肛门内括约肌解剖生理学研究进展

肛门内括约肌解剖生理学研究进展 ? 6O?结直肠肛门外科2006年第12卷第1期 肛门内括约肌解剖生理学研究进展 北京中医药大学东直门医院肛肠外科100700张书信 1肛门内括约肌的解剖学 肛管被肛门括约肌复合体(analsphinctercom— plex)围绕,肛门括约肌复合体由互相重叠的两层肌 肉构成.其外层为肛门外括约肌(externalanal sphincter,EAS),它是骨骼肌,为随意肌.肛门括 约肌复合体的内层为肛门内括约肌(internalanal sphincter,IAS),它是肛门括约肌复合体的不随意 的平滑肌部分. 肛门内括约肌是直肠环肌层的延续,属平滑肌, 呈珠白色.其上界平肛管直肠肌环平面,下达括约 肌间沟,包绕肛管上2/3部.IAS肌束为椭圆形,连 续重叠呈叠瓦状排列,上部纤维斜向内下,中部逐渐 呈水平,下部有些纤维稍斜向上.IAS下端最肥厚, 形成一条清楚的环状游离缘,有联合纵肌的弹性纤 维环绕.IAS的宽度为(2.32?0.65)cm,其厚度全 周并不一致,一般为(0.54?0.38)cm,高年和慢性 便秘者IAS较肥大.IAS的下缘,据测量,多数在 齿线平面以下,二者之间的距离为(0.79?0.01) cm,IAS与齿线平齐者占2.5.齿线一般居该肌 的中部或中下1/3交界处. 据国内张东铭观察,EAS皮下部均在IAS下缘 的下方,未发现二者居同一平面.内外括约肌发育 程度有个体差异,内外括约肌厚度的比例一般为1: 1.5,但有时相差很大,可达1:3或1:5,IAS很薄而 EAS特厚者占17.3Yoo,有的EAS皮下部几占肛管 全长的1/2;与此相反,也有EAS很薄弱而IAS厚 度超过EAS的情况. 在下方部分的IAS内有来源于联合纵肌的纤 维插入,形成黏膜悬韧带.肛门腺导管也横穿IAS, 其中有些肛门腺导管终止于内外括约肌肌间间隙. 2IAS的生理学 2.1IAS的肌电活动 IAS持续保持张力并间断表现出慢波和超慢 波.在静态测压记录仪上,慢波表现为低幅波,其频 率为10,20/minl1.动态测压证实慢波是肛管主 要的运动形态.这些波的频率在肛管远端最高, 可能有助于保持肛管远端空虚状态,保持肛管上皮 感觉的灵敏,防止感觉迟钝.肛管慢波活动在肛门 控制中起作用一.约1O%的健康人会出现超慢波, 其频率<2/min.超慢波在痔患者中较为常见,痔 切除术后消失,说明其可能由肛垫引起.独立的 IAS上可以检测到这些波,说明其源于IAS. Penninckx等提出超慢波可能由直肠活动产生而表 现为IAS松弛l6J.特发性肛门失禁患者经常表现 为超慢波消失,即使有,其振幅一般也减小口一. 2.2IAS的机械活动 在安静情况下,IAS处于紧张性收缩状态,这种 紧张性收缩是形成肛管内压的原因之一.但其紧张 性收缩的机理还不十分清楚.有人认为,IAS紧张 性收缩的本质是一种本体感受性骶髓反射,其中交 感神经的持续兴奋有重要作用,但这种观点尚未得 到公认. IAS上可观察到有节律的自发的机械活动,它 不受神经阻滞剂的影响,因而是肌源性的.正因为 如此,IAS可以处于半强直状态.IAS收缩频率的 变化会导致缓慢波动的张力改变. 肛管测压发现静息时肛管压力表现为有节律的 慢波,肛管的这种压力变化被认为来源于IAS,因为 它们的变动频率与记录到的IAS的电变化相同. 其次,直肠扩张可降低IAS的张力,并减弱电与压 力的变化.但也有人认为用体表电极记录的电变化 是由于IAs收缩引起的.但是不管其来源如何,如 果电变化能够表现压力变化,那么,记录IAS的电 活动仍然是有意义的. IAS慢波的频率在肛管下部比肛管上部要高, 这种内向的压力差可能会迫使少量的肠内容物从肛 管移回到直肠. 