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摘要
背景和目的:唾液的亚硝酸盐含量高，来自于饮食中的硝酸盐的肠唾液循环，当唾液遇到酸性胃液时，亚硝酸盐转化为亚硝酸盐、亚硝化物质和一氧化氮。在健康的志愿者中，这种潜在的诱变化学物质主要集中在胃贲门。我们研究了Barrett患者胃酸反流时这种腔内化学的位置。
方法:研究了10例巴雷特氏症患者在给予2 mmol硝酸盐之前和之后的情况。使用微透析探头，我们同时测量了食管近端、巴雷特节段、裂孔囊、胃近端和胃远端亚硝酸盐、抗坏血酸、总维生素C和硫氰酸盐浓度和pH值。在一个亚组中，也测量了实时的一氧化氮浓度。
结果:在反酸过程中，Barrett节段是酸催化亚硝化作用潜力最大的解剖部位，10名受试者中有2名在硝酸盐处理前，9名在硝酸盐处理后，Barrett节段亚硝酸盐中位数浓度超过抗坏血酸。催化酸亚硝化的硫氰酸盐在所有解剖部位都很丰富。进入酸性的巴雷特段后，亚硝酸盐和最低的抗坏血酸/总维生素C比率大幅下降，表明在这个解剖部位唾液亚硝酸盐减少为一氧化氮。观察到胃酸反流发作时，巴雷特节段内的一氧化氮浓度可达60 μM。
结论:酸性胃返流液和富含亚硝酸盐的唾液之间的相互作用激活了巴雷特食管内潜在的诱变腔内亚硝化化学反应。
- 巴雷特食管
- 硝酸
- 亚硝酸盐
- 亚硝化作用
- 一氧化氮
- gastro-oesophageal返流性疾病
- 食道癌
来自Altmetric.com的统计
食道腺癌的发病率在过去的25年中显著增加。1，2这种癌症的一个重要危险因素是胃食管反流。3.假设胃酸、胃蛋白酶、可能还有胆汁的反流导致食管黏膜的进行性损伤，导致柱状和肠上皮化生、异型增生和腺癌。然而，尚不清楚返流液诱导的粘膜损伤是否足以诱发癌症，还是仅仅使上皮细胞对腔内致癌物敏感。
多年来，人们一直对腔内亚硝酸盐作为一种潜在的人类上消化道致癌物感兴趣。亚硝酸盐在上消化道的主要来源是吞咽唾液，其高亚硝酸盐含量来源于饮食中的硝酸盐。人体吸收的25%的硝酸盐被唾液腺从循环中吸收并分泌到口腔中。4寄生于舌背的细菌将大约30%的硝酸盐转化为亚硝酸盐。5，6每24小时吞咽约1500毫升唾液，亚硝酸盐浓度在20 μmol/l到5 mmol/l之间变化。5，7大量的亚硝酸盐因此通过吞咽的唾液进入人类的食道和胃。
当亚硝酸盐被吞下时，唾液从食管腔的中性pH值进入胃腔的酸性环境中，在那里它立即转化为亚硝酸盐和亚硝化物质，如N2O3.也没有+．8日,9后者与唾液中也分泌的硫氰酸阴离子结合，形成重要的亚硝化物种NOSCN。8日,9这些亚硝化物种可以与各种N-亚硝基化合物形成潜在的致癌物N亚硝基的化合物。8日,9
主要抑制因素的产生N从亚硝酸盐进入酸性胃的-亚硝基化合物是抗坏血酸，在胃液中积极分泌。10日,11维生素与亚硝化物质发生反应，将其还原为一氧化氮，在这个过程中，维生素自身被氧化为脱氢抗坏血酸。12 -14虽然抗坏血酸的这种作用抑制了腔内产生N-亚硝基化合物，在此过程中产生的一氧化氮很容易扩散到邻近的上皮细胞，并在上皮内诱导亚硝化应激。14这是由于高浓度的一氧化氮与氧分子迅速反应形成氮2O3.．15后者可以直接脱氨DNA或通过形成的间接损伤DNAN亚硝基的化合物。15一氧化氮也被证明可以抑制一些DNA修复酶。16，17
我们最近检查了胃分泌酸健康且无反流疾病的受试者摄入硝酸盐后的腔内亚硝酸盐化学。18我们发现这种化学反应主要集中在胃贲门，唾液中的亚硝酸盐在这里首先与酸性胃液相遇。这个解剖位置具有最有利的化学条件N-亚硝基化合物在亚硝酸盐含量最高、维生素C含量最低的酸性环境中形成。此外，我们发现饮食硝酸盐产生的一氧化氮浓度峰值出现在胃贲门处。19这些观察提高了发生在胃贲门的活性腔内亚硝化化学反应可能有助于发生在该解剖部位的突变的高发率的可能性。
