慢性胰腺炎和胰腺癌發(fā)生及發(fā)展中腸道微生態(tài)的研究進(jìn)展

孫瑩瑩 陸穎影 靖大道

人體腸道內(nèi)存在數(shù)量龐大的微生物群，因此腸道被稱為“人體最大的免疫器官”[1]。典型的腸道微生物群包括4種優(yōu)勢菌門，其中厚壁菌門和擬桿菌門占90%，變形菌門和放線菌門數(shù)量較少[2]。腸道微生物群是一個復(fù)雜而脆弱的生態(tài)系統(tǒng)，其組成并不是一成不變的，隨著人體的生長發(fā)育、生活方式改變、藥物使用而發(fā)生變化。人類在生命早期的環(huán)境暴露對腸道菌群的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)具有重要作用[3]。近年來，腸道微生態(tài)與機(jī)體健康和疾病之間的關(guān)系引起人們高度重視。越來越多的研究表明，腸道微生態(tài)與人類腸道內(nèi)外的多種疾病密切相關(guān)[4-7]。目前，有關(guān)腸道菌群失調(diào)與慢性胰腺疾病關(guān)系的報道較少。雖然慢性胰腺炎(CP)和胰腺癌均存在不同程度的腸道穩(wěn)態(tài)失衡，但是慢性胰腺疾病與腸道菌群失調(diào)之間的相互作用仍未完全明確。重建腸道穩(wěn)態(tài)對于胰腺疾病具有較好的療效，將糞菌移植(FMT)應(yīng)用于慢性胰腺疾病尚需大量研究驗證。

1 腸道菌群和胰腺微生態(tài)

1.1 正常胰腺微生態(tài)

胰腺曾被認(rèn)為是無菌器官，胰液含有多種蛋白酶且呈高度堿性，以往人們認(rèn)為大多數(shù)微生物無法在胰液中生存。在解剖學(xué)上，胰頭位于十二指腸降段C形彎曲處。胰腺通過胰管與胃腸道相連，通過膽總管與肝臟相通，這為微生物的遷移提供了條件。微生物可能通過胰管、膽道甚至循環(huán)系統(tǒng)遷移至胰腺中，并影響胰腺微環(huán)境。已有多項研究表明，正常生理狀態(tài)下的胰腺組織內(nèi)含有微生物[8-10]。Thomas等[8]通過對經(jīng)手術(shù)切除的人體正常胰腺組織進(jìn)行16S rRNA基因測序，證實了該結(jié)論，同時發(fā)現(xiàn)棒狀桿菌屬、腸桿菌屬、埃希氏菌屬、丙酸桿菌屬、葡萄球菌屬和鏈球菌屬為常見菌屬，占檢測到的總菌屬的35%。然而，有研究表明正常胰腺標(biāo)本中細(xì)菌含量較低[11]。

1.2 腸道微生態(tài)與胰腺微生態(tài)的相互作用

腸道微生態(tài)與胰腺微生態(tài)可相互影響。研究發(fā)現(xiàn)，胰腺可通過分泌抗菌肽(AMP)影響腸道菌群的結(jié)構(gòu)和功能[9,12]。胰島β細(xì)胞可以產(chǎn)生相關(guān)性抗菌肽(CRAMP)，并且腸道細(xì)菌產(chǎn)物短鏈脂肪酸可調(diào)控CRAMP的分泌[13]。Sun等[13]應(yīng)用廣譜抗生素喂養(yǎng)雄性非肥胖型糖尿病小鼠以減少其腸道菌群定植，在喂養(yǎng)的第10天發(fā)現(xiàn)胰腺分泌CRAMP減少，胰島中M1型巨噬細(xì)胞/M2型巨噬細(xì)胞的比值升高；通過CRAMP補(bǔ)充治療或腸道菌群移植均可使該組小鼠的促炎作用發(fā)生逆轉(zhuǎn)，這提示CRAMP可通過誘導(dǎo)腸道菌群調(diào)控胰腺巨噬細(xì)胞表型。Ahuja等[14]建立的胰腺腺泡Orai1缺失的小鼠模型阻礙了CRAMP的胞吐作用，可導(dǎo)致小鼠腸道細(xì)菌改變、細(xì)菌過度生長，最終導(dǎo)致死亡，這進(jìn)一步證明了胰腺分泌的CRAMP可影響腸道菌群。

