不足的原因。这些发现暗示肠道微血管结构发育不全和餐后肠道血流反应受损，导致黏膜缺氧并最终发展成NEC。新证据表明NEC与血管内皮生长因子系统缺陷相关。血管内皮生长因子是调节血管生成的主要生长因子。NEC与肠道VEGF表达失调有关。与VEGF血浆水平降低相关的VEGF单核苷酸多态性增加了NEC风险。重要的是，对NEC有保护作用的人乳和鼠乳中含有高浓度的生物活性VEGF。临床前研究中，NEC应激源导致肠道VEGF表达下调。抑制VEGFR2会增加新生小鼠的NEC发生率，而增加VEGF的生物利用度则可防止实验性NEC。VEGF的表达受缺氧诱导因子1α调节，HIF-1α是缺氧和缺血诱导细胞反应的主要调节因子。宫内环境相对缺氧，刺激胎儿期的血管生成信号通路。然而，早产儿暴露于富氧的宫外环境，导致HIF-1α及其下游靶标下调。因此，在肠道血管发育的关键时期，HIF-1α介导的VEGF产生和下游信号传导不足，导致血管发育受损和肠道对NEC的易感性增加。这种易感性在肠内喂养和肠道无法满足喂养所需增加的氧气需求时进一步加剧。
2.2. 肠道血流
超过90%的NEC新生儿接受过肠内喂养，表明喂养是使早产儿肠道易受NEC影响的重要启动步骤。喂养会引发肠道缺氧和缺血性损伤。在健康成熟的肠道中，喂养后肠道血流会增加以满足营养吸收所需的增加的氧气需求，这种反应称为餐后充血。然而，现有的临床前和临床研究表明，早产儿的未成熟肠道对这种反应迟钝。因此，喂养后肠道血液和氧气供应不足会引发缺氧和缺血性损伤。实验研究表明，比较1日龄和9日龄小鼠幼崽，其对喂养的肠道血流反应存在显著差异。在出生后早期，幼崽在喂养后未能表现出肠道血流增加，并出现更严重的肠道缺氧。这些数据表明肠道血流在NEC诊断中的重要性及其对NEC发病机制的贡献。
肠道血管阻力包括血管收缩和血管舒张之间的动态平衡。一氧化氮是一种强效的、短寿命的内源性气体递质。证据表明，NO促进微血管舒张，在实验性未成熟NEC肠道中改善肠道血流。研究发现，肠系膜内皮中内皮型一氧化氮合酶活性降低会导致NEC中的肠道缺血。此外，人类NEC肠道中eNOS活性降低。因此，通过NO等内源性血管舒张剂实现的肠道微血管正常舒张功能受损，对NEC发病机制具有重要意义。
硫化氢与NO类似，是一种具有抗凋亡、抗氧化、抗炎和血管舒张特性的内源性气体递质。各种实验研究表明，外源性给予H2S可防止实验性NEC的发展，而eNOS基因敲除研究揭示了其在增强肠系膜灌注和预防肠道损伤中的作用。最近的机制研究进一步证明，H2S在NEC中的保护作用依赖于eNOS在Cys440残基的过硫化。在实验性NEC中，H2S供体GYY4137显著减轻了野生型小鼠的肠道和肺损伤，同时改善了肠系膜灌注。这些发现表明H2S介导的保护在抵抗NEC发展中具有重要作用。
2.3. 远程缺血预处理作为NEC的治疗干预
新出现的临床前和临床证据强调了肠道微循环功能障碍和微血管发育不全在NEC发病机制中的关键作用。肠道血流的破坏发生在可检测到的组织学损伤和炎症之前，这表明血管异常先于并可能驱动NEC中不可逆的肠道损伤。这一概念对NEC的治疗具有启示。在实验性NEC期间，远程缺血预处理可以通过保存肠壁、黏膜下层和绒毛中的肠道微循环来减轻肠道损伤和炎症，同时延长生存期。转录组学分析进一步揭示，RIC通过抑制促炎通路和缺氧标记物，同时上调PI3K（抗凋亡信号关键介质）来发挥保护作用。RIC是一种治疗策略，涉及对肢体施加短暂且可逆的缺血发作，以保护肠道等远处器官免受缺血损伤。RIC在NEC期间保存肠道微循环的作用机制依赖于具有血管舒张作用的内源性气体信号介质，即H2S和NO。H2S已知通过依赖eNOS的机制改善肠道血流。因此，H2S和NO的前体和供体可以通过增强肠道灌注来预防和治疗NEC。此外，一项I期临床试验已证明RIC在体重低至750克的早产儿中使用无创肢体袖带充气-放气技术的安全性和可行性。这些发现表明，针对血管不成熟和微循环功能障碍可能是预防NEC的可行策略。