在严重胃食管反流的受试者中，唾液第一次遇到酸性胃液的解剖位置向近端移动，发生在食管内而不是胃贲门。在目前的研究中，我们检查了严重胃食管反流疾病患者摄入硝酸盐后的腔内亚硝酸盐化学。我们的研究表明胃食管反流将最大腔内亚硝化应激位置从胃贲门移至远端食管。因此，我们的目的是研究胃食管反流期间由唾液亚硝酸盐引起的腔内亚硝化应激的解剖位置。
对象和方法
主题
对有内镜下Barrett食管证据的患者进行检查。在每个受试者中，柱状排列的食管延伸到胃褶皱上缘近端至少3厘米，这是通过以前的内窥镜检查确定的。从胃褶近端到胃腔膈缩窄发生点测量裂孔疝的大小。所有患者均行食管柱状切片检查证实肠化生。每个病人都被证实是幽门螺杆菌胃窦和胃粘膜活检组织检查和快速脲酶试验均为阴性。
使用微透析探头的研究
Microdialysis探针
我们使用CMA柔性微透析探针(MAB 7.8.10;生物技术仪器有限公司，Herts, UK)测量与亚硝化作用相关的化学物质(即亚硝酸盐、硫氰酸、抗坏血酸和总维生素C)的局部腔内浓度。我们之前已经验证了在人类上消化道存在的条件下研究这些化学物质的这种方法。20.5个这样的探头被连接到直径3.3毫米的鼻胃管(Rüsch Manufacturing, Lurgen, UK)，如前所述。18该设备是为每个患者单独设计的，因此其中一个探头将位于以下每个解剖部位:鳞状食管、巴雷特节段、裂孔疝、胃近端和胃远端。在鼻胃管旁安装了一根多通道pH值导管(Synectics Medical Ltd.， Enfield, UK)，以便我们能够监测每个微透析探头位置的腔内pH值。裂孔疝微透析探头位于胃食管连接处下方1cm处(由胃褶皱近端位置定义)，Barrett探头位于胃食管连接处上方2.5 cm处。胃微透析探头位于裂孔疝探头远端5cm和10cm处。食管鳞状上皮内的探针位于巴雷特探针近端10cm处。细孔特氟龙管(Nutricia Health Care, Trowbridge, Wiltshire, UK)连接到该组件上，其开口位于鼻胃管的尖端，用于硝酸溶液的胃内输送。
使用微透析探头的临床程序
受试者停止所有抗分泌药物至少5天，并被指示在手术前24小时内避免富含硝酸盐的食物。他们从前一天晚上开始禁食，并在早上参加了检查，接受了内窥镜检查，以确认解剖位置，并使用无线电不透明夹(Hemoclips, Olympus clips HX-600-090;KeyMed, soend -on- sea, UK)在鳞状柱状骨交界处和胃-食管交界处划出Barrett节段。随后，微透析探头组件经口通过，并使用夹子和pH传感器作为参考点在透视下定位。
本研究的目的是检查胃食管反流过程中的亚硝化化学。为了在整个实验过程中保证胃食管反流，受试者均采用右侧卧位，同时或不采用俯卧位诱发胃食管反流。静脉注入低剂量的五胱甘肽(0.06 μg/kg/h)(英国Wallsend剑桥实验室)，以刺激胃分泌的生理水平和胃酸反流。
前15分钟收集的微透析样品(代表传入管中的死区)被丢弃，随后40分钟收集用于分析。在此基础收集后，通过连接在鼻胃管上的细特氟龙喂饲管灌胃2 mmol硝酸钾。这是一份沙拉中硝酸盐的含量。21给予硝酸钾40分钟后，进一步进行40分钟的微透析收集。这是为了确保在开始微透析收集前唾液亚硝酸盐浓度升高。
如前所述，每15分钟从留置静脉导管中提取静脉血以测定血清硝酸盐，每15分钟提取唾液样本以测定亚硝酸盐和硫氰酸盐。18
研究使用一氧化氮探针
一氧化氮传感器
我们使用了一种微型定制的一氧化氮传感器(World Precision Instruments Inc.， Sarasota, Florida, USA)来测量上消化道内的腔内一氧化氮浓度，如前所述。19使用防水胶布将锑pH传感器(Synetics Medical Ltd)连接到一氧化氮传感器上(Sleek, Smith and Nephew, Hull, UK)， pH传感器位于一氧化氮探头尖端附近。细孔特氟龙进料管也被连接到组件，以允许硝酸盐溶液的胃内灌注。
