炎癥性腸病與腸道微生態(tài)*

趙 微 張峰睿 繆應(yīng)雷

昆明醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科(650000)

炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)包括潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)和克羅恩病(Crohn’s disease, CD)兩大類，是一種慢性、反復(fù)性、非特異性腸道炎癥性疾病，主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、體質(zhì)量下降等。一項基于IBD發(fā)病率的meta分析顯示，歐洲、北美、亞洲和中東地區(qū)的UC發(fā)病率分別為24.3/10萬、12.7/10萬、19.2/10萬；CD發(fā)病率分別為20.2/10萬、6.3/10萬、5/10萬[1]。另一項研究[2]顯示，亞洲IBD發(fā)病率約為1.37/10萬，其中中國的發(fā)病率最高(3.44/10萬)。IBD的發(fā)病機制目前尚不明確，可能為遺傳易感個體在環(huán)境因素的影響下，腸道微生態(tài)發(fā)生改變，腸道對失調(diào)菌群發(fā)生免疫反應(yīng)而引發(fā)持續(xù)的免疫功能紊亂，最終造成腸黏膜受損[3]。本文就腸道微生態(tài)在IBD的發(fā)生、發(fā)展中的作用以及IBD的腸道菌群治療方法作一綜述。

一、腸道微生態(tài)

1. 腸道微生態(tài)的組成：人體腸道微生態(tài)由細菌、病毒、真菌、寄生蟲等組成，其中以厚壁菌門和擬桿菌門占絕對優(yōu)勢，約占總數(shù)的90%，其分布自近端向遠端逐漸遞增。腸道菌群主要分為專性厭氧菌、兼性厭氧菌和少量需氧菌。

2. IBD腸道微生態(tài)的改變：IBD的腸道微生態(tài)變化主要表現(xiàn)為腸道菌群失調(diào)，Mancabelli等[4]的meta分析結(jié)果顯示，IBD患者的菌群多樣性、種類和豐度發(fā)生明顯變化，正常對照組中擬桿菌門占主要優(yōu)勢，而IBD患者的變形菌門比例明顯升高。Wang等[5]的研究發(fā)現(xiàn)，CD和UC患者的具核梭桿菌(Faecalibacteriumprausnitzii)顯著降低。IBD具有活動期與緩解期反復(fù)交替的臨床特點，一項研究[6]結(jié)果顯示，活動期患者腸桿菌、腸球菌、擬桿菌、消化球菌和酵母菌數(shù)量明顯高于緩解期患者，而雙歧桿菌、乳桿菌和真桿菌數(shù)量明顯降低，尤其是在重度活動期患者中。說明IBD患者存在腸道菌群失調(diào)，且與疾病活動度有關(guān)。

二、腸道微生態(tài)的作用

1. 屏障作用：腸道微生態(tài)與上皮細胞組成了腸腔防御屏障，包括物理屏障(腸上皮細胞的緊密連接)、化學(xué)屏障(腸黏液、消化液)、生物屏障(腸道菌群)和免疫屏障(腸黏膜淋巴組織，分泌型IgA)[7]。CD患者回結(jié)腸黏膜中可分離出黏附侵襲性大腸埃希菌(adherent-invasiveEscherichiacoli, AIEC)，可通過其表面大量1型鞭毛與上皮細胞表面的細胞黏附分子6受體相互作用，黏附至腸上皮，降低屏障功能[8]。Meprin是一種能降解細菌表面1型鞭毛的蛋白酶，其減少能促進CD患者的AIEC定植[9]。Petersson等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，無菌小鼠的黏液層厚度較正常小鼠變薄，提示腸道菌群可能與黏液的產(chǎn)生有關(guān)；無菌小鼠口服細菌脂多糖、肽聚糖后發(fā)現(xiàn)，其黏液層厚度能達到普通環(huán)境飼養(yǎng)的小鼠黏液層厚度。Lu等[11]發(fā)現(xiàn)，以大腸埃希菌處理DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠后，其腸上皮功能逐漸增強和恢復(fù)，臨床和組織學(xué)評分明顯改善，Toll樣受體4(TLR4)和NF-κB mRNA表達顯著升高，而TLR4-/-小鼠中未見上述改變。表明大腸埃希菌可能通過TLR4途徑促進小鼠結(jié)腸炎的恢復(fù)。在TLR識別過程中，通過病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular pattern， PAMP) 和損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular pattern， DAMP)生成一種炎癥小體，由此誘發(fā)Naip/Nlrc4/caspase-1軸細胞焦亡通路[12]。該通路激活后，最終在細胞膜上自行聚合成環(huán)狀的低分子聚合物，破壞膜的完整性，導(dǎo)致離子梯度不穩(wěn)定，大量水流入細胞，最終致細胞腫脹破裂死亡[13]。凋亡或焦亡細胞自行脫落入腸腔，隨糞便排出，由此抑制了病原體的擴散以及滲透至黏膜下淋巴組織。另一項實驗[14]表明，腸上皮細胞的增殖、存活、屏障功能依賴TLR識別腸道共生菌群，TLR缺乏可明顯降低腸上皮細胞的功能。部分微生物能抵抗外來病原體。如蘇蕓金桿菌，能產(chǎn)生一種名為thuricin CD的窄譜細菌素，破壞靶細菌的細胞膜，從而誘導(dǎo)細菌死亡[15]。由此可見，腸道菌群在物理、化學(xué)、生物屏障方面扮演重要角色。

