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摘要
背景与目的:唾液的亚硝酸盐含量很高，来自于食物中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、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:10例Barrett患者在给予2 mmol硝酸盐前后进行了研究。我们使用微透析探针同时测量了食管近端、Barrett段、裂孔囊、胃近端和胃远端亚硝酸盐、抗坏血酸、总维生素C和硫氰酸盐的浓度和pH值。在一个亚组中，还测量了实时一氧化氮浓度。
结果:在反酸过程中，Barrett节段是酸催化亚硝化潜力最大的解剖部位，在硝酸之前的10个受试者中有2个亚硝酸盐的中位数浓度超过了抗坏血酸，在硝酸之后的9个受试者中有4个亚硝酸盐浓度超过了抗坏血酸。硫氰酸盐，催化酸亚硝化，是丰富的在所有解剖部位。在进入酸性巴雷特段后，亚硝酸盐和最低抗坏血酸与总维生素C的比率大幅下降，表明该解剖部位唾液亚硝酸盐转化为一氧化氮的减少。在巴雷特节段内观察到酸反流发作可产生高达60 μM的一氧化氮浓度。
结论:酸性胃反流液和富含亚硝酸盐的唾液之间的相互作用激活了Barrett食管内潜在的致突变性腔内亚硝化化学。
- 巴雷特食管
- 硝酸
- 亚硝酸盐
- 亚硝化作用
- 一氧化氮
- 胃食管反流病
- 食道癌
数据来自Altmetric.com
食道腺癌的发病率在过去的25年里显著增加。1，2这种癌症的一个重要危险因素是胃食管反流。3.据推测，胃酸、胃蛋白酶和可能的胆汁反流导致食管黏膜进行性损伤，导致柱状和肠上化生、发育不良和腺癌。然而，尚不清楚回流液引起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原感兴趣。亚硝酸盐在上消化道的主要来源是吞咽的唾液，其高含量的亚硝酸盐来源于饮食中的硝酸盐。人体吸收的硝酸盐中有25%是由唾液腺从循环中吸收并分泌到口腔中。4寄居在舌背的细菌将大约30%的硝酸盐转化为亚硝酸盐。5，6每24小时吞下约1500ml唾液，亚硝酸盐浓度在20 μmol/l ~ 5mmol /l之间变化。5，7因此，大量的亚硝酸盐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，唾液从食管管腔的中性pH进入胃管腔的酸性环境，在那里它立即转化为亚硝酸盐和亚硝化物质，如氮2O3.也没有+．8，9后者与硫氰酸盐阴离子结合，也在唾液中分泌，形成重要的亚硝化物种NOSCN。8，9这些亚硝化物质可以与各种N-亚硝基化合物形成潜在致癌物质N亚硝基的化合物。8，9
主要抑制因素的产生N从亚硝酸盐进入酸性胃的-亚硝基化合物是在胃液中活跃分泌的抗坏血酸。10，11维生素与亚硝化物质发生反应，将其还原为一氧化氮，并在此过程中自身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管腔的生成N-亚硝基化合物，在这个过程中产生的一氧化氮可以很容易地扩散到邻近的上皮细胞，并在其内部诱导亚硝化应激。14这源于这样一个事实，即一氧化氮，当存在于高浓度时，迅速反应与分子氧形成亚硝化物种N2O3.．15后者可以直接脱氨基或间接损伤DNA通过形成N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日,17
我们最近检查了健康的胃酸分泌和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集中在胃贲门，唾液中的亚硝酸盐首先与酸性胃液相遇。这一解剖位置具有最有利于腔的化学条件N-亚硝基化合物在酸性环境中形成，亚硝酸盐浓度最高，维生素C浓度最低。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跃腔内亚硝化化学可能导致该解剖部位发生高突变的可能性。
在患有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，胃食管反流将最大的腔内亚硝化应激位置从胃贲门移至食管远端。因此，我们的目的是研究胃食管反流时由唾液亚硝酸盐引起的腔内亚硝化应激的解剖位置。
研究对象与方法
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皱襞上缘近端至少3cm，这是由以前的内窥镜检查确定的。裂孔疝的大小从胃褶近端开始测量，直到膈腔发生收缩。柱状食管活检证实所有患者均有肠化生。每个病人都被确诊为幽门螺杆菌组织学检查和快速脲酶试验胃窦和身体粘膜活检均为阴性。
使用微透析探针的研究