使用一氧化氮探针的临床程序
参与微透析实验的3名受试者进行了食管内一氧化氮测定。实验条件与微透析实验相同。一氧化氮传感器组件被口腔插入到胃-食管交界处预定内窥镜下10厘米远的点。一个普通的腹部x雷被带去检查传感器的位置。然后取出传感器，直到它进入Barrett的食管，并保持在间歇酸反流发生的位置，如ph值间歇下降所示。每15分钟收集唾液亚硝酸盐和血清硝酸盐，并如上处理。
然后将传感器重新插入到胃-食道交界处远端10cm处，并将50ml无菌水中的2 mmol硝酸钾灌胃给药。探头再次缓慢地收回，并保持在巴雷特节段内的一个位置，在那里有间歇性胃酸反流的证据。
化学分析
如前所述，测定血清、唾液和微透析液中硝酸盐、亚硝酸盐、抗坏血酸、总维生素C和硫氰酸的浓度。22日-25
统计分析
除非另有说明，数据以中位数和四分位范围表示。在微透析实验中，采用Kruskal-Wallis试验分析上消化道不同区域的亚硝化化学物质浓度，以获得硝酸盐处理前后的数据。用单样本Wilcoxon检验分析硝酸盐微透析前后数据的比较。血清硝酸盐、唾液亚硝酸盐和硫氰酸盐数据以及上消化道不同区域的pH值采用单样本Wilcoxon检验和Bonferroni校正进行分析。
对于一氧化氮实验，将血清硝酸盐和唾液亚硝酸盐浓度分为硝酸盐前期和硝酸盐后期，并通过单样本Wilcoxon检验进行分析。
对于抗坏血酸与总维生素C比值的分析，如果单份样品中均检测不到抗坏血酸和总维生素C，则排除该样品的统计分析。
为了计算抗坏血酸与亚硝酸盐的比值，任何抗坏血酸或亚硝酸盐浓度未被检测到的样品都被分配为1 μM的浓度，这是我们的分析方法对抗坏血酸和亚硝酸盐检测的近似下限。如果抗坏血酸和亚硝酸盐都检测不到，这些样品将被排除在分析之外。采用Kruskal-Wallis试验分析不同区域摄入硝酸盐前后抗坏血酸与亚硝酸盐的比值。双尾p<0.05被认为有统计学意义。
对于一氧化氮实验来说，数字太少，无法进行有意义的统计检验。数据是在个别患者服用硝酸盐之前和之后提出的。
道德
该研究得到了北格拉斯哥大学NHS信托伦理委员会的批准，每个受试者都给予了书面知情同意。
结果
14名患有巴雷特食道的受试者同意了这项研究。4名受试者无法忍受该过程，因此有10名受试者可获得结果。受试者的平均年龄为65岁(48-70岁)，其中4名女性。微透析实验中10例患者Barrett节段中位长度为5 cm(范围3-12)。
使用微透析探头的研究
血清
刚给药前血清硝酸盐浓度为13.0 μM(12.3 ~ 19.8)。p<0.01，为49.4 μM (31.9 ~ 65.0)v45分钟前硝态氮)施用硝态氮40分钟后，在整个实验过程中保持在这个水平。
唾液
唾液亚硝酸盐浓度在插入探针组件前为73.1 μM(61.8-216.4)，插入探针组件15分钟后下降到35.0 μM(26.3-78.9)。硝酸盐处理后，唾液亚硝酸盐浓度从硝酸盐处理前的56.3 μM(23.2 ~ 82.6)增加到硝酸盐处理后85 min的351.4 μM(107.8 ~ 405.0)的峰值(p<0.01)v硝酸盐预处理45分钟)(图1)。
给药前和给药后唾液中位亚硝酸盐。在0分钟时插入微透析组件。*p<0.05 vs 45分钟(刚刚在硝酸盐注射之前)。
唾液硫氰酸盐浓度在通过探针组件前为794 μM(682-1339)，放置探针组件15分钟后为770 μM(459-1446)。硫氰酸盐浓度在施用硝酸盐后保持在相似的浓度。
上消化道个别区域的pH值
鳞状食管、巴雷特食管、裂孔疝、近端和远端胃的中位pH值(范围)为6.2 (5.0-7.7)(p<0.05)v其他部位)，2.7 (1.4-7.5)(p<0.05)v分别为1.4 (1.1-3.9)，1.4 (1.0-2.1)，1.4 (1.1-1.9)，5.7 (2.9-7.2)(p<0.05)v其他部位)，2.7 (1.6-7.1)(p<0.05)v硝酸钠给药后裂孔疝、胃近端和胃远端)、1.6(0.8-2.1)、1.5(1.1-1.8)和1.4(1.1-1.6)。
