腸道菌群在潰瘍性結腸炎中的研究進展

劉鴻程，宋光

(哈爾濱醫(yī)科大學附屬第一醫(yī)院消化內科，哈爾濱 150001)

潰瘍性結腸炎是一種病因未明的慢性非特異性腸道炎癥疾病，以反復發(fā)作的腹痛、腹瀉及黏液膿血便為主要癥狀，是結腸黏膜層和黏膜下層連續(xù)性炎癥，疾病通常先累及直腸，逆行向近端發(fā)展，可累及全結腸甚至回腸末端[1]。部分患者還會引發(fā)關節(jié)炎、眼部疾病、皮膚黏膜病變等多種腸外表現(xiàn)。少數重癥患者可表現(xiàn)為中毒性巨結腸、腸穿孔、出血、癌變等，危及人們的生命安全。研究表明，潰瘍性結腸炎的發(fā)病高峰為20～40歲，男性略高于女性，其發(fā)病率在世界范圍內為(5.5～24.3)/10萬，且具有明顯的地區(qū)及種族特異性[2]。據統(tǒng)計，歐洲地區(qū)發(fā)病率顯著高于亞洲、非洲及南美洲地區(qū)，城市發(fā)病率高于農村，白種人發(fā)病率高于黃種人和黑種人，猶太人發(fā)病率高于非猶太人，同卵雙胞胎、兄弟姐妹及一級親屬的發(fā)病率顯著升高，其中同卵雙胞胎發(fā)病率最高，一級親屬發(fā)病率為普通人群的10～15倍，而我國潰瘍性結腸炎的患病率約為11.6/10萬[3-5]。目前認為，潰瘍性結腸炎的發(fā)病與環(huán)境因素、遺傳因素、免疫因素及腸道菌群因素等多種因素相關。近年來，隨著研究方向不斷向分子生物領域發(fā)展，對于潰瘍性結腸炎發(fā)病機制的研究也取得了極大進步，普遍認為患者腸道菌群失衡是潰瘍性結腸炎發(fā)病的重要原因[6]?，F(xiàn)就腸道菌群在潰瘍性結腸炎中的研究進展予以綜述。

1 腸道菌群

1.1腸道菌群的構成 腸道菌群是人體胃腸道內存在的細菌、真菌、病毒等群體的總稱，其中以細菌為主。人體胃腸道內寄居的細菌有1013～1014個，共500余種，主要分布于小腸和結腸[7]，共同組成人體內獨特的腸道黏膜屏障。人體的腸道菌群是一個不斷變化的過程，胎兒時期，由于在母體的子宮內，因而腸道處于相對無菌的狀態(tài)；出生后，通過與外界環(huán)境的接觸，腸道內開始出現(xiàn)菌群；隨著個體的生長，由于接觸到的環(huán)境的差異以及飲食的差別，人體腸道菌群在保持相對恒定特點的同時，也具有差異性的特點。

1.2腸道菌群的分類 人體胃腸道為腸道菌群提供寄居環(huán)境，腸道菌群則為人體提供屏障，依據腸道菌群與宿主之間的關系，可將腸道菌群大致分為三類，即益生菌、中性菌和有害菌[8]。益生菌為腸道的優(yōu)勢菌群，大多為專性厭氧菌，定植于腸道黏膜的深層，起到保護宿主的作用，如雙歧桿菌、乳酸菌等；中性菌群是具有雙重作用的菌群，正常情況下與益生菌協(xié)同并拮抗有害菌，從而維護宿主的健康，一旦失控，將導致甚至加重宿主的損傷，如大腸埃希菌；有害菌則以外源性病原菌為主，是腸道黏膜屏障破壞、腸道疾病發(fā)生發(fā)展的重要原因，如沙門氏菌等；這些腸道菌群依據細菌的代謝特點還可分為需氧菌、厭氧菌和兼性厭氧菌；而依據種屬關系又可分為擬桿菌門、厚壁菌門、放線菌門以及變形菌門[9]。

