腸道菌群與自身免疫性甲狀腺疾病的研究進(jìn)展

祝 青，王雪琴

(1 南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院，南通 226001；2 江蘇省南通市第一人民醫(yī)院內(nèi)分泌科)

腸道菌群是定植于人體胃腸道內(nèi)的龐大微生物有機(jī)群體，參與了機(jī)體生理功能的維持，與營養(yǎng)物質(zhì)的吸收消化、內(nèi)分泌激素的代謝平衡、免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)應(yīng)答密切相關(guān)，二者相互作用，使宿主保持相對穩(wěn)定[1]。當(dāng)機(jī)體受到各種因素的影響使菌群發(fā)生定量或定性的改變時，稱為腸道菌群紊亂。自身免疫性甲狀腺疾病(autoimmune thyroid disease,AITD)是一種以甲狀腺相關(guān)抗原暴露激活為特征的器官特異性自身免疫性疾病，主要包括橋本甲狀腺炎(Hashimoto′s th yroiditis,HT)和Graves 病(Graves′ disease,GD)。腸道菌群紊亂會擾亂免疫平衡并破壞對自身抗原的兼容性，從而導(dǎo)致自身免疫性疾病的發(fā)生。本文就腸道菌群紊亂與AITD 之間的相關(guān)性研究進(jìn)展作一綜述。

1 腸道菌群

成人胃腸道中定植著約1014個微生物，其數(shù)量是人體體細(xì)胞數(shù)的10 倍，重達(dá)1～1.5 kg，編碼約330萬個基因，是人類基因數(shù)量的150 多倍[2]。它們以漸進(jìn)的方式分布在人體的腸道中，胃和十二指腸中較少，空腸和回腸中增加，然后在結(jié)腸中達(dá)到最大濃度[3]。出生時人胃腸道微生物群的組成相對簡單，隨著時間的推移其復(fù)雜性逐漸增加，在成年后保持相對穩(wěn)定，但受長期飲食變化、藥物影響(抑酸劑或免疫抑制劑)及局部或全身病理變化的干擾而發(fā)生改變[4]。人類腸道菌群可分為7 大門，其中厚壁菌門占50%～60%、擬桿菌門占10%～48%、放線菌門和變形菌門占比＜1%[2]，真菌、病毒、螺旋體等占比更少。腸道菌群有重要的生理功能，包括攝取食物中的能量、參與物質(zhì)的代謝、形成黏膜屏障、促進(jìn)免疫系統(tǒng)發(fā)育與成熟及保護(hù)宿主免受病原攻擊等[5]。同時，腸道菌群也受宿主遺傳、飲食和環(huán)境等因素影響，具有多樣性和宿主特異性，二者相互作用，使宿主保持相對穩(wěn)定。

2 腸道菌群與甲狀腺穩(wěn)態(tài)

腸道菌群對于宿主的發(fā)展、消化的維持和免疫的穩(wěn)定至關(guān)重要[6]。當(dāng)微生物群穩(wěn)態(tài)受損發(fā)生生態(tài)失調(diào)時，上皮屏障功能障礙會導(dǎo)致消化道和全身性疾病，主要為免疫和代謝性疾病。腸道在營養(yǎng)物質(zhì)、藥物和激素的代謝中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，包括外源性和內(nèi)源性碘甲狀腺原氨酸和涉及甲狀腺體內(nèi)平衡的微量營養(yǎng)素[7]。

2.1 腸道菌群與甲狀腺相關(guān)微量營養(yǎng)素 甲狀腺是內(nèi)分泌系統(tǒng)重要的調(diào)節(jié)器官。硒和碘在維持甲狀腺體內(nèi)平衡方面起關(guān)鍵作用。迄今為止，對這兩種營養(yǎng)素在胃腸道的吸收尚未完全了解[8-9]。

