一、病因
1.胚胎學 Bodian認為，先天性巨結腸症的腸壁內神經節細胞缺如是一種壁內神經發育停頓，致使外胚層神經纖維無法參與正常的壁內神經叢發育。1954年Yntema和Hamman在胚胎研究發現，消化道的內在神經叢是由中樞神經脊衍生而來。其神經母細胞沿已發育的迷走神經幹遷移至整個消化道壁內，由頭端之食管直至尾端之直腸，此即單相發育學說。而Tam等則提出神經節細胞係由口和肛門向中心發育，此即雙相發育學說。
1967年Okamoto等對18例胚胎和胎兒進行了研究，發現肌間神經叢係由神經脊的神經母細胞形成。這些神經母細胞於胚胎第5周開始沿迷走神經幹由頭側向尾側遷移，於第12周達到消化道遠端。在胚胎第5周時已在食管壁發現神經母細胞，第6周至胃，第7周達中腸遠端，第8周到橫結腸中段，最後於12周布滿全部消化道管壁至直腸。但是，直腸的末端即內括約肌神經母細胞尚未進入。在胚胎發育後期，腸壁內神經母細胞作為神經元，逐漸發育成為神經節細胞。不難設想，如果由於各類原因導致神經母細胞移行時中途停頓，即可造成腸壁無神經節細胞症。停頓的時間越早，則導致結腸遠端無神經節細胞腸管越長。由於直腸、乙狀結腸是在消化道的最遠端，所以受累的機會最多(約85%)。神經母細胞由肌層向黏膜下發展，在縱肌與環肌形成肌間神經叢，即Auerbach神經叢。黏膜下的神經節細胞乃由肌間神經母細胞移行而來，穿過環行肌後，在黏膜下層形成黏膜深層神經叢，即Henley神經叢。神經母細胞再向內發展形成黏膜淺神經叢，即Meissner神經叢。臨床上全層活檢主要檢查肌間神經叢，而吸引活檢是主要檢查黏膜下淺神經叢，即Meissner神經叢。國內王光大等對早產嬰兒、新生兒、嬰幼兒的結腸、直腸肌間神經叢和黏膜下神經叢(包括深層、淺層)神經節細胞進行了研究，其結果也支持上述學說。
近來Okamoto用嗜銀染色法檢查，發現先天性巨結腸病兒神經節細胞缺如僅限於腸壁，而同屬盆叢神經支配的膀胱、前列腺等神經節細胞均為正常。這不僅表現在外來自主神經纖維和自主神經感覺健在，而且其排列結構均無異常。上述結果說明，先天性巨結腸症的病理改變源於腸壁本身，並非因盆叢的原發病變所引起。研究資料還證實盆叢神經(副交感神經)原基在胚胎6周時已經形成，其神經母細胞迂回於直腸周圍到膀胱左右基底部，約於第8周時形成膀胱、前列腺(子宮)神經叢，這時尚未見到有明顯的分支及神經母細胞進入直腸。直腸壁內神經叢形成比盆叢稍晚，約在第10周以後，然後由盆叢的副交感神經纖維移入結腸直腸壁內與沿消化道遷移來的神經節會合形成腸壁肌間神經叢。如果無腸壁內神經節細胞，則盆叢的副交感神經纖維必定在肌間大量增生，此即病變腸段重要的病理改變之一。如果盆叢發生病變，則肌間神經叢也不可能正常發育，兩者相輔相成。近端結腸的副交感神經係來自迷走神經。在全結腸型病例中副交感神經纖維有時減少或缺如
2.遺傳學因素 Valle(1924)首先發現先天性巨結腸有家族遺傳性，此後關於先天性巨結腸的家族性發病報道逐漸增多。隨著遺傳學的深入研究，認識到先天性巨結腸是遺傳與環境因素的聯合致病作用，為多基因或多因素遺傳病，也有人稱之為性修飾多因素遺傳病(sex-modified multifactorial inhertitance)，遺傳度為80%。分子遺傳學用於先天性巨結腸的病因學研究後，目前已發現5個突變基因：RET基因、GDNF基因、EDN3基因、EDNRB基因和SOX10基因。
