肛门内括约肌解剖生理学研究进展[指南]

肛门内括约肌解剖生理学研究进展[指南] 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 1 肛门内括约肌的解剖学 肛管被肛门括约肌复合体(anal sphincter complex)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(external anal 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(internal anal 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 3%，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。 2 IAS的生理学 2 1 IAS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/min,1,。动态测压证实慢波是肛管主要的运动形态,2,。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,3,。约10,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,4~6,。Penninckx等提出超慢波可能由直肠活动产生而表现为IAS松弛,6,。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,7,。 2 2 IAS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100 mmHg，在痔和肛裂病人中较常出现超慢波，而这些病人中，基础肛门压通常很高。 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3 mm的微型测压器来测压时，70,的压力来自IAS。 2 3 IAS的神经支配 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在术中刺激骶前交感神经导致IAS收缩,8,。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,9,。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,10,。Lubowski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α和β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,11,。 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,12,。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。 Rattan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,13,。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,14,。 2 4 IAS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 inhibitory reflex, 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(voluntary inhibition reflex)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。 3 IAS与肛肠外科疾病 3 1 IAS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,15,。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。 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息压力降低，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(anorectal tightening reflex, ATR)的失调是引起肛门失禁的原因,16,。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,17,。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,18，19,。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上的神经肽进行了免疫组化研究，发现大便失禁患者和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,20,。 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,21,。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,22,。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,23,。 3 2 IAS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,24,。 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:Shafik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,25,。 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 Mark's 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,26,。 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著升高，IAS呈过度收缩状态，这种情况称为IAS过度活动(overactivity),24,。 3 3 IAS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85 mmHg，肛门内括约肌痉挛使肛管静息压增高，经常大于90 mmHg，压迫血管导致局部缺血，致使裂口不能愈合,27，28,。 3 4 IAS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,29,。研究，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,30，31,。 IAS功能障碍与直肠脱垂有关。直肠脱垂患者肛管静息压降低，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,32,。Farouk等直肠固定术后，IAS功能恢复，肛管静息压增加,33,。 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IAS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) NO及NO供体:NO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。NO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Ca2，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NO及NO供体可以使IAS松弛，并使肛管静息压降低,34,39,。 (4) 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(myosin light chain kinase，MLCK),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Ca2+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2,硫氮酮或0 2,硝苯吡啶凝胶可降低肛管静息压,40，41,。 (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,42,。 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。