碘是重要的甲狀腺激素分子構(gòu)成元素。尿碘排泄是碘含量和狀態(tài)可靠的衡量指標(biāo)。吸收性黏膜顯著減少和微生物群組成的變化，似乎可穩(wěn)定地改變尿碘排泄[7]。硒是參與甲狀腺激素代謝的重要微量元素，在甲狀腺素(thyroxine,T4)向三碘甲狀腺原氨酸(triiodothyronine,T3)的轉(zhuǎn)化中起著重要的作用，并能保護(hù)甲狀腺免受激素合成過程中氧化應(yīng)激反應(yīng)的損傷。甲狀腺腺體富集了人體絕大多數(shù)的硒[10]。人體內(nèi)甲狀腺激素的代謝受硒的含量和狀態(tài)的影響[11]。腸道菌群對硒的親和力、硒蛋白合成的必需元素(脫碘酶、谷胱甘肽過氧化物酶等)，能夠影響宿主中硒的可用性。在硒短缺的情況下，親和力的增加會降低宿主中硒蛋白的可用性。但在硒供應(yīng)充足時，這種競爭是否對人類產(chǎn)生生理作用尚不清楚[9]。

2.2 腸道菌群與碘化甲腺原氨酸的代謝 脫碘同工酶是碘甲狀腺原氨酸最重要的代謝途徑。在所有外周組織中不對稱分布的脫碘酶維持著外周甲狀腺的穩(wěn)態(tài)。在肝臟中，硫酸化共軛和葡糖醛酸化在碘甲狀腺原氨酸的代謝中發(fā)揮重要作用。硫酸化增加了脫碘酶的失活，而葡糖醛酸提供了大量的共軛T4，并通過膽汁反流入腸腔[12]。腸道菌群會影響酶的活性，因此微生物群的組成可能參與了甲狀腺體內(nèi)平衡的關(guān)鍵途徑，但這種假設(shè)有待進(jìn)一步證實(shí)。

2.3 腸道菌群與甲狀腺自身免疫 在小鼠和人類中，腸道容納了大部分的免疫系統(tǒng)，比任何其他淋巴器官具有更多的免疫球蛋白分泌細(xì)胞。腸黏膜表面也是食物抗原、致病菌和共生菌群的接觸部位，其完整性可防止外界因素進(jìn)入黏膜下侵入機(jī)體[13]。亞黏膜免疫細(xì)胞暴露于未被識別的抗原，可能導(dǎo)致炎癥甚至自身免疫性疾病的發(fā)生[14]。研究[15]表明，腸道中未消化纖維的細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)物(如丁酸鹽)可抑制脂多糖誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，包括腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6 和核因子κB 在外周血單核細(xì)胞中的活化。腸道菌群紊亂可能會擾亂精細(xì)調(diào)節(jié)的免疫平衡及破壞對自身抗原和非致病性非自身抗原的耐受性，從而導(dǎo)致自身免疫性疾病。因此，需要維持機(jī)體對病原的免疫反應(yīng)性和對自身抗原的耐受性之間的平衡以維持腸道內(nèi)的穩(wěn)態(tài)。這種能力是由腸道抗原遞呈細(xì)胞如樹突狀細(xì)胞驅(qū)動的，它與腸道菌群協(xié)同作用，能夠區(qū)分病原體和共生菌群[16]。微生物群還通過誘導(dǎo)特異性整合素和趨化因子受體來調(diào)節(jié)樹突細(xì)胞維持口服耐受性[17]。

2.4 腸道菌群對甲狀腺素吸收的干擾 藥物的生物利用度很大程度上取決于其穿過腸屏障的能力，腸屏障的完整性和功能受微生物群組成的影響。在生物藥劑學(xué)分類系統(tǒng)[18]中，口服甲狀腺素是低滲透性藥物，主要從肝腸循環(huán)進(jìn)入上消化道循環(huán)吸收與重吸收[19]。甲狀腺素通過以下機(jī)制被靶細(xì)胞吸收：(1)特定的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白；(2)多特異性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(轉(zhuǎn)運(yùn)芳香族氨基酸和類固醇)；(3)被動擴(kuò)散[20]。上消化道功能紊亂和腸道菌群結(jié)構(gòu)改變相關(guān)[21]，同時伴隨著機(jī)體甲狀腺素需求量的增加[22]。腸道菌群紊亂可能是導(dǎo)致甲狀腺素吸收不良的原因之一。

