腸道菌群在系統(tǒng)性紅斑狼瘡中的研究進(jìn)展

王旭霞 趙春苗 王軼奇 安 佳 張冰瑩 陳俊偉

（山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院風(fēng)濕免疫科，太原030001）

系統(tǒng)性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）是一種以分泌多種自身抗體及多臟器受累為主要特征的慢性自身免疫性疾病，其發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，其中遺傳、環(huán)境等因素改變可導(dǎo)致機(jī)體免疫功能紊亂，并引發(fā)自身免疫耐受紊亂，破壞免疫平衡［1］。SLE病因復(fù)雜、起病急驟、病情發(fā)展快，近年研究表明，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells，Tregs）數(shù)量減少或功能減退可能是導(dǎo)致SLE患者病情進(jìn)展的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群對機(jī)體免疫系統(tǒng)十分重要，腸道黏膜免疫作為機(jī)體固有免疫的一部分，對機(jī)體健康具有重要作用，腸道菌群與人體宿主形成共生關(guān)系，有益菌群及其產(chǎn)物可促進(jìn)腸道Tregs分化，從而維持腸道內(nèi)外甚至整個機(jī)體的免疫功能［2］。腸道菌群發(fā)生改變可影響Tregs分化，導(dǎo)致機(jī)體免疫系統(tǒng)紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致疾病發(fā)生發(fā)展。文獻(xiàn)報道，由于腸道菌群具有多樣性，有益菌群及菌群內(nèi)有效成分是調(diào)節(jié)腸道及機(jī)體免疫狀態(tài)的物質(zhì)基礎(chǔ)，腸道菌群改變與自身免疫性疾病相關(guān)［3-10］。本文就腸道菌群在常見自身免疫性疾病-SLE中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 腸道菌群概述

人類與外界環(huán)境接觸后，細(xì)菌在腸道定植構(gòu)成腸道微生態(tài)，促進(jìn)腸道黏膜免疫發(fā)育和成熟，并與機(jī)體互利共生，共同參與并影響機(jī)體生長發(fā)育。人體內(nèi)大約存在1013至1014數(shù)量級的腸道菌群，主要由擬桿菌屬、厚壁菌屬及變形菌屬組成［11］。盡管年齡、性別、種族和飲食習(xí)慣等因素不同，但從食道到大腸，正常情況下，上消化道定植的菌群不同于大腸內(nèi)菌群組成，每一類腸道菌維持其豐度的相對穩(wěn)定，使其菌群結(jié)構(gòu)處于動態(tài)平衡的狀態(tài)，這種共同的特點(diǎn)在整體上是一致的，與腸道黏膜緊密結(jié)合以構(gòu)成腸道的生物免疫屏障，共同阻止致病細(xì)菌、病毒和食物等抗原的入侵［2，12］，其亦可參與人體多種正常的生理代謝過程，有助于宿主對食物的消化以及對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，亦參與維生素的合成、金屬離子的吸收等過程，對機(jī)體的生長發(fā)育至關(guān)重要［13］。

2 腸道菌群與宿主免疫系統(tǒng)

正常情況下，機(jī)體腸道菌群對宿主免疫系統(tǒng)的正常發(fā)育及維持尤為重要，表面積巨大的胃腸道極易接觸大量多種多樣的外源性抗原，在腸道黏膜表面經(jīng)常發(fā)現(xiàn)Tregs，人體腸道黏膜中γδT細(xì)胞比例可達(dá)10%～18%，小鼠腸道黏膜中γδT細(xì)胞比例接近50%［14］。因此，γδT細(xì)胞亞群中的γδTregs在維持腸道穩(wěn)態(tài)及誘導(dǎo)免疫耐受方面發(fā)揮重要作用。因腸道菌群所處部位特殊，易受外界因素如抗生素的干擾導(dǎo)致菌群結(jié)構(gòu)及數(shù)量發(fā)生變化，腸道菌群異常會反過來影響宿主免疫功能。當(dāng)腸道菌群多樣性被破壞，腸道上皮內(nèi)CD4+T淋巴細(xì)胞數(shù)明顯減少，菌群與宿主的互惠關(guān)系難以維系，致使腸道黏膜免疫功能受損［15-17］。腸道黏膜免疫的主要參與者包括B、T淋巴細(xì)胞及sIgA［18］。腸道菌群通過各種分子通路影響B(tài)、T淋巴細(xì)胞數(shù)量及功能，從而影響機(jī)體免疫狀態(tài)，T細(xì)胞抗原受體（TCR）參與其中，作為T細(xì)胞表面特有標(biāo)志物識別抗原，正常情況下大量且多樣化的TCR庫促使免疫系統(tǒng)識別并響應(yīng)各種入侵病原體［19］。腸道菌群主要通過以下2種方式參與機(jī)體免疫調(diào)節(jié)。

