益生菌對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎影響的研究進(jìn)展

史佳鷺,閆芬芬,李慧臻,焦雯姝,關(guān)嘉琦,宋 月,霍貴成

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué) 乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江 哈爾濱 150030）

潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis,UC）是一種主要累及直腸、結(jié)腸黏膜和黏膜下層的慢性非特異性炎性腸病,臨床主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉、血便等,嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量,甚至?xí)葑優(yōu)榘┌Y,與克羅恩?。–rohn's disease,CD）都屬于炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease,IBD）[1]。流行病學(xué)統(tǒng)計(jì),美國(guó)和西歐國(guó)家等UC的發(fā)病率較高[2],近年來(lái)我國(guó)UC患病人數(shù)也逐年增多且患病人群呈現(xiàn)年輕化趨勢(shì)[3]。目前其病因和發(fā)病機(jī)制尚且不明,可能與遺傳、免疫、營(yíng)養(yǎng)、細(xì)菌、病毒及其他環(huán)境因素有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),人體腸道菌群在UC發(fā)病機(jī)制中起著重要的作用,且可能決定腸道炎癥的嚴(yán)重程度。腸道菌群失調(diào),黏膜屏障功能消失,使腸道致病菌侵襲黏膜下層,微生物抗原激活,導(dǎo)致宿主免疫失調(diào),炎癥細(xì)胞活化使機(jī)體發(fā)生炎癥反應(yīng),因此對(duì)腸道菌群的干預(yù)成為一個(gè)有潛力的治療措施[4]。益生菌是一類攝入適當(dāng)數(shù)量時(shí)會(huì)對(duì)宿主健康產(chǎn)生有益作用的活性微生物的總稱,在UC患者的臨床治療中,其可恢復(fù)患者腸道菌群平衡,抑制炎癥反應(yīng),且副作用較傳統(tǒng)藥物治療小[5-7]。本文介紹了腸道菌群在UC發(fā)病機(jī)制中的作用,以及益生菌在治療UC方面的研究進(jìn)展。

1 腸道菌群與潰瘍性結(jié)腸炎

1.1 腸道菌群

人體微生物群包括細(xì)菌、真菌、噬菌體和病毒,其充當(dāng)“器官”與宿主相互協(xié)同作用,構(gòu)成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)。其能夠在皮膚、泌尿生殖系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)中和腸道中定植,尤其是腸道內(nèi)含有超過(guò)人體細(xì)胞數(shù)目10 倍的微生物,其所含的基因更是超過(guò)人體自身基因的150 倍[8]。腸道菌群主要為厚壁菌門和擬桿菌門,根據(jù)需氧情況,分為專性厭氧菌、兼性厭氧菌和好氧菌。這些腸道菌主要分布在結(jié)腸和遠(yuǎn)端小腸,定植在腸黏膜表面,形成“菌膜屏障”,在腸道營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝、腸道通透性和腸道免疫等方面發(fā)揮重要的作用[9]。腸道穩(wěn)態(tài)時(shí)結(jié)腸細(xì)胞代謝趨于氧化磷酸化和脂肪酸氧化,耗氧量高,因此形成的低氧環(huán)境利于專性厭氧菌生長(zhǎng),它們可降解纖維生成短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids,SCFA）,進(jìn)而促進(jìn)宿主健康。腸道病原體會(huì)破壞結(jié)腸細(xì)胞代謝,導(dǎo)致腸上皮氧合作用增加,會(huì)導(dǎo)致以兼性厭氧菌增殖為特征的菌群失調(diào)[10]。根據(jù)腸道微生物在宿主中的作用,可將其分為3 類：共生菌是腸道的主要微生物群（如雙歧桿菌、擬桿菌和鏈球菌）,附著在黏膜上皮細(xì)胞上,在營(yíng)養(yǎng)和免疫調(diào)節(jié)中起關(guān)鍵作用；條件致病菌是腸道非優(yōu)勢(shì)細(xì)菌（如腸球菌和腸桿菌）,在機(jī)體條件成熟時(shí)能夠?qū)C(jī)體產(chǎn)生致病作用；病原菌（如變形桿菌和假單胞菌）在人體腸道多為過(guò)路菌,長(zhǎng)期定植機(jī)會(huì)少,一般不致病,但當(dāng)病原菌大量繁殖時(shí),則會(huì)引起疾病的發(fā)生。人體腸道群菌在正常狀態(tài)下呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)平衡,當(dāng)平衡遭到破壞,腸道微生態(tài)失調(diào),黏膜屏障破壞,病原菌入侵,激活體內(nèi)免疫系統(tǒng),細(xì)胞因子釋放失衡,活化炎癥細(xì)胞導(dǎo)致腸黏膜發(fā)生炎癥反應(yīng),誘導(dǎo)結(jié)腸炎發(fā)生[11]。