超慢波可能与较高的基础肛门压相关.在发生 超慢波的人群中,其肛门压常大于100mmHg,在痔 和肛裂病人中较常出现超慢波,而这些病人中,基础 结直肠肛门外科2006年第12卷第1期?61? 肛门压通常很高. 静息时肛门压是由IAS和EAS的张力性收缩 来维持的.但两者的比例在不同情况下是不同的. 比如当EAS被阴部神经麻醉而阻滞时,用直径7 mm的导管来测压时,75的压力来源于IAS;而用 箭毒麻痹EAS后用直径3mm的微型测压器来测 时.70的压力来自IAS. 一. 3J勺神经支配 IAS的神经支配问题是一个十分复杂的问题, 至今仍未完全清楚. 2.3.1交感神经的作用 IAS的交感神经来自腹下神经.交感神经对于 IAS的支配作用并非一成不变的.早在1920年, Gaskell用猫做实验,提出交感神经对IAS有兴奋 作用,而副交感神经则有抑制作用.1930年, Rankin和Loarmonth观察到刺激骶前神经的外周 切缘可以引起IAS的强烈收缩.1988年,Carlstedt 报告在术中刺激骶前交感神经导致IAS收缩]. 然而,Shepherd和Wright观察到,交感神经对IAS 有抑制作用,骶前神经刺激时IAS松弛j.20世纪 80年代以来的研究说明刺激骶前交感神经可引起 IAS的松弛...Iubowski等人研究了8例病人在 术中刺激骶前交感神经的作用,发现其中7例病人 肛管压力急剧下降,1例病人在术中给予a和』3受 体阻滞剂,肛管压力下降.说明刺激骶前神经引起 IAS松弛,提示在体内这些神经能使IAS松弛.同 时他们还对3例直肠切除的病人在术中进行了直肠 肛门反射通路的研究,发现在骶前神经阻滞和直肠 完全游离后仍存在直肠肛门反射,而直肠环肌切开 后此反射即消失,说明此反射有其局部的内在通 路. 2.3.2副交感神经的作用 IAS副交感神经来自盆神经(S1—2),其末梢纤 维与壁内神经丛的突触后神经元相突触.副交感神 经对IAS的作用更为复杂.Frenckner和Ihre的研 究没有发现关于IAS的副交感神经释放.然而 Gutierrez等通过对志愿者的研究发现,输入毒蕈碱 受体阻滞剂乌拉胆碱,可以导致肛管压力的降低,提 示副交感神经对IAS有抑制作用. Raltan和Shah研究了骶神经对负鼠IAS的作 用,发现刺激s3和s4可引起IAS松弛,而刺激其 他骶神经对IAS没有明显作用,说明刺激骶神经对 IAS主要起抑制作用l_】.Matsufuji和Yokoyama 对犬的IAS平滑肌运动的神经控制机制进行了研 究.也发现骶神经刺激可产生IAS的松弛,而刺激 骶神经对直肠平滑肌的作用是先松弛后收缩_】". 2.4IAS与肛门自制 肛门自制是肛门的主要功能,包括三个方面的 意义,一是粪便的顺利排出,二是粪便的自主控制, 三是夜间的大便控制.肛门自制是一个精细而复杂 的过程,涉及到神经,肌肉,血管,黏膜,衬垫,直肠 瓣,肛直角等许多方面,到目前为止人们尚未完全明 了其确切机制. 在肛门自制的三个方面中,IAS都有着十分重 要的作用.肛门静息压中55,85来自IAS. 由于在非排便状态下,IAS始终保持收缩状态,保证 了肛门在平时处于闭合状态.由于EAS是随意肌, 因此在夜间睡眠状态下,IAS的这种作用尤其显得 重要. IAS功能的良好对于排便有至关重要的作用. 正常情况下,大便进入直肠后,直肠逼便肌(rectal detrusor)收缩,通过直肠肛门抑制反射(rectoanal inhibitoryreflex,RAIR)引起IAS松弛.如条件允 许,则通过自主EAS,并增加腹压,粪便得以排出; 如条件不允许,则通过自主收缩EAS,压迫IAS使 其收缩,通过随意抑制反射(voluntaryinhibitionre— flex)使直肠逼便肌松弛,粪便逆流回乙状结肠使便 意感消失.