第二節　大腸神經系統功能解剖

一、大腸的神經支配

（一）外源性神經

大腸的外源性神經支配來自迷走神經、盆神經及系膜神經。迷走神經是副交感神經纖維，分布于整個胃腸道，直到大腸近段部分。盆神經發自骶髓，發出副交感纖維分布于整個大腸。系膜神經發自椎前神經節，3個椎前神經節發出神經纖維與3支相應的動脈伴行，分布于整個腸道。這些神經是交感神經纖維，為中樞神經系統胸腰椎神經的分支。

在龐大的器官里追蹤纖細的神經纖維的分布無疑是非常困難的。解剖學家及生理學家均認為迷走神經分布范圍不會超過橫結腸中部，而盆神經借盆叢支配剩余的大腸部分。發自盆叢的結腸分支在直腸乙狀結腸交界部穿過縱肌層，在肌間隙中分支分布于直腸，向近端沿肌間神經叢分布到橫結腸。這些分支具有外源性神經的特征形態，即有神經束膜和專門的血供，稱結腸上行神經。肌間神經叢沒有神經束膜和獨立的血供。從上行神經發出的神經纖維進入到肌間神經叢周圍。盆神經的分布區域在一定程度上與迷走神經分布重疊。

（二）內源性神經

肌間神經叢是大腸主要的內源性神經，位于結腸肌層的兩層肌肉之間。神經節是神經細胞和神經間質細胞緊密聚集的小結，在肌間隙中規則而均勻地分布，神經節之間由神經節間束相連。肌間神經叢內的神經節的位置靠近結腸帶的正下方。神經節和節間束形成一個不規則的多邊形空間網絡結構，即初級神經叢。初級神經叢內又發出小束構成次級神經叢，次級神經叢形成的空間結構內還有更細的神經纖維形成三級神經叢。

沿大腸由近及遠，肌間神經叢中的神經節（和神經細胞）分布密度逐漸下降。這種變化不僅包含了神經節的大小，還包括神經節的分布密度。這種下降的結果是直腸的肌間神經叢神經細胞密度比腸道其他任何部分都低，除食管下括約肌外。

大腸肌間神經叢中還含有Cajal間質細胞，這些細胞分布在神經叢的多邊形間隙中，而不在神經節及神經束內。

黏膜下神經節形成的神經叢不同于肌間神經叢。黏膜下神經叢節細胞更小，細胞間距更寬，分布更不規則。神經節與節間束并未形成規則的多邊形態，也沒有下級分支形成二級、三級神經叢。大腸黏膜下神經叢的節細胞密度明顯低于小腸，并向肛門方向逐漸降低。

大腸的黏膜下神經叢包含兩層神經節細胞和連接神經束。一層位于黏膜肌層正下方，叫麥氏叢（Meissner's plexus）；另外一層緊鄰環肌層表面，稱作亨利氏叢（Henle's plexus）。兩層神經叢各自形態學特點鮮明，但不能被看作獨立的結構，因其有節間神經束將其連成整體。

亨利氏叢在黏膜下發出神經纖維束分布于環肌的內表面，神經束繼續分支直到遇上包含一根或兩根神經纖維形成的神經束為止。這些細小的神經束并不直接分布到環肌層的表面，而是位于單層的間充質細胞上（Cajal間質細胞）。這些細胞發出長分支，在神經纖維與平滑肌細胞之間縱橫交錯，形成間隔墊并將兩者緊密相連。整個層狀結構、間質細胞和神經纖維束被稱作黏膜下叢極點，或神經叢外極，其被發現后更多的人稱為Stach's叢。Stach's 叢是結腸獨有的，它與小腸的深肌神經叢非常相似。

二、大腸的運動功能

（一）運動組成要素

運動性或運動功能之類的詞語廣泛用于描述腸道肌肉的活動，但在本文中卻指不同的概念。上述名詞牽涉到以下3個要素的某一個或全部：①腸內容物的流動；②使腸內容物流動的腸壁平滑肌的收縮和舒張；③調控收縮力及其在時間、空間上分配的生理功能。

流動、收縮和調控功能3個要素本身也是由一系列復雜的事件構成，如氣體、黏液、食糜及糞便都參與流動，但各自流動方式不同，因為它們都是非牛頓流體，具有各自的物理學特性。關于收縮功能，大腸任何一層或所有3層肌肉均可參與，力量和時空分布范圍變化大。至于調控功能，生理學家認為包括神經調節、體液調節，還有平滑肌自身調節，每種調節方式又包括許多不同的過程。

因此，運動性包含許多不同的要素。目前，對大腸運動性的了解停留在對研究運動過程的方法學上，這些方法的缺陷進一步限制了我們對運動性的認識。

（二）大腸蠕動和收縮功能的幾種主要形式

1.大腸的功能

大腸由3個連續的功能分區單元組成。與胃相類似，近端和遠端的功能特性不同。盡管這在19世紀即被發現，但結腸的功能分區特性仍鮮為人知。

美國和英國的研究者幾乎同時對動物進行放射影像學及解剖學的研究，發現大腸不同部位的收縮和蠕動形式不同。根據他們的描述，可以辨別出3個區域，分別為右半結腸、橫結腸及遠段結腸。但3部分之間不是陡然區分的，而是由一段逐漸過渡到另一段。但是它們的收縮及蠕動形式各不相同。