1.2 潰瘍性結(jié)腸炎的腸道內(nèi)菌群變化

早期腸道內(nèi)大多數(shù)細(xì)菌無(wú)法用常規(guī)技術(shù)培養(yǎng),但隨著培養(yǎng)組學(xué)的發(fā)展,如基質(zhì)輔助激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜以及16S RNA測(cè)序用來(lái)鑒定細(xì)菌物種,迅速提高了人們對(duì)腸道微生態(tài)的認(rèn)識(shí)。越來(lái)越多的證據(jù)證明腸道菌群在UC發(fā)病機(jī)制中起重要作用,且可能決定腸道炎癥的嚴(yán)重程度[12-13]。與健康者相比,UC患者腸道內(nèi)微生物變化主要體現(xiàn)為兼性厭氧菌（如柔嫩梭菌群、梭菌屬IV簇）減少,且條件致病微生物的增加,如克雷伯氏菌、腸桿菌、變形桿菌和真菌；乳桿菌和雙歧桿菌顯著減少,擬桿菌數(shù)量增加（表1）[14]。此外發(fā)現(xiàn)在UC患者中,炎癥最嚴(yán)重的部位是腸道細(xì)菌最多的結(jié)腸區(qū)域,且無(wú)菌小鼠不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的結(jié)腸炎,這提示UC的發(fā)病機(jī)制可能與腸道微生物有重要關(guān)系。

表1 UC患者腸道菌群變化Table 1 Changes in intestinal flora in patients with UC

1.3 腸道菌群在UC發(fā)病中的作用機(jī)制

1.3.1 影響短鏈脂肪酸

在結(jié)腸區(qū)域腸道共生菌酵解膳食纖維生成短鏈脂肪酸,研究認(rèn)為腸道內(nèi)SCFA數(shù)量的減少與UC的發(fā)病密切相關(guān)。丁酸鹽作為一種重要的短鏈脂肪酸鹽,不僅是結(jié)腸上皮細(xì)胞重要的能量來(lái)源,能夠促進(jìn)腸腔內(nèi)鈉、鉀和水的吸收,還可以抑制炎癥因子釋放,通過(guò)增加黏液素和抗菌肽產(chǎn)生,上調(diào)緊密連接蛋白的表達(dá)來(lái)增強(qiáng)上皮屏障完整性,對(duì)結(jié)腸健康具有重要作用。研究發(fā)現(xiàn),UC患者腸道菌群在炎癥活躍的區(qū)域產(chǎn)丁酸鹽的細(xì)菌數(shù)量降低,如F.prausnitzii和人羅斯拜瑞氏菌（Roseburia hominis）。處于活動(dòng)期的UC患者糞便中丁酸鹽的濃度降低,腸黏膜氧化丁酸鹽的能力也下降,但緩解期UC患者體內(nèi)丁酸鹽氧化處于正常水平。Nancey等發(fā)現(xiàn)UC患者丁酸鹽氧化降低可能與結(jié)腸發(fā)炎處腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）水平增加有關(guān)[21]。另一方面,在UC患者中發(fā)現(xiàn)含有較高水平的硫酸鹽還原菌（sulfatereducing bacteria,SRB）和較高濃度的硫化氫,而在體外實(shí)驗(yàn)證明硫化氫抑制丁酸鹽氧化[22-23]。提示丁酸鹽作為細(xì)菌代謝產(chǎn)物,保護(hù)腸道黏膜屏障,抑制腸道炎癥,參與結(jié)腸炎的發(fā)展。

1.3.2 參與免疫調(diào)節(jié)