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，硫氰酸盐，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.如前所述，5个这样的探针连接到直径3.3毫米的鼻胃管上(Rüsch Manufacturing, Lurgen, UK)。18该设备是为每个患者单独设计的，因此其中一个探针将位于以下每个解剖部位:鳞状食管、Barrett节段、裂孔疝、胃近端和胃远端。多通道pH导管(Synectics Medical Ltd.， Enfield, UK)安装在鼻胃管旁，以便我们可以在每个微透析探针的位置监测腔内pH值。裂孔疝微透析探针位于胃食管交界处以下1cm处(由胃褶近端位置确定)，Barrett探针位于胃食管交界处以上2.5 cm处。胃微透析探针位于裂孔疝探针远端5和10厘米处。鳞状食管探针位于Barrett探针近端10cm处。细孔特氟龙管(Nutricia Health Care, Trowbridge, Wiltshire, UK)连接到组件上，其开口位于鼻胃管的尖端，用于胃内输送硝酸盐溶液。
使用微透析探针的临床程序
受试者停止所有抗分泌药物至少5天，并被要求在手术前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，上午参加了会议，并接受了内窥镜检查，以确认解剖位置，并应用了放射不透明夹(Hemoclips, Olympus clips HX-600-090;KeyMed, Southend-on-Sea, UK)在鳞状柱状骨连接处和胃-食管连接处划出Barrett节段。在此之后，微透析探针组件经口通过，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确保胃食管反流，受试者以右侧卧位(或不低头位)卧位诱发胃食管反流。低剂量戊格黄素(0.06 μg/kg/h) (Cambridge Laboratories, Wallsend, UK)经静脉滴注以刺激胃分泌和反酸的生理水平。
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，通过连接到鼻胃管的细特氟龙喂食管进行2mmol硝酸钾的胃内注射。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之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获取静脉血以测定血清硝酸盐，每15分钟获取唾液样本以测定亚硝酸盐和硫氰酸盐。18
使用一氧化氮探针的研究
一氧化氮传感器
如前所述，我们使用了一种微型定制一氧化氮传感器(World Precision Instruments Inc.， Sarasota, Florida, USA)来测量上消化道内的腔内一氧化氮浓度。19使用防水胶带将锑pH传感器(Synetics Medical Ltd)连接到一氧化氮传感器(Sleek, Smith and Nephew, Hull, UK)， pH传感器位于一氧化氮探针的尖端附近。细孔聚四氟乙烯喂食管也连接到组件，以允许胃内灌注硝酸盐溶液。
使用一氧化氮探针的临床操作
三名参与微透析实验的受试者进行了食管内一氧化氮测量。实验条件与微透析实验相同。经口腔将一氧化氮传感器组件插入到内镜下预定的胃-食管交界处远10厘米处。腹部平坦x雷被带去检查传感器的位置。然后将传感器取出，直到其位于Barrett食管内，并保持在间歇性胃酸反流发生的位置，这表明ph值间歇性下降。每15分钟收集唾液亚硝酸盐和血清硝酸盐，并按上述方法处理。
然后将传感器重新插入胃食管交界处远端10cm处，并在50ml无菌水中注入2mmol硝酸钾。探针再次缓慢收回，并保持在Barrett节段内有间歇性胃酸反流证据的位置。
化学分析
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和硫氰酸盐的浓度如前所述进行了测量。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，使用Kruskal-Wallis测试分析了上消化道不同区域亚硝化化学物质的浓度，以获得硝酸盐前和硝酸盐后的数据。采用单样本Wilcoxon检验分析了硝酸盐微透析前后数据的比较。使用单样本Wilcoxon检验和Bonferroni校正分析血清硝酸盐、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。
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和硝酸盐后两个阶段，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，如果单个样品中同时检测不到抗坏血酸和总维生素C，则将该样品排除统计分析。