2.1 腸道菌群自身及表面有效成分發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用 腸道菌群及其有效成分作為免疫調(diào)節(jié)的重要組成成分，在維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)中具有重要作用。雙歧桿菌及其表面有效成分β-葡聚糖/半乳聚糖（CSGG）可誘導(dǎo)Tregs外周分化，且具有樹突狀細(xì)胞（dendritic cells，DCs）依賴性［20］。脆弱類桿菌可通過其菌體成分-莢膜多糖A（PSA）活化并誘導(dǎo)IL-10產(chǎn)生，促進(jìn)Tregs分化抑制機(jī)體炎癥反應(yīng)［21］。腸道菌群可通過分泌免疫調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)腸道固有層黏膜細(xì)胞產(chǎn)生B細(xì)胞激活因子（B cell activating factor，BAFF）、增殖誘導(dǎo)配體（a proliferation-inducing li‐gand，APRIL）和TGF-β促進(jìn)B細(xì)胞增殖活化與分化，進(jìn)而分泌抗體產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，如IgA［22］；另外，腸道菌群還可通過分泌免疫調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)腸道固有層黏膜細(xì)胞產(chǎn)生TGF-β誘導(dǎo)T細(xì)胞分化從而抑制炎癥反應(yīng)。另一方面，免疫調(diào)節(jié)劑還可作用于巨噬細(xì)胞及DCs促進(jìn)其分泌細(xì)胞因子，如IL-10和TGF-β［20］，二者共同作用抑制炎癥反應(yīng)，提示處于動態(tài)平衡的腸道菌群對維持機(jī)體正常的免疫系統(tǒng)反應(yīng)至關(guān)重要。機(jī)體對正常的腸道菌群免疫耐受，一旦失衡將導(dǎo)致免疫耐受機(jī)制異常，進(jìn)而導(dǎo)致腸道局部黏膜免疫異常，甚至導(dǎo)致全身性疾病發(fā)生。

2.2 腸道菌群通過代謝產(chǎn)物發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用 不僅細(xì)菌本身對機(jī)體至關(guān)重要，某些細(xì)菌的代謝產(chǎn)物通過特定信號通路誘導(dǎo)腸道黏膜免疫反應(yīng)，對機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生重要作用，如腸道菌代謝產(chǎn)物-短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA），其代表物質(zhì)有丁酸鹽、醋酸鹽、丙酸鹽，丁酸鹽可激活腸上皮細(xì)胞G-蛋 白 偶 聯(lián) 受 體43（G-protein coupled receptors，GPR43）和G-蛋白偶聯(lián)受體41（G-protein coupled re‐ceptors，GPR41），誘導(dǎo)Tregs產(chǎn)生，促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)生保護(hù)性免疫反應(yīng)，丁酸鹽和丙酸鹽還可通過增強(qiáng)DCs組蛋白H3乙?；T導(dǎo)Tregs分化［12，23-24］。此外，SC‐FAs還可從能量吸收、內(nèi)毒素血癥、膽堿、膽汁酸代謝和腦-腸軸等多種途徑影響宿主健康［15］。

綜上，無論是菌群自身還是其代謝產(chǎn)物，腸道內(nèi)微生物平衡狀態(tài)遭到破壞，生物拮抗作用減弱，條件致病菌將激活腸黏膜固有性免疫，打破腸道免疫穩(wěn)態(tài)，引發(fā)早期炎癥反應(yīng)。

