腸道菌群及IL-23/IL-17軸與潰瘍性結(jié)腸炎的相關(guān)性分析

王淑芳，趙昌東，邵長江，李雪，盧學(xué)峰，劉維忠，張秀敏

潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)已經(jīng)成為臨床中較為常見的慢性非特異性腸道炎癥性病變，以胃腸道黏膜以及黏膜下層病變?yōu)橹?，部分患者會蔓延至全結(jié)腸[1-2]。由于UC患者日排便次數(shù)普遍在2次以上，甚者可達(dá)到10～30次，嚴(yán)重影響其正常工作生活，且隨著病程的延長發(fā)生惡變的風(fēng)險隨之提高，所以予以積極的治療尤為重要[3-4]。近些年來，腸道菌群與炎癥反應(yīng)在UC發(fā)生、發(fā)展中扮演的角色逐漸被醫(yī)學(xué)界熟知，尤其是腸道菌群紊亂又會與炎癥反應(yīng)產(chǎn)生協(xié)同作用進(jìn)一步加重病情[5]。腸道菌群種類超過1 000余種，其中有害菌和有益菌與疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，而腸桿菌、腸球菌、酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌則是有害菌及有益菌的典型代表[6]。本文以UC患者為研究對象，探討腸菌群、IL-23/IL-17軸與UC的相關(guān)性，以期為該病的臨床診治提供基礎(chǔ)性資料。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2015年6月至2019年6月我院收治的100例UC患者為UC組，另選同期100例健康體檢者為對照組。納入標(biāo)準(zhǔn)：①UC的診斷符合《炎癥性腸病診斷與治療的共識意見(2018年，北京)》[3]；②病變處于活動期；③符合世界衛(wèi)生組織提出的身體上、心理上和社會適應(yīng)方面良好狀態(tài)的健康概念[7]的健康體檢者；④本研究經(jīng)醫(yī)學(xué)倫理委員會審批，兩組受試者同意研究方案并簽署《知情同意書》。排除標(biāo)準(zhǔn)：①緩解期UC；②UC合并其他腸道疾病者；③受試者研究開始前服用過影響腸道菌群、IL-23、IL-17檢測結(jié)果的藥物者；④正在參加其他臨床試驗者。兩組受試者性別、年齡，一般資料間差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，有可比性，見表1。

表1 兩組一般資料比較

1.2 方法

UC組患者于入院當(dāng)日或次日采集空腹靜脈血3 mL，對照組于體檢當(dāng)日采集空腹靜脈血3 mL，利用上?？迫A生物工程股份有限公司生產(chǎn)的卓越400型全自動生化分析儀對IL-23、IL-17進(jìn)行測定。用干凈的竹簽將糞便外觀異常部分收集起來，外觀無異常的糞便則從表面及深處采樣，糞便樣本為50 g，采集完畢后于1 h內(nèi)采用法國梅里埃公司生產(chǎn)VITEK32全自動微生物鑒定和藥敏分析儀對腸道菌群進(jìn)行測定。

1.3 觀察指標(biāo)

取兩組受試者以及UC組內(nèi)不同分型患者腸道菌群、IL-23、IL-17為觀察指標(biāo)。

1.4 統(tǒng)計學(xué)處理

2 結(jié)果

2.1 兩組腸道菌群、IL-17、IL-23比較

UC組腸桿菌、腸球菌、IL-17、IL-23高于對照組，酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌低于對照組，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表2。

表2 兩組腸道菌群、IL-17、IL-23比較

2.2 UC組內(nèi)不同分型患者腸道菌群、IL-17、IL-23比較

UC組內(nèi)輕型患者腸桿菌、腸球菌、IL-17、IL-23最低，酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌最高；重型患者腸桿菌、腸球菌、IL-17、IL-23最高，酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌最低；中型介于其間。各組間差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，見表3。

表3 UC組內(nèi)不同分型患者腸道菌群、IL-17、IL-23比較

2.3 腸道菌群、IL-17、IL-23與UC嚴(yán)重程度的相關(guān)性

Spearman相關(guān)性分析結(jié)果提示，腸桿菌、腸球菌與IL-17、IL-23呈正相關(guān)性(P<0.05)；酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌與IL-17、IL-23呈負(fù)相關(guān)性(P<0.05)；腸桿菌、腸球菌與UC嚴(yán)重程度呈正相關(guān)性(P<0.05)；酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌與UC嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)性(P<0.05)；IL-17、IL-23與UC嚴(yán)重程度呈正相關(guān)性(P<0.05)。見表4、表5、表6。