为了计算出抗坏血酸与亚硝酸盐的比例，任何无法检测到抗坏血酸或亚硝酸盐浓度的样品都被分配到1 μM的浓度，这是使用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，这些样品被排除分析。采用Kruskal-Wallis试验，分析不同区域在摄入硝酸盐前后抗坏血酸与亚硝酸盐的比值。双侧p<0.05被认为有统计学意义。
对于一氧化氮实验来说，数字太小，无法进行有意义的统计检验。对个别患者进行硝态氮治疗前后的数据分析。
道德
这项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名患有巴雷特食管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。受试者平均年龄为65岁(48-70岁)，其中4人为女性。10例微透析患者Barrett段中位长度为5 cm(范围3-12)。
使用微透析探针的研究
血清
硝酸溶液给药前血清硝酸盐浓度为13.0 μM(12.3 ~ 19.8)。升高至49.4 μM (31.9 ~ 65.0) (p<0.01)v施用硝酸盐前45分钟)施用硝酸盐后40分钟，并在其余实验中保持这一水平。
唾液
插入前唾液亚硝酸盐浓度为73.1 μM(61.8 ~ 216.4)，插入15分钟后降至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) (p<0.01)v硝酸盐前45分钟)(图1)。
给予2 mmol硝酸盐前后唾液亚硝酸盐中位数。在时间0分钟时插入微透析组件。*p<0.05相对于45分钟(施用硝酸盐之前)。
通过探针组件前的唾液硫氰酸盐浓度为794 μM(682-1339)，放置组件15分钟后的唾液硫氰酸盐浓度为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、Barrett食管、裂孔疝、近端和远端胃的pH值中位数(范围)为6.2 (5.0 ~ 7.7)(p<0.05)v所有其他部位)，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所有其他部位)，2.7 (1.6-7.1)(p<0.05)v裂孔疝，近端和远端胃)，1.6(0.8-2.1)，1.5(1.1-1.8)，1.4(1.1-1.6)。
在给予硝酸盐前，鳞状食管、Barrett段、裂孔疝、胃近端和胃远端pH值分别为94%(61.9-100)、18.7%(0.9-42.3)、0%(0-0.2)、0%和0%。硝酸盐处理后，pH值>4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
在给予硝酸盐之前，鳞状食管内的亚硝酸盐浓度为40.1 μM(12.7-63.4)(表1)，因此与口腔唾液中的值(35.0 μM(26.3-78.9))相似。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，近端和远端胃未检测到亚硝酸盐。
服用硝酸盐后，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)(表1)。然而，Barrett节段、裂孔疝或胃近端或远端亚硝酸盐浓度没有显著变化。
硫氰酸Microdialysis
在给药前，鳞状食管、Barrett节段、裂孔疝、胃近端和胃远端硫氰酸盐浓度相似，在给药后没有变化(表1)。这些部位的硫氰酸盐浓度约为唾液中硫氰酸盐浓度的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的浓度从鳞状食管逐渐增加到远端胃。鳞状食管、Barrett节段、裂孔疝和近端和远端胃的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) (p<0.001趋势)(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) (p = 0.001趋势)。
硝酸盐给药后，鳞状食管、Barrett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硝后各区域总维生素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) (NSvpre-nitrate)。
在给药前，鳞状食管、Barrett段、裂孔疝、近端胃和远端胃抗坏血酸与总维生素C的中位数比值分别为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)。给药后，抗坏血酸与总维生素C的中位数比值为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)、近端胃硝酸前组为0.83(0.69-0.91)(趋势p = 0.048) (p = 0.018)v(图2)。因此，抗坏血酸与总维生素C的比例在巴雷特段内最低。此外，在施用硝酸盐后，这一比例有所下降，但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(四分位数范围)。SQO，鳞状食管;BO，巴雷特食管;HH，裂孔疝;PS，胃近端;DS，胃远端。N = 10，除非另有说明。*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前后硝酸盐。