圖1 NF-κB/IκB通路[26-27]Fig.1 NF-κB/IκB signaling pathway[26-27]

腸道微生物通過(guò)提供抗原或其他刺激因子,對(duì)炎癥反應(yīng)中啟動(dòng)或維持腸道免疫起重要作用,這與UC發(fā)生密切相關(guān)。許多研究證實(shí)核因子κB（nuclear factor kappa-B,NF-κB）信號(hào)通路參與多種免疫異常相關(guān)疾病,如炎性腸病、Ⅱ型糖尿病、肥胖等[24]。在UC患者中腸道菌群失衡,黏膜屏障功能和通透性改變,革蘭氏陰性菌發(fā)生易位,進(jìn)入淋巴和血液系統(tǒng)。革蘭氏陰性菌的內(nèi)毒素脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）刺激先天性免疫系統(tǒng),與Toll樣受體4（Toll-like receptors 4,TLR4）結(jié)合,從而活化髓樣分化因子（myeloid differentiation factor 88,MyD88）依賴途徑,MyD88依賴途徑通過(guò)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)分子募集并活化下游的腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6（tumor necrosis factor receptor-associated factor 6,TRAF6）,活化的TRAF6進(jìn)一步激活NF-κB信號(hào)通路。在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)NF-κB在細(xì)胞質(zhì)中與它的抑制子IκB結(jié)合,當(dāng)細(xì)胞受到刺激后,復(fù)合物IκB蛋白發(fā)生磷酸化和泛素化,NF-κB單體從復(fù)合物中釋放出來(lái)并進(jìn)入細(xì)胞核,隨后NF-κB單體將有序的調(diào)控下游基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯過(guò)程,促使機(jī)體產(chǎn)生大量的炎性因子,如TNF-α、白介素（interleukin,IL）-6、IL-1β等（圖1）,從而增加共刺激分子在抗原提呈細(xì)胞表面的表達(dá),進(jìn)而激活T細(xì)胞激活免疫系統(tǒng)致炎癥反應(yīng)發(fā)生。表明腸道菌群不僅對(duì)天然免疫有調(diào)控作用,而且也對(duì)適應(yīng)性免疫有重要作用。目前,一項(xiàng)納入17 名健康者和15 名炎癥性腸病患者糞便樣本的研究中,對(duì)無(wú)菌小鼠進(jìn)行糞菌移植,結(jié)果發(fā)現(xiàn)在受體小鼠中,IBD患者糞便菌群可誘導(dǎo)更多的輔助性T細(xì)胞（helper T cell,Th）2和Th17,而健康者糞便菌群能誘導(dǎo)更多的RORγt+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells,Treg）。在結(jié)腸炎易感小鼠模型中,移植IBD患者菌群與移植健康者菌群相比,小鼠更容易患病[25]。揭示腸道菌群通過(guò)誘導(dǎo)T細(xì)胞向不同細(xì)胞亞群分化,從而影響不同細(xì)胞因子分泌,介導(dǎo)結(jié)腸炎發(fā)生。

1.3.3 與膽汁酸相互作用

膽汁酸是膽固醇的代謝產(chǎn)物,在小腸中腸道微生物通過(guò)膽鹽水解酶（bile salt hydrolases,BSH）對(duì)結(jié)合膽汁酸進(jìn)行早期解離,再對(duì)其進(jìn)行7-脫羥基反應(yīng)生成次級(jí)膽汁酸[28]。次級(jí)膽汁酸是人糞便中膽汁酸的主要成分,適當(dāng)濃度的次級(jí)膽汁具有免疫調(diào)節(jié)能力。胃腸道中BSH活性主要來(lái)自厚壁菌門（30%）、擬桿菌門（14.4%）和放線菌門（8.9%）,提示UC患者腸道內(nèi)擬桿菌門和厚壁菌門數(shù)量的變化可能是導(dǎo)致膽汁酸代謝改變的基礎(chǔ)原因[29]。宏基因組分析UC患者關(guān)于膽汁酸代謝的細(xì)菌基因豐度,結(jié)果發(fā)現(xiàn)BSH基因豐度下降。同時(shí),IBD患者體內(nèi)對(duì)膽汁酸解耦合、脫羥基和脫硫活性下降[30]。因此,UC患者血清和糞便中次級(jí)膽汁酸含量降低,而結(jié)合膽汁酸在糞便中增加,減弱對(duì)法尼醇X受體（farnesoid X receptor,FXR）和G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5（G protein coupled bile acid receptor 5,TGR5）的刺激,失去維持黏膜屏障的完整性與抗炎作用,這有助于UC發(fā)病機(jī)制。此外,通過(guò)研究FXR（NR1H4）基因中的5 個(gè)單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism,SNP）,發(fā)現(xiàn)其中的SNP rs3863377顯示與UC發(fā)病呈負(fù)相關(guān),說(shuō)明FXR（NR1H4）基因編碼的遺傳變異與IBD有關(guān)[31]。目前還不清楚SNP的缺失或增加是否會(huì)影響FXR的功能,但UC患者攜帶SNP rs386377基因顯著低于健康者,提示SNP rs386377對(duì)該病具有保護(hù)作用。