2 CP的菌群失調(diào)

2.1 CP的腸道菌群變化

CP是指由于各種原因?qū)е碌囊认倬植?、?jié)段性或彌漫性的慢性進(jìn)展性炎性反應(yīng)，可造成胰腺組織和(或)胰腺功能不可逆的損傷，導(dǎo)致胰腺內(nèi)、外分泌功能不全，是一種病理性胰腺纖維化炎性反應(yīng)綜合征[15]。隨著疾病的進(jìn)展，CP患者胰腺外分泌功能不全的發(fā)生率升高，胰酶、AMP、碳酸氫鹽分泌減少，影響腸道內(nèi)pH，使細(xì)菌代謝所需營養(yǎng)物質(zhì)減少，進(jìn)而導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)。Frost等[16]通過測定糞彈性蛋白酶-1的含量評估胰腺的外分泌功能，發(fā)現(xiàn)胰腺外分泌功能尤其是腺泡分泌功能是影響腸道菌群重要的宿主因素，外分泌功能不全可導(dǎo)致腸道內(nèi)30個屬的細(xì)菌豐度改變。Nishiyama等[17]給予C57BL/6J 雄性小鼠胰酶替代療法(PERT)，并對盲腸、橫結(jié)腸、糞便中的菌群進(jìn)行16S rRNA基因PCR，發(fā)現(xiàn)PERT不僅可改善消化酶活性，而且可通過改變腸道菌群組成緩解胰腺外分泌功能不全的相關(guān)癥狀。此外，一項薈萃分析結(jié)果表明，約1/3的CP患者存在小腸細(xì)菌過度生長(SIBO)[18]。小腸細(xì)菌負(fù)荷增多導(dǎo)致過度發(fā)酵和炎性反應(yīng)，引起慢性非特異性胃腸道癥狀，可能與結(jié)腸菌群的結(jié)構(gòu)改變和分布失衡有關(guān)。目前已有多項研究表明，CP患者的腸道菌群發(fā)生顯著變化[17,19-20]。Zhou等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，CP患者的腸道菌群失調(diào)主要表現(xiàn)為細(xì)菌組成和結(jié)構(gòu)不同、多樣性和豐度降低。與健康對照組相比，在門水平，CP組厚壁菌門和放線菌門豐度降低，變形菌門豐度升高；在屬水平，大腸埃希氏菌-志賀氏菌屬和其他屬豐度升高，糞桿菌屬豐度降低。Jandhyala等[19]評估了腸道菌群改變對CP患者的長期影響，發(fā)現(xiàn)CP患者病程越長，菌群失調(diào)程度越嚴(yán)重，血漿內(nèi)毒素水平越高；與健康對照者相比，CP患者的厚壁菌/擬桿菌的比值顯著升高，柔嫩梭菌和瘤胃球菌的相對豐度降低，且柔嫩梭菌豐度與血清內(nèi)毒素水平呈反比。

2.2 胃腸道微生物與自身免疫性胰腺炎

自身免疫性胰腺炎(AIP)是由自身免疫系統(tǒng)介導(dǎo)的特殊類型的胰腺炎，其發(fā)病率相對較低。有學(xué)者將AIP定義為CP的亞型[22]。AIP患者表達(dá)人類碳酸酐酶-Ⅱ，其主要由胰腺上皮細(xì)胞分泌，具有自身抗原的作用。Guarneri等[23]發(fā)現(xiàn)，人類碳酸酐酶-Ⅱ與幽門螺桿菌(Hp)的α-碳酸酐酶高度同源，Hp可能通過α-碳酸酐酶影響碳酸酐酶-Ⅱ的蛋白質(zhì)合成，從而導(dǎo)致具有遺傳易感性的人群發(fā)生AIP。Yanagisawa等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，C57BL/6小鼠反復(fù)接種大腸桿菌重組鞭毛后出現(xiàn)AIP相關(guān)癥狀，并且高表達(dá)抗中性粒細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)抗體及抗碳酸酐酶-Ⅱ抗體，表明大腸桿菌鞭毛可誘導(dǎo)AIP樣炎性反應(yīng)。以上研究提示胃腸道微生物改變可能是AIP的誘因之一。

2.3 慢性酒精性胰腺炎與腸道菌群失調(diào)

過量飲酒可導(dǎo)致慢性酒精性胰腺炎(CAP)。Ciocan等[25]通過對24例CAP患者和45位健康對照者的腸道菌群高通量測序發(fā)現(xiàn)，與健康對照者比較，CAP患者的腸道細(xì)菌多樣性降低，糞便細(xì)菌總量減少。在門水平，CAP患者變形桿菌門豐度升高，擬桿菌門和梭狀芽孢桿菌門豐度降低；在屬水平，CAP患者克雷伯桿菌屬、腸球菌屬、鞘氨醇單胞菌屬相對豐度升高。目前尚不清楚腸道菌群失調(diào)與CAP的因果關(guān)系。

3 胰腺癌的菌群失調(diào)