微透析抗坏血酸与亚硝酸盐比值
抗坏血酸与亚硝酸盐的比值表明了管腔酸亚硝化的可能性，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时。中位数(四分位数范围)抗坏血酸与亚硝酸盐的比值在每个更远端的部位逐渐增加，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)和32.7(18.9-68.5)(趋势p<0.001)(表1，图3)。硝酸盐后观察到类似的模式，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)(趋势p<0.001)(表1，图3)。唯一有利于管腔酸亚硝化的解剖部位是Barrett节段，在该节段中，硝酸前10名受试者中有2名亚硝酸盐超过抗坏血酸，硝酸后9名受试者中有4名亚硝酸盐超过抗坏血酸，在裂孔疝内，硝酸前10名受试者中有1名，硝酸后8名中有2名。在胃的近端和远端，所有受试者都有过量的亚硝酸盐抗坏血酸。
在(A)施用硝酸盐前和(B)施用硝酸盐后，抗坏血酸与亚硝酸盐的比值。SQO，鳞状食管;BO，巴雷特食管;HH，裂孔疝;PS，胃近端;DS，胃远端。开放符号表示不利于酸催化亚硝化的条件;封闭符号表示有利于酸催化亚硝化的条件。注意，在中性ph时，酸催化的亚硝化作用不会在SQO中发生。在施用硝酸盐前后的趋势p<0.001;*p = 0.032与硝酸盐施用前相比。
一氧化氮实验
对3例患者在给药前后进行了一氧化氮检测。医院对人体受试者使用的设备从gluter醛清洗到Sterilox的规定的变化对一氧化氮探针的寿命产生了不利影响，在探针发生故障之前，我们只能对三个受试者进行实验。给药前45 min内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)。唾液亚硝酸盐中位数从硝酸盐施用前45分钟的113.8 μM(36.9-150.8)增加到硝酸盐施用后15分钟45分钟的254.1 μM (142.7-375.8) (p = 0.02)。
第一个对象是一位59岁的女性，有4厘米的巴雷特粘膜。在硝酸盐之前，在通过胃贲门时观察到一氧化氮的小幅上升，最高可达8.1µM。在Barrett切片中，一次胃酸反流导致一氧化氮立即上升至13.4 μ M，但在鳞状食管中，三次反流发作后未观察到一氧化氮的生成(图4A)。在服用硝酸盐后，在Barrett节段内观察到两次胃酸反流，均立即显著增加约20 μ M的一氧化氮浓度(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段内的录音(40-30 cm)。SQO，鳞状食管。胃近端46 cm处(箭头开)有少量一氧化氮产生。一氧化氮仅在胃食管交界处远端产生(实箭头)，由pH升高表示。当pH从6.5下降到1.5时，Barrett节段的反流事件产生12 μM的硝酸。在三次反流发作期间，鳞状食管中没有产生一氧化氮。(B)同时记录1号患者摄入硝酸盐后的pH值和一氧化氮。阴影区域表示巴雷特片段内的录音。一氧化氮仅在胃食管交界处远端(42-41厘米)和胃近端(46-44厘米)产生(箭头)。在pH值6至7之间的巴雷特段(阴影区域)没有产生一氧化氮。 Two acid reflux events in Barrett’s segment at 36 cm generated 20 μM of nitric acid (broken arrows).
第二例为65岁女性，Barrett粘膜长5cm。在使用硝酸盐之前，Barrett切片记录了一次胃酸反流至pH值3.5，但一氧化氮浓度没有上升(图5A)。服用硝酸盐后，巴雷特节段经常发生酸回流，这导致巴雷特节段内一氧化氮显著增加，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段(36-33 cm)内的录音。背景“噪声”给出的一氧化氮浓度为5 μM没有被纠正。Barrett节段无明显胃酸反流记录，未检测到一氧化氮生成。(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Barrett段(36-33 cm)的录音。胃近端(箭头)产生少量一氧化氮。在Barrett节段内33厘米处，当发生酸反流时，产生高达56.5 μM的一氧化氮(箭头断裂)。