在给药前，鳞状食管、巴雷特节段、裂孔疝、胃近端和胃远端，pH分别大于4的部位分别为94%(61.9-100)、18.7%(0.9-42.3)、0%(0-0.2)、0%和0%。硝酸盐处理后，分别为92%(56.3-98.2)、3.6%(1.2-15.3)、0%、0%和0%(均为NSvpre-nitrate)。
Microdialysis亚硝酸盐
在给药前，食管鳞状上皮内的亚硝酸盐浓度为40.1 μM(12.7-63.4)(表1)，与口腔唾液中的亚硝酸盐浓度(35.0 μM(26.3-78.9))相近。在Barrett节段(0 μM(0 - 5.9))和裂孔疝(0 μM(0 - 0.3))亚硝酸盐浓度明显较低，在胃近端和远端均未检测到亚硝酸盐。
在给予硝酸盐后，鳞状食管中的亚硝酸盐浓度增加到106.2 μM (75.7-141.6) (p = 0.03与硝酸盐前相比)(表1)。然而，Barrett节段、裂孔疝、近端或远端胃中的亚硝酸盐浓度没有显著变化。
硫氰酸Microdialysis
在服用硝酸盐之前，鳞状食管、巴雷特节段、裂孔疝、近端胃和远端胃中的硫氰酸盐浓度相似，且在服用硝酸盐后没有变化(表1)。这些部位的硫氰酸盐浓度约为唾液中的50%。
微量透析抗坏血酸和总维生素C
在给予硝酸盐之前，抗坏血酸和总维生素C的浓度从鳞状食管到远端胃逐渐升高。鳞状食管、巴雷特节段、裂孔疝、胃近端和远端抗坏血酸浓度分别为3.5 μM(0-11.7)、9.9 μM(3.4-16.8)、27.7 μM(6.7-42.5)、38.4 μM(20.6-66.6)和43.4 μM(24.1-68.5)(趋势p<0.001)(表1)。这些区域的总维生素C浓度分别为3.8 μM(0-14.7)、19.1 μM(5.1-32.2)、34.1 μM(10.2-47.5)、41.1 μM(24.9-77.0)和58.9 μM(22.6-72.8)(趋势p = 0.001)。
硝酸盐给药后，鳞状食管、巴雷特节段、裂孔疝、近端胃和远端胃的抗坏血酸浓度分别为1.2 μM(0-12.4)、2.9 μM(0.2-32.4)、14.7 μM(0-42.7)、28.4 μM(9.1-45.4)和48.6 μM (17.0-73.6) (p = 0.009) (NSv硝后各地区总维生素C浓度分别为5.6 μM(0.4 ~ 34.3)、23.4 μM(13.4 ~ 28.4)、33.4 μM(21.5 ~ 44.9)、35.6 μM(18.3 ~ 71.2)和46.5 μM (20.0 ~ 78.7) (p<0.05为趋势)(NSvpre-nitrate)。
鳞状食管、巴雷特节段、裂孔疝、近端胃和远端胃在硝酸盐给药前的中位抗坏血酸与总维生素C的比值分别为0.70 (0.4-0.78)(n = 7)、0.64 (0.55-0.70)(n = 8)、0.78(0.49-0.89)、0.93(0.86-0.97)和0.85(0.82-0.98)(趋势p = 0.02)(图2)。硝酸盐给药后，中位抗坏血酸与总维生素C的比值分别为0.27 (0-0.4)(n = 9)、0.16(0.02 - 0.63)、0.42(0.03-0.86)、0.67(0.47-0.82)、0.83(0.69-0.91)(趋势p = 0.048)(近端胃硝酸前期p = 0.018)v(图2)。因此，在巴雷特段中，抗坏血酸占总维生素C的比例是最低的。此外，硝酸盐处理后，该比率有所下降，但这仅在胃近端达到统计学意义(p<0.02)。
硝酸前后抗坏血酸与总维生素C比值的中位数(四分位范围)。SQO鳞状食道;博,巴雷特食管;HH,食管裂孔疝;PS,近端胃;DS,远端胃。除非另有说明，N = 10。*p = 0.028(不同解剖部位的Kruskal Wallis分析);**p = 0.048(不同解剖部位Kruskal Wallis分析);†p = 0.018硝酸前后对比。