2. 代謝作用：腸道菌群能產(chǎn)生多種維生素、氨基酸，參與膽汁的轉(zhuǎn)化，降低膽固醇。菌群還能提供難以消化的碳水化合物-大分子多糖的代謝途徑，腸道菌群通過發(fā)酵難以消化的碳水化合物和纖維素，產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids, SCFAs)，包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。專性厭氧菌如梭菌屬Ⅳ、梭菌屬Ⅸa4/9、柔嫩梭菌屬、多形類桿菌是產(chǎn)生丁酸鹽的主要細胞[16]。SCFAs通過腸上皮細胞頂端的轉(zhuǎn)運體進入細胞質(zhì)，進入β-氧化和三羧酸循環(huán)，產(chǎn)生能量供應(yīng)腸上皮細胞的增殖分化[17]。丁酸鹽可促進腸上皮細胞消耗局部氧氣，使缺氧誘導(dǎo)因子穩(wěn)定表達，為專性厭氧菌、兼性厭氧菌(大腸埃希菌)的生長環(huán)境提供幫助[18]。當(dāng)腸上皮細胞暴露于丁酸鹽下，PPAR-γ(β-氧化的關(guān)鍵受體)受體激活，通過誘導(dǎo)IL-10RA和抑制claudin-2表達，增強上皮屏障功能[19]。在低水平丁酸鹽條件下，β-氧化轉(zhuǎn)為無氧酵解，使腸腔內(nèi)硝酸鹽和氧含量增加，促使兼性厭氧菌生長(腸桿菌科)，而專性厭氧菌(梭狀芽胞桿菌、擬桿菌)數(shù)量下降。SCFAs能產(chǎn)生能量、減少促炎因子的產(chǎn)生，并通過激活上皮細胞、中性粒細胞、巨噬細胞等表達的SCFAs敏感的G蛋白偶聯(lián)受體(SCFA-sensing G-protein-coupled receptors, GPCR)介導(dǎo)機體免疫反應(yīng)，發(fā)揮免疫屏障的作用[20]。

3. 免疫作用：腸道菌群參與腸黏膜免疫細胞的發(fā)育，啟動調(diào)節(jié)腸黏膜免疫功能的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。腸道微生物通過促進宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育，包括刺激杯狀細胞分泌黏蛋白保障黏膜層完整，以及通過樹突細胞識別細菌及其代謝產(chǎn)物來誘導(dǎo)黏膜相關(guān)淋巴組織發(fā)育[21]。sIgA是由腸黏膜固有層漿細胞分泌的一種免疫球蛋白，是腸黏膜免疫的重要組成部分。有研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群可通過刺激腸道淋巴濾泡樹突細胞上的髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor 88, MYD88)，從而促進sIgA的合成[22]。另有研究[23]發(fā)現(xiàn)，與正常小鼠對比，無菌小鼠結(jié)腸黏膜固有層腸道免疫調(diào)節(jié)性T細胞(Treg細胞)數(shù)量明顯下降，提示Treg細胞增殖分化在一定程度上依賴于腸道菌群。Round等[24]將脆弱擬桿菌移植入無菌小鼠腸道內(nèi)后發(fā)現(xiàn)，Treg細胞數(shù)量顯著增加，提示Treg細胞增殖分化與腸道菌群關(guān)系密切。

三、IBD的微生態(tài)療法

目前IBD的治療藥物主要包括5-氨基水楊酸類、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑、生物制劑，目前發(fā)現(xiàn)，基于腸道菌群在人體中的作用，運用飲食、益生菌和糞菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)在IBD治療中也有積極的作用。