2 腸道菌群與潰瘍性結腸炎

2.1腸道菌群的功能

2.1.1屏障功能 腸道黏膜屏障由化學屏障、免疫屏障、機械屏障以及生物屏障共同構成。其中，由腸道菌群與腸黏膜緊密結合組成的生物屏障，將外源性致病菌和毒素控制在腸腔內，抑制其定植和增殖；同時，腸道菌群還參與了隱窩結構的形成和腸上皮細胞的分化，從而抑制病原菌的生長[9]。腸道菌群通過抑制腸上皮細胞凋亡和促進關鍵成分蛋白的合成來改善或恢復腸道黏膜的屏障功能[10-13]。腸道菌群可以分泌乳酸和短鏈脂肪酸，在維護腸道酸堿平衡的同時也為腸道黏膜屏障提供能量。

2.1.2免疫功能 腸黏膜相關淋巴組織是人體最大的淋巴器官，包含人體內半數以上的免疫細胞，由分布于腸道的派爾集合淋巴小結、固有層內淋巴細胞、上皮內淋巴細胞、孤立淋巴濾泡等共同組成。腸道菌群可以刺激腸道淋巴組織的分化，無菌動物體內無明顯的生發(fā)中心，在菌群刺激派爾集合淋巴小結后，誘導T淋巴細胞生成，進而激活B淋巴細胞發(fā)育成熟，從而促進分泌型免疫球蛋白A分泌，增強腸道黏膜屏障的功能[14]。腸道菌群通過Toll樣受體的介導過程改變腸道黏膜免疫系統(tǒng)，上調抗炎細胞因子的同時減少促炎細胞因子[15-18]。腸道菌群參與T淋巴細胞的增殖、分化，誘導輔助性T淋巴細胞生成，共同調節(jié)腸道免疫應答。

2.1.3代謝與營養(yǎng)功能 腸道菌群將體內不消化的多糖(如淀粉酶等)，通過酵解的方式為人體提供能量，同時產生酵解產物丁酸鹽，丁酸鹽在腸道內一方面可以增強腸道黏膜的屏障作用，另一方面可促進T細胞的增殖分化，從而減少炎癥反應[19]。腸道菌群中的擬桿菌等菌屬可以轉運膽汁酸，促進膽汁酸的分解和排出；另外，腸道菌群也參與多種營養(yǎng)物質的合成吸收，如大腸埃希菌可以促進維生素K的合成等[20]。腸道菌群還參與了藥物和毒物的代謝，如雙歧桿菌與柳氮磺吡啶作用使其在腸道釋放5-氨基水楊酸，從而達到治療的目的[21]。

2.2腸道菌群調節(jié) 腸道菌群與人類宿主之間存在相互依存共生的關系，在這種共生關系中，宿主為菌群提供了一個營養(yǎng)豐富的棲息地，而腸道菌群則通過各種生理功能維護并支持宿主的身體健康狀態(tài)。

益生菌中厚壁菌門、放線菌門(如乳酸桿菌、雙歧桿菌)的增多，可以合成人體需要的維生素等物質，同時還起到抑制致病菌生長的作用。杜小東和羅利飛[22]采用實時熒光定量聚合酶鏈反應技術對活動期潰瘍性結腸炎患者的腸道菌群進行分析，結果顯示，雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量均顯著減少，提示活動性潰瘍性結腸炎患者中存在腸道菌群紊亂。相反，有害菌(如沙門氏菌、艱難梭菌、產氣莢膜桿菌等)的數量一旦失控，大量生長繁殖，會引起多種疾病，甚至產生致癌物質，如果潰瘍性結腸炎患者感染，則會加重其病情進展及演變[23]。中性菌在正常數量下，對人體健康有益，但一旦增殖失控，或者發(fā)生腸道菌群移位，會產生敗血癥、感染性休克等多種危害人體的疾病，如變形菌門中的大腸埃希菌，作為人體內的正常棲居菌，不僅可以抑制腸道內部分微生物的生長，減少蛋白質分解產物對人體的危害，還可以合成維生素，但如果大腸埃希菌數量增多或進入膽囊、肝臟等，則會導致嚴重感染，甚至危及生命[8]。