2.右半結腸

Cannon提到“升結腸和橫結腸的蠕動方式通常為逆蠕動”。逆蠕動是指環肌逆向環形收縮，指向盲腸，而不同于胃和小腸的收縮是指向尾端。該學者通過放射影像學的方法觀測貓的大腸得出的結論。Elliott 及Barclay-Smith則對很多哺乳動物進行了研究，如貓、鼠、豚鼠、兔、狗、白鼬和刺猬等，通過開腹手術后直接觀察結腸的蠕動，也在升結腸觀察到了這種占有絕對優勢的逆蠕動收縮方式。但逆蠕動是否為人類結腸蠕動方式有待于進一步研究。臨床上，鋇劑造影顯示逆蠕動并不明顯。這也是在人體逆蠕動確實存在但尚未被公認的原因。

3.橫結腸

Cannon、Elliott 及 Barclay-Smith都對結腸肝曲以遠的腸蠕動進行了描述，認為是一種由環肌形成的環狀收縮指向尾端的順蠕動。這種蠕動在其他部位也存在，但在橫結腸最顯著。結腸越是擴張順蠕動越明顯。

4.遠段結腸

結腸的尾端部分缺乏自主活動，但是它對盆神經刺激比結腸其他部分更具反應性。這種刺激能激發強有力的閉合性環形收縮，趨向尾部。

5.人類結腸運動性及集團運動

人類的結腸并沒有引起研究者像對動物結腸那樣的關注。但是現存文獻認為，根據行為的觀察可以從功能上將結腸劃分為不同的部分。因此，盡管逆蠕動并未在人體證實，但是放射科傳輸研究發現，自口腔向肛門的傳輸運動在近段結腸延遲最明顯，腸內容物的充分混合也發生在此處。近段結腸應有某種機制在阻止內容物流動，逆蠕動即是這種機制。

影像學上人類大腸中段可見順向環形收縮運動，與動物的收縮方式一致。這種順向收縮的主要表現就是集團運動，一個世紀以前就有學者描述，并且得到廣泛證實。集團運動是一種強烈的閉腔性收縮，一般經過短暫抑制后起自橫結腸或遠段結腸。這種運動形式只牽涉到較短的一段結腸。首先表現為結腸袋消失，接著強烈的收縮環推動腸內容物前行，然后結腸帶再現。這種現象每日僅發生數次，特別是在進食時。

有關集團運動還有很多問題尚不清楚。為何只牽涉到較短的一段結腸？它的部位是怎樣決定的？激發的機制是什么？這些都是極其重要的問題，因為集團運動是在結腸肝曲后糞團通過結腸的主要方式。

集團運動可以通過放射影像學觀察，也可以通過測壓和肌電圖來檢測，但目前的人體試驗研究很少，因為迄今沒有一種更可信的手段可以采用。

6.進食、饑餓和睡眠

進食、饑餓及睡眠均影響結腸的運動，并且影響很大。多數研究者推測這種影響是神經依賴性的，且目前沒有研究能否認這一點。進食后不久，大腸運動會明顯增加，通常稱作胃結腸反射。這是一個極其短暫的效應，但對糞便產生了極大的順行推進力。

饑餓也會影響結腸運動。饑餓時小腸顯著的循環收縮已有大量研究報道。大腸也有類似的循環收縮，但周期與小腸有所不同。狗結腸的循環周期約32分鐘，而小腸的周期約是其2倍。饑餓時大腸的這種循環收縮目的和機制尚不清楚。睡眠時，結腸的運動比清醒時大大減少。

7.肛管、直腸

有關人類的研究顯示，肛管、直腸的運動特點與其他結腸有明顯的區別。大部分時間直腸是靜止、空虛的。排便之后，糞便會少量地、非常緩慢地填充直腸，推測這種推動力來自集團運動。直腸對糞團的貯存主要源于肛門括約肌的容受性舒張。當直腸充填時，肛門內括約肌處于無意識的收縮狀態。充填過程中，直腸偶爾出現簡短而強有力的收縮，特別是在夜間，這種收縮不依賴于結腸的收縮，且非排空性的。當直腸已經足夠充盈，肛門內括約肌在直腸肛管反射作用下舒張，同時強大的排空性的蠕動將直腸排空，即為排便反射。

總之，食物自回腸進入大腸，貯存在盲腸和升結腸，在此處進一步循環和混合。某種程度上，是近段大腸逆蠕動的結果。順行性蠕動一定程度上由節律性蠕動收縮完成，這種收縮形式在結腸中段最明顯。順行蠕動形式不經常發生，只有當一種特殊現象被稱作集團運動發生時才會出現。集團運動是一種復雜的運動形式，間隔相當長的時間才發生，且只發生在一段結腸，在蠕動前先有短暫的肌肉抑制。這種運動形式是大腸內容物順行推動的主要方式。直腸靜息狀態活動性很低，僅通過膨脹來容納連續集團運動傳送來的糞團。少數情況下，機械刺激性排便反射引發復雜而規律的與排便相關的運動形式，包括肛門括約肌的舒張及強烈的蠕動收縮所致的直腸（和乙狀結腸）排空。

（三）大腸的起搏系統

1.大腸的慢波

大腸壁的肌肉組織可產生起搏電信號，在結構和功能上與心臟起搏類似。類似的信號還可起自胃竇部和小腸的肌肉組織。

大腸的電信號與胃腸道其他部位略有不同，但電信號產生過程及其功能與胃腸道器官是相同的。大腸肌電圖的獨特特征與起搏電信號的傳播形式和產生起搏信號的腸壁層次有關。盡管起搏信號在胃和小腸順行傳播，但在大腸近段卻是逆行傳播。此外，盡管起搏信號與胃、小腸縱肌層密切相關，但在大腸，它與環肌層關系密切。