3. 免疫系统及其在NEC发病机制中的作用
免疫系统在NEC的发展中起着至关重要的作用。数十年的研究已经确定了先天性和适应性免疫系统的炎症介质对NEC发展的贡献。+ T细胞增加共同驱动炎症反应。此外，早产儿MHC II表达减少限制了B细胞活化。总之，NEC的发病机制是由跨越先天和适应性系统的多方面免疫失调所支撑的。">
3.1. 先天免疫
模式识别受体在大多数先天免疫细胞以及内皮和黏膜上皮细胞上表达。Toll样受体和核苷酸寡聚化结构域样受体是与NEC发病机制相关的两类PRR。TLR4信号传导导致下游转录因子NF-κB的激活，进而调节炎症细胞因子的表达。大量研究表明，在实验性NEC模型以及NEC新生儿的肠黏膜中TLR4信号增加。肠上皮特异性敲除HIF-1α会加剧NEC诱导的TLR4激活和NF-κB磷酸化，导致促炎细胞因子产生增加和黏膜修复受损。肠上皮TLR4基因敲除可保护小鼠免受NEC黏膜损伤，强调了其在疾病发展中不可或缺的作用。从机制上讲，TLR4在NEC患者和动物模型中诱导坏死性凋亡，阻止杯状细胞分化，并抑制肠细胞增殖，所有这些都导致肠道组织损伤。与TLR4相反，TLR9表达在实验性NEC中以相反方式显示降低。TLR9的激活抑制肠细胞中的TLR4信号，随后重建黏膜愈合，导致NEC发生率和严重程度降低。另一个与NEC发病机制相关的TLR是TLR2。动物研究表明TLR2在实验性NEC中过度表达。有趣的是，其他研究表明益生菌如乳杆菌通过TLR2激活在NEC中发挥保护作用，这表明TLR2的潜在有益作用，这与其它研究结果相矛盾。TLR2的确切作用有待进一步阐明。
NLR是另一类在调节先天免疫反应中起关键作用的PRR。特别是NOD1和NOD2与炎症性肠病有关，最近也与NEC发病机制相关。一项队列研究显示，具有两个或更多NOD2突变的极低出生体重儿与野生型NOD2相比，因NEC需要手术的风险增加，突出了NOD2在NEC中的临床意义。证据表明NOD2与TLR存在复杂的相互作用。从机制上讲，细菌配体MDP激活NOD2可抑制肠细胞中的TLR4表达，从而挽救小鼠的NEC损伤。同时，肠上皮细胞表达的NOD1在缺乏TLR信号的情况下对NF-κB的激活至关重要，表明其作为启动先天免疫反应的备用机制的作用。这些结果表明NLR，特别是NOD1和NOD2，在NEC发病机制中发挥重要作用。
中性粒细胞通过形成中性粒细胞胞外陷阱在介导宿主防御中起关键作用。中性粒细胞在NEC发病机制中的作用是一个高度复杂且相对较新的研究领域。几项小鼠NEC模型研究表明，中性粒细胞和NET形成对NEC的发展至关重要。通过给予G-CSF提高中性粒细胞计数会导致小鼠肠道炎症和损伤加剧，以及更严重的NEC模型。此外，一项研究报告称，缺乏功能性的中性粒细胞弹性蛋白酶的小鼠受到保护，免于NEC，存活率更高，肠道损伤很小或没有。然而，其他研究小组报告了相反的发现，表明中性粒细胞在NEC期间具有保护作用。这些研究表明，中性粒细胞的耗竭以及NET形成的抑制会加剧肠道损伤，可能是由于细菌清除受损。对新生儿的观察表明NEC期间中性粒细胞反应增加。NET形成的标志物在NEC新生儿中显示升高，表明中性粒细胞有助于NEC期间观察到的过度炎症反应并加剧肠道损伤。同时，一项针对小于胎龄儿的回顾性研究表明，中性粒细胞减少症与NEC发展几率增加独立相关。因此，未来需要更多的研究来更全面地了解中性粒细胞在NEC发展中的作用，因为耗竭和升高均显示有害。