微透析抗坏血酸与亚硝酸盐的比值
抗坏血酸与亚硝酸盐的比值提供了管胃酸亚硝化作用的潜力，因为后者只发生在酸性pH下，当亚硝酸盐的存在超过可用的抗坏血酸。中位(四分位范围)抗坏血酸与亚硝酸盐的比值在每一个更多的远端部位逐渐增加，分别为0.1(0.02 - 0.47)，7.4(1.6-16.8)，26.2(6.7-42.5)，32.3(15.1-65.2)，32.7(18.9-68.5)，在给予硝酸盐前，鳞状食管，巴雷特节段，裂孔疝，胃近端和胃远端(趋势p<0.001)(表1，图3)。在硝酸盐治疗后，也观察到类似的模式，分别为0.02 (0.01-0.13)(p = 0.032)v)， 3.4 (0.14-12.4) (n = 9)， 29.2 (1.5-47.9) (n = 8)， 25.0 (8.5-48.5) (n = 9)，和34.2 (13.8-64.3)(p<0.001的趋势)(表1，图3)。唯一有利于腔内酸亚硝化作用的解剖部位是在Barrett段，其中10名受试者中有2名在硝酸盐之前和9名受试者中有4名在硝酸盐之后有酸性亚硝酸盐超过抗坏血酸，10名受试者中有1名在硝酸盐之前，8名受试者中有2名在硝酸盐之后。在近端和远端胃中，所有受试者的抗坏血酸都超过了亚硝酸盐。
硝酸处理前后(A)和(B)抗坏血酸与亚硝酸盐的比值。SQO鳞状食道;博,巴雷特食管;HH,食管裂孔疝;PS,近端胃;DS,远端胃。开放符号表示条件不利于酸催化亚硝化;封闭符号表示酸催化亚硝化的有利条件。注意，在中性ph下，SQO中不发生酸催化的亚硝化反应。在硝酸盐施用前后的趋势p均<0.001;*p = 0.032与硝酸盐前给药相比。
一氧化氮的实验
对3例患者进行了硝酸盐注射前后的一氧化氮测定。医院对人体实验设备的清洗规定从戊醛改为消毒氧，这对一氧化氮探针的使用寿命产生了不利影响，我们只能在三个被试身上进行实验，然后探针就发生了故障。在给药前45分钟，血清硝酸盐中位数浓度为19.2 μM(14.3 ~ 30.2)，给药后显著升高，为62.4 μM (40.9 ~ 65.7) (p = 0.004)。他们的唾液中位亚硝酸盐从硝酸盐给药前45分钟的113.8 μM(36.9-150.8)增加到给药后15分钟45分钟的254.1 μM (142.7-375.8) (p = 0.02)。
第一个研究对象为59岁女性，有4厘米的Barrett粘膜。在硝酸之前，一氧化氮通过胃贲门时呈小幅度上升，最高可达8.1 μ M。在Barrett段内，一次胃酸反流导致一氧化氮立即上升到13.4 μ M，但在鳞状食管中，三次反流后未观察到一氧化氮的生成(图4A)。随后，Barrett段内观察到两次胃酸回流，且均产生约20 μ M的一氧化氮浓度立即显著上升(图4B)。
(A)同时记录1号患者摄入硝酸盐前的pH值和一氧化氮。阴影区域表示Barrett节段(40-30 cm)内的记录。SQO,食管鳞状上皮。胃近端46 cm处(开口箭头处)有少量一氧化氮产生。一氧化氮仅在胃-食道连接处远端产生(实矢状图)，pH值升高为标志。当pH值从6.5下降到1.5时，Barrett节段的反流事件产生12 μM的硝酸。在三次反流期间，鳞状食管内未产生一氧化氮。(B)同时记录1号患者摄入硝酸盐后的pH值和一氧化氮。阴影部分是巴雷特部分的录音。一氧化氮仅在胃-食道交界处远端(42-41厘米)和胃近端(46-44厘米)产生(箭头)。巴雷特段(阴影区)在pH值6 - 7之间不产生一氧化氮。 Two acid reflux events in Barrett’s segment at 36 cm generated 20 μM of nitric acid (broken arrows).