2.慢波的功能

如果同時記錄大腸同一點的電活動和機械活動（或另外一點在小腸或胃竇），可以發現一個電瞬變以固定波形連續反復出現。自基線起，發生一個相對較快的去極化，緊接著便是平臺期和較慢去極化的結束。這種信號特征是恒定的，以高頻反復發生。不管處于記錄點的肌肉是否在收縮，這種電瞬變，即所謂的慢波（以前所說的基礎電節律或電控制活動）都在繼續。當肌肉收縮時，收縮發起的標志是在慢波平臺期基礎上出現一個或更多的快電瞬變。也就是說，電瞬變或位相收縮的起始只能發生在電慢波循環周期的間期，即慢波控制著節律性收縮的時間周期。

如果同時記錄一系列縱行均勻排列在大腸縱軸（或小腸或胃竇）的電極的肌電圖，可以看到慢波自一個電極傳播到另一個電極，在一個方向以恒定的速率傳播。由于肌肉收縮與慢波鎖相，這種關系意味著慢波還控制著節律性收縮的位置。因此，慢波確立了節律性蠕動的頻率、速度和方向。

3.大腸慢波的起源

長久以來，研究者根據實驗證據認為慢波起源于腸道平滑肌，在胃竇和小腸起自縱肌層，在結腸起自環肌層。而現在發現電慢波的產生與某種特殊類型的間質細胞有關，即Cajal間質細胞。這種觀點最有力的證據來自大腸，這種間質細胞有可能與所有胃腸道平滑肌起搏信號的產生有關。

結腸有兩種不同形式的慢波。一種起自環肌層內側面的Stach's神經叢，另一種起源于肌間神經叢，叫正弦振動。學界公認這兩種慢波均由Cajal 間質細胞產生，位于Stach's神經叢的間質細胞產生主要信號。但是神經叢內大量的神經纖維是如何參與其中，在整個信號產生過程中環肌層如何發揮作用目前尚不清楚。可能與神經可以調節信號、控制信號的頻率和幅度有關。當然，環肌層可以通過間質細胞與肌肉細胞之間的特殊連接來接收信號并傳播。

4.慢波的傳播

一項以貓為實驗對象的研究顯示，大腸慢波的傳播或遷移方式與以前在近段結腸所觀察到的逆蠕動相一致。沿大腸，起搏點的位置會常發生變化，但是它幾乎總是位于某一位置使得慢波在結腸近段逆行傳播，而在結腸遠段順行傳播。主要起搏點位置沿右半結腸移動，以便慢波的傳播形式從逆行蠕動轉換為順行蠕動，但是控制起搏點位置的因素尚未明確。

5.正弦振動

除了慢波，結腸還存在另外一種間歇性發生的電活動，即正弦振動。振動波比慢波快，振動信號與環肌層的收縮有關，這種收縮可以跨越數個慢波循環。現在觀點認為，快速的正弦振動起自肌間神經叢，可能與其中的Cajal間質細胞有關。它開始于持久收縮發生之前，隨收縮的結束而結束。據觀察，正弦振動與腸管同一位置的集團運動有關，其興奮或抑制均受大腸內臟神經調節。

（四）大腸運動的神經源性因素

1.結腸神經的種類

結腸的神經分布與小腸在種類上沒有本質的不同，但還需要深入的比較研究。腎上腺素能神經纖維可以通過兒茶酚胺熒光染色鑒定，大部纖維終止于結腸肌間神經叢的神經節細胞，僅少部分進入肌層。膽堿能神經纖維也主要通過組織化學鑒定，在染色強度上有所不同，是主要的興奮性神經纖維。神經纖維分泌各種肽和其他神經遞質，包括血管活性腸肽、γ-氨基丁酸、生長抑素、5-HT和NO。同樣，肌間神經叢與黏膜下神經叢的比較有待進一步研究。從功能來看，結腸肌肉系統中主要的興奮性運動神經纖維釋放乙酰膽堿，而主要抑制性運動神經纖維釋放NO。

2.大腸的內源性反射

Bayliss和Starling報道，像小腸一樣結腸也存在蠕動反射。他們發現這種反射在某些物種能更快被誘發，表現為對黏膜刺激出現上行興奮，下行抑制。但隨后的研究表明誘發這種反射非常困難。因此，大腸存在普遍的蠕動反射的一些細節受到質疑。腸道蠕動反射是否能夠完全地解釋大腸的運動功能還不清楚。

然而，有一個反射已經被證實并且非常有臨床意義，即直腸肛管抑制反射（RAIR）。它的特征是直腸膨脹后肛門內括約肌出現松弛反射。乙狀結腸或直腸的球囊擴張通過外在通路引發肛門內括約肌的松弛，這個反射是排便反射的組成部分。但反射相關受體的形態有待進一步研究，釋放NO的神經是此反射弧的傳出支。

3.大腸運動的外源性神經

在對外源性神經刺激應答方面，大腸與其他腸道類似。腰交感神經發出興奮性和抑制性兩種神經纖維分布于整個結腸。內臟神經是主要抑制性神經，在近段結腸迷走神經是興奮性神經，盆神經通過膽堿能和其他機制發揮興奮性功能。盡管人類大腦一般思維特別是心理，對大腸的運動發揮重大作用，但是有關大腸與其他腸道的運動功能在自主控制方面的差異有待進一步研究。現在的觀點認為，大腸在自控方面與其他腸管一樣微乎其微。