巨噬细胞以往被认为存在两种主要亚型：促炎M1巨噬细胞和抗炎M2巨噬细胞。NEC的特征是人和实验模型中M1巨噬细胞浸润增加和M2极化减少。CD38缺失通过提高NAD+水平、抑制M1巨噬细胞浸润和促进M2极化来减轻NEC严重程度，从而减轻氧化应激和肠道炎症。将M1巨噬细胞极化为M2可以减轻NEC损伤。NEC巨噬细胞中Smad7表达增加，负向调节TGF-β信号并增加NF-κB表达。这导致促炎细胞因子产生增加和炎症。研究还表明，给小鼠施用CD206+抗炎巨噬细胞可通过Wnt信号促进肠道干细胞分化为潘氏细胞，并挽救NEC样表型。
早产导致免疫系统和宿主防御机制发育不全，从而增加了随后发生NEC等炎症性疾病的风险。例如，早产儿的发育中肠道TLR4表达增加，导致促炎细胞因子分泌增加、上皮细胞凋亡增加和细菌易位。早产儿的中性粒细胞和单核细胞池减少，免疫功能也受损。这导致暴露于病原体时免疫反应不足。研究还表明，早产儿中E-选择素和L-选择素等粘附分子的表达较低，限制了炎症细胞向组织的迁移。最后，早产儿的巨噬细胞细胞因子产生减少，激活适应性免疫系统的能力受损。总之，这些发现表明，发育不全的细胞免疫显著增加了对NEC的易感性。
3.2. 适应性免疫：辅助性T细胞17、效应性和调节性T细胞
CD4+T细胞在NEC发病机制中起关键作用。研究表明，与健康对照相比，NEC小鼠的肠道中CD4+T细胞升高，NEC患者也是如此。近年来，研究表明NEC的特征是CD4+T细胞亚群之间的不平衡。这些亚群包括促炎性T细胞亚群Th17细胞和抗炎性T细胞亚群Tregs。多项研究表明，与健康对照相比，实验性NEC和人类NEC期间Th17细胞增加，FOXP3+Treg细胞减少。Treg耗竭导致NEC诱导后肠道损伤增加，并且这种耗竭与铁死亡相关。补充维生素E可通过增强GPX4介导的脂质过氧化来减轻Treg铁死亡，从而恢复Treg数量并抑制肠道炎症。与无NEC的新生儿相比，NEC新生儿中Tregs与CD4+T细胞的比率也较低，而与无NEC患者相比，NEC患者中Tregs与CD8+T细胞的比率较低。此外，给NEC小鼠施用Treg细胞可降低过度的炎症反应并减轻肠道损伤，表明它们在NEC发病机制中的关键作用。
与先天免疫系统类似，胎龄在适应性免疫系统的发育中起关键作用。与足月儿相比，早产儿的淋巴细胞亚群绝对计数较低，这反映了其免疫系统发育不全。促炎细胞因子IL-17在早产儿中比足月儿更丰富，这削弱了调节性T细胞的作用。坏死微环境中的高IL-17通过细胞因子驱动的Treg可塑性和直接抑制Treg功能来加强Th17主导。早产还导致抗原呈递细胞主要组织相容性复合体II类表达减少，从而导致B细胞和T细胞活化受损以及IgG和IgA抗体分泌减少。适应性免疫系统功能的这些缺陷使早产儿更容易发生NEC。总体而言，促炎和抗炎反应的不平衡以及早产儿免疫细胞功能受损共同导致了NEC的发展。
4. NEC期间肠道再生的损伤
肠上皮是不断自我更新的组织。小肠上皮结构分为两个空间上不同的单元：含有高增殖性干细胞的隐窝，以及容纳有丝分裂后终末分化细胞的长指状突起绒毛。
肠道干细胞位于隐窝底部，不断自我更新，产生分化为吸收细胞和分泌细胞的祖细胞。ISC功能和相关的肠上皮细胞复位在成人肠道疾病的背景下得到了很好的研究。然而，在新生儿肠道疾病如NEC中，它们仍然知之甚少。目前尚不清楚肠道再生受损是NEC发展的致病事件，还是作为NEC的后果而发生。尽管如此，NEC中黏膜重建受损会加剧肠坏死，这可能导致黏膜萎缩和肠道缩短。临床研究表明，在急性NEC中，具有严重和中度上皮损伤区域的增殖细胞增加。这个增殖区不限于小肠隐窝，而是沿着绒毛进一步延伸。然而，这种增殖反应不足以迅速逆转NEC期间黏膜内层的严重损失。