第三位受试者为69岁男性，有5cm Barrett粘膜。在施用硝酸盐之前，当探针穿过胃45厘米处时，观察到一氧化氮浓度上升至25µM。当唾液与胃液接触时，在39厘米处产生约8微米的一氧化氮。然后将探针维持在Barrett节段上缘35厘米处。当酸回流到这一段时，该部位的一氧化氮浓度立即上升至7µM(图6A)。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。当探针维持在Barrett段时，由于胃酸回流导致pH值间歇性下降，同时伴随着不同程度的一氧化氮升高(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Barrett段内的录音(40-35 cm)。在胃近端45-46厘米处(实箭头处)可见一氧化氮生成，与吞咽唾液引起的pH值轻微升高相吻合。在Barrett 's段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(开放箭头)相吻合，另一个与pH值中性的段发生酸回流(断开箭头)相吻合。(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 's段(40-35 cm)内的录音。胃中49 - 41厘米处可见一氧化氮生成(实箭头)。Barrett节段内35cm处产生少量一氧化氮，与反流发作相吻合(实箭头)，以及39 - 37cm处产生少量一氧化氮，与吞咽唾液导致pH值轻微升高相吻合(开箭头)。在39厘米处的反流发作产生13.5 μM的一氧化氮(箭头断裂)。
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还原为亚硝酸盐。4 -6循环中的硝酸盐由唾液腺吸收和分泌，主要来自于饮食，尽管有些是酶作用产生的一氧化氮的最终产物。4，21日,26亚硝酸盐在中性pH值下是一种相对惰性的化学物质，但在酸化过程中，亚硝酸盐作为一种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物质集中在食管远端。
酸催化生成所需要的条件N -亚硝基化合物的pH值小于4，亚硝酸盐过量的抗坏血酸，硫氰酸盐催化反应。4，21日,23我们的研究表明，在胃酸反流期间，这些情况局限于巴雷特节段，在裂孔疝内的程度较小。在Barrett节段中，10例患者中有2例亚硝酸盐在硝酸前超过了抗坏血酸，9例在硝酸后超过了4例(图3)。在裂孔疝中，10例患者中有1例亚硝酸盐在硝酸前超过了抗坏血酸，8例在硝酸后超过了2例。在近端和远端胃中，抗坏血酸始终高于亚硝酸盐。在更近端的鳞状食管中，亚硝酸盐大量过量的抗坏血酸，但pH值仍为>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了约50%。这在以前已经观察到18这可能是由于微透析装置刺激了唾液流动和吞咽的增加。因此，唾液在口腔中的时间会更短，从而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，暴露于酸性胃反流的食管近端鳞状上皮进入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中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了高浓度的亚硝酸盐，进入胃贲门的酸性环境后，亚硝酸盐浓度明显下降。18我们之前还研究了服用奥美拉唑的胃内pH值高的受试者的腔内亚硝酸盐浓度，并观察到他们胃内亚硝酸盐浓度与他们唾液中的亚硝酸盐浓度相似。25日,27因此，亚硝酸盐浓度似乎在中性管腔pH值首次下降到酸性管腔pH值时下降。
在遇到胃酸和目前的研究中发生在巴雷特节段的亚硝酸盐在唾液中消失的机制是什么?当亚硝酸盐从中性pH的食管近端进入Barrett食管返流胃液的酸性环境时，它将立即转化为亚硝酸盐(亚硝酸盐的pKa = 3.5)。然而，这本身并不能解释Barrett食管内亚硝酸盐测量值的显著下降，因为微透析探针不能区分亚硝酸盐和亚硝酸盐。20.进入巴雷特节段时腔内亚硝酸盐/亚硝酸盐浓度的显著下降表明它被上皮细胞吸收，转化为不同的化学物质，或两者兼有。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，这取决于上皮表面的pH值。柱状黏膜，包括Barrett上皮，有一个黏液层，像胃和小肠中相似表型的黏膜一样，可能会向黏液层分泌碳酸氢盐以维持中性表面pH值。28因此，亚硝酸在上皮表面以亚硝酸盐阴离子的形式存在，因此不易被吸收。因此，亚硝酸盐在巴雷特段内的消失似乎不太可能在很大程度上归因于亚硝酸盐或亚硝酸盐的吸收。
