排便生理学的研究进展

张东铭

（第二军医大学 上海200433）

       人类排便机制是一个涉及多种因素复杂的生物调节过程。导致排便困难或便秘的因素往往不是单一的，而是数个因素并存，起相互协同作用或连锁反应，甚至形成恶性循环。近年来，随着便秘的发病率有明显上升趋势，排便生理学的研究引起人们的关注，并取得了长足进展。

1、正常排便活动的必备条件

1.1  结构正常的排便通道：结肠、直肠、肛管的结构特征如下：

(1)大肠纵肌：在结肠形成结肠带和结肠袋，有利于内容物推进性和非推进性袋状运动。在直肠，纵肌分散更有利于缩短肠管，趋粪便排出。

(2)大肠环肌：是肠管蠕动运动的基础。大肠末端的环肌层增厚并持续性张力收缩以闭合出口，即肛门内括约肌，也是直肠的括约肌。该肌对扩张直肠的反应是作同步弛缓，且这种弛缓的程度和速度与直肠扩张的程度和速度相关，该特性精确协调直肠内容物容积与内括约肌开闭的关系，有利于直肠合理发挥其自制与排出功能。

(3)大肠口径：从盲肠开始，结肠口径逐步缩小，至直肠与乙状结肠交界处最小，而在直肠壶腹部却突然扩大，在力学上，这种结构对内容物的运行可起加速作用。

(4)肛管长度：即肛管高压带长度或括约肌的“功能长度”，平均3.8±0.11cm，女性较男性稍短，年龄<3个月的婴儿更短。当括约肌用力收缩时肛管变长，用力排便时变短。临床研究证实：肛管长度在不少于3cm的情况下，其静息压仅需达到12mmHg（即为直肠静息压的2倍），则能充分维持肛门的关闭状态。如肛管短于2cm，则括约肌压力与直肠静息压之比至少为3（18—30mmHg），才能关闭良好，提示：肛门的关闭主要依赖于盆底括约肌的压力，但其效能可因肛管长度不足或过短所抵消。因此，在排便活动中，肛管长度的自制作用不容忽视。

(5)肛直肠轴：乙状结肠自第2骶椎平面向前转为直肠，二者轴线的夹角为直一乙肠角。在尾骨平面，直肠后折为肛管，二者轴线的夹角即肛一直肠角；排便时该角度增大（136.76°±1.51），排便后缩小（91.96°±1.52）。需要指出的是，肛直肠角在控便活动中起重要作用。通常在静息状态下，腹内压平均为5—10cmH₂O，直肠内压为10—30cmH₂O，而肛管静息压高于前者，为30—50cmH₂O，形成一个反方向的压力梯度，阻止粪便进入肛管。但是，腹内压可因咳嗽、喷嚏而骤然上升，高达200cmH₂O以上；直肠内压可因腹泻、痢疾而急剧上升，大大超过肛内压，此时，尽管盆底肌可随意收缩增大肛内压，最大增至168.25cmH₂O，但力量有限且不能持久，照理会发生失禁，但事实却不然，这是由于存在肛直肠角之故。

1.2  功能健全的括约肌群：肛提肌、耻骨直肠肌、外括约肌分别从上、中、下三个层面环抱肛直肠，并形成肌性隧道。^[1]隧道由双层横纹肌组成。内层为肛提肌垂直部纤维，即肛门悬带，外层为袢状的耻骨直肠肌。前者是隧道的“扩张器”，后者是隧道的“收缩器”，两层交替作用，一肌收缩时则另一肌放松。收缩时，隧道内层肌使肛管开放，而外层肌起闭合肛管的作用。所以肌性的肛直肠隧道在排便机构中是重要的部分。近期研究证实，隧道上口由肛提肌水平部呈“∞”字环形纤维环绕。隧道下口，内、外括约肌纤维呈肌性连续（muscular continuum），并与联合纵肌纤维交织混合，即该部不仅有横纹肌纤维还有平滑肌纤维，还发现有大量本体感受器，因而肛门括约肌下部是维持肛门自制的重要部分，它不仅可以起到闭合肛门的作用，还可鉴别粪便的性质，必要时还有延缓排便的能力。^[2]

1.3  完好的直肠顺应性：直肠能保持低压下粪便潴留。当直肠充胀，其容量上升为300ml时，直肠内压不出现任何变化，甚至反而下降，直到直肠所能耐受的最大容量引起便急感时，压力才明显上升，此种特性称直肠顺应性，在某种意义上讲与膀胱类似。正常人直肠顺应性为4—14ml/cmH₂O，如顺应性过高即贮存功能异常增大，便会损害排出功能造成便秘。如顺应过低即贮存功能异常缩小，也将影响排出功能，出现便频甚至失禁。所以直肠不仅是粪便的临床贮存场所，也是一个能精确控制的排出器官。

1.4  敏感的排便感受器：现代概念认为^[3]，排便感受器不在直肠，而在盆底组织骶前间隙或耻骨直肠肌内。直肠壶腹恰恰“坐”在富于感受器而十分敏感的盆底上，当进入壶腹的粪便达一定容量时，便引起明显的便意，并引发排便反射如内括约肌自动弛缓，肛压下降，外括约肌反射性松弛，腹压升高，如不加以意识性控制，排便即发生。实验证明，直肠容量约达50ml时可引起直肠充胀感，大约100ml可产生便意，120ml—220ml可引起持续便意或紧迫性便感，故直肠感觉在正常排便活动中起着重要作用。

