第1章整合胃病学概论
中国人向来信奉“民以食为天”,对“吃”极为看重。对于咿呀学语的儿童,眼中所见的物品无非是可以吃的和不可以吃的,所以都要放入口中鉴别一下。对于重病卧床者,吃又与“补”密切联系在一起。饮食补充和调理,很多患者和家属笃信可以帮助祛病与康复。中国人的食谱广泛,很多动植物都可以作为食物或药物。而且,中国人对调味的香料极为看重,饮食味道之丰富令西方相形见绌。此外,中国人追求“食不厌精,脍不厌细”,烹调方法复杂且精细,多数菜系重油重盐。然而,这样的饮食特点也造成了中国人消化系统疾病高发和常见的现况。例如,慢性萎缩性胃炎,我国成年人的患病率超过了30%。再如胃癌,我国每年新发病例数占全球的40%以上。
胃是人体受纳食物的第一个器官,负责研磨食物,使之变成食糜并进行初步消化。在主观感觉上,饥饿感和饱腹感都由“胃部”感知,为开始和停止进食提供了依据,更为享受食物的美好感觉奠定了基础。从这个角度看,胃是沟通食物与大脑,甚至是自然界与人体的重要桥梁。中国人在健康上讲究“天人合一”,其内容包括天人同构、天人同象、天人同类和天人同数,是将生命过程及其运动方式与自然规律进行类比,进而指导养生与医疗。这种立足于宏观和整体的朴素观点主导了传统医学的发展。西方现代医学则从微观入手,在解剖学上不断深入直至细胞和分子水平。中医学认为胃属腑,称胃脘,主受纳、腐熟水谷,又主通降,以降为和。西方医学把胃作为上消化道的一个器官,并认为胃与肠道一起构成了人类的“第二个大脑”,通过肠脑互作接受精神心理的影响,并能在很大程度上调节精神和情绪。然而,我们对食物和消化过程的了解仍不充分,对胃和胃病的认识仍然肤浅。例如,慢性胃炎,为什么有的患者有症状而有的患者无症状?为什么有的患者逐步演变为胃癌,而有的患者终身只是停留在慢性萎缩性胃炎和肠化生阶段?再如功能性消化不良治疗药物包括抑酸剂、促动力药物、消化酶制剂、益生菌制剂和抗抑郁药物等,似乎每一种药物都有一些效果,但没有任何一种药物能取得完全的效果。
整合医学为我们认识机体和疾病提供了新的方法和手段。整合医学是将医学各领域*先进的知识理论和临床各专科*有效的实践经验分别加以有机整合,并根据社会、环境、心理的现实,以人体全身状况为根本,进行修整、调整,使之成为更加符合,也更加适合人体健康和疾病治疗的新的医学体系。将整合医学应用于胃病的研究、诊断和治疗,将会引领我们在更高层次上深入了解胃和胃病。正是基于这样的考虑,本书对胃和胃病学的内容进行了梳理,努力在胃和胃病学领域践行整合医学。
胃是怎么来的?在漫长的生物进化过程中,从*初的细胞吞噬到细胞外消化,从消化循环腔到完整的消化系统,从动态酸化到消化道的分化,直至有颌类脊椎动物出现了真正的“胃”。胃和消化系统存在的意义是摄取外界物质,帮助细胞和机体获得生存与发展所需的能量。胃和消化系统的进化显然是为了满足复杂生物体对能量的更高需求。当然,胃和消化系统也在不断适应生物体所在环境的变化。例如,胃酸的存在,一方面是为了消化肉类食物,另一方面是为了阻止肉类食物中富集的微生物进入机体。当胃的酸分泌功能下降,或胃因手术而缺失时,人体对肉食的消化能力降低,对食物所含微生物的敏感度增强。显而易见的是,这样的人既要注意减少肉食或改为进食半消化的肉糜,又要注意饮食卫生。在某些地方,有的老年人习惯于饭后一口醋,这对于因慢性萎缩性胃炎而致胃酸分泌减少的老年人是有益的。
人是杂食性动物,但人胃内的酸度却与腐食性动物相似。从进化上来看,人胃内酸度增高主要是为了防止病原体的入侵。在很长时间内,医师认为胃内是无菌的。这一观念严重制约了慢性胃炎的研究发展。由于找不到相应的病原体,慢性胃炎,尤其是慢性萎缩性胃炎起初被认为是一种自身免疫性疾病。幽门螺杆菌的发现打破了这一陈旧观念,为慢性萎缩性胃炎的防治带来了革命性的突破。近20年的研究更是发现,如同大肠一样,人的胃内也生存着丰富的微生物。虽然丰富度远低于肠道微生物,但胃内微生物与胃的功能状态、胃黏膜疾病状态甚至胃癌的发生密切相关。从进化的角度来看,胃微生态与胃、人体共同进化,它们深度参与了胃的免疫稳态和肠脑互动,能够影响胃和大脑对食物美好与否的感知。