1.3.4 與宿主基因相互作用

腸道微生物菌群的豐度在一定程度上受宿主基因型的影響,這種特定的遺傳變異和特定細(xì)菌的豐富之間的關(guān)系成為被稱為微生物群數(shù)量性狀基因座[32]。雙胞胎研究表明,產(chǎn)生丁酸鹽及使醋酸鹽-丁酸鹽轉(zhuǎn)化的瘤胃球菌,在一定程度上可以遺傳[33]。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中也發(fā)現(xiàn)某些微生物屬與基因位點(diǎn)有關(guān),如消化道細(xì)菌Akkermansia與2和7號(hào)染色體上的基因座相關(guān)聯(lián)[34]。有研究發(fā)現(xiàn),雙胞胎腸道微生物具有相似性,進(jìn)一步表明了宿主基因可以影響腸道菌群[35]。此外,初步研究數(shù)據(jù)顯示,IBD患者中腸桿菌科的豐度變化與NOD2基因變異有關(guān)。在一項(xiàng)研究中,收集313 位IBD患者（包括188 位CD患者、107 位UC患者、18 位中級(jí)和未明確的IBD患者）與582 位健康者的糞便、外周血和臨床數(shù)據(jù)。采用16S rRNA測(cè)序分析腸道菌群組成,利用基因上11 個(gè)與IBD有關(guān)的遺傳變異位點(diǎn)衡量遺傳風(fēng)險(xiǎn),包括與細(xì)菌有關(guān)的NOD2、CARD9、ATG16L1、IRGM和FUT2基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在具有高度遺傳風(fēng)險(xiǎn)的健康人中,遺傳風(fēng)險(xiǎn)值與羅斯氏菌屬豐度下降顯著相關(guān)[36],揭示了與IBD相關(guān)的遺傳變異可影響正常人的腸道菌群。

目前針對(duì)防治UC的傳統(tǒng)藥物主要為氨基水楊酸類藥物、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑和抗體制劑等[37-40],但因傳統(tǒng)藥物治療存在效果不佳、副作用大和依賴性強(qiáng)等局限性,治療UC的新型方法的研究成為熱點(diǎn),而益生菌具有調(diào)節(jié)腸道菌群平衡,抑制炎癥反應(yīng)的特性,近年來(lái)其在UC的治療中取得一定療效。

2 益生菌與潰瘍性結(jié)腸炎

2.1 益生菌對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎的影響

世界衛(wèi)生組織將益生菌定義為“一類活的微生物,當(dāng)有足夠量的活菌體到達(dá)宿主腸道、定植從而改變宿主腸道菌落平衡,進(jìn)而對(duì)宿主起著健康效應(yīng)”[41]。UC是一種反復(fù)發(fā)作的慢性疾病,分為活動(dòng)期和緩解期,盡管經(jīng)過(guò)誘導(dǎo)緩解治療后,臨床癥狀與病理學(xué)可以獲得最大程度的改善,但仍可出現(xiàn)反復(fù),因此如何誘導(dǎo)緩解以及長(zhǎng)期維持緩解是治療UC的關(guān)鍵[42]。目前大量研究表明,益生菌制劑可以不同程度緩解UC的嚴(yán)重情況（表2）,乳酸菌、雙歧桿菌和腸球菌是常用的益生菌。益生菌中可以恢復(fù)受損的黏膜屏障功能,調(diào)節(jié)腸道微生物群失衡,抑制病原菌,增強(qiáng)腸道及系統(tǒng)免疫,對(duì)緩解UC癥狀以及維持緩解有較好的療效。