3 腸道菌群與AITD

AITD 是T 細(xì)胞介導(dǎo)的一組器官特異性自身免疫性疾病[23]，臨床上以HT 和GD 最常見，其共同特征為環(huán)境因素觸發(fā)有遺傳背景(攜帶易感基因)的個體。其發(fā)病機(jī)制為免疫耐受遭到破壞及甲狀腺內(nèi)淋巴細(xì)胞聚集。許多代謝性及免疫相關(guān)疾病如1 型糖尿病[24]、2 型糖尿病[25]、代謝綜合征[26]、非酒精性脂肪性肝病[27]、炎癥性腸病[28]、系統(tǒng)性紅斑狼瘡[29]及類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[30]等與腸道菌群失衡多存在一定的相關(guān)性。AITD 是最常見的自身免疫性疾病，腸道菌群與AITD 存在一定的相關(guān)性。

3.1 腸道菌群與HT HT 又稱慢性淋巴細(xì)胞性甲狀腺炎，是青少年和兒童最常見的甲狀腺疾病，也是導(dǎo)致兒童獲得性甲狀腺功能減退最常見的原因。其特征在于甲狀腺內(nèi)單核細(xì)胞浸潤和產(chǎn)生針對甲狀腺球蛋白和甲狀腺過氧化物酶的自身抗體[31]，臨床以甲狀腺功能減退為特征。本病尚無針對病因的治療措施，臨床治療主要針對甲狀腺功能減退和甲狀腺腫的壓迫癥狀。

包括感染在內(nèi)的環(huán)境因素對在遺傳易感個體中引發(fā)橋本甲狀腺炎至關(guān)重要。此外，腸道通透性增加和上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞浸潤的腸病可能增加甲狀腺自身免疫失調(diào)的風(fēng)險。然而，只有少數(shù)研究涉及腸道與橋本甲狀腺炎之間可能存在的聯(lián)系。在橋本甲狀腺炎的小鼠模型中，益生菌菌株鼠李糖乳桿菌HN001 和乳雙歧桿菌HN019 已被證實(shí)可促進(jìn)小鼠脾細(xì)胞產(chǎn)生γ 干擾素[32]，但對疾病的發(fā)展既無促進(jìn)作用也無抑制作用[33]。物種多樣性是研究生態(tài)多樣性、群落結(jié)構(gòu)及維持群落穩(wěn)定性的重要特征。2017年，H.M.ISHAQ 等[34]對HT 患者腸道菌群多樣性和豐富性指數(shù)的對比分析表明，與對照相比，HT 中腸道菌群的多樣性增加，大腸桿菌的數(shù)量明顯增加。同年，F(xiàn).ZHAO 等[35]發(fā)現(xiàn)HT 患者腸道菌群中細(xì)菌豐度和多樣性水平相似，但HT 和對照組腸道菌群的總體結(jié)構(gòu)有顯著差異。進(jìn)一步證實(shí)腸道菌群和橋本甲狀腺炎之間的關(guān)系，從而預(yù)防疾病的發(fā)生，選取合適的早期診斷指標(biāo)及改進(jìn)后期的治療方法是我們?nèi)蘸笱芯康闹攸c(diǎn)。

3.2 腸道菌群與GD GD 又稱彌漫性毒性甲狀腺腫，是一種臨床上最常見的以甲狀腺激素分泌增多為主要特征的器官特異性自身免疫性甲狀腺疾病。其特點(diǎn)是甲狀腺毒癥、彌漫性甲狀腺腫及眼征。臨床多表現(xiàn)為心悸、易怒、怕熱、多汗、腹瀉、月經(jīng)失調(diào)、甲狀腺腫大、突眼或眼球運(yùn)動受限等癥狀。GD 治療方法為抗甲狀腺藥物對癥治療、放射性131I 治療和手術(shù)切除治療。

