胃微生態(tài)和胃部疾病及胃黏膜免疫關系研究進展

秦和平 易 平

1.廣西壯族自治區(qū)柳州市人民醫(yī)院消化內(nèi)科，廣西柳州 545006；2.廣西壯族自治區(qū)柳州市中醫(yī)院消化內(nèi)科，廣西柳州 545001

人的身體定殖著大量的微生物，好像人的一個“器官”，和人的健康與疾病密切相關[1]。這些微生物包括細菌、真菌、古生菌和病毒。由于獨特的解剖結(jié)構(gòu)和生理特點，胃微生態(tài)系統(tǒng)和腸道微生態(tài)有很大的不同，和胃黏膜免疫密切相關，在胃病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。本綜述擬對近年來胃微生態(tài)的基本特點及影響因素、胃微生態(tài)和胃部疾病的關系、胃微生態(tài)和胃黏膜免疫關系的研究進展進行闡述，探討胃微生態(tài)在胃病發(fā)生中的作用。

1 胃微生態(tài)的基本特點和影響因素

1.1 基本特點

胃通過蠕動作用和胃酸、胃蛋白酶初步分解消化食物，同時通過內(nèi)分泌功能調(diào)節(jié)食物攝入。胃黏膜定植的微生物總量為101～103CFU/mL，這和胃的低pH、胃黏膜表面黏液黏稠及胃的蠕動有關[2]。但16s RNA 測序顯示，胃內(nèi)菌群多樣性仍然比較豐富[3]。在菌門水平，有厚壁菌門（Firmicutes）、變形菌門（Proteobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、梭桿菌門（Fusobacteria）和放線菌門（Actinobacteria）；在屬水平，有普氏菌屬（Prevotella）、鏈 球 菌 屬（Streptococcus）、韋 榮 氏 菌 屬（Veillonella）、羅爾斯通菌屬（Ralstonia）和嗜血桿菌屬（Haemophilus）[3]。

胃內(nèi)還有其他微生物的存在。早期的報道證明70%的健康人群中胃腸道有真菌存在[4]。這些真菌大部分是厭氧菌或者兼性厭氧菌。胃內(nèi)真菌的數(shù)量為0～102CFU/mL[4]。檢測真菌的目標序列通常是18S rRNA或者ITS。

1.2 影響因素

胃微生物群是高度動態(tài)變化的，許多因素可以影響胃內(nèi)微生物群，如宿主遺傳背景、年齡、人種、民族、地理位置、飲食習慣、生活方式、煙酒、藥物、疾病及外來的微生物。一些生理因素，如解剖結(jié)構(gòu)、pH 值、胃的蠕動、氧氣、營養(yǎng)、膽汁酸、黏液、黏膜的炎癥都會影響胃微生物群[5]。

1.2.1 幽門螺桿菌（H.pylori）和胃內(nèi)菌群的關系H.pylori 是革蘭陰性桿菌，共生致病菌，能夠克服胃腔內(nèi)嚴酷的酸性環(huán)境，定殖并感染胃黏膜，是胃內(nèi)的優(yōu)勢菌群。除了H.pylori，胃內(nèi)其他常見的菌群包括鏈球菌、乳酸桿菌、類桿菌、大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌，可能通過制造活性氧或者調(diào)節(jié)炎癥反應等影響H.pylori 的定殖和代謝，導致胃環(huán)境pH 下降。而H.pylori 定植胃黏膜大量繁殖后，胃環(huán)境的pH 上升，引起其他細菌數(shù)量的增加，如雙歧桿菌、乳酸桿菌、韋榮球菌和鏈球菌顯著增加[6]。H.pylori 和胃內(nèi)其他菌群是一個互動的關系，兩者相互競爭，達到一個平衡。另外，慢性H.pylori 感染可以引起萎縮性胃炎，也會使壁細胞減少[7-8]。這也導致胃內(nèi)pH 值上升和胃內(nèi)菌群的改變。H.pylori 感染引起的胃內(nèi)菌群失調(diào)可能參與了胃病的發(fā)生[9-11]。