1. 飲食：飲食結(jié)構(gòu)為影響腸道微生物組成的重要因素，西方飲食模式(高脂、高蛋白、低纖維)人群的腸道菌群比例發(fā)生明顯改變[25]。長期食用動物蛋白和脂肪人群的腸道菌群以擬桿菌屬、紫單胞菌屬、理研菌屬以及嗜膽菌屬居多，而長期食用糖和碳水化合物、低動物蛋白、低脂肪膳食的人群以普氏菌屬、丙酸菌屬、螺桿菌屬以及鏈球菌屬居多[26]。David等[27]將受試者分為食用果蔬植物性飲食組和食用肉類、雞蛋為主的動物性飲食組，5 d后發(fā)現(xiàn)動物性飲食組中嗜膽菌屬和擬桿菌屬數(shù)量明顯增加，而代謝植物多糖的厚壁菌門包括羅氏菌屬、直腸真桿菌和瘤胃球菌數(shù)量顯著減少。Suskind等[28]的研究給予兒童IBD患者特定碳水化合物飲食，結(jié)果顯示CD和UC的活動指數(shù)明顯降低，糞便微生物多樣性增多。上述研究結(jié)果證實飲食可改變腸道微生物的組成，包括多樣性和數(shù)量。

2. 微生態(tài)調(diào)節(jié)劑：微生態(tài)調(diào)節(jié)劑主要包括益生菌、益生元和合生元。益生菌是一類對宿主有益的活性微生物，如乳酸菌、雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、放線菌、酵母菌等。益生元是一類不可消化的膳食補充劑，如低聚果糖、菊粉、發(fā)芽大麥?zhǔn)称返?；益生菌和益生元合稱為合生元。有研究[29]給予腸道屏障功能障礙患者常規(guī)營養(yǎng)治療的基礎(chǔ)上四聯(lián)活菌(雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌)800 mL/d，治療7 d、14 d后發(fā)現(xiàn)屏障功能指標(biāo)外周血二胺氧化酶(DAO)、血漿乳酸、血清內(nèi)毒素指標(biāo)均明顯下降(P均<0.05)，提示益生菌可修復(fù)黏膜屏障，從而改善患者的預(yù)后。Hegazy等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，輕中度UC患者應(yīng)用益生菌(乳酸桿菌和發(fā)酵乳桿菌)治療后，結(jié)腸黏膜IL-6和腫瘤壞死因子表達均降低，白細胞聚集現(xiàn)象減輕，腸道炎癥減輕。一項研究[31]將40例IBD患者分別給予單一美沙拉嗪治療和腸道益生菌聯(lián)合美沙拉嗪治療，結(jié)果顯示聯(lián)合組的有效率明顯高于對照組(65%對30%，P<0.05)。由此可見，微生態(tài)調(diào)節(jié)劑在治療腸道炎癥方面有一定的療效。

3. FMT：FMT是近年來基于腸道微生態(tài)發(fā)展起來的治療IBD的方法之一，其是將健康供菌者糞便中的功能菌群移植至受菌者胃腸道內(nèi)，旨在重建腸道正常菌群，短期內(nèi)改變腸道菌群構(gòu)成。近年來，F(xiàn)MT在治療難治性難辨梭菌感染、IBD抗菌藥物相關(guān)性腹瀉以及腸易激綜合征等疾病中已取得了明顯的效果[32]。Kunde等[33]的研究給予10例輕中度UC患兒FMT治療，結(jié)果顯示一周后33%的患者獲得臨床緩解，78%的癥狀得到改善，一個月后67%的患者仍有臨床應(yīng)答。說明FMT對UC有療效。Moayyedi等[34]采用FMT誘導(dǎo)輕中度UC患者緩解，結(jié)果顯示FMT誘導(dǎo)緩解的療效明顯優(yōu)于對照組(24%對5%)。Cui等[35]的試驗給予30例難治性CD患者FMT治療，1個月后臨床改善率和緩解率分別為86.7%和76.7%。Colman等[36]的meta分析對119例接受FMT治療的IBD患者進行分析，總臨床緩解率達36.2%，CD患者的緩解率為60.5%，UC患者的緩解率為22%。但由于缺乏大樣本隨機對照臨床研究，目前尚無法獲得足夠的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)。因此，在未來需進一步開展FMT治療腸道相關(guān)疾病的大樣本隨機對照臨床研究，以獲取FMT臨床療效和安全性的客觀證據(jù)。

四、結(jié)語

傳統(tǒng)的藥物在IBD治療中仍起有重要作用，但對難治性IBD患者的療效不佳，可導(dǎo)致藥物依賴或抵抗以及藥物的不良反應(yīng)。針對腸道菌群在IBD發(fā)生、發(fā)展中的作用，微生物療法逐漸取得了相當(dāng)?shù)男Ч?，但目前仍缺乏關(guān)于微生物療法成熟的臨床指南，何時，何種程度，選取何種微生物，用量，以及關(guān)于FMT菌液的制備標(biāo)準(zhǔn)、時間，健康供體的選擇納入條件，移植方法路徑仍缺乏明確的標(biāo)準(zhǔn)。此外，還存在FMT的倫理和道德、微生物療法的安全性、療效等問題。故未來需不斷地開拓創(chuàng)新研究，開發(fā)適合IBD患者真正有效、安全 、便捷的治療方法。