臨床GD 的發(fā)病主要與免疫調(diào)節(jié)有關(guān)的環(huán)境因素如腸道菌群或感染等相關(guān)。研究[36]表明，乳桿菌和雙歧桿菌等益生菌有抑制自身免疫性疾病發(fā)生的作用。給予小鼠口服益生菌可誘導(dǎo)小鼠體內(nèi)產(chǎn)生白細(xì)胞介素-10，從而減緩1 型糖尿病和炎癥性腸病的發(fā)展。2013年，張曉薇[37]用16S rDNA-聚合酶鏈反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳方法分析GD 患者腸道菌群與健康對照組的多樣性，發(fā)現(xiàn)兩組菌群的構(gòu)成即定植菌群的多樣性并無明顯差異，經(jīng)凝膠切割回收測序其中一個有差別的條帶亮度，發(fā)現(xiàn)是普雷沃氏菌。2014年，L.ZHOU 等[38]研究表明，甲狀腺功能亢進(jìn)患者腸道菌群多樣性增加，雙歧桿菌、乳酸桿菌較健康對照組顯著降低，梭菌、腸球菌顯著升高。普雷沃氏菌屬是腸道菌群構(gòu)成的重要成員之一，免疫抑制與其豐度的降低相關(guān)[39]。2017年，韓璐[40]通過熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)技術(shù)證實(shí)GD 患者腸道菌群中分節(jié)絲狀菌和普雷沃氏菌水平顯著高于正常對照組。H.M.ISHAQ 等[41]再次研究發(fā)現(xiàn)GD 患者腸道菌群多樣性和豐度顯著低于健康對照組，在門、科、屬、種水平上有顯著變化。可推斷菌群在GD 的發(fā)生和發(fā)展過程中有一定的作用。因此，進(jìn)一步深入研究腸道菌群紊亂，可為疾病的預(yù)防、診斷及治療提供新的靶點(diǎn)。

4 糞菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)

FMT 是將健康供體糞便中的功能菌群移植至患者腸道內(nèi)來調(diào)節(jié)其腸道菌群，重建正常工作的腸道微生態(tài)系統(tǒng)。公元400 多年前，中國學(xué)者葛洪最早使用糞便治療疾病。1958年，美國醫(yī)生B.EISEMAN 首次通過糞水灌腸治愈3 例偽膜性腸炎病重患者。FMT 是證明菌群與許多疾病存在相互作用的直接證據(jù)，已成為近年來生物醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的研究熱點(diǎn)。多種疾病受益于FMT 治療，包括艱難梭菌感染、炎癥性腸病、肝病、血液病等，F(xiàn)MT 良好的臨床療效為多種疾病中菌群-宿主間相互作用的意義提供了關(guān)鍵的證據(jù)。FMT 的適應(yīng)證將會覆蓋艱難梭菌感染以外的更多疾病，利用菌群數(shù)據(jù)進(jìn)行建模并預(yù)測慢性疾病的方法正在成熟[42]。

5 展 望

AITD 患者腸道菌群的變化與甲狀腺功能、甲狀腺自身抗體、甲狀腺體積相關(guān)，提示腸道菌群在AITD 發(fā)病過程中扮演一定的角色。但是，同為AITD的HT 和GD，其腸道菌群多樣性研究結(jié)果并不相同，具體菌群的變化也不一致。腸道菌群影響AITD的發(fā)生發(fā)展，或是AITD 導(dǎo)致了腸道菌群的改變，其因果關(guān)系尚未得到證實(shí)。腸道菌群與AITD 相關(guān)性的研究只是冰山一角，研究結(jié)果仍存在爭議。因此，關(guān)于腸道菌群與AITD 之間的相關(guān)性仍需進(jìn)一步證實(shí)，腸道菌群作用于AITD 的機(jī)制仍待闡明。FMT 是一種新型治療方案，針對特定器官的選擇性菌群移植將成為可期待的治療選擇[42]，對AITD 的預(yù)防、早期診斷及后期的治療具有指導(dǎo)意義。