隐窝内的ISC可分为两种亚型。第一种是活跃的肠道干细胞，它们频繁分裂，从而贡献了大部分组织再生。这些细胞位于潘氏细胞之间，由标记物Lgr5识别。暴露于缺氧、配方奶喂养和细菌失调等多种危险因素的早产儿发生NEC的几率增加。这些危险因素共同导致肠上皮中Lgr5表达减少，从而损害上皮再生。此外，研究发现，在NEC期间，新生小鼠Lgr5阳性ISC中TLR4信号增加导致ISC增殖减少和细胞凋亡增加。ISC的第二种亚型是静止或储备肠道干细胞，它们是位于隐窝基底向上第4至第6位的慢速分裂ISC。这些静止的ISC虽然能抵抗压力，但当活跃ISC的功能受损时可以被激活。然而，它们在NEC中的作用仍然未知。
ISC功能受外在和内在因素调节。形态发生因子（如Wnt和骨形态发生蛋白家族成员）的梯度决定了ISC是自我更新还是沿隐窝-绒毛轴分化。在隐窝中，潘氏细胞和周围的间充质/肌成纤维细胞构成了微环境。它们产生来自Wnt、BMP和Notch通路的几种分泌型和/或膜结合配体，严格调节ISC增殖、维持和分化。例如，TLR4信号通过GSK3β激活抑制β-连环蛋白信号，从而减少肠细胞增殖。Wnt/β-连环蛋白信号减少会损害ISC活性和肠道再生能力。为了抵消这一点，施用Wnt已被证明可以维持肠上皮稳态并防止NEC肠道损伤。次级胆汁酸的关键成分石胆酸通过下调Wnt/β-连环蛋白通路抑制肠道细胞增殖，从而加剧NEC。这些发现表明Wnt/β-连环蛋白信号在肠道再生中起关键作用。外源性施用HB-EGF可在体外和体内增强肠道损伤的恢复。因此，内源性HB-EGF可能参与NEC损伤恢复期间的上皮细胞修复、增殖和再生。
吸收祖细胞产生介导营养吸收的肠细胞，而分泌祖细胞分化为产生粘液、激素和抗菌剂的杯状细胞、簇细胞、肠内分泌细胞和潘氏细胞。大多数分化的细胞沿隐窝-绒毛轴向上迁移并最终脱落，但潘氏细胞除外，它们向下移动以支持ISC功能。肠道微生物群通过促进分泌Wnt的CD206+巨噬细胞的间充质生态位细胞增殖来影响潘氏细胞分化。然而，在NEC期间，微生物失调和潘氏细胞不成熟导致无法维持ISC生态位和上皮再生。
5. 肠神经系统及其对NEC发展的贡献
肠神经系统是控制胃肠道蠕动运动的巨大神经网络，是推动食物沿着整个消化系统的重要功能。它还与上皮细胞广泛相互作用，可以影响上皮增殖、分化和干细胞生态位。由于在肠道正常功能中扮演如此重要的角色，ENS已被证明也参与NEC。与肠道再生类似，目前尚不清楚ENS缺陷是NEC发病机制的原因还是NEC的结果。需要进一步研究以阐明ENS在NEC发展中的贡献。
各种临床研究报告了NEC新生儿组织肠神经节成分的改变。在人类NEC组织中观察到神经元和支持性胶质细胞减少。有趣的是，神经元最显著的丢失主要发生在肠壁的系膜对侧，那里的血液供应最差，表明它们受到缺血性损伤的影响。观察肠道横截面时，神经节最严重的损伤位于黏膜下神经丛，这是最靠近上皮的神经丛层。此外，在NEC期间胃排空延迟，这与疾病的严重程度有关。这些观察结果支持NEC中的ENS功能障碍。
临床前研究的证据也表明ENS缺陷可能导致NEC的发展。肠道动力障碍和肠胶质细胞丢失在NEC发展早期发生。消融小鼠回肠中表达胶质纤维酸性蛋白的肠胶质细胞会导致NEC样损伤，包括上皮损伤、坏死、炎症和中性粒细胞浸润。在NEC大鼠模型中，控制肠道平滑肌松弛的神经元型一氧化氮合酶的表达水平显著下调，证明了其在NEC进展中的潜在作用。同样，血管活性肠肽在实验性NEC小鼠幼崽中也报告下调。此外，对暴露于实验性NEC的大鼠幼崽进行肠神经干细胞移植能够挽救神经缺陷并改善肠道传输和上皮完整性。然而，如前所述，早产是NEC的主要危险因素之一，导致不成熟的ENS，从而加剧NEC的进展。
ENS与免疫系统之间的关系也在NEC背景下得到确认。具体来说，除了在NEC新生儿中观察到ENS结构破坏外，肠胶质细胞上趋化因子CCL20及其受体CCR6的表达也上调。最近，实验性NEC研究报道，肠胶质