1.2.2 細菌和真菌的相互作用對胃微生態(tài)的影響 有研究發(fā)現(xiàn)，細胞內(nèi)出現(xiàn)了H.pylori 和Candida 菌屬。進一步研究證明Candida 菌的液泡中發(fā)現(xiàn)的H.pylori是有活性的，可以表達尿素酶、過氧化酶和VacA[9]。另外，Candida 菌的液泡既可以保存H.pylori，也可以作為運輸工具，甚至可能提供營養(yǎng)，促進增殖。H.pylori分泌的尿素酶也為Candida 菌的定植提供一個適宜的pH 值。H.pylori 和Candida 菌協(xié)作，有利于兩者在胃內(nèi)的定植[11]。

1.2.3 年齡對影響胃內(nèi)菌群的影響 充分的證據(jù)顯示，H.pylori 多于幼童時期感染，很少在成年期感染[8]。H.pylori 基本上在幼年時就感染，貫穿人的一生而沒有根治[12]。原因之一就是胃黏膜的發(fā)育緩解了胃黏膜的嚴酷環(huán)境，和成年人比較，兒童胃酸缺乏[13]。胃黏膜的嚴酷環(huán)境有利于H.pylori 的感染。所以，H.pylori的感染很少發(fā)生在成年，一旦感染，就會出現(xiàn)急性胃炎，然后被根除[14]。H.pylori 有尿素酶和其他酶的活性，可以產(chǎn)氨，有利于它的生長。H.pylori 感染的年齡特點是年齡影響胃內(nèi)菌群的重要支點。

1.2.4 質(zhì)子泵抑制劑（proton pump inhibitors，PPIs）與胃內(nèi)菌群的關系 PPIs 是一種調(diào)節(jié)胃內(nèi)菌群的因素。PPIs 因為可以抑制胃酸的分泌，成為一種治療胃酸相關疾病的常用藥，比如治療胃食管反流病和消化性潰瘍[15]。PPIs 減弱胃酸的殺菌作用，引起胃內(nèi)菌群的明顯改變[3,15]。PPIs 使用后，胃內(nèi)菌群多樣性改變，F(xiàn)irmicutes 和Fusobacteria 豐度相對增加[3]。

2 胃內(nèi)菌群與胃病的關系

2.1 功能性消化不良

功能性消化不良是消化系統(tǒng)最常見的疾病之一。與健康人群比較，功能性消化不良患者胃內(nèi)Bacteroidetes豐度高于Proteobacteria，幾乎沒有酸桿菌門[16]。

2.2 慢性胃炎

幽門螺桿菌屬于變形菌門，因此，H.pylori 感染的慢性非萎縮性胃炎中，變形菌門的豐度最高；H.pylori陰性的慢性非萎縮性胃炎中，厚壁菌門豐度最高[17]。萎縮性胃炎中，由于胃酸分泌減少，屬于厚壁菌門的鏈球菌屬豐度增高，屬于擬桿菌門的普氏菌屬豐度降低[18]。

2.3 胃潰瘍

飲食不當、不良的生活習慣、H.pylori 感染、藥物等都參與了胃潰瘍的發(fā)生，胃酸和胃蛋白酶最終腐蝕黏膜，形成潰瘍。長期吸煙、飲酒，辛辣刺激和不規(guī)律飲食，藥物可以和H.pylori 協(xié)同，促進胃酸和胃蛋白酶對黏膜的腐蝕作用。在這個過程中，伴隨著胃內(nèi)菌群的改變，而胃內(nèi)菌群的改變可能又促進了潰瘍的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)胃潰瘍患者胃內(nèi)菌群多樣性降低，原有的優(yōu)勢菌群的優(yōu)勢地位更為明顯，如鏈球菌、擬桿菌；或者非優(yōu)勢菌群成為優(yōu)勢菌群，如分枝桿菌、念珠菌；這些細菌或者真菌原來是定殖菌或過路菌，如今可能成為致病菌，與潰瘍的發(fā)生密切相關[19]。

2.4 胃癌

胃癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一。H.pylori是胃癌發(fā)生的重要致病因子，但并不是全部。即使根除H.pylori 或者未感染H.pylori，胃黏膜仍然會發(fā)生癌變。最近研究顯示，失衡的胃微生物群可能參與了胃癌的啟動和進展[18,20-21]。失衡的胃微生物群中一些細菌成為優(yōu)勢菌群，包括胃鏈球菌、微單胞菌等可能參與了胃黏膜的萎縮和腸化生[22]。