亚硝酸盐/亚硝酸盐进入巴雷特节段酸性腔消失的另一种解释是其转化为一氧化氮。微透析探针检测不到一氧化氮。20.当pH值小于3.5时，约1-2%的亚硝酸盐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，亚硝酸盐迅速转化为一氧化氮。29在化学上，1mol的抗坏血酸与2mol的亚硝酸反应生成2mol的一氧化氮和1mol的脱氢抗坏血酸。30.在我们的研究中，我们发现抗坏血酸占总维生素C的比例(即抗坏血酸加脱氢抗坏血酸)在巴雷特段最低，这是在硝酸盐给药前后的情况(图2)。这种模式与吞咽唾液中的亚硝酸盐在酸性巴雷特段内与抗坏血酸反应一致，导致亚硝酸盐被还原为一氧化氮，而抗坏血酸被还原为脱氢抗坏血酸。在鳞状食管中，抗坏血酸占总维生素C的比例也很低，尤其是在硝酸后，尽管其pH值为中性(表1，图2)。这可能是由于抗坏血酸起源于胃，在回流经过Barrett节段到达鳞状粘膜近端时被酸化的亚硝酸盐氧化。
我们能够对三个受试者进行补充研究，以确定在胃酸反流发作时，Barrett节段内是否产生了一氧化氮。许多原因阻止了我们对所有受试者进行一氧化氮研究。一些病人不能忍受相当笨重的定制一氧化氮探针。此外，有关消毒的立法的变化意味着我们必须对所有内部仪器使用灭菌器。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节段内立即出现非常高浓度的一氧化氮(图4-6)。这与酸性胃液及其抗坏血酸含量一致，在食管腔内，唾液中的亚硝酸盐转化为一氧化氮。在一部分反酸发作中，巴雷特节段检测到很少或没有一氧化氮。食管内一氧化氮的变化可能与胃酸反流有关。一氧化氮探针只检测其尖端的一氧化氮浓度，因此在一个非常局部的区域内。 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，在胃酸反流期间，巴雷特食管内发生了非常活跃的亚硝酸盐化学反应。由于胃酸回流导致的pH值下降将食管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可用的抗坏血酸减少，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，因此在胃酸回流期间，亚硝化化学反应集中在食管内。无反流时，聚焦于贲门。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的患者，因为他们是食道酸暴露最多的受试者组。31日,37微透析探针需要放置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期间发生了什么，因此我们选择了严重反流的受试者，以便在记录期间的大部分时间内都发生反流。出于同样的原因，我们使用低剂量的五角素来刺激胃分泌，也使用仰卧位来促进胃食管反流。从目前的研究，我们不能说在Barrett患者反流期间观察到的管腔化学是否与同等程度的非Barrett患者不同。
目前尚不清楚反酸时发生在食管远端亚硝化化学反应的临床意义。然而，已知反酸会引起食管上皮细胞的改变，包括糜烂性食管炎、化生和瘤变。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，反酸可能激活另一种间接途径，可能导致食管化生和发育不良。食道内酸性回流液与食道亚硝酸盐反应时产生的亚硝化物质可能对上皮细胞产生亚硝化和氧化应激，并导致局部产生潜在的致癌物N亚硝基的化合物。胃酸反流在食管内产生的腔内浓度非常高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可致突变。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并抑制一些关键的DNA修复酶。15 -17在大鼠中，亚硝酸盐与抗坏血酸或其他抗氧化剂一起口服会产生近端胃肿瘤——这种效应在单独服用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。最近对小鼠的研究观察到，胃内给予单次大剂量亚硝酸盐加抗坏血酸会在胃上皮细胞内产生DNA损伤，这种影响再次归因于胃腔内产生一氧化氮。43
在动物模型中，十二指肠胃反流损伤的食管上皮对管腔的诱变作用更敏感N亚硝基的化合物。43 -46因此，胃食管反流过程中可能发生协同作用。酸性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酸性反流激活的腔内亚硝酸盐化学物质。此外，反酸刺激基底细胞增殖，复制DNA将对亚硝化化学的突变效应更加敏感，再次被同样的反酸激活。47 -50
总之，我们目前的研究表明，在胃酸反流期间，食管腔内发生了潜在的诱变亚硝酸盐化学反应。这是由于回流的酸性胃液与吞咽的唾液发生反应而产生的。目前，尚不清楚这是否与食管上皮损伤以及与慢性胃酸反流相关的化生和瘤变的发展有关。然而，研究这种可能性很重要，因为这种影响可以通过改变硝酸盐的摄入量和/或口腔生物将硝酸盐转化为亚硝酸盐来改变。
致谢
这项研究是由苏格兰家庭和卫生部临床和生物医学研究委员会资助的。
参考文献
脚注
利益冲突:没有声明。
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