近年來，胰腺癌的發(fā)病率呈逐年升高趨勢，預(yù)計2030年胰腺癌將成為美國第2位致死性疾病[26]。一些流行病學(xué)研究認(rèn)為菌群失調(diào)與腫瘤相關(guān)，但細(xì)菌在腫瘤發(fā)病機(jī)制中的確切作用尚未明確。與健康人群比較，胰腺癌患者在口腔、胃腸道和胰腺等多個部位存在多種微生物群變化[27]。Michaud等[28]對51 529名美國男性進(jìn)行為期16年的健康隨訪，發(fā)現(xiàn)有216例被診斷為胰腺癌患者。排除吸煙、飲酒、糖尿病等危險因素的影響后發(fā)現(xiàn)，與無牙周疾病的人群比較，罹患牙周疾病的人群的胰腺癌發(fā)病率升高了64%。該人群口腔中，牙齦卟啉單胞菌是主要優(yōu)勢菌[29]，具有高水平抗牙齦卟啉單胞菌抗體的牙周病患者的胰腺癌發(fā)病率是健康人群的2倍[30]。另有研究顯示，Hp感染與胰腺癌的發(fā)展密切相關(guān)，胰腺癌患者的Hp陽性率更高[31-33]。Thomas等[8]的研究表明，腸道菌群可遠(yuǎn)距離影響胰腺癌的發(fā)展。該研究中有7例為經(jīng)Abx雞尾酒療法(鏈霉素+慶大霉素+桿菌肽+環(huán)丙沙星)處理過的腸道無菌胰腺癌小鼠，7例為腸道菌群完整的胰腺癌小鼠，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與菌群缺失小鼠比較，菌群完整小鼠的病變數(shù)量更多，且疾病進(jìn)展更快，這可能與微生物介導(dǎo)的免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)有關(guān)。Sethi等[10]的研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物減少可顯著降低腫瘤負(fù)荷，但這一菌群對腫瘤的抑制作用在缺乏成熟T細(xì)胞、B細(xì)胞的小鼠中并不明顯。Geller等[11]在人類胰腺癌標(biāo)本中分離出腸道中的主要菌屬——γ-變形桿菌屬，其在胰腺癌中的作用有待明確。以上研究表明，菌群失調(diào)在胰腺癌的發(fā)生、發(fā)展中起著一定作用，明確其作用機(jī)制將為胰腺癌的診斷和治療帶來較大幫助。

4 FMT在胰腺疾病中的應(yīng)用

FMT是指將健康供體腸道內(nèi)的菌群及其代謝產(chǎn)物等轉(zhuǎn)移至受體體內(nèi)的過程，是目前重建腸道微生態(tài)的最佳選擇。FMT不僅對腸道微生物結(jié)構(gòu)改變起關(guān)鍵作用，還可能對維持腸道屏障的完整性有積極影響。針對腸道菌群失調(diào)的靶向治療方式包括補(bǔ)充益生菌和FMT。目前應(yīng)用益生菌治療胰腺炎仍存在爭議，多中心隨機(jī)臨床試驗的結(jié)果相互矛盾[34]，但多數(shù)報道表明益生菌治療胰腺炎有一定療效。Oláh等[35]的研究表明，接受益生菌治療的胰腺炎患者感染發(fā)生率顯著降低，住院時間縮短，但病死率無明顯差異。

FMT常用于治療艱難梭菌感染(CDI)，在胰腺疾病中的應(yīng)用較少見。Cheng等[36]發(fā)現(xiàn)感染大腸桿菌的幼豬接受FMT后，體質(zhì)量減輕、腹瀉等癥狀均有所緩解。該研究表明，F(xiàn)MT可以改善空腸絨毛受損，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白表達(dá)，降低腸道通透性，增強(qiáng)腸黏膜屏障，進(jìn)而保護(hù)腸上皮；通過16S rRNA基因測序發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT后患者腸道中有益菌(如乳酸桿菌、琥珀弧菌)豐度升高，而腸桿菌和變形桿菌豐度降低。Riquelme等[37]發(fā)現(xiàn)，胰腺癌長期生存(LTS)者與短期生存(STS)者的腸道微生物組成不同。分別將LTS者、STS者、健康供體的腸道菌群移植到胰腺癌小鼠中，發(fā)現(xiàn)與其他兩組比較，接受LTS者供體糞菌的小鼠腫瘤生長速度顯著下降。進(jìn)一步將接受LTS者供體糞菌的小鼠分為兩組，其中一組在移植后使用抗生素，發(fā)現(xiàn)與未使用抗生素的小鼠比較，使用抗生素小鼠的腫瘤體積較大。以上研究提示選擇恰當(dāng)?shù)木哼M(jìn)行FMT可能誘導(dǎo)其抗腫瘤作用。目前關(guān)于FMT治療胰腺炎或胰腺癌的臨床研究報道較少，需進(jìn)一步加強(qiáng)FMT治療胰腺疾病方面的研究，并進(jìn)行相關(guān)機(jī)制的探索，為將這一新的療法用于胰腺疾病提供必要的理論依據(jù)。

5 結(jié)語

總之，腸道微生態(tài)與人類健康密切相關(guān)，已逐漸成為眾多領(lǐng)域的研究熱點。正常生理狀態(tài)下的胰腺內(nèi)存在微生物并可分泌AMP，胰腺與腸道菌群之間存在相互作用。慢性胰腺炎和胰腺癌均存在腸道菌群失調(diào)，而菌群失調(diào)持續(xù)存在會使慢性胰腺疾病進(jìn)一步加重，但兩者間的確切關(guān)系尚未完全闡明。通過FMT恢復(fù)腸道穩(wěn)態(tài)在慢性胰腺疾病治療中已獲得較好療效，提示FMT可能是慢性胰腺疾病治療的一種新選擇。