(1)RET原癌基因(proto-oncogene RET)：Takahashi與Cooper(1987)年在重組DNA的實驗中，首次發現RET原癌基因。RET基因定位於10q11.2區。Martucciello(1992)報道1例10號染色體長臂(10q)缺失的全結腸型先天性巨結腸女性病兒。現已確定，DNA全長約8萬個核苷酸(80Kb)，有21個外顯子，至少有4個轉錄產物，且在不同的組織中含量不同。RET蛋白為1114個殘基跨膜蛋白，有一個富含半胱氨酸的鈣粘連素樣細胞外區，一個跨膜區和一個催化酪氨酸激酶(TK)的細胞內區。TK受體(TKR)的基本功能是，將細胞外信息轉變為可傳入細胞內的化學信號。Tahira等(1988)研究小鼠組織中RET的mRNA表達情況：成鼠組織中未能查出RET的mRNA表達，而胚胎鼠的中樞及外周神經係統(包括腸內神經係統)卻能查到。Pachnis等(1993)發現，當RET表達量減少一半時，神經節細胞就不能移行到腸壁內。說明RET對腸內神經係統的發育起重要作用。現已證實RET基因突變是引起先天性巨結腸的主要基因，50%家族性先天性巨結腸、7.3%～20%散發性先天性巨結腸，與RET、基因突變有關。
(2)膠質細胞源性神經營養因子(glia cells derived nurotrophic factor，GDNF)：GDNF、基因定位於5p 12～13.1，為32～42kd的二聚體，有2個外顯子，一為151bp，一為485bp GDNF基因突變可能引起先天性巨結腸，也可能使RET突變基因所致疾病的表型不同。但是，先天性巨結腸的GDNF基因突變率僅0.9%～5.5%。1996年確認GDNF是RET基因的配體。TKR將細胞外信息轉變為化學信號的過程，包括RET/GDNF-a/GDNF複合體的形成、TK的激活和細胞內靶蛋白的磷酸化3個步驟。其中GDNF提供配體結合區，GDNF-a參與GDNF二聚體的形成，RET提供信號成分。將RET/GDNF稱TK信號通路。
(3)內皮素3(EDN3)基因：EDN是日本學者1988年從豬的主動脈內皮細胞培養中分離、純化的一種多肽，含21個氨基酸，具有強烈的收縮血管、促進細胞增殖和調解體內有關物質釋放等生物活性。EDN家族有3個成員。即EDN1、EDN2和EDN3，為關係密切的異構體。內皮素由較大的前蛋白(含238個氨基酸)水解而成，並通過受體起收縮血管的作用。EDN受體(EDNR)有2個：EDNRA、EDNRB，都是G-蛋白偶聯的七麵螺旋體跨膜蛋白。
(4)內皮素受體B(endothelin B receptor，EDNRB)基因：EDNRB基因定位於13q22，有7個外顯子。目前報道先天性巨結腸的該基因突變位點有12個，其中10個見於短段型巨結腸，散發性先天性巨結腸僅有7個。EDN為EDNRB的配體，將ED-NRB/EDN稱為EDN信號通路。可能是EDNRB基因或EDN基因改變，引起G-蛋白的結構異常與功能喪失，導致內皮素信號通路破壞。
近年來證明，先天性巨結腸合並耳聾、色素異常(Sah-Waardenburg syndrome)的患者，與EDN3基因及性別相關轉錄因子Sox10(SRY-Box10)基因異常有關。人的Sox10基因定位於22q13，由於該基因與Y染色體上的性別決定基因(Sex-determiningRegion Y;SRY)有相似序列而命名。
Martucciello等(1998)總結第3次“先天性巨結腸及與神經脊有關疾病”國際會議時指出，以上僅為理論方麵研究，有關先天性巨結腸的遺傳學問題仍需深入研究。
3.腸壁內微環境改變 近年發現細胞外基質蛋白、免疫因素、神經生長因子(nerve growth factor，NGF)及神經生長因子受體(nerve growth factor receptor，NGFR)等腸壁內微環境改變與先天性巨結腸發病有關。