古希腊谚语说,你不能与饥饿的胃论理,因为它没有耳朵。中国俗语说,人是铁饭是钢,一顿不吃心里慌。这些朴素的话语表明,我们的祖先早已认识到胃肠道与大脑之间的密切联系。西方现代医学基于解剖学将人体划分为不同的系统,多数医学生和医师习惯于在一个系统内考虑疾病,很容易丢掉人体的整体观和人与环境的整合观。胃是消化系统的一个器官,但它显然不是孤立的。胃不仅与大脑密切相关,还与消化系统内的其他脏器密切相关,更与其他系统的脏器密切相关。例如,胃与糖尿病的关系,多数人并未真正意识到,糖尿病可以导致胃轻瘫,而针对胃的部分切除手术(如袖状胃)可以有效治疗伴有糖尿病的重度肥胖。再如,各个脏器的慢性衰竭、全身消耗状态、贫血甚至抑郁症等都可以降低胃和肠道的功能,出现消化不良,*终表现为上腹部不适、隐痛、饱胀。因此,明确胃与其他脏器的密切联系,对于我们准确地理解胃病和机体健康非常重要,尤其是对于患多种疾病共有的老年患者。
人是动态变化的。从婴幼儿到儿童、少年,再到青年、中年,直至老年,各个脏器的功能状态也随之发生变化。现代医学知识大多是针对成年人研究得来的,针对儿童和老年人的研究相对不足。胃的功能状态也是不断变化的,婴幼儿和老年人的胃虽然在解剖结构上与成年人一致,但其分泌功能和免疫状态却差异明显。在儿童期,幽门螺杆菌感染大多无症状,患儿对幽门螺杆菌的自发性清除率较高。而且,幽门螺杆菌似乎能够帮助儿童的胃肠道黏膜发生局部免疫发育,从而降低患儿成年后呼吸系统过敏性疾病的发生风险。这在一定程度上说明,幽门螺杆菌感染后是否致病与宿主的免疫状态密切相关。老年人幽门螺杆菌的自发性清除率也较成年人高,这可能与老年人肠化生发生率明显升高,而幽门螺杆菌不能在肠化生黏膜上皮表面定植有关。此外,老年人的消化功能虽然较成年人低,但胃酸分泌并不一定下降,说明消化功能的演变仍有尚未被探明的秘密。
在现代西方医学体系中,人体的疾病可以分为三类,一类是先天性发育异常导致的结构紊乱,一类是后天发生的器质性疾病,还有一类是功能性疾病。其中,后两类是临床常见疾病。在胃这个器官上,后天发生的器质性疾病主要是以慢性胃炎和胃溃疡为代表的炎症,以及以胃癌为代表的肿瘤,功能性疾病主要是以功能性消化不良为代表的功能性胃病。在疾病的治疗上,语言、药物和手术刀是医师的三大法宝。胃病的治疗亦是如此。语言可以理解为医患交流和沟通,这是疾病治疗的基础。尤其是对于功能性疾病,良好的医患交流和沟通也是重要的治疗手段。药物和手术的发展在近年来越来越迅猛。所有良性的胃病都可以划归为酸相关疾病,而抑酸剂的发明则吹响了人类战胜酸相关疾病的胜利号角。第一个组胺H2受体拮抗剂西咪替丁的发明者JamesBlack教授获得了诺贝尔化学奖,也揭开了抑酸治疗的新篇章。之后,更多更好的组胺H2受体拮抗剂相继问世,而质子泵抑制剂和竞争性钾泵阻滞剂的发明更是把抑酸治疗推向了新高度。在胃癌的治疗上,除了传统的放化疗,靶向治疗药物和免疫相关药物也在近20年不断地推陈出新,为进展期和晚期胃癌患者带来了新希望。外科手术逐渐趋向于微创化,而内科借助消化内镜诊治技术的进步而逐渐趋向于外科化。尤其是以内镜黏膜下剥离术(endoscopic submucosal dissection,ESD)和经内镜黏膜下隧道切除术(submucosal tunneling endoscopic resection,STER)为代表的内镜治疗技术的进步,使我们能够在切除早期胃癌和黏膜下肿瘤的同时*大限度地保留患者的胃肠结构和功能。
本书的目的是将整合医学应用于胃病学领域,从进化上将人的胃与其他物种的胃进行纵向对比和横向对比,将胃的结构与功能有机地联系起来,识别胃和胃病随年龄的变化特点,建立胃与其他脏器的联系,从而更好地认识胃和胃病。希望本书能够帮助医学生和医师提高对胃病的诊治能力,更好地服务于健康中国,助力中国梦的实现。