若IAS功能失调不能松弛,则会引起出 口梗阻,导致排便障碍和便秘.同时直肠颈压力增 高,血流不畅,进而可引起痔等疾病.若由于手术等 原因导致IAS结构不完整,则会导致大便失禁. 3IAS与肛肠外科疾病 3.1IAS与肛门失禁 因为直肠膨胀后可引起IAS的松弛反应, Scharli等提出IAS的作用是当推进波引起直肠扩 张时为排便做准备l_】.另一方面,这种松弛反射在 肛门控制功能中起着很重要的作用.这主要是因为 IAS松弛时,能够使直肠内容物与感觉敏感的直肠 黏膜相接触,从而分辨直肠内容物的性质.根据获 得的感觉信息,如为气体可以排出,而液体和固体内 容物则视情况予以保留. ? 62?结直肠肛?外科2006年第12卷第1期 肛管静息压的维持主要靠IAS,说明IAS在肛 门控制功能方面的重要作用,肛门失禁患者中三分 之二有肛管静自,压力降低,反过来说明IAS对于肛 门自制的作用. 关于IAS失调引起肛门失禁的机理,Shafik提 出由于IAS功能障碍导致的直肠肛门束紧反射 (anorectaltighteningretlex,ATR)的失调是引起 肛门失禁的原因.所谓ATR即指当直肠扩张时 会引起直肠颈的收紧.当直肠被缓慢充胀时,ATR 的产生主要是靠IAS的作用,而当快速扩张直肠 时,会出现直肠肛门抑制反射,此时IAS松弛,ATR 的产生是由于EAS收缩所致.Shafik的研究发现, 肛门失禁患者不出现ATR. Vaizey等的研究说明IAS平滑肌的退行性变 也是导致大便失禁的一个原因.他们对没有神 经病变,组织破坏,EAS薄弱或感觉异常等情况的 大便失禁患者进行腔内超声研究发现,这些患者 IAS变薄,回声增强,边界不清. 有人对神经性大便失禁者的IAS超微结构进 行研究,发现失禁患者的IAS平滑肌细胞异常,表 现为平滑肌细胞缺失,剩余细胞的正常关系破坏,弹 性组织拉伸,胶原纤维成分增加等..尽管这些 改变不一定是大便失禁的始发原因,但是它与肛管 静息压降低和临床症状是有关系的. Speakman等对神经性大便失禁患者IAS上的 发现大便失禁患者和 神经肽进行了免疫组化研究, 对照组在血管活性肠肽,神经肽酪氨酸等神经肽的 分布和密度方面没有差异.提示IAS上的神经肽 对神经性大便失禁患者没有影响l2. 许多学者报告,大便失禁患者RAIR异常. Neill等观察到大便失禁和直肠脱垂患者的IAs在 排便急迫感产生之前就松弛了l2.直肠灌注盐水 后,大部分大便失禁患者表现出IAS的异常松弛, 在较低灌注量时即发生外漏现象引.另外还有学 者报告在一些大便失禁患者,RAIR消失,说明IAS 受到严重损害. 3.2IAS与便秘 IAS致便秘原因主要有两个方面:一是RAIR 异常,二是IAS的器质性病变l2. 由于RAIR异常使IAS不能反射性松弛以开 放肛管可致便秘.常见的原因有:?肠壁神经节细 胞缺乏,直肠扩张时不出现RAIR.粪便不能排出, 导致巨结肠.?直肠无力:由于直肠无力,逼便肌不 能收缩.IAS不能反射性松弛,即使直肠内充满粪 便.也不能排出.?支配IAS的神经异常:ShMik 通过对便秘患者进行造影,内镜,肠运输试验,直肠 测压,肌电图,IAS活检等检查,发现支配IAS的神 经异常可影响神经反射,致使IAS痉挛性收缩,使 RAIR失效. IAS的器质性病变也可以导致IAS不能松弛 而发生便秘.英国St.Marks医院的Kamm等报 告遗传性IAS肌病导致一过性直肠疼痛和便秘的 病例,该家族5代人中每代至少有1人发病.临床 检查IAS肥厚,顺应性降低,肛管压力增高,组织学 检查发现IAS空泡样变,肌内膜纤维化增加.