細胞外基質蛋白是胚胎早期神經脊源細胞移行通路中的重要物質，其中纖維連接蛋白和透明質酸，為神經脊細胞向腸內移行提供通路;層連接蛋白和Ⅳ型膠原，促進腸內神經脊細胞的軸突生長及神經元分化。因而推測：是胚胎早期細胞外基質蛋白的改變，導致神經脊源細胞向腸內移行終止，引起先天性巨結腸;或者使神經節細胞發育異常，引起先天性巨結腸同源病(allied disorders)。近年來研究發現，先天性巨結腸病兒痙攣段腸管中，連接蛋白、粘連素及Ⅳ型膠原等含量均比正常腸管增多，因而有人認為細胞外基質蛋白是神經脊細胞發育、移行的必要因子，但過量也會產生相反作用：影響神經脊源細胞的存活和發育。
Kobayashi等(1995)發現，先天性巨結腸病兒的痙攣段和移行段中，均有主要組織相容性抗原Ⅱ(MHCⅡ)表達，而正常腸壁內卻看不到MHCⅡ陽性神經元或神經纖維。這種異常表達，提示免疫因素可能參與先天性巨結腸的病因。
NGF是分子量為130～140kd糖蛋白，是中樞膽堿能神經元和來源於神經脊的感覺神經元存活所必需的因子，也是胚胎期和生後早期交感神經元和脊根神經節細胞存活和成熟所必需的。NGF能促進神經元的軸突生長和數目增多，但它需要與細胞膜上受體(NGFR)結合而發揮作用。NGFR分為高親和力受體和低親和力受體。高親和力受體為TrkA，它是與細胞信號傳遞有關的原癌基因Trk編碼的蛋白產物之一;低親和力受體是一種分子量為75kd的蛋白質，故稱P75蛋白，即P75-NGFR。我們研究發現：先天性巨結腸的正常結腸黏膜固有層和黏膜肌層中，有大量的P75-NGFR陽性纖維，黏膜下和肌間神經叢中神經節細胞，表現為P75-NGFR強陽性;痙攣段腸管黏膜固有層和黏膜肌層中，P75-NGFR陽性纖維明顯減少或缺如，黏膜下和肌間粗大神經纖維的神經束膜，表現為P75-NGFR強陽性，像一個紅環包繞在異常的神經束周圍。說明先天性巨結腸的痙攣段腸管有NGF及P75-NGFR發育缺陷，提示先天性巨結腸的病因可能與P75-NGFR異常有關。
Rabizadeh等研究發現P75-NGFR與細胞凋亡(apoptosis)或稱程序性細胞死亡(programmed cell death)有關。P75-NGFR的結構與其他生長因子受體或激素受體分子沒有相似性，卻與腫瘤壞死因子受體(TNFR)、人類細胞表麵抗原Fas(Apo-Ⅰ)、B細胞抗原CD-40有同源順序，而這些因子均控製細胞死亡。在細胞培養過程中使細胞表達P-75NGFR，則細胞死亡明顯增多，加入其單克隆抗體或NGF後，促細胞死亡作用被抑製，當P-75NGFR與NGF結合時，促進細胞生長作用增強。說明P-75NGFR促進細胞死亡。先天性巨結腸痙攣段中，神經纖維束膜上有大量P-75NGFR表達，是否與神經節細胞發育異常有關，尚需進一步研究。
4.其他因素 先天性巨結腸的病因，除與遺傳及腸壁內微環境改變有關外，肯定還有其他因素參與。但與哪些因素有關，正是今後的研究內容。
王練英等(1996)檢測先天性巨結腸病兒的巨細胞病毒(CMV)，結果病兒尿中CMV分離率明顯高於正常兒(P<0.05)，痙攣段組織中CMV-DNA探針雜交陽性率100%，說明HD與CMV感染有關。致畸機製可能是孕婦感染CMV後產生毒血症。通過母體的淋巴細胞攜帶給胎兒;也可能是CMV經陰道、子宮逆行感染給胎兒，導致胎兒CMV毒血症：CMV造成胎兒的細胞分裂活動障礙(細胞溶解破壞、血管閉塞、染色體斷裂等)，致使胎兒發育延遲或異常。