表2 不同益生菌對(duì)UC的影響Table 2 Effect of probiotics on UC

2004 年,Kruis等進(jìn)行一項(xiàng)納入327 名UC患者的雙盲實(shí)驗(yàn),患者接受益生菌或美沙拉嗪治療,結(jié)果發(fā)現(xiàn)益生菌大腸桿菌Nissle 1917與美沙拉嗪療效相似[50]?，F(xiàn)在大腸桿菌Nissle 1917已經(jīng)被認(rèn)為是5-氨基水楊酸鹽有效代替物。大量VSL#3（短雙歧桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、嬰兒雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、物乳桿菌、副干酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌）對(duì)UC患者治療效果的研究被報(bào)道。Fedorak等研究發(fā)現(xiàn)VSL#3對(duì)34 例輕度-中度的成年UC患者效果良好,且無(wú)不良影響[51]。Venturi等評(píng)估了VSL#3對(duì)20 例不耐受5-ASA及過(guò)敏的UC患者的積極影響,還進(jìn)行了VSL#3對(duì)新診斷的UC兒童患者療效的評(píng)估[52]。此外,一項(xiàng)對(duì)187 例UC患者的研究顯示,鼠李糖乳桿菌對(duì)此有良好的治療效果[53]。Mallon等稱益生菌對(duì)輕中度UC患者維持緩解有積極作用[54]。盡管關(guān)于益生菌在UC治療中積極結(jié)果不斷被報(bào)道,但其機(jī)制需進(jìn)一步研究深入。

2.2 益生菌的作用機(jī)制

2.2.1 調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)、抑制炎癥

UC是由免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的慢性炎癥,細(xì)胞因子可以協(xié)調(diào)腸道內(nèi)免疫和非免疫細(xì)胞間的溝通,并改變局部及全身水平的急慢性炎癥反應(yīng),作為細(xì)胞信號(hào)因子通過(guò)刺激促炎介質(zhì)產(chǎn)生和激活炎癥通路在UC發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用（表3）。

表3 不同細(xì)胞因子在UC中的作用[61-62]Table 3 Roles of different cytokines in UC[61-62]

研究表明,益生菌通過(guò)抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路和磷脂酰肌醇3激酶/絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶/NF-κB信號(hào)通路,降低TNF-α和IL-1β等促炎細(xì)胞因子水平,提高IL-10等抗炎因子水平,從而維持UC的緩解[55]。一項(xiàng)納入167 項(xiàng)口服益生菌或合成制劑一周以上的對(duì)照臨床實(shí)驗(yàn),對(duì)炎癥性腸病、關(guān)節(jié)炎和脂肪肝等炎癥標(biāo)志物（C-反應(yīng)蛋白（C-reactive protein,CRP）、IL-1β、IL-4、IL-6、IL-8、IL-10、IL-12、TNF-α、干擾素-γ（interferon-γ,IFN-γ）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β）進(jìn)行系統(tǒng)回顧和薈萃分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)益生菌可以顯著降低IBD患者血清中CRP和TNF-α水平,但不改變IL-10水平[56]。植物乳桿菌KLDS00170、嗜酸乳桿菌KLDS20010和瑞士乳桿菌KLDS10010 3 種混合益生菌能夠顯著降低小鼠結(jié)腸及血清中IL-1β、IL-6、TNF-α含量,提高IL-10含量。提示益生菌通過(guò)降低局部及全身炎癥,改善結(jié)腸炎[57]。植物乳桿菌LP可改善IL-10基因敲除小鼠結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度[58]。副干酪乳桿菌LS2通過(guò)減少固有層中Th1細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的數(shù)量緩解結(jié)腸炎[59]。嗜酸乳桿菌可降低葡聚糖硫酸鈉鹽（dextran sulfate sodium salt,DSS）誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸組織中信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducers and activators of transcription,STAT3）和磷酸化STAT3水平,并增加2,4,6-三硝基苯磺酸（2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid solution,TNBS）誘導(dǎo)小鼠腸上皮及固有層淋巴細(xì)胞中Treg細(xì)胞的數(shù)量[60],從而減輕炎癥。