腸道菌群在長期的動態(tài)演變過程中，通過個體適應和自然選擇，已經形成菌群的不同種類之間、菌群與宿主之間以及菌群、宿主與環(huán)境之間的動態(tài)平衡，形成一個互相依存又互相制約的體系，當這種共生關系被破壞時(如行胃腸道手術、應用抗生素、應用免疫抑制類藥物等)，會引起腸道菌群的急劇改變，導致胃腸功能紊亂、假膜性腸炎、炎癥性腸病等多種胃腸道疾病[24-25]。腸道菌群失調使腸道內致病菌數量增多，腸黏膜上皮細胞能量代謝減少，腸黏膜通透性增加，使致病菌及毒素更易通過腸道黏膜進入腸肝循環(huán)，進一步損傷腸道黏膜，誘導腸道免疫反應，具體表現(xiàn)為腸道對變化的腸道菌群不能耐受，超過腸道黏膜屏障能力，進而導致腸道和全身慢性炎癥[25]。

3 腸道菌群在潰瘍性結腸炎治療中的應用

由于潰瘍性結腸炎的標準化治療效果不佳，故尋求一種有效的治療方法顯得尤為重要。而通過益生菌以及益生菌聯(lián)合腸道糞菌移植來補充和替代藥物修復腸道微生物菌群、改善潰瘍性結腸炎患者腸道病變，已成為近年來研究的熱點及未來潰瘍性結腸炎治療突破的關鍵點。

3.1微生態(tài)制劑

3.1.1微生態(tài)制劑的分類 微生態(tài)制劑一共有3種，即益生菌、益生元和合生元。益生菌指對人體有利而無害的活菌群和(或)包含菌體組分及代謝產物的死菌，可以是單一的一種菌株，也可以是多種菌株的復合產物，主要的益生菌制品包括雙歧桿菌、乳酸桿菌、酵母菌等；益生元是一類非消化的物質，可被腸道內菌群分解、利用，分解產物可以促進腸道內的益生菌生長繁殖，從而增加腸道內益生菌的數量，改善腸道功能，主要包括乳果糖、果糖、麥芽糖等；合生元是益生菌和益生元的合劑，兩者相互協(xié)同增加腸道益生菌的活性。

3.1.2微生態(tài)制劑的治療方法 傳統(tǒng)的潰瘍性結腸炎治療方法包括一般治療和藥物治療(氨基水楊酸制劑、糖皮質激素、免疫抑制劑、生物制劑、抗生素等)。有研究顯示，將益生菌應用于潰瘍性結腸炎患者一方面可以調節(jié)患者腸道菌群，重塑腸道防御屏障結構，達到提高患者腸道抵抗力的目的；另一方面益生菌可以促進柳氮磺吡啶在腸腔內的分解利用，增加其療效[21]。Shigemori和Shimosato[26]研究指出，益生菌可以誘導多種細胞因子產生，通過調節(jié)機體免疫，改善腸道微環(huán)境，治療潰瘍性結腸炎。湯權[27]通過收集對比72例活動期潰瘍性結腸炎患者的治療數據發(fā)現(xiàn)，在使用柳氮磺吡啶的同時配合使用益生菌和康復新液治療，其效果優(yōu)于單獨應用柳氮磺吡啶治療。招杰[28]通過對潰瘍性結腸炎患者的臨床治療進行對照研究，發(fā)現(xiàn)聯(lián)合使用雙歧桿菌和美沙拉嗪較單獨使用美沙拉嗪治療效果更好。目前，益生菌治療潰瘍性結腸炎的研究還處于臨床觀察狀態(tài)，確切療效尚不完全清楚，仍需進一步探索。