体外 试验,病变的IAs对去甲肾上腺素,异丙肾上腺素, 氯化氨酰胆碱,二甲基哌嗪及电刺激均不敏感,表明 IAS平滑肌纤维已严重丧失功能,免疫组化检查显 示P物质,降血钙素基因相关肽,神经肽Y,血管活 性肠肽等与对照组无差异. 另有学者观察到,在一些便秘患者中,RAIR正 常,但IAs所产生的静息压却显着升高,IAS呈过 度收缩状态,这种情况称为IAS过度活动(overac— tivity)lf21. 3.3IAS与肛裂 肛裂是肛管的裂伤,大部分是特发性的,没有潜 在的病变过程.最初人们认为肛裂的形成是由于粗 大干硬的粪便通过时皮肤撕裂所致.然而近来人们 认识到肛裂是一种缺血性溃疡.但近些年研究发 现,并非所有肛裂患者均有便秘,肛裂形成的原因是 由于肛管后正中部位血流不足,其末端动脉的平均 动脉血压为85mmHg,肛门内括约肌痉挛使肛管静 息压增高,经常大于90mmHg,压迫血管导致局部 缺血,致使裂口不能愈合.'一. 3.4IAs与其他肛门直肠疾病 肛门瘙痒症的产生与IAS功能障碍有一定关 系,Eyers和Thomson发现在肛门瘙痒症患者中, 粪便污染内裤现象是很常见的,直肠测压表明.这些 患者在直肠扩张时,IAS松弛的程度深且时间 长".研究证明,肛门瘙痒症患者肛管压力降低, 松弛时间延长,在直肠灌注时引起溢漏所需要的液 体量明显降低".. 结直肠肛f1外科2006年第12卷第1期?63? 直肠脱垂患者 IAS功能障碍与直肠脱垂有关. 肛管静息压降低,RAIR很少出现,直肠脱垂抑制了 IAS的肌电活动,使肛管压力降低..Farouk等直 肠固定术后,IAS功能恢复,肛管静息压增加. 肛门直肠疼痛的产生与IAS的痉挛有关.另 外,IAS张力增高导致直肠颈压力增高,血液回流不 畅,加之排便不畅而努挣,是痔形成的一个原因. 4干预1AS药物的研究 对IAS产生作用的药物可大致分为以下几类: (1)抗胆碱类药物:抗胆碱类药物作用于消化 道的主要机制在于作用支配消化道运动的胆碱能神 经元和效应器细胞上的乙酰胆碱受体,阻断乙酰胆 碱与其受体相结合,因而呈现出松弛平滑肌作用. (2)拟交感类药物:消化道平滑肌除接受来自 迷走神经兴奋性纤维支配外,还接受来自交感神经 抑制纤维的支配.拟交感类药物抑制肠蠕动并降低 多数肠平滑肌的张力. (3)N()及N()供体:N()在人的胃肠组织中主 要分布于肌层和黏膜下层,以环形平滑肌最多.N() 能直接扩散到平滑肌细胞,通过激活鸟苷酸环化酶 使cGMP堆积,降低Ca浓度,产生强大的平滑肌 松弛作用.体外试验和体内试验都证明N()及N() 供体可以使IAS松弛,并使肛管静息压降低.~. (1)钙离子拮抗剂:正常的平滑肌收缩依赖于 Ca2+与钙调蛋白的结合.结合后形成的复合物激 活肌球蛋白轻链激酶(myosinlightchainkinase, MICK),从而导致轻链肌球蛋白磷酸化.磷酸化促 使活化的肌球蛋白相互作用而出现平滑肌的收缩. 钙离子拮抗剂通过限制Ca跨平滑肌细胞膜进入 细胞内或改变神经递质的释放而抑制平滑肌的运动 功能.导致IAS松弛.近来研究发现局部应用29/6 硫氮酮或0.2硝苯吡啶凝胶可降低肛管静息 压. (5)肉毒毒素(BT):肛门测压研究表明BT可 以作用于IAS,使其松弛.其机理是阻止去甲肾上 腺素介导的交感神经传出,这可能是一种节后作用, 在神经肌肉接头部位减少去甲肾上腺素的释放.. 5展望 随着人们对健康和生存质量要求的不断提高, 对IAS的重视程度也必将越来越高,对IAS的研究 也将越来越深入.相信在不远的将来,人们对IAS 的生理功能及其调节就会形成比较明确和一致的看 法.解剖和生理的研究必将促进调节IAS的药物 的研究与开发.这将有可能从根本上改变人们目前 对一些肛肠疾病的病因病机的认识,并为新药物和 新的治疗方法的产生奠定良好的基础. 