第二个研究对象是一位65岁女性，有5厘米的巴雷特粘膜。在硝酸盐处理之前，巴雷特段记录到一次酸反流至pH值3.5，但一氧化氮浓度没有上升(图5A)。在给药后，Barrett段经常发生酸回流，这导致Barrett段内的一氧化氮显著增加，最高可达59µM(图5B)。
(A)同时记录2号患者摄入硝酸盐前的pH值和一氧化氮。阴影区域表示Barrett节段(36-33厘米)内的记录。给出一氧化氮浓度为5 μM的背景“噪声”没有被校正。Barrett节段未发现明显的胃酸反流，也未检测到一氧化氮的产生。(B)同时记录2号患者摄入硝酸盐后的pH值和一氧化氮。阴影区域表示巴雷特节段(36-33厘米)的记录。少量的一氧化氮在胃近端产生(箭头)。在Barrett节段33 cm处，当胃酸回流时产生高达56.5 μM的一氧化氮(箭头断裂)。
第三位患者为69岁男性，有5厘米的Barrett粘膜。在硝态氮给药前，当探针在45 cm处穿过胃时，观察到一氧化氮浓度上升到25 μ M。当唾液与胃液接触时，在39 cm处产生约8 μ M的一氧化氮。然后将探针保持在Barrett节段上缘35厘米处。当酸回流到这段时，在这个部位，一氧化氮浓度立即上升到7µM(图6A)。在服用硝酸盐后，在通过胃近端/裂孔疝时再次观察到一氧化氮的升高。当探针保持在巴雷特段时，由于酸反流导致的pH值间歇下降又伴随着不同程度的一氧化氮上升(图6B)。
(A)同时记录3号患者摄入硝酸盐前的pH值和一氧化氮。阴影区域表示巴雷特节段(40-35厘米)内的记录。胃近端45-46厘米处(实箭头)的一氧化氮产生与吞咽唾液引起的pH值轻微升高相一致。巴雷特段中产生了较小浓度的一氧化氮:一个与吞咽唾液导致的pH值轻微上升相吻合(打开的箭头)，另一个与pH值中性的段发生了胃酸回流(破裂的箭头)。(B)同时记录3号患者摄入硝酸盐后的pH值和一氧化氮。阴影区域表示Barrett节段(40-35 cm)内的记录。胃内49 ~ 41 cm处可见一氧化氮产生(实箭头)。Barrett节段35 cm处产生少量一氧化氮，与反流发作(实箭头)和39-37 cm处产生少量一氧化氮，与吞咽唾液引起的pH值轻微升高(开口箭头)相一致。39 cm处的反流发作产生13.5 μM的一氧化氮(箭头折断)。
讨论
吞咽的唾液是亚硝酸盐进入上消化道的主要来源。唾液中高浓度的亚硝酸盐是由于唾液腺分泌高浓度的硝酸盐，这些硝酸盐被口腔细菌分解为亚硝酸盐。4 -6循环的硝酸盐，由唾液腺吸收和分泌，主要来自于饮食，虽然有些是酶生成的一氧化氮的最终产物。4,21，26亚硝酸盐在中性pH值下是一种相对惰性的化学物质，但在酸化时作为氧化和亚硝化化合物变得高度活跃。我们的研究表明，在胃酸反流发作期间，这种潜在的诱变亚硝酸盐化学反应集中在食管远端。
酸催化生成的条件N -亚硝基化合物的pH值小于4，亚硝酸盐过量的抗坏血酸，硫氰酸来催化反应。4,21，23我们的研究表明，在胃酸反流期间，这些情况仅限于巴雷特节段，并在较小程度上在裂孔疝内。在Barrett节段中，10名受试者中有2名在硝酸盐摄入前亚硝酸盐酸化超过抗坏血酸，9名受试者中有4名在硝酸盐摄入后亚硝酸盐酸化(图3)。在裂孔疝中，10名患者中有1名在硝酸盐摄入前亚硝酸盐酸化超过抗坏血酸，8名患者中有2名在硝酸盐摄入后亚硝酸盐酸化。在胃的近端和远端，抗坏血酸总是超过亚硝酸盐。在较近端的鳞状食管中，亚硝酸盐中有大量的抗坏血酸，但pH值保持在>4，因此酸亚硝化无法发生。
插入微透析组件后，唾液亚硝酸盐浓度下降约50%。这一点以前已经观察到18这可能是由于微透析装置刺激了唾液流量的增加和吞咽。因此，唾液在口腔内停留的时间较短，因此较少被口腔细菌转化为亚硝酸盐。
本研究中一个显著的发现是，当从食管近端鳞状上皮进入酸性胃反流的Barrett节段时，腔内亚硝酸盐浓度下降(表1)。在之前的研究中，我们检查了无胃食管反流的正常志愿者食管和胃的多个部位的亚硝酸盐浓度。在这些受试者中，在整个食道中都发现高浓度的亚硝酸盐，并且在进入胃贲门的酸性环境时，浓度显著下降。18我们之前也研究了胃内pH值高的服用奥美拉唑的受试者的腔内亚硝酸盐浓度，并观察到他们胃内的亚硝酸盐浓度与唾液中的亚硝酸盐浓度相似。25，27因此，亚硝酸盐浓度似乎在中性腔pH值首先下降到酸性腔pH值时下降。