3.1.3微生態(tài)制劑的安全性 益生菌是腸道黏膜內的定植菌群，傳統(tǒng)觀點認為益生菌制劑是安全的，但仍有影響益生菌制劑安全性的因素，主要包括：①益生菌的致病性和感染性，益生菌一般沒有致病性，但是可能會隨著菌群移位導致感染，尤其是使用免疫抑制劑、激素以及免疫缺陷病的患者，可能會導致嚴重的不良后果；②傳遞耐藥因子，在同時使用抗生素和益生菌制劑的患者體內，益生菌所能達到的功效以及益生菌是否傳遞耐藥因子至機體中的其他細菌，這些問題均需要長時間的基礎研究與臨床觀察[29]。

3.2腸道糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)

3.2.1FMT治療方法 FMT是將健康人糞便中的功能菌群通過灌胃、灌腸或口服膠囊等方式移植到患者腸道內，重建患者腸道菌群，達到治療潰瘍性結腸炎等胃腸道疾病的目的。1958年，Eiseman等[30]首次報道了應用FMT對常規(guī)抗生素治療無效的偽膜性腸炎進行治療，并最終獲得成功。Uygun等[31]對30例中重度潰瘍性結腸炎患者進行FMT治療，結果顯示，F(xiàn)MT對大部分潰瘍性結腸炎患者有一定效果。章科清等[32]對50例潰瘍性結腸炎患者進行FMT治療，結果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT治療能快速改變潰瘍性結腸炎患者的腸道微環(huán)境，使過度免疫的腸道得到改善，從而減輕患者的黏液膿血便、腹瀉、腹痛等癥狀。

有研究顯示，F(xiàn)MT在治療潰瘍性結腸炎中未達到良好的效果，雖然在接受FMT治療的成年潰瘍性結腸炎患者的腸道微生物區(qū)觀察到顯著的結構變化，但經過FMT治療后，癥狀未緩解[33-34]。由此推測，周期性重復的FMT對于維持潰瘍性結腸炎患者的腸道微生態(tài)穩(wěn)定可能具有重要作用[35]。

3.2.2FMT治療的安全性 自首次用于治療腸道及全身性疾病以來，F(xiàn)MT一直在經歷補充和完善，但仍有一些問題亟待解決：①操作流程不規(guī)范。迄今為止，對于FMT供體前和受體前后腸道菌群的變化缺乏對比觀察，且對FMT的制備方式、應用的時間等問題，目前國際上尚無確切的標準化流程，對于FMT治療的最佳方式仍處于摸索中。②耐藥菌的傳遞及感染。FMT可能傳遞耐藥菌，尤其在應用免疫抑制劑和免疫缺陷的患者中，可能會造成嚴重的不良后果。據悉，目前已經有2例免疫功能不全的成人在接受研究性FMT后發(fā)生了侵襲性感染，且其中1例已經死亡；對此，美國食品藥品管理局提出警示：腸道菌群可能導致多重耐藥菌感染并致死，并明確指出，臨床試驗中對標準療法無效的艱難梭菌感染患者應謹慎使用FMT[36-37]。每種新技術從無到有、再到優(yōu)化、最后到實現(xiàn)臨床，均要經歷一個相當漫長的時期，希望FMT技術能盡快完善，以造福廣大患者。

4 小 結

目前對于潰瘍性結腸炎病因的研究仍處于摸索階段，研究重點包括腸道菌群的具體變化、特定菌群種類的參與、菌群在潰瘍性結腸炎中的具體免疫機制等。因此，不僅需要進行前瞻性研究(進行動物實驗明確腸道菌群在潰瘍性結腸炎病程中所扮演的角色)，還需要應用先進的分子生物學技術(在基因及分子層面對潰瘍性結腸炎進行研究)。這樣才能有效控制病因，積極預防潰瘍性結腸炎的發(fā)病，從腸道菌群治療作用靶點針對性治療潰瘍性結腸炎，以延緩潰瘍性結腸炎的進展，改善潰瘍性結腸炎患者的癥狀及預后，提高患者的生活質量。