1.5  Debray肛直肠抑制反射正常：排便时，内括约肌呈反射性松弛状态，若此时因某种原因必须立刻中断排便，则可主动收缩外括约肌，压缩处于松弛状态的内括约肌，后者通过逆向反射作用，使直肠扩张，粪便停滞，此即Debray反射，亦称“随意性抑制作用”。Debray反射可加大直肠扩张度，提高直肠顺应性，因而控便时间得以延长。由此看来，盆底横纹肌的控便作用并非依赖于其随意性收缩力的大小，而是取决于其反射活动增大直肠顺应性的结果。

2、影响排便活动的结直肠动力学因素

2.1  Cajal间质细胞（interstitial cells of Cajal, ICC）^[4]。近年来由于C-kit受体免疫组织化学技术的开展，证实了消化道ICC的存在。ICC是消化道的起搏细胞（pacemaker cell），相当于心脏窦房结的起搏细胞。这一发现无疑使人们对消化道动力的发生有更进一步的认识。现在知道：ICC是一种多形性或不规则形细胞，有的呈纺缍形或卫星状，与平滑肌细胞大小相似，小于神经细胞，广泛存在于消化管壁的各层中。在人类结肠，ICC存在于环肌间，与肠壁肌间神经末梢和平滑肌细胞有着密切关系。实验研究发现，应用抗C-kit单抗阻断ICC的发生、发育成熟，结果肠道无慢波出现，说明ICC具有肠道慢波起搏器的功能，对肠神经信号传递到效应器平滑肌细胞起重要的调控作用。据推测，ICC分布和功能异常可能是肠动力紊乱导致便秘的重要因素。

2.2  肠神经系统（enteric nervous system, ENS）

ENS是一个相对独立的调控肠道运动的自主神经系统，主要由粘膜下神经丛和肌间神经丛组成，故亦称壁内神经丛。ENS是结直肠蠕动运动的神经基础。刺激肠腔粘膜引起的神经冲动→粘膜下神经丛→肌间神经丛，使被刺激处近端肠管收缩，远端肠管舒张，如此一缩一张，变成向下传布的蠕动波，驱使肠内容物向肛门侧移动。当结直肠壁内神经丛的节细胞不存在时（如先天性巨结肠病），结肠就不能舒张，而是出现持续性收缩，造成粪便淤积肠腔扩大。当ENS遭到损害时（如长期服用接触性泻剂）会导致肠道传输功能减退。研究发现^[5]，STC病人结肠ENS的神经元及其突起均有明显的退行性变。

2.3  肠壁内神经递质

影响肠道传输功能的神经递质很多，而且新的递质仍在不断的被发现。一般将调节肠蠕动的神经递质分为兴奋性递质和抑制性递质两大类。但这种分类不能适用于所有递质，如5—羟色胺的作用可以表现为双向性。现将两类递质的来源及其主要作用列表简介如下：

表1  结肠兴奋性神经递质

表2  结肠抑制性神经递质

综上所述，可以看出：ENS和神经递质对结直肠运动的调控是密不可分的，它们共同构成一个精密的调控系统。如果释放递质的神经元受损，受体数量减少或结构改变，递质的合成或释放发生障碍或浓度异常改变等，破坏了ENS维持肠道正常运动的生化和功能的完整性，使肠道传输功能失调，影响了正常的排便活动，甚至导致便秘。因此对结肠ENS的形态、神经递质和受体等方面进行深入、系统的研究，将有助于对STC发病机理的进一步认识。

2.4  女性激素

许多妊娠期妇女和大约16%的育龄期妇女在月经期前都会出现不同程度的便秘症状^[6]，提示：女性激素可能与女性排便活动有关。研究证实，孕酮可使胃肠道平滑肌舒张、肠蠕动减慢；而且孕酮还可以使血清胃动素（motilin）含量降低，使肠内容物传输缓慢。在月经周期中，子宫内膜可合成较多的前列腺素E₂（prostaglandins E₂，PGE₂）和前列腺素F₂α，（prostaglandins F₂α，PGF₂α）并释放入血循环中。PGE₂可增加肠平滑肌移行性峰电（migrating spite bursts, MSB），PGF₂α可使近侧结肠的慢波频率减慢，MSB增加。上述女性内分泌的经前变化属正常生理现象。如果性激素在体内的代谢过程发生紊乱，导致血清性激素水平发生变化，则可能继发STC。

结语：

结直肠的排便机制十分复杂，是多因素的，各因素间的关系很难确定。近年来随着分子生物学技术的发展，功能基因的研究，调节人类胃肠动力的结合蛋白促动因子cDNAs已被克隆。一些病理性动物模型的建立，为排便生理和病理学的研究，提供了可靠的方法和理论依据，基因芯片技术的开发和应用，也为便秘的研究，开辟了新的途径。新型胃肠测压装置的发展和广泛应用，对肠传输紊乱性疾病的认识有了进一步的提高；微型机器人的研制成功，无疑给肠道动力的检测带来了新的活力，相信不久的将来，人们对便秘的诊治水平将会步上一个新的台阶。

参考文献：

[1]Shafik A. A new concept of the anatomy of the anal sphincter mechanism and physiology of defecation.Ⅷ.levator hiatus and tunnel; anatomy and function. Dis Colon Rectium 1979,22:539。

[2]Fritsch