外源性神經可以介導中樞神經系統的刺激效應。下丘腦和中腦的刺激都可以改變結腸運動功能。但是這種中樞性的控制并沒有產生很重要的生理學意義。當然，排便的激發往往部分受意識控制，這正好顯示了外源性神經的重要性。這種意識性控制主要涉及直腸肛管和盆底，而非整個結腸，但具體位置還不清楚。意識性與非意識性的界線在胃腸道的尾端比在頭端如口咽部更需進一步研究。

4.大腸運動的肌源性因素

很明顯，強直收縮在大腸的運動中非常重要。強直是指一種穩定而持續的收縮形式，不管在體外還是在體內比節律性或周期性收縮更難以評價。即使周圍環境因素暫時消失，強直收縮還是存在。因而，在RAIR中，黏膜機械性感受器興奮時肛門內括約肌強直收縮消失。在大腸，強直收縮的另一個特征是結腸袋壓跡。縮窄環以一定的間隔使大腸的腸腔凹陷形成壓跡，從而產生了像食草動物結腸的囊袋狀外觀。它們曾經被認為是固定的纖維性結構如隔膜。然而，至少在大腸，作為集團運動發生時的變化，這種結構的消失說明其一定是強直性收縮。

肌緊張的起源在所有個體不完全相同。肌緊張可以反映興奮性運動神經激發的肌肉強直，體神經支配的橫紋肌即為此。肌緊張也有可能是激素作用所致，或可代表肌肉組織自身的某種特征。在腸道平滑肌，肌緊張的來源至今還未進行仔細研究。在食管下段括約肌存在肌緊張。然而括約肌在體外被河豚毒處理后仍能產生持續性的肌緊張。這個結果和既往的證據表明，食管下段的肌緊張如果不是大部分，至少部分是肌源性的。目前，尚沒有理由推測大腸的肌緊張有不同的起源。實際上，肛門內括約肌部的肌緊張與食管下段非常類似。但是，有關大腸肌緊張還需要有說服力的實驗來證實。當然，內臟平滑肌的強制性收縮可能有多個起源。

5.一些整合的運動功能

（1）自制：

很明顯，直腸儲存糞便的功能對于大多數哺乳動物是非常重要的。這種自制功能主要與直腸肛管有關，且包含兩種不同的功能：直腸的儲存功能和肛管的閘門功能。排便的自主控制功能主要依靠肛門外括約肌。

直腸的儲存功能被認為與遠端胃相似，但實際上有幾點不同。首先，直腸的充盈是緩慢而持續的。這是一個持續性濃縮的過程而并非像胃一樣的稀釋過程。其次，胃的排空是緩慢而非完全性的，直腸的排空是突發且完全性的。當然，直腸也有像胃底一樣具有容受性舒張的功能。

然而，與直腸的容受性舒張相比，大腸的自制功能更依賴于肛門內外括約肌的閘門功能。肛門內、外括約肌作用機制不同。肛門內括約肌由環肌層在直腸末端的增厚而形成，它保持著持續緊張性，直腸充盈后可引起肛管直腸抑制反射。靜息時，內括約肌的收縮是形成肛管壓力的主要部分。因此，肛門內括約肌是靜息時自制性的主要決定因素。肛門外括約肌是從盆底肌延續而來的橫紋肌，與盆底肌接受相同的神經支配。當直腸突發充盈，肛門內括約肌緊張性收縮消失時，肛門外括約肌在排便自制力中發揮重要作用。肛門外括約肌在靜息狀態表現為持續的肌緊張，在意識的控制下可進一步收縮。排便序列性事件的第一步是直腸壓升高時，肛門內括約肌舒張，而肛門外括約肌收縮可以阻止其繼續發展。因此，肛門外括約肌維持的自制功能主要在排便即將發生時發揮。但是，肛門外括約肌的收縮并不是完全由意識支配，直腸的突然膨脹和來自肛周皮膚的刺激也可使肛門外括約肌產生非意識收縮。肛門外括約肌的自制功能還需要正常的直腸、肛管感覺功能。直腸肛管區域的感覺出現高敏或低敏都可導致肛門失禁，前者是因為反射增強，后者是因為直腸排空感覺的缺失。

（2）排便：

中樞神經系統參與排便短暫的序列性事件。有些動作是非隨意的，有些是隨意的。排便時腹壓增加隨意性動作，包括氣道的封閉，橫膈的下降及腹肌的收縮。非隨意性動作包括肛門內括約肌的舒張和排空直腸的蠕動性收縮。

排便過程開始于直腸肛管感覺的興奮和反射機制的建立。接受直腸機械性刺激的感受器的準確位置至今尚不清楚，但有大量證據提示它們可能位于鱗狀柱狀上皮交界處的黏膜附近，此區域有豐富的感覺神經末梢。各種機械性和化學性刺激可使感受器興奮，隨后出現第一步便意和第二步肛門內括約肌舒張。稍后出現第三步排便，即強有力蠕動收縮排空直腸。左半結腸大部分甚至結腸脾曲可能均參與這一過程，但其位置、速度及強度還需進一步研究。這種收縮也有可能僅僅是集團運動的一種特殊表現。

（3）大腸對進食的反射：

胃結腸反射涉及進食與排便的關系，但該名詞并不準確，因為刺激并不局限于胃，反射也不僅僅局限于結腸，其機制也不能確立為反射。

胃結腸反射的大體特征是進食可以增加左半結腸和右半結腸（及回腸）收縮的頻率和幅度，伴隨而來的是排便。該反射一般在20分鐘后或更長時間啟動，持續20～30分鐘。

對胃結腸反射性質的研究很多。“頭”機制認為食物的色、味和食欲可激起這種反射，但是并無令人信服證據，也未能證明胃是唯一刺激部位。然而營養物質進入十二指腸是非常明確的有效刺激，該反應由十二指腸黏膜內的化學感受器介導。