唾液中吞咽的亚硝酸盐在遇到胃酸后消失的机制是什么?目前的研究发生在巴雷特节段?当亚硝酸盐从食管近端中性pH值进入巴雷特食管胃液回流的酸性环境时，它会立即转化为亚硝酸盐(pKa为亚硝酸盐= 3.5)。然而，这本身并不能解释Barrett食管中测量到的亚硝酸盐的显著下降，因为微透析探头不能区分亚硝酸盐和亚硝酸盐。20.进入巴雷特节段后，腔内亚硝酸盐/亚硝酸盐浓度明显下降，这表明亚硝酸盐/亚硝酸盐被上皮细胞吸收，转化为不同的化学物质，或两者都有。亚硝酸的极性比亚硝酸盐阴离子弱，后者可能更容易被吸收。然而，吸收物质的能力取决于它们在粘膜表面的离子状态，这取决于上皮表面pH值。柱状黏膜，包括巴雷特上皮，有粘液层，和胃和小肠中类似表型的黏膜一样，可能会向粘液层分泌碳酸氢盐，以保持表面pH值中性。28因此，亚硝酸盐会以亚硝酸盐阴离子的形式出现在上皮表面，因此不容易被吸收。因此，巴雷特段亚硝酸盐的消失在很大程度上不可能归因于它被吸收为亚硝酸盐或亚硝酸盐。
亚硝酸盐/亚硝酸盐在进入巴雷特节段酸性腔腔后消失的另一种解释是其转化为一氧化氮。微透析探头不能检测到一氧化氮。20.当pH值低于3.5时，约有1-2%的亚硝酸以一氧化氮的形式存在。29然而，在酸和还原剂如抗坏血酸的存在下，亚硝酸会迅速转化为一氧化氮。29化学上，1摩尔的抗坏血酸与2摩尔的亚硝酸反应生成2摩尔的一氧化氮和1摩尔的脱氢抗坏血酸。30.在我们的研究中，我们发现巴雷特段中抗坏血酸占总维生素C的比例(即抗坏血酸+脱氢抗坏血酸)是最低的，这是在硝酸盐给药前后的情况(图2)。这一模式与吞咽唾液中的亚硝酸盐与酸性巴雷特段中的抗坏血酸反应一致，导致亚硝酸盐被还原为一氧化氮，抗坏血酸被还原为脱氢抗坏血酸。尽管pH值为中性(表1、图2)，但鳞状食管中抗坏血酸与总维生素C的比值也很低，尤其是在硝酸盐处理后。这可能是由于抗坏血酸源于胃，在经过巴雷特节段回流到达鳞状上皮近端粘膜时，被酸化的亚硝酸盐氧化所致。
我们对三名受试者进行了补充研究，以确定在胃酸反流期间Barrett节段是否产生了一氧化氮。有许多原因阻止我们在所有的科目中进行一氧化氮的研究。一些病人不能忍受相当笨重的定制的一氧化氮探头。此外，有关消毒的立法的变化意味着我们必须使用消毒器进行所有的内部仪器。不幸的是，探针的金属结构和薄膜不能忍受化学过程。在我们能够进行的补充研究中，大约50%的胃酸反流发作导致Barrett节段内立即出现高浓度的一氧化氮(图4-6)。这与酸性胃液及其抗坏血酸含量一致，它将食管腔内唾液中的亚硝酸盐转化为一氧化氮。在一部分胃酸反流发作中，巴雷特节段中很少或没有检测到一氧化氮。几种原因可以解释与胃酸反流相关的食管内一氧化氮的变化。一氧化氮探针只检测其尖端的一氧化氮浓度，因此在非常局部的区域内。 The site of nitric oxide generation within the oesophagus will be maximal where the refluxing acid meets the saliva and this is likely to vary depending on the magnitude of the reflux episode and the amount and site of saliva within the oesophageal lumen. In addition, preceding reflux episodes may deplete local concentrations of ascorbic acid and or nitrite and thus prevent nitric oxide generation at that site.