参考文献 1HancockBD.Measurementofanalpressureandmotili— ty.Gut.1976,17:645—651. 2WaldronDJ.KumarD,HallanRI,eta1.Prolongedambu— lantassessmentofanorectalfunctioninpatientswith prolapsinghemorrhoids.DisColonRectum1989,32: 968—974. 3SorensenSM.GregersenH,SorensenS,eta1.Spontaneo— USanorectaIpressureactivity:evidenceofinternaIanal sphinctercontractionsinresponsetOrectalpressure waves.ScandJGastroenterol1989,24:115-200. 4ReadMG,ReadNW.HaynesWG?eta1.Aprospective studyoftheeffectofhaemorrhoidectomyonsphincter functionandfaecalincontinence.BrJSurg,1982,69: 396-398. 5HancockBD.SmithK.Theinternalanalsphincterand LordSprocedureforhaemorrhoids.BrJSurg,1975,62: 833—836. 6PenninckxF,IestarB,KerremansR.Theinternalanal sphincter:mechanismsofcontrolanditsroleinmaintai— ninganalcontinence.BaillieresClinGastroenter— Ol,1992,6:193-214. 7SangwanYP,(;oilerJA,SchoetzDJJr,eta1.Relationsh— ipbetweenmanometricanalwavesandfecalincontinen— ce.DisColonRectum,1995,38:370—374. 8CarlstedtA,NordqrenS,FasthS.eta1.Sympatheticner— VOUSinfluenceontheinternalanalsphincterandrectum inman.IntJColorectalDis,1988,3:90—95. 9ShepherdJJ.WrightPG.Theresponseoftheinternala— nalsphincterinmantostimulationofthepresacral nerve.AmJDigDis,1968,13:421—427. 10SangwanYP,SollaJA.Internalanalsphincter:Advanc— esandinsights.DisColonRectum,1998,41:1297— 1311. 11IubowskiDZ,NichollsRJ,SwashM,eta1.Neuralcont— rolofinternalanalsphincterfunction.BrJSurg,1987, 74:668—670. 12FrencknerB,IhreT.Influenceofautonomicnerveson theinternalanalsphincterinman.Gut,1976,17:306— ? 64?结直肠肛门外科2006年第12卷第1期 20 22 23 26 28 3lZ. 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