3 胃黏膜免疫

胃內(nèi)微生態(tài)平衡時，胃黏膜免疫也處于平衡狀態(tài)。胃內(nèi)微生態(tài)一旦失衡，胃黏膜免疫被激活，局部炎癥細胞釋放，炎癥信號通路被激活，機體微環(huán)境紊亂、機體免疫力降低，最終誘導黏膜損傷。胃內(nèi)環(huán)境惡劣，不利于微生物的定植和生長。因此，胃黏膜免疫以先天免疫為主，淋巴樣細胞（ILCs）在胃黏膜免疫中起著重要的作用。人和小鼠體內(nèi)存在著多種類型的固有淋巴細胞（innate lymphoid cells，ILC），缺乏重排的抗原特異性受體。這些新發(fā)現(xiàn)的ILC 群體主要分布于黏膜屏障部位，盡管數(shù)量較少，但在抵抗病原體入侵和維持組織器官穩(wěn)態(tài)等方面發(fā)揮重要作用[23]。ILC 發(fā)育分化早期存在著共同前體，但在后期階段受不同轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，成為表型和功能不同的ILC 亞群。不同ILC 亞群有著不同的細胞因子分泌譜，依據(jù)輔助性T 細胞亞群的分類方法，ILC 家族可以分成三種類型。

3.1 1型ILCs

1型ILCs（ILC1s）能分泌干擾素（IFN）-γ 和腫瘤壞死因子（TNF），一部分是自然殺傷（NK）細胞，一部分是能分泌IFN-γ 和TNF 的非NK 細胞。

3.2 2型ILCs

近期研究顯示，2型ILCs（ILC2s）可能參與了人類和小鼠胃的免疫[24]。在其他組織中，在共棲菌基礎上建立的免疫缺乏ILC2s。形成鮮明對比的是，在胃內(nèi)，建立了在胃內(nèi)微生物群的基礎上的ILC2s 的免疫。白細胞介素（IL）-7 可能參與了胃內(nèi)ILC2s 的免疫。胃ILC2s 細胞表面IL-7 受體蛋白水平顯著升高，體外實驗中，IL-7 對胃ILC2s 增殖刺激的效果優(yōu)于對小腸的ILC2s。與此一致的是，胃表達的IL-7 蛋白濃度高于小腸。胃ILC2s 分泌的IL-5 促進血漿B 細胞產(chǎn)生的免疫球蛋白A。在小鼠模型中，胃ILC2s 參與了幽門螺桿菌感染，尤其是在感染早期促進了IgA 的產(chǎn)生[23]。

3.3 3型ILCs

3型ILCs（ILC3s）分泌IL-17 和IL-22，也參與了胃黏膜的免疫。根據(jù)分泌的炎癥因子不同，ILC3s 進一步分為NCR+ILC3 和NCR－ILC3 等亞群。前者產(chǎn)生IL-22，后者產(chǎn)生IL-17，兩者均可分化為exILC3。淋巴組織誘導細胞（LTi）也是ILC3 重要的亞群，即可產(chǎn)生IL-22，也可產(chǎn)生IL-17。ILC3s 的發(fā)育和分化主要依賴于轉(zhuǎn)錄因子RORγt；此外，IL-17 信號對于ILC3s的發(fā)育分化也起到關鍵作用[25]。根據(jù)CCR6 的表達差異，ILC3s可分成兩個亞群，CCR6-ILC3s和CCR6+ILC3s亞群，CCR6+ILC3s亞群即LTi細胞。CCR6-ILC3s 和LTi 細胞的發(fā)育都依賴于RORγt，但這兩群細胞發(fā)育分化的轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡仍有不同[26]。

綜合近年來胃微生態(tài)的相關研究，胃病伴隨著胃微生態(tài)的失衡和胃黏膜免疫的激活，同時胃微生態(tài)的失衡也加重了胃的損傷。胃微生態(tài)可能作為胃病，如胃癌治療和預防的靶點。宏基因組測序技術和單細胞測序技術，使胃內(nèi)菌群的研究深入到菌株水平。但胃內(nèi)細菌和非細菌微生物，如真菌、噬菌體、病毒關系的研究仍然缺乏有效的手段。細菌和非細菌微生物沒有通用引物，不能在一個體系內(nèi)進行多樣性和豐度的檢測。胃內(nèi)微生態(tài)的研究亟需技術上的突破才能真正的深入到由胃內(nèi)細菌到胃內(nèi)各種微生物的研究。