2.2.2 增強(qiáng)腸道黏膜屏障

完整的腸黏膜屏障由機(jī)械屏障（由腸道黏膜上皮細(xì)胞、細(xì)胞間緊密連接和黏液層構(gòu)成）、化學(xué)屏障（由胃酸、膽汁、消化酶、溶菌酶、黏多糖、糖蛋白、蛋白質(zhì)等構(gòu)成）、免疫屏障（由免疫球蛋白（immunoglobulin,Ig）A、IgG和IgM等構(gòu)成）與生物屏障（由約1013～1014CFU細(xì)菌組成,深層菌膜群由雙歧桿菌、乳酸桿菌等組成；表層腔菌群由大腸桿菌、腸球菌等組成）共同構(gòu)成[66],能夠防止腸內(nèi)的有害物質(zhì)如細(xì)菌和毒素穿過(guò)腸黏膜進(jìn)入人體內(nèi)其他組織、器官和血液循環(huán)。腸道免疫功能主要靠腸道黏膜屏障實(shí)現(xiàn),免疫、生物、理化等各種因素?fù)p傷腸道黏膜屏障功能,腸道內(nèi)將出現(xiàn)細(xì)菌易位、內(nèi)毒素吸收等現(xiàn)象。在UC患者體內(nèi),結(jié)腸黏膜屏障已被破壞,腸道表面菌群失衡,腸上皮細(xì)胞大量凋亡,引起腸道局部環(huán)境免疫紊亂。

益生菌通過(guò)與上皮細(xì)胞互作,減少水的分泌,增強(qiáng)黏液或抗菌肽的產(chǎn)生,如β-防御素、溶菌酶、乳鐵蛋白或磷脂酶等。VSL＃3能夠使IL-10缺陷型小鼠保持腸上皮細(xì)胞完整性,恢復(fù)受損結(jié)腸屏障功能,增強(qiáng)T-84細(xì)胞上皮抗性[63]。植物乳桿菌ZS2058能夠上調(diào)結(jié)腸炎小鼠模型的腸上皮細(xì)胞黏蛋白MUC2、緊密連接蛋白Claudin3、ZO-1和E-cadherin1的mRNA表達(dá),增強(qiáng)黏液層,從而改善屏障功能[64]。乳酸乳桿菌HT121-2可以顯著提高DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸內(nèi)再生胰島衍生蛋白R(shí)eg3γ相對(duì)表達(dá),Reg3γ是一種抗微生物肽,其分泌緩解腸炎癥狀（包括降低炎癥因子水平和改善腸黏膜病理變化等）,維護(hù)腸黏膜屏障。此外,益生菌通過(guò)調(diào)節(jié)腸黏膜上細(xì)菌平衡,增強(qiáng)生物屏障。Siaw等在研究116 例緩解期UC患者和16 例健康者的糞便菌群中,發(fā)現(xiàn)UC患者中F.prausnitzii定植數(shù)量顯著減少,且UC患者口服F.prausnitzii后,腸道內(nèi)F.prausnitzii定植增加,抑制病原菌定植和入侵,有助于UC的緩解[65]。

2.2.3 抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)

過(guò)度的氧化應(yīng)激反應(yīng)參與UC的發(fā)病。研究發(fā)現(xiàn),過(guò)度氧化與腸道黏膜中性粒細(xì)胞的活化和募集密切相關(guān),在UC患者的結(jié)腸中,吞噬白細(xì)胞的活性顯著增加,導(dǎo)致自由基分子數(shù)量升高[67],從而會(huì)導(dǎo)致DNA、蛋白質(zhì)和脂肪嚴(yán)重受損。UC患者抗氧化能力不足,可能是由于體內(nèi)過(guò)度炎癥導(dǎo)致（圖2）[68]。對(duì)UC患者的藥理學(xué)干預(yù)也證實(shí)了氧化應(yīng)激在該疾病中的作用。例如,5-氨基水楊酸的治療機(jī)制部分是由于抗氧化作用,鐵螯合作用和自由基清除作用[69]。