(时永全)
第2章生物进化过程中胃的变迁
第一节.胃的物种起源
今天,生活在地球上的所有生物都是6亿年前单细胞或细胞群的后代。这些细胞很可能类似于领鞭毛虫(原生动物门),它是与后生动物关系*密切的真核细胞。领鞭毛虫通过将外界环境中的细菌内吞并进行胞内消化来获取营养和能量。
海绵动物长久以来被认为是地球上*古老的生物之一,也是了解后生动物进化的关键群体之一。它们的身体具有水沟系结构,其开口通向外部表面,水可以通过它流入或流出。水流将细菌带入沟道,被沟道上的领细胞或其他细胞内吞和消化。
事实上,领鞭毛虫和大多数海绵动物只能吃比真核细胞小得多的生物。随着时间推移,其他动物进化出了细胞外消化机制,为捕食更大的猎物开辟了道路。刺胞动物和两侧对称动物通过口腔摄取食物进入内部消化系统,其内层含有分泌消化酶分解食物的细胞和吸收消化产物的细胞。随着消化系统功能的进一步分化和完善,胃*终在消化道中被分化出来,成为一个独*的具有消化功能的器官。与此同时,胃在不同物种中又形成了不同的形态和功能特征,这可能与动物的生活方式和饮食习惯相适应,亦可帮助人们探寻动物起源与进化的轨迹。
一、营养获取的初始阶段:从细胞吞噬(胞内消化)到胞外消化的进化
6亿多年前,第一个多细胞动物是从它们的单细胞祖先进化而来,启动了所有随后的动物进化历程。形成多细胞群落的能力被认为是动物进化谱系中一个重要的过渡状态。是什么选择压力促使单细胞祖先进化出多细胞动物?多细胞动物的出现对于动物进化特别是捕食能力有什么优势?我们无法直接研究已灭绝生物的功能与进化,只能选择合适的生物模型来帮助人们了解那些已经灭绝的生物在遥远的时代,是如何生存的。
(一)领鞭毛虫:进行细胞吞噬的真核生物
1.领鞭毛虫(choanoflagellate)的单细胞阶段领鞭毛虫是一种可以通过细胞分裂形成多细胞群落的单细胞真核生物(原生动物)。分子系统发育和比较基因组学分析显示,领鞭毛虫与动物有着共同的祖先。许多种类的领鞭毛虫有单细胞的生命阶段,也可以形成多细胞群落。它具有独*的形态,每个领鞭毛虫都有一个卵形的细胞体,单一的顶端鞭毛(agellum)和由充满肌动蛋白的微绒毛(microvilli)环绕鞭毛形成的一圈呈圆柱状或锥状的微绒毛“领”(collar)。鞭毛击打产生水流,将细菌带到微绒毛领,然后细菌被困在微绒毛上,进一步被吞噬后运送到细胞体。
为了在异质环境中生存,生物必须在栖息地移动,并通过搜索的方式*大可能地找到有限资源。在背景资源可用性较低的环境,如水生环境,浮游微生物的背景浓度经常低于领鞭毛虫*佳生长所需的临界值,这限制了营养物质或猎物的获取量,因而定位和开发资源的能力尤其重要。此外,第2章生物进化过程中胃的变迁捕食能否成功不仅取决于能否找到猎物,还取决于领鞭毛虫从周围水生环境中捕获猎物的速度。领鞭毛虫和其他鞭毛虫的摄食率取决于细菌等食物的浓度。在低浓度时,摄食率受到限制,而在高浓度时,摄食率趋于稳定,受领鞭毛虫摄食和处理细菌的速度的限制。
单细胞领鞭毛虫通过拍打它的单一鞭毛来进食,鞭毛将水吸引到鞭毛底部,用于捕获猎物的微绒毛领。微绒毛领像一个筛子,可以过滤流经水中的细菌。细菌到达领区后在领区周围移动,而后到达鞭毛底部,在此停留约2分钟,后被吞噬并运输到细胞内(图2-1)。研究发现其捕获食物的过程分为4个步骤:①细菌与领鞭毛虫摄食领(微绒毛领)之间的初始接触;②细菌向摄食领的基部移动;③领鞭毛虫产生吞噬囊泡包围细菌;④领鞭毛虫吞噬并内化细菌。首次接触领鞭毛虫摄食领后,细菌沿摄食领移动约12.5秒。
学者早期认为,细菌是通过微绒毛上的肌动蛋白丝由微绒毛顶端向基底方向运输。然而,有时会出现细菌沿微
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