表4 腸道菌群與IL-17、IL-23的相關(guān)性

表5 腸道菌群與UC嚴(yán)重程度的相關(guān)性

表6 IL-17、IL-23與UC嚴(yán)重程度的相關(guān)性

3 討論

潰瘍性結(jié)腸炎屬于一種常見病[8]。近些年來該病發(fā)病率呈現(xiàn)出明顯上升趨勢，并且高發(fā)年齡段集中于20歲～40歲的青壯年人群[9]。盡管醫(yī)學(xué)界對于UC發(fā)病機(jī)制的研究不斷深入，但迄今尚無一種能夠徹底根治的方法，使得該病癥已經(jīng)成為困擾臨床治療的一個棘手難題[10]。與慢性萎縮性胃炎進(jìn)展至胃癌相同，UC同樣存在著進(jìn)展至結(jié)腸癌的風(fēng)險，所以診斷明確后就需要接受規(guī)范而系統(tǒng)的治療以遏制病情的進(jìn)一步惡化。目前臨床將UC分為活動期及緩解期兩大類，其中尤以活動期常見。根據(jù)活動期UC患者排便次數(shù)以及全身中毒癥狀又可以分為輕型、中型、重型三種[11]。但是，即便是獲得臨床治愈，患者在出院后依然存在著較高的復(fù)發(fā)風(fēng)險，由此導(dǎo)致病情反反復(fù)復(fù)，患者生存質(zhì)量急劇下降。

腸道菌群是定植于人體胃腸道內(nèi)的微生物，按照一定比例組合并形成相互影響、相互制約、相互依存的內(nèi)在關(guān)聯(lián)性，在質(zhì)和量上維持宿主機(jī)體的生態(tài)平衡[12]。腸道菌群能夠刺激多種激素的釋放，對機(jī)體消耗的營養(yǎng)物質(zhì)以及生理狀態(tài)作出反應(yīng)，同時還可以直接作用于多個系統(tǒng)，形成的化合物種類多樣，如神經(jīng)遞質(zhì)、氨基酸等[13]。目前腸道菌群的生理作用包括以下幾點：①抵抗過路菌群及病原微生物的侵襲。有益于機(jī)體健康的腸道菌群黏附于某一部位后于此定植和繁殖，形成菌膜屏障以抵抗過路菌的定植以及病原微生物的侵襲，為維持機(jī)體生理健康提供有力保障[14]。②增強(qiáng)機(jī)體免疫功能。正常菌群可以刺激宿主免疫系統(tǒng)，促使其源源不斷地釋放免疫調(diào)節(jié)因子，激活巨噬細(xì)胞的吞噬及清除功能，有利于維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定以及免疫功能的運轉(zhuǎn)[15]。③排毒。腸道菌群中雙歧桿菌能夠拮抗革蘭陰性桿菌的定植和增殖，促使其水平下降，隨著革蘭陰性桿菌濃度的降低，由其釋放的內(nèi)毒素含量亦隨之降低，使機(jī)體處于健康狀態(tài)[16]。④抗腫瘤。腸道菌群能夠自發(fā)的清除部分致癌因子并激活機(jī)體中抗腫瘤因子的釋放，實現(xiàn)預(yù)防腫瘤發(fā)生、降低腫瘤發(fā)病率的目的。

白細(xì)胞介素是機(jī)體產(chǎn)生的一類能夠作用于多種細(xì)胞的細(xì)胞因子，該家族成員已經(jīng)超過了38個，不同成員具有復(fù)雜的生理功能且存在著重疊情形，在免疫細(xì)胞成熟與活化、免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)等進(jìn)程中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[17]。IL-17為白細(xì)胞介素家族中的重要成員，在與相應(yīng)受體結(jié)合和介導(dǎo)下誘發(fā)不同程度的炎癥反應(yīng)[18]。IL-23是21世紀(jì)初才發(fā)現(xiàn)的一種細(xì)胞因子，在其結(jié)構(gòu)中包含有亞單位P40以及相應(yīng)受體，屬于異源二聚體細(xì)胞因子[19]。IL-23/IL-17軸能夠調(diào)節(jié)IL-17、IL-23的釋放，屬于T輔助細(xì)胞的子集。在IL-17、IL-23源源不斷的釋放之下引起細(xì)胞應(yīng)答以及局部組織或者全身的炎癥反應(yīng)。