以前認為，先天性巨結腸可能與腸壁缺血、乏氧及神經毒性物質等環境因素有關，目前仍需進一步探討。先天性巨結腸根治術後症狀複發與血運障礙有關的證據也不足。目前認為根治術後症狀複發，主要與先天性巨結腸同源病或根治性手術時病變腸管切除不全、肛門內括約肌的病理作用有關。以前的實驗性巨結腸動物模型，是采用阻斷血運或用台氏(Tyrode)液加0.002%升汞，使腸管的神經節細胞和腸壁變性、壞死，幾個月後該段腸管狹窄，近端腸管續發擴張、逐漸形成巨結腸改變。因不符合先天性巨結腸的病理及病理生理改變，近年已轉向遺傳及基因工程方法所致巨結腸動物模型研究。
由克盧茲錐蟲(Cruzs trypanosoma)引起的查加斯病(Chagasdisease)，是主要流行於中、南美洲的寄生蟲病。這種錐蟲侵入人體後，寄生在結腸的遠端。急性期在腸壁內可找到錐蟲;慢性期錐蟲罕見，腸壁呈慢性過敏性炎症改變：平滑肌變性伴慢性肌炎病灶，小動脈壞死，神經叢變性，神經節細胞消失或數量減少，黏膜呈潰瘍性結腸炎改變。病變腸管因肌肉和神經節細胞變性，續發性擴張變薄，形成後天性巨結腸。因巨結腸的遠端(直腸)沒有病變，故該病堪稱真正的巨結腸症。
二、發病機製
1.病理及神經免疫組化改變 先天性巨結腸症的受累腸段可以見到典型的改變，即明顯的狹窄段和擴張段。狹窄段位於擴張段遠端，一般位於直腸乙狀結腸交界處以遠，距肛門7～10cm以內。狹窄腸管細小，與擴大腸管直徑相差懸殊，其表麵結構無甚差異。在與擴大結腸連接部形成漏鬥狀的移行區(即擴張段遠端移行區)，此區原屬狹窄段，由於近端腸管的蠕動，推擠腸內容物向前移動，長期的擠壓促使狹窄段近端腸管擴大成漏鬥形。擴張段多位於乙狀結腸，嚴重者可波及橫結腸。該腸管異常擴大，其直徑較正常增大2～3倍，最大者可達10cm以上。腸壁肥厚、質地堅韌如皮革狀。腸管表麵失去紅潤光澤，略呈蒼白。結腸帶變寬而肌紋呈縱行條狀被分裂。結腸袋消失，腸蠕動極少。腸腔內含有大量積糞，偶能觸及糞石。切開腸壁見原有的環形肌、縱形肌失去正常比例(2.2∶1)，甚至出現比例倒置。腸壁厚度為狹窄段2倍，腸黏膜水腫、光亮、充血而粗糙，觸之易出血，有時可見有淺表性潰瘍。先天性巨結腸症的主要病理改變位於擴張段遠端的狹窄腸管。狹窄段肌間神經叢(Auerbach叢)和黏膜下神經叢(Meissner叢)內神經節細胞缺如，其遠段很難找到神經叢。神經纖維增粗，數目增多，排列呈波浪狀。有時雖然找到個別的神經節細胞，形態亦不正常。狹窄段近端結腸壁內逐漸發現正常神經叢，神經節細胞也漸漸增多。黏膜腺體呈不同程度的病損，結腸固有膜增寬，並伴有淋巴細胞、嗜伊紅細胞、漿細胞和巨噬細胞浸潤，有時可見淺表性潰瘍。
HD是直腸或結腸某段腸神經係統(enteric nervous system，ENS)神經元的發育異常，根據我們的實驗研究其突出的神經病理改變是腸狹窄段壁內神經叢，各種ENS神經元均缺失(無神經節細胞腸段)或顯著缺少或發育異常(少神經節細胞腸段)。腸肌間神經叢(Auerbach叢)和黏膜下神經叢(Meissener叢)的神經突觸網絡聯係也發生相應的改變。同時，各類外源性神經的支配發生廣泛的紊亂。①腸壁各層副交感膽堿能神經節前纖維異常增生、增粗、酶活性增強，固有膜內出現乙酰膽堿酶(acetylcholinesterase，AChE)陽性神經(代表膽堿能神經)，具有特征性改變，且與臨床症狀(痙攣梗阻程度)相關，可作為診斷本症的重要依據。②壁內含去甲腎上腺素(noradrenaline，NA)熒光的交感節後纖維也同樣增多、增粗，其特征是缺失正常的腸壁神經叢周圍的籃樣叢神經突觸網絡結構。