一定程度上，腸道的神經機制參與了胃結腸反射，但反射通路還不清楚。介導這個反射的運動神經是腎上腺素能、膽堿能還是氮能神經也未明了。一些證據表明，該反射可能部分由營養物刺激上消化道釋放激素所介導，包括很多激素，特別是胃泌素、膽囊收縮素和胃動素。區別該反射是神經性機制還是激素性機制沒有意義，很可能多種機制共同參與。在動物生理中，多種機制共同調節重要生理功能的現象普遍存在。

（4）情緒對大腸運動的影響：

日常經驗發現，急性焦慮癥能夠影響大腸的運動。遭受驚嚇和恐懼時可以伴隨非自主性排便。以往研究證明了急性焦慮與腸道功能之間的聯系，但確切機制及這種關系的意義還不清楚。目前發現，慢性焦慮對腸道運動功能也逐漸產生影響。腸道運動紊亂與各種性格障礙的關系緊密，但這種觀點的生理學解釋需要進一步研究。

三、先天性巨結腸癥的病理生理學

先天性巨結腸癥（HD）基本的病理生理特征是遠端狹窄段腸管缺乏神經節細胞，從而喪失蠕動功能，導致功能性梗阻。盡管進行了廣泛的研究，但HD的病理生理未完全清楚。目前對于腸管痙攣的發生機制或無神經節細胞腸段的強烈收縮尚無明確的解釋。

在內臟器官中，消化道是獨特的器官。消化道接觸各種各樣外源食糜的物理和化學刺激，形成功能豐富且能協調運動的肌性器官，從而確保在消化、吸收、排泄過程中，腸內容物有效地混合和推進。胃腸道的正常運動依賴于神經和肌肉的相互作用。

1.腸道的結構

（1）腸壁：

腸壁包含兩層平滑肌，即縱肌層和環肌層。縱肌層位于外側，由沿腸道長軸排列的薄層細胞形成。環肌層位于縱肌內側，由垂直腸道長軸排列的厚層細胞形成。兩層肌肉之間存在豐富的節細胞神經叢。環肌層的內側是黏膜下層。黏膜下層含有結締組織、腺體、小血管、次級神經叢、黏膜下叢。菲薄的黏膜下肌層將黏膜與黏膜下層分開。神經叢的神經細胞發出感覺纖維稠密地分布于黏膜。大量的與腸功能相關的內分泌細胞沿腸黏膜排列。

（2）平滑肌細胞：

平滑肌細胞呈細長形且有大細胞核，細胞核位于細胞中央。細胞通過縫隙連接，形成一個強大的功能單位。細胞間電刺激信號通過縫隙連接進行傳播。肌肉的活動水平取決于肌細胞本身的活動性和神經功能的發揮。膜電位的慢電波周期性地變化控制著肌肉節律性收縮。激發這些慢電波的起搏細胞是Cajal間質細胞（ICC）。

（3）Cajal間質細胞：

ICC是一種外形呈紡錘形，或呈多突起的間葉細胞。ICC廣泛分布于從食管至肛門的胃腸道黏膜下、肌肉內、環肌和縱肌間，形成一個網狀結構。ICC表面可表達一種叫C-Kit的跨膜酪氨酸激酶受體，因此，通過C-Kit免疫組織化學（簡稱“免疫組化”）染色可以進行ICC的定位。ICC作為腸壁的起搏細胞，發出的慢電波在平滑肌細胞間傳播。最近研究表明，ICC也可通過存在于神經末梢和肌細胞內ICC之間的突觸樣連接來調節腸運動神經遞質。但是，ICC的整體作用和腸神經系統對胃腸功能的控制作用機制依然不清楚。

（4）外源神經支配：

除上述討論的內源性肌性活動和ICC外，自主神經系統也控制消化道的運動。自主神經系統在非意識狀態下控制著內臟功能，可分為腦神經（副交感神經）系統、脊神經（交感和副交感神經）系統和腸神經系統（ENS）3個主要方面。脊神經系統傳遞外源調控信號。ENS是內在神經系統，不但調節腸道的運動功能，而且調節腸道的排泄、血流、免疫和內分泌功能。

內臟的外源神經包括含支配胃腸道上部的迷走神經和內臟神經，以及支配遠段腸道的盆神經。迷走神經內的副交感神經支配胃，大多數神經纖維是細胞體位于神經節內的感覺纖維。這些纖維會將胃和其他外周器官的信息傳遞給中樞神經系統。內臟神經是交感神經，盆神經包含交感和副交感纖維。脊神經的感覺纖維分布于胃腸道和中樞神經系統，細胞體位于脊神經的背根神經節內。