3 SLE患者腸道菌群變化與免疫功能的關(guān)系

3.1 SLE患者腸道菌群變化 SLE是一種T、B淋巴細(xì)胞功能與數(shù)量異常的自身免疫性疾病，其T淋巴細(xì)胞數(shù)量與功能發(fā)生變化可導(dǎo)致B淋巴細(xì)胞功能亢進(jìn)，分泌大量自身抗體沉積于SLE患者各臟器中，導(dǎo)致各種臨床癥狀，嚴(yán)重影響患者生存質(zhì)量。既往研究認(rèn)為SLE發(fā)病機(jī)制與遺傳、免疫、環(huán)境等因素相關(guān)，但受限于各種技術(shù)，SLE的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確。隨著新興測序技術(shù)的興起，越來越多的研究者證實(shí)，腸道免疫穩(wěn)態(tài)失衡參與自身免疫性疾病發(fā)生發(fā)展［25］。

研究發(fā)現(xiàn)，SLE患者及小鼠模型中存在腸道菌群數(shù)量或功能失調(diào)的現(xiàn)象［26］。SLE患者腸道內(nèi)雙歧桿菌、脆弱類擬桿菌等非致病性細(xì)菌數(shù)量較正常對照組明顯減少，而鏈球菌等條件致病菌數(shù)量較正常組明顯增多［27］。雙歧桿菌作為腸道黏膜免疫重要的參與者，其減少可導(dǎo)致腸道黏膜免疫耐受缺陷，表明SLE患者腸道菌群多樣性降低導(dǎo)致的腸道黏膜免疫異常是自身免疫功能紊亂的重要原因；國外一項(xiàng)病例對照研究發(fā)現(xiàn)，20例病情緩解的SLE女性患者腸道厚壁菌與擬桿菌比例較健康人群降低［28］。國內(nèi)一項(xiàng)研究分析不同表型SLE之間腸道菌群變化情況，發(fā)現(xiàn)狼瘡腎炎及胃腸道損害的SLE患者腸道菌群中，厚壁菌門減少、變形菌門增多，而變形菌門、腸桿菌科及大腸志賀菌相對增多［29］。同樣在SLE模型小鼠中觀察到腸道菌群異常，雌性MRL/lpr3小鼠腸道微生物菌群與年齡匹配的健康對照組相比，乳酸桿菌屬顯著降低而毛螺菌屬明顯增加［30］。狼瘡易感小鼠腸道中，乳桿菌減少及毛螺菌增加在早期即可出現(xiàn)，與病情嚴(yán)重程度相關(guān)并持續(xù)至疾病晚期［31］。不論是SLE模型小鼠還是SLE患者，以上數(shù)據(jù)均表明SLE與腸道菌群結(jié)構(gòu)或數(shù)目紊亂相關(guān)。

3.2 SLE中腸道菌群變化對免疫功能的影響SLE患者菌群變化異常，但腸道菌群具體對免疫細(xì)胞、免疫功能及免疫系統(tǒng)有何作用，如何影響SLE發(fā)生發(fā)展有待進(jìn)一步研究。研究表明，給予2種自發(fā)性SLE模型小鼠羅伊乳酸菌，實(shí)驗(yàn)組小鼠外周血Tregs明顯增多，SLE被有效控制［32］。將SLE患者糞便中分離出的微生物進(jìn)行體外培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)其促進(jìn)淋巴細(xì)胞活化和初始CD4+T淋巴細(xì)胞分化的能力強(qiáng)于正常菌群［33］。雙歧桿菌、脆弱類擬桿菌可通過菌群本身及有效成分誘導(dǎo)Tregs產(chǎn)生，提示腸道菌群紊亂可能通過影響機(jī)體免疫細(xì)胞，尤其是Tregs，干擾免疫系統(tǒng)導(dǎo)致SLE發(fā)生發(fā)展。