由于UC的發(fā)生與炎癥反應(yīng)存在著密切的關(guān)聯(lián)性，而腸道之中又定植著多種腸道菌群，一旦起病勢必會破壞整個腸道生態(tài)平衡，給炎性細(xì)胞因子的侵襲創(chuàng)造了便利條件[20]。目前腸道菌群種類多樣，但臨床中腸桿菌、腸球菌、酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌最為常見，與疾病之間的關(guān)系也最為密切。然而，盡管當(dāng)前已經(jīng)有腸道菌群與UC的研究報道，但選取的腸道菌群多集中于某一類，亦或是小樣本研究，使得此領(lǐng)域的研究仍然存在著一定的不足之處。

本研究通過對比健康體檢者與UC患者腸道菌群、IL-17、IL-23檢測結(jié)果后發(fā)現(xiàn)，與健康體檢的對照組相比，UC組腸桿菌、腸球菌、IL-17、IL-23顯著增高，而酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌則顯著降低(P<0.05)，結(jié)果提示UC患者體內(nèi)存在著明顯的腸道菌群紊亂以及炎癥反應(yīng)增強(qiáng)。從結(jié)果中可見，輕型患者腸桿菌、腸球菌、IL-17、IL-23最低，酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌最高，重型患者腸桿菌、腸球菌、IL-17、IL-23最高，酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌最低，中型介于其間，差異有統(tǒng)計學(xué)意義(P<0.05)，據(jù)此表明，腸道菌群、IL-17、IL-23與UC嚴(yán)重程度之間存在著密切的關(guān)聯(lián)性。Spearman相關(guān)性分析結(jié)果表明，腸道菌群、IL-23/IL-17軸、UC之間均存在著明顯的關(guān)聯(lián)性：腸桿菌、腸球菌與IL-17、IL-23呈正相關(guān)性(P<0.05)；酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌與IL-17、IL-23呈負(fù)相關(guān)性(P<0.05)；腸桿菌、腸球菌與UC嚴(yán)重程度呈正相關(guān)性(P<0.05)；酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌與UC嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)性(P<0.05)；IL-17、IL-23與UC嚴(yán)重程度呈正相關(guān)性(P<0.05)。結(jié)果表明，腸道菌群影響IL-23/IL-17軸這一機(jī)制在UC發(fā)生、發(fā)展中扮演著重要的角色，可能為今后臨床治療該病的重要靶點。得出上述推測是基于：①腸黏膜屏障功能障礙為UC的發(fā)病基礎(chǔ)。腸道菌群可以分為需氧菌及厭氧菌兩大類，需氧菌自身具有完善的呼吸酶系統(tǒng)但需要以分子氧作為受氫體，要想快速繁殖就必須具有一個良好的有氧環(huán)境，而厭氧菌自身并無完善的呼吸酶系統(tǒng)，受氫體為其天然的有機(jī)物，在無氧條件下能夠快速繁殖。UC患者需氧菌中酵母菌、雙歧桿菌、乳桿菌含量降低，而厭氧菌腸桿菌、腸球菌則顯著增加，導(dǎo)致厭氧菌與需氧菌之間的平衡關(guān)系被打破，尤其是需氧菌在與腸黏膜相結(jié)合之后形成的生物學(xué)屏障無法有效抵御條件致病菌的侵襲，厭氧菌快速繁殖之下源源不斷的釋放出外毒素，進(jìn)一步加重腸道內(nèi)存在的炎癥反應(yīng)以及免疫功能紊亂。②IL-23/IL-17軸異?；钴S。腸道菌群能夠調(diào)控腸道內(nèi)T輔助細(xì)胞的分布，調(diào)節(jié)免疫功能或者形成免疫抑制。在腸道菌群介導(dǎo)下T輔助細(xì)胞分布失衡，使得免疫功能下降，IL-23/IL-17軸處于異常活躍狀態(tài)，IL-17、IL-23源源不斷的釋放出來，炎癥級聯(lián)反應(yīng)無限放大，持續(xù)對腸道黏膜形成損傷[21]。一旦腸道菌群紊亂狀態(tài)未得到徹底糾正，即便是UC患者獲得了臨床治愈，但炎癥級聯(lián)效應(yīng)依然存在之下勢必會造成IL-23/IL-17軸處于異?；钴S狀態(tài)，此點可能為UC難以被徹底根治以及復(fù)發(fā)率高的重要原因。

綜上所述，腸道菌群、IL-23/IL-17軸與UC之間存在著密切關(guān)聯(lián)性，這種關(guān)聯(lián)可能為尋找該病的治療靶點提供幫助。但需要指出的是，腸道菌群能夠?qū)Χ鄠€細(xì)胞信號通路產(chǎn)生影響，而細(xì)胞信號通路在UC發(fā)生、發(fā)展中亦發(fā)揮著重要作用，此方面內(nèi)容有待今后進(jìn)一步研究。