（5）內源神經支配：

腸神經系統（ENS）存在于胃腸道壁內，由神經元和支持細胞組成。ENS不但可以通過交感和副交感神經影響胃腸運動，而且可以獨立發揮作用。ENS含有約10億個神經元，是最大的自主神經系統，也是唯一與脊髓神經元數量相當的神經系統。在神經節內聚集著神經元胞體。ENS組成兩個神經叢，即腸肌間神經叢（Auerbach叢）和黏膜下神經叢（Henle叢）。腸肌間神經叢位于自食管到肛門的全消化道的縱肌層和環肌層之間。黏膜下神經叢又分為獨立的兩個神經叢。內黏膜下神經叢（Meissner叢）位于黏膜肌層下，外黏膜下神經叢與環肌層相鄰。黏膜下神經叢在食管和胃缺如，在腸道明顯。這種分布與神經叢的功能有關，腸肌間神經叢主要調節胃腸道的運動功能，而黏膜下神經叢主要與血流、分泌和吸收有關。肌間神經節與黏膜下神經節之間及不同腸段之間的神經元密度不同。典型的肌間神經節明顯比黏膜下神經節大。雖然腸神經系統的神經元同樣聚集成神經節，但形態上與腦神經形成的神經核不同。相反，每個腸神經節內含不同種類的神經元，而相鄰的神經節內盡管神經元數目不同，但可含有同樣類型的神經元。

ENS神經元的分類：可根據形態、神經化學或功能進行分類。區分這些特性需要不同的方法，包括光學和電子顯微鏡、免疫組化、電生理分析、細胞內染色和神經元投射逆行示蹤技術等。目前發現共有17種不同類型的神經元，但只有14種功能重要的神經元被確認。

1）形態學分類：

根據形態，神經元可分為Dogiel Ⅰ～Ⅶ型神經元和巨大神經元，大多數神經元為Dogiel Ⅰ～Ⅶ型。Dogiel Ⅰ型神經元細胞體扁平，有許多短、薄片狀樹突和一根長軸突，是腸道運動神經元。Dogiel Ⅱ型神經元細胞體相對光滑，細胞體上有各種各樣的長、短突起。長突起通過節間纖維延伸，經過數層神經節；短突起僅伸向神經節附近。Dogiel Ⅲ型神經細胞除有更多、相對較短的突起外，與Dogiel Ⅱ型細胞相似。

2）神經化學分類：

神經元通常分泌不同的神經遞質，即化學標志物。神經遞質的種類取決于神經元的類型和不同的腸段。ENS中化學遞質介導的突觸傳遞機制與其他部位相同，與中樞神經系統的復雜性相類似。ENS已確定釋放30多種神經遞質，依據功能定位見表2-4。腸神經遞質可以是小分子（如去甲腎上腺素、5-HT）、大分子（如多肽），或是氣體分子如NO和一氧化碳。

3）功能分類：

依據功能，神經元分為感覺神經元、中間神經元和運動神經元。

感覺神經元：包括外源性網狀傳入神經元（細胞體位于腸壁外的迷走神經和脊神經的傳入神經）和內源性初級傳入神經元（IPAN；細胞體位于壁內）。它們相互交流信息并與內分泌、免疫細胞的功能相互協同。IPAN是ENS 控制腸道消化的基礎，大腦維持能量、體液的動態平衡及疼痛、不適的感覺亦需要外源性傳入神經的信號。感覺神經元包括機械、化學、溫度感受器。機械感受器被膨脹信號激活并產生強直性肌肉收縮，但如果膨脹刺激持續，則產生蠕動活動效應。

IPAN除了被直接激活外，還存在特殊的傳感器如腸內分泌細胞。這些位于黏膜的內分泌細胞“品嘗”和感覺腸內容物，并于基底側釋放調節物，激活固有層中感覺神經末梢，再以突觸連接興奮或抑制性運動神經元傳遞信號。總之，腸內分泌細胞可特異性地感受腸腔內營養物質，而上皮下的IPAN也可感受腸腔內通過跨上皮自由彌散的化學物質。內分泌細胞在腸道的不同部位分布不同，其中十二指腸最多。主要遞質包括膽囊收縮素（CCK）、腸促胰液素、生長激素釋放抑制因子、5-HT、促腎上腺素皮質激素釋放因子。分泌5-HT的細胞存在于全腸道，是最大的內分泌細胞群體。

中間神經元：通常是Dogiel Ⅱ型神經元，分為一類上行中間神經元和三類下行中間神經元，但大多數是下行神經元。上行神經元為膽堿能神經元，下行神經元分泌復合型遞質，包括乙酰膽堿、NO、血管腸多肽、5-HT、生長激素釋放抑制因子（表2-4）。

運動神經元：通常是Dogiel Ⅰ型神經元，包括肌肉運動神經元、促分泌運動神經元（它們是或不是血管擴張劑）和支配腸道內分泌細胞神經元3種類型。肌肉運動神經元支配消化道的縱肌、環肌和黏膜肌層，是興奮性或抑制性神經元，可釋放遞質引起肌肉收縮或舒張（表2-4）。興奮性神經元遞質主要是毒蕈堿膽堿能神經元和快速能神經元（P物質和神經激肽A）。抑制性神經元遞質主要是NO，也可以是腸血管多肽、ATP、垂體腺苷酸環化酶激動多肽和一氧化碳。

2.HD的腸道

HD典型的病理特征包括狹窄的末端結腸，漏斗狀的移行區和擴張肥大的近端結腸。但是，這些特征可以隨疾病發展而變化。在新生兒時期，腸道可以表現出正常形態；但隨年齡增長，近端結腸逐漸肥大，較正常變厚、變長；結腸袋消失，縱肌層似乎完全包繞結腸。一直以來，HD梗阻癥狀被認為是繼發于遠端狹窄段腸管動力異常，但是對于HD遠端結腸痙攣發生的確切機制目前依然不明確。