SLE患者存在腸道菌群失調(diào)及其可能導(dǎo)致的免疫異常，通過補(bǔ)充特定菌群或菌群代謝產(chǎn)物類似物糾正菌群失調(diào)狀態(tài)，是否有助于SLE病情緩解值得進(jìn)一步研究。研究表明，給予狼瘡易感小鼠酸性飲用水，其SLE疾病進(jìn)展變緩，自身抗體及促炎因子水平比飲用中性水小鼠降低，對小鼠腸道微生物進(jìn)行進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，酸性水可促進(jìn)腸道厚壁菌生長，說明通過改變飲用水PH可改變腸道微環(huán)境，進(jìn)而調(diào)節(jié)腸道微生物，降低狼瘡發(fā)病率［33］。KHO‐RASANI等［34］研究發(fā)現(xiàn)，給予狼瘡模型小鼠乳酸菌，同時設(shè)置潑尼松和未治療對照組，結(jié)果顯示相較于其他2組，喂養(yǎng)乳酸菌的小鼠抗dsDNA、RNP抗體水平下降，F(xiàn)oxp3表達(dá)及抗炎因子IL-10、TGF-β水平升高，F(xiàn)oxp3為調(diào)節(jié)Tregs發(fā)育成熟的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之一。同時發(fā)現(xiàn)Tregs增多，與Foxp3水平升高相一致，蛋白尿、肌酐水平等狼瘡腎炎表現(xiàn)得到改善。提示改變腸道菌群結(jié)構(gòu)，調(diào)整其比例，恢復(fù)其動態(tài)平衡狀態(tài)，可能緩解SLE模型小鼠病情?；谇捌趧游锬Ｐ蛯?shí)驗(yàn)，如何將實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于臨床治療成為重點(diǎn)［35］。目前改變菌群結(jié)構(gòu)療法，即糞便微生物菌群移植（FMT）成為研究熱點(diǎn)，但仍處于探索階段，如何將其應(yīng)用于臨床仍需進(jìn)一步研究。FMT技術(shù)可能存在無法預(yù)知的潛在問題，要求研究者謹(jǐn)慎前行。最近發(fā)表于《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》上的文章指出，F(xiàn)MT存在感染風(fēng)險，并可危及生命，且風(fēng)險往往在事后才能被確定［36］。因此，由于安全方面的考慮及黏膜免疫難以獲得的原因，需要在將來進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)改進(jìn)FMT技術(shù)，評估其效益與風(fēng)險，將此項(xiàng)技術(shù)更好地應(yīng)用于自身免疫性疾病治療。其次與腸道菌群相關(guān)且較易獲得的治療方法—益生菌成為研究重點(diǎn)，如雙歧桿菌、乳酸桿菌等，臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者口服乳酸桿菌、雙歧桿菌益生菌8周后，炎癥相關(guān)指標(biāo)明顯改善［37］。益生菌群具有促進(jìn)調(diào)節(jié)細(xì)胞因子產(chǎn)生的能力，如IL-10、TGF-β等，從而調(diào)節(jié)全身免疫功能，有望用于自身免疫性疾病治療［20］。

4 結(jié)論與展望

綜上所述，當(dāng)腸道菌群功能和多樣性紊亂時，受損的黏膜表面不乏是一個觸發(fā)新抗原生成的位點(diǎn)，與自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。SLE是一種較為復(fù)雜的自身免疫性疾病，近年研究表明SLE患者存在明顯的腸道菌群改變，且腸道菌群可影響免疫細(xì)胞數(shù)量及功能，進(jìn)而影響免疫系統(tǒng)，參與疾病發(fā)生發(fā)展，干預(yù)或恢復(fù)這體內(nèi)菌群正常水平可緩解病情，為腸道菌群治療自身免疫性疾病研究提供有力證據(jù)及可行思路，為研究SLE發(fā)病機(jī)制指明方向。益生菌、FMT等治療是目前研究熱點(diǎn)，但目前得到的益生菌可靠結(jié)果大多來源于動物模型試驗(yàn)，其臨床療效如何、具體通過哪些分子通路發(fā)揮免疫細(xì)胞、免疫功能作用調(diào)節(jié)、可引發(fā)哪些潛在不良反應(yīng)、通過何種機(jī)制發(fā)揮作用，有待更深層次的研究，為腸道菌群的臨床治療方法提供依據(jù)。