圖2 UC體內(nèi)過(guò)度氧化[70]Fig.2 Over-oxidation in patients with UC[70]

超氧化物歧化酶（superoxide dismutase,SOD）是抗氧化自由基的第一道防線,能夠催化超氧陰離子自由基歧化生成氧和過(guò)氧化氫[71]。研究顯示,SOD的使用可顯著降低發(fā)炎結(jié)腸中的過(guò)氧化反應(yīng),且改善TNBS誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎模型[72]。在一項(xiàng)研究中,高產(chǎn)SOD的植物乳桿菌和乳酸乳球菌可以顯著降低TNBS結(jié)腸炎模型的炎癥反應(yīng)[73]。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)研究表明,產(chǎn)生錳SOD的加氏乳桿菌具有抗炎活性,可降低IL-10缺陷小鼠的結(jié)腸炎嚴(yán)重程度[74]。此外發(fā)酵乳桿菌E-3、發(fā)酵乳桿菌E-18和嗜熱鏈球菌由于產(chǎn)生SOD而顯示具有抗氧化活性[75]。

研究發(fā)現(xiàn)益生菌能夠調(diào)控與氧化應(yīng)激相關(guān)的信號(hào)通路以緩解氧化損傷,主要調(diào)控核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2,Nrf2）/抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element,ARE）（圖3）。人體在正常狀態(tài)下,Nrf2與Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白-1（Kelch-like ECH-associated protein-1,keap1）在細(xì)胞質(zhì)中以結(jié)合狀態(tài)存在,當(dāng)發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí),Nrf2與keap1分離,進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi),與ARE結(jié)合,誘導(dǎo)抗氧化酶或抗氧化蛋白表達(dá)[76]。在UC小鼠模型中,植物乳桿菌ZDY2013和兩歧雙歧桿菌WBIN03通過(guò)激活Nrf2通路,調(diào)節(jié)SOD1、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶2、過(guò)氧化氫酶抗氧化酶的分泌,達(dá)到緩解結(jié)腸炎的效果[77]。

研究表明,MPO髓過(guò)氧化物酶是氧化應(yīng)激標(biāo)志之一,結(jié)腸發(fā)生炎癥后大量中性粒細(xì)胞內(nèi)流進(jìn)入組織使MPO活力大幅度提高。植物乳桿菌YS-2[78]、植物乳桿菌Zhang-LL[79]可以顯著提高小鼠結(jié)腸內(nèi)MPO活性,提示益生菌可能通過(guò)降低MPO活性來(lái)減輕氧化程度。

圖3 益生菌干預(yù)Nrf2/ARE途徑[80]Fig.3 Nrf2/ARE signaling pathway for probiotic intervention[80]

然而,益生菌干預(yù)UC患者的效果并不一致。研究表明益生菌加劇腸道蠕動(dòng),加重UC腹瀉,增加排便次數(shù)和DAI。Wildt等[81]研究發(fā)現(xiàn),給予嗜酸乳桿菌LA-5和動(dòng)物雙歧桿菌BB-12組與安慰劑對(duì)照組對(duì)UC患者的緩解效果無(wú)顯著差異。仍需要更多的樣本量和隨機(jī)對(duì)照臨床實(shí)驗(yàn)來(lái)闡明益生菌在UC治療中的作用機(jī)制。

3 結(jié) 語(yǔ)

隨著對(duì)腸道菌群-宿主之間相互作用研究越來(lái)越深入,發(fā)現(xiàn)腸道微生物與潰瘍性結(jié)腸炎密切相關(guān),以腸道菌群為靶點(diǎn)為治療潰瘍性結(jié)腸炎提供新的途徑。無(wú)論臨床研究或動(dòng)物研究,益生菌在改善潰瘍性結(jié)腸炎中都展現(xiàn)出良好的干預(yù)效果,但也有研究發(fā)現(xiàn)益生菌對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎沒(méi)有顯著效果甚至加重病情。此外,由于UC發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,再加上益生菌個(gè)體差異、種類和治療劑量不同甚至益生菌自身的生長(zhǎng)狀態(tài)的不同導(dǎo)致益生菌治療效果有所差異。因此,仍需大量深入研究為益生菌的有益效果提供合理詳細(xì)的證據(jù)。