（1）神經節細胞缺乏癥：

HD遠端結腸最特征的表現是在肌間神經叢和黏膜下神經叢中神經節細胞缺失。其中最常見的類型表現為無神經節細胞腸管延伸到直腸和乙狀結腸交界區，約占80%。神經節細胞缺乏區腸管是連續無中斷的，直達近側移行區。這一區域的長度可以變化，能延伸至數厘米，以神經節細胞減少癥為特征。有關HD其他異常也已經被描述，這些異常改變并豐富了HD的病理生理機制，也可以解釋無功能腸道的長度和梗阻程度不同之間的關系。

（2）膽堿能神經纖維增生：

伴隨神經節細胞缺乏癥，無神經節細胞腸段的肌間和黏膜下膽堿能神經纖維明顯增加。這些纖維表現為粗大的神經干，是外來副交感神經節前纖維。這些副交感神經元連續性釋放乙酰膽堿，導致局部膽堿酯酶過量堆積，應用組織化學染色技術能在黏膜固有層、黏膜肌層、環肌中發現這種典型特征。粗大的神經干和增加的膽堿酯酶在無神經節細胞的直腸末端最多，越接近正常腸道越少。近端增加的膽堿能神經纖維分布的腸管范圍并不一定與神經節細胞缺乏癥程度相對應，通常延伸到更近端。

藥理學研究表明，與正常結腸相比，HD無神經節細胞腸段在靜息和刺激后釋放的乙酰膽堿均明顯增加。HD患兒的血清和紅細胞中也能發現膽堿酯酶的增多。由于乙酰膽堿是主要的興奮性神經遞質，膽堿能神經纖維增生被認為是無神經節細胞腸段痙攣的原因。但是在神經節細胞缺乏癥的動物模型中，應用巖藻胺和升汞后，無神經節細胞腸段沒有神經束增生，但腸道仍然狹窄，并出現典型的梗阻癥狀。由此可見，膽堿能神經纖維的增生并不是腸管出現狹窄痙攣的先決條件。

（3）腎上腺素能神經纖維支配：

熒光組化研究用于腎上腺素能神經纖維的定位。研究表明，HD的無神經節腸段腎上腺素能神經纖維數量增加，但分布紊亂。腎上腺素能神經纖維存在于環肌、縱肌及黏膜層，而節細胞正常腸段基本缺如。盡管無神經節細胞結腸段腎上腺素能神經纖維增加，但對腎上腺素的敏感性無明顯增加。無神經節細胞結腸段去甲腎上腺素組織濃度是正常腸管2～3倍，調節腎上腺素生物合成的酪氨酸羥化酶也相應地增加。由于腎上腺素的神經生理功能是松弛腸管，所以無神經節腸段腎上腺素能神經纖維的過度活動不是導致腸管痙攣的原因。

（4）氮能神經支配：

NO被認為是參與腸道平滑肌松弛最重要的神經遞質之一，它在一氧化氮合成酶（NOS）的作用下，以L-精氨酸和分子氧為底物，合成L-瓜氨酸和NO。NO與胞質中的鳥氨酸環化酶結合，產生3′5′一磷酸環鳥苷酸（cGMP），引起平滑肌松弛。研究表明，NOS與煙堿腺嘌呤二核苷酸磷酸黃遞酶（NADPH）的減少共同存在，二者功能相同。

應用NOS免疫組化或NADPH黃遞酶組織化學染色，許多研究者對HD患兒無神經節細胞腸段和有神經節細胞腸段的NOS分布進行了檢測。在正常人和HD有神經節細胞腸段，黏膜下和肌間神經叢有顯著的NADPH黃遞酶染色，在環肌、縱肌及黏膜肌層有大量的NADPH陽性神經纖維。而在HD無神經節細胞腸段，肌層及黏膜肌層中NADPH黃遞酶陽性神經纖維明顯減少或缺如。明顯粗大的神經干輕微染色。Kusfuka和Puri檢測了7例HD患兒無神經節細胞腸段NOS mRNA，結果顯示，NOS mRNA僅為有神經節細胞腸段水平的1/100～1/50。以上結果表明，HD的無神經節細胞腸段中NO合成受損，這種缺陷阻止了平滑肌的松弛，從而導致HD患兒的腸管缺乏蠕動能力。

Bealer 等的研究比較了外源性的NO，即S硝基-NO-乙酰-青霉胺（SNAP）對無神經節細胞腸段的等張力平滑肌條的作用效果，結果發現靜息張力減少了70%，提示含NOS的神經分布減少可能與HD的發病機制有關。

（5）Cajal間質細胞（ICC）：

既往研究表明，包括HD在內的人腸動力性疾病中存在ICC異常。Wanderwinden等首次用C-Kit免疫組化研究HD，發現在HD的無神經節細胞腸段，ICC稀少且分布紊亂，而有神經節細胞腸段的ICC分布與對照組相似。Yamataka 等發現，HD肌層C-Kit陽性細胞稀少。在無神經節腸段兩層肌肉間的粗大神經干周圍有中等量的細胞聚集。Horisawa等發現，C-Kit免疫組化陽性細胞在無神經節和有神經節腸段無差異。Rolle等對全組織包埋切片和冰凍切片進行C-Kit免疫組化染色，發現HD患兒全部切除的腸管中ICC分布的變化不只在無神經節細胞腸段，而且用抗43-連接蛋白抗體定位連接ICC的縫隙連接，發現這種縫隙連接在HD的無神經節細胞腸段缺如，在移行段則大量減少。Rolle等提出HD拖出手術后腸道持續的運動障礙可能與ICC的功能受損和分布改變有關。