我们的研究表明，在胃酸反流时，巴雷特食管内发生了非常活跃的亚硝酸盐化学反应。胃酸反流导致的pH值下降将食道腔内的亚硝酸盐转化为亚硝酸盐和亚硝化物质N2O3.也没有+和NOSCN。这些亚硝化物种然后被有效的抗坏血酸减少，产生一氧化氮和脱氢抗坏血酸。由于所有这些亚硝化化学反应都来自唾液和酸性胃液之间的反应，所以在胃酸反流时，亚硝化化学反应集中在食道内。在没有反流的情况下，它集中在胃贲门。18日,19
在我们目前的研究中，我们检查了患有巴雷特食管和严重胃食管反流的患者。我们选择Barrett患者，因为他们是食道酸暴露最多的受试者组。31日,37微透析探头需要放置40分钟，以获得足够体积的样品进行分析。因此，它们反映了40分钟内的平均浓度。由于我们希望测量反流过程中发生了什么，因此我们选择了严重反流的受试者，这样反流将在记录的大部分时间内发生。出于同样的原因，我们使用了低剂量的五胱甘肽来刺激胃分泌，也使用了仰卧位来促进胃食管反流。从目前的研究来看，我们不能说Barrett患者在反流过程中观察到的腔内化学是否与具有同等程度反流的非Barrett患者不同。
目前尚不清楚在反酸过程中发生在食管远端的亚硝化化学反应的临床意义。然而，众所周知，胃酸反流可引起食管上皮的改变，包括糜烂性食管炎、化生和肿瘤。大多数研究都集中在酸对食管上皮的直接有害作用上。然而，我们目前的研究表明，胃酸反流可能激活另一种间接途径，有助于食管化生和不典型增生。在酸性回流液和食道亚硝酸盐反应过程中，食道内产生的亚硝化物质可对上皮细胞施加亚硝化和氧化应激，导致局部产生潜在的致癌物N亚硝基的化合物。胃酸反流在食道内产生的非常高的腔内浓度的一氧化氮也可能具有破坏性影响，因为这种浓度已被证明是致突变的。38 -40高浓度的一氧化氮可以施加亚硝化和氧化应激，破坏DNA，抑制一些关键的DNA修复酶。15 -17在大鼠中，同时口服亚硝酸盐和抗坏血酸或其他抗氧化剂会导致近端胃肿瘤——这种作用在单独给亚硝酸盐或抗氧化剂时不会发生。41岁的42亚硝酸盐和抗氧化剂的联合施用会产生高浓度的一氧化氮。最近在小鼠中进行的研究发现，单次大剂量亚硝酸盐加抗坏血酸胃内给药会导致胃上皮细胞内的DNA损伤，这一效应再次归因于胃腔内一氧化氮的产生。43
在动物模型中，被十二指肠胃反流损伤的食管上皮对luminal的诱变作用更为敏感N亚硝基的化合物。43 -46因此，在胃食管反流过程中可能会发生协同作用。胃酸反流对食管粘膜表面的侵蚀将使基底上皮干细胞更多地暴露于由相同的胃酸反流激活的腔内亚硝酸盐化学反应。此外，酸反流刺激基底细胞增殖，复制的DNA将对亚硝化化学的诱变作用更加敏感，再次被同样的酸反流激活。47 -50
总之，我们目前的研究表明，在胃酸反流过程中，潜在的亚硝酸盐化学突变发生在食道腔内。这是由于胃酸回流和吞咽唾液之间的反应。目前，尚不清楚这是否有助于食管上皮损伤和化生和肿瘤的发展与慢性胃酸反流相关。然而，研究这种可能性是很重要的，因为这种影响可以通过改变硝酸盐的摄入量和/或口腔生物将其转化为亚硝酸盐来改变。
致谢
这项研究由苏格兰家庭和卫生部临床和生物医学研究委员会资助。
参考文献
脚注
利益冲突:没有声明。
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