③肽能神經支配廣泛的紊亂;壁內叢缺失任何肽能神經元;腸壁各層P物質(substance P，SP)、腦啡肽(enkephalin，ENK)諸纖維減少，腸肌叢部位(肌間隙或肌束間)和黏膜層則出現大量增粗的含血管活性腸肽(vasoactive intestinal polypeptide，VIP)、降鈣素基因相關肽(calcitonin gene releted peptide，CGRP)、生長抑素(somatostatin，SDM)和神經肽Y(neuropeptide Y，NPY)諸纖維束或小神經幹或纖維網，NPY支配過盛更明顯。但黏膜下血管中後4種肽能神經明顯減少或缺失。④含一氧化氮(nitric oxide，NO)神經成分在無神經節細胞結腸段的改變，與VIP相似。⑤含5-羥色胺(serotonin或5-hydroxytryptamine，5-TH)能神經元成分，在無神經節細胞的腸肌叢周的終末網及肌層內的神經纖維束網明顯減少。本病狹窄段結腸內上述多種神經成分的改變，主要累及運動神經元，對黏膜的分泌和感覺的神經支配也有影響，可能是導致乙酰膽堿(acetyl-choline，ACh)、SP、ENK、CGRP和NPY(興奮性神經遞質，刺激腸肌收縮)與NA、VIP、SOM和NO(抑製性神經遞質，抑製腸肌運動)參與調節結腸運動動力功能失控，成為本病無神經節細胞狹窄腸段痙攣收縮的神經化學病理生理諸多因素。
2.病理生理
結腸和內括約肌的運動機製非常複雜，傳統的概念認為其神經支配為交感神經和副交感神經。前者使平滑肌抑製，即鬆弛作用;後者使平滑肌興奮，即收縮作用。而在內括約肌兩者作用相反。結腸壁內神經節被認為是副交感神經係統。近年來，通過臨床病理、組織化學、電子顯微鏡檢查、藥物反應試驗以及動物實驗等手段，了解到結腸及內括約肌的神經支配共分3部分，已如前述。
先天性巨結腸症的病理改變是由於狹窄腸段無神經節細胞，岡本英三(1988)研究證實在病變腸段未找到神經與肌肉的連接點(缺如)，並在神經遞質受體定量測定時，發現無論是膽堿能受體或腎上腺能β受體的含量均較正常腸段明顯減少，從而造成病變腸管及內括約肌痙攣狹窄和缺乏正常的蠕動功能，形成功能性腸梗阻。本應與神經節細胞建立突觸聯係的副交感神經節前纖維在無神經節細胞腸段大量增生變粗，交感神經節後纖維亦明顯增多。大量釋放乙酰膽堿被認為是引起腸段痙攣的主要原因之一，膽堿能神經節細胞缺乏後，阻斷了正常的節段性運動和節律性推進蠕動。而來自骶部副交感神經又直接作用於腸壁肌細胞，因而使病變腸管產生持續性強直收縮。此外，也由於神經節細胞缺如，增生的交感神經中斷原有的抑製通路，不能由β抑製受體去影響膽堿能神經，從而產生腸壁鬆弛，而是直接到達平滑肌的α興奮受體產生痙攣。壁內的非膽堿能非腎上腺素能係統抑製神經元也缺乏，因而失去有效的鬆弛功能。由於直腸、內括約肌保持在持續性收縮狀態，導致腸道的正常推進波受阻。最後形成糞便瀦留、腹脹、大便不能排出。檢查時可見結腸正常蠕動波不能下傳。無神經節細胞腸管不但缺乏神經節細胞，特別是交感能神經的數目也為之減少，這種幾乎完全處於無神經支配的狀態(Cannon定律)，導致腸管強直性攣縮。久之，近端正常腸段疲憊不堪，發生代償性、繼發性擴大肥厚，神經節細胞亦產生退化變性直至萎縮，以致減少或消失。
Swenson將氣囊放入結腸，記錄各段腸管的蠕動，發現正常兒腸管與病變腸段完全不同，前者當腸蠕動進入乙狀結腸時收縮明顯增加;而在無神經節細胞腸管，當腸蠕動傳至乙狀結腸時並無收縮波出現，這一現象當可解釋患兒的便秘與梗阻症狀。隨著病兒年齡的增大，腸管愈加擴大，便秘進行性加重，而繼發性病變腸段更趨延長，以致波及近端結腸或小腸。
這種長期慢性梗阻的結果必然導致患兒食欲不佳，營養吸收障礙，生長發育差，貧血、低蛋白血症等。腸內大量細菌繁殖造成菌群失調後，毒素吸收又將引起心、肝、腎功能受損，最後因抵抗力低下感染衰竭或腸炎穿孔而死亡。