（6）腸內分泌細胞：

應用內分泌細胞免疫組化標記嗜鉻素A和突觸素，Soeda等證明，HD患者無神經節細胞腸段的內分泌細胞數量比正常腸段明顯增加，黏膜中增加的內分泌細胞可以明顯影響腸壁的持續收縮，這種收縮主要由5-HT介導。

（7）平滑肌細胞：

由于平滑肌是腸運動的最終效應器官，因此，在HD中平滑肌也可能存在異常。平滑肌細胞的細胞骨架由很多蛋白組成，這些蛋白的主要功能是作為結構框架，圍繞和支持平滑肌細胞內由肌動蛋白和肌球蛋白絲構成的收縮裝置。

Nemeth等應用免疫組化研究平滑肌內的細胞骨架分布，發現在無神經節細胞腸段平滑肌內抗肌萎縮蛋白、紐蛋白和結蛋白免疫反應性缺如或減弱，而在正常腸道或HD患兒的有神經節細胞腸管免疫反應性中等或偏強。神經細胞黏附分子（NCAM）是一種細胞與細胞黏附相關的表面糖蛋白，在神經肌肉系統的發育和功能維持中發揮重要作用。NCAM表達于正常神經支配的嬰兒腸管，腸平滑肌某些部分表達密度較低。而在無神經節細胞腸段，平滑肌中NCAM表達出現相反的結果。Kobayashi等發現，與有神經節細胞腸段相比，無神經節細胞腸段黏膜肌層中NCAM表達缺失。而Romanska等發現，在肌層特別是在黏膜肌層NCAM表達增加。以上兩個研究均提示在無神經節細胞腸段肥大的神經干NCAM高表達。

（8）細胞外基質：

目前已經認為細胞外基質（EM）異常與HD的發病有關，EM異常也可能影響到HD的病理生理。應用致死斑點鼠建立遠端無神經節細胞癥的動物模型，發現平滑肌層中EM成分包括層粘連蛋白、Ⅳ型膠原蛋白、糖胺聚糖和蛋白多糖分布異常。Parikh 等證明，無神經節細胞腸段中層粘連蛋白的濃度是有神經節細胞腸段的2倍，是同齡對照組的3倍以上。而且，通過免疫組化方法，發現層粘連蛋白、Ⅳ型膠原蛋白在無神經節細胞腸段固有肌層分布不均衡，且環肌比縱肌表達更明顯。同一作者也報道細胞外基質如腱糖蛋白和纖維粘連蛋白在HD患兒的無神經節細胞結腸段表達更明顯。

（9）近端有神經節細胞腸段的改變：

許多研究表明，部分HD患兒手術后很長時間存在持續的腸道運動功能障礙，提示腸道形態和功能異常不僅局限在無神經節細胞腸管。腸神經元發育不良（IND）是ENS的一種畸形，其特征是黏膜下神經叢存在巨大神經節、黏膜固有層存在異位神經節細胞、固有層和黏膜下血管周圍乙酰膽堿酯酶活性增強。

1977年，Puri等報道了首例緊靠無神經節細胞腸段近端的IND患兒。此后，許多類似病例相繼被報道。一些研究者報道，25%～35%的HD患兒合并IND，并強調這可能是HD拖出術后持續腸道癥狀的原因。最近，Sandgren等深入研究了致死斑點鼠HD模型近端有神經節細胞腸管，這種動物模型為自然突變的直腸乙狀結腸HD模型。他們發現回腸和無神經節細胞腸段近端的結腸黏膜下神經叢中的神經元數量增加，類似于人類的IND。他們認為這些發現可能解釋HD術后持續性的腸道運動功能障礙。Sandgren等也表明，在近端有神經節細胞腸段的NO增多且腸血管多肽表達上調，而P物質的表達下調。

3.HD腸道的運動

20世紀40年代，Swenson等描繪了HD病例腸管標本的蠕動過程圖，發現擴張的近端結腸收縮運動并不進入遠端的狹窄段，提示遠端結腸存在生理缺陷。該發現促進了對此類患兒新的治療方法即直腸乙狀結腸切除術的產生。Kobuta等對HD切除標本的不同腸段的電生理和藥理特性進行了多年研究，發現在擴張的有神經節細胞腸段，大多細胞在單一刺激下足夠引起一個細胞膜快速超極化繼而出現尖峰電壓，在移行段超極化的幅度減弱，必須反復刺激才可引起反應，而在狹窄的無神經節細胞腸段反復刺激也只能引起約20%的細胞去極化，只有增加脈沖數才能產生尖峰電位。該研究也已證明阿托品可消除HD全部腸段去極化反應，膜超極化對膽堿能和腎上腺素能神經纖維阻滯劑敏感，并可完全被河豚毒素消除。

以上結果表明腸管存在非腎上腺素能非膽堿能神經抑制性神經支配。通過研究非腎上腺能非膽堿能神經抑制性接點電位振幅變化發現，無神經節細胞腸段接受兩種不同來源的神經支配：①來自有神經節細胞腸段經過移行區的內源性抑制性神經支配；②來自低位末端無神經節細胞腸段的外源性興奮性神經支配。由于移行區是腸內容物停滯發生的部位，因此，內源性抑制性神經沖動的減弱可能是腸梗阻的原因。

總之，雖然HD的組織學特征是神經節細胞的缺如，但其不可能是腸壁痙攣誘發功能性腸梗阻的唯一原因。在HD無神經節細胞和近端有神經節細胞腸段，組織學發現可以解釋病變腸管的長度和梗阻的程度不成正比，以及HD拖出術后持續存在的梗阻癥狀。

（李　帥）