口腔菌群和腸道菌群在類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎中的研究進(jìn)展

錢金晶 扶瓊 呂良敬

類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(RA)是一種多發(fā)于女性的以慢性關(guān)節(jié)炎癥為特征的自身免疫性疾病[1]，其主要臨床表現(xiàn)包括持續(xù)性的關(guān)節(jié)滑膜炎、全身炎癥和自身抗體的出現(xiàn)，可導(dǎo)致軟骨和骨骼損傷、關(guān)節(jié)畸形甚至功能喪失。因此早期介入預(yù)防、及時診斷、早期靶向治療是關(guān)鍵[2]。目前其發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，但遺傳和環(huán)境往往被認(rèn)為是兩種重要的影響因素。菌群屬于環(huán)境影響因素之一，且近年來RA患者口腔和腸道菌群的研究逐漸成為趨勢和熱點，其重要性日益凸顯。本文對RA與口腔、腸道菌群之間的關(guān)系作一綜述，希望為后續(xù)的臨床診斷及治療提供參考。

一、RA與菌群

RA患者免疫耐受性的打破常先于癥狀發(fā)展，微生物組及其微生物產(chǎn)物的存在和宿主與微生物組之間的雙向作用可調(diào)節(jié)宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育和功能[3]。微生物失調(diào)可分為3種不同的類型:(1)有益微生物的喪失；(2)潛在有害微生物的過度生長；(3)整體微生物多樣性的喪失。這3種類型并不相互排斥，可同時發(fā)生。人類微生物群可能是自身免疫的主要參與者，免疫耐受性的喪失可能是由微生物組成的變化引起[4]。

遺傳易感個體自身耐受被打破，并開始產(chǎn)生自身抗體，而自身抗體的出現(xiàn)是RA的重要標(biāo)志，可在部分患者疾病發(fā)作的多年前被檢測到，最主要的包括類風(fēng)濕因子(RF)、抗瓜氨酸化蛋白抗體(ACPA)及抗氨基甲酰化蛋白抗體[5]。其中ACPA診斷RA的特異度為95%，敏感度為68%。這些自身抗體的形成與RA的遺傳和環(huán)境危險因素均相關(guān)，如特定的人類白細(xì)胞抗原(HLA)等位基因、吸煙、感染、菌群失調(diào)等[6]，通常與RA相關(guān)的微生物是細(xì)菌，如牙齦卟啉單胞菌、變形桿菌、化膿性鏈球菌及分枝桿菌，EB病毒和巨細(xì)胞病毒也可能與RA相關(guān)[7]。有研究證據(jù)表明，自身抗體反應(yīng)的誘導(dǎo)發(fā)生在外周關(guān)節(jié)外黏膜部位，包括口腔、腸道、肺等，提示這些部位的菌群失調(diào)很可能是RA發(fā)生、發(fā)展的潛在誘因，為及早在臨床疾病發(fā)生前對個體進(jìn)行預(yù)防性干預(yù)提供了新策略。

目前臨床上常規(guī)的菌群檢測方法包括涂片、細(xì)菌培養(yǎng)、聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)等，然而這些檢測方法只適用于鑒別某些特定的病原體或檢測其對抗生素的敏感性，存在耗時長、培養(yǎng)要求高、影響因素多等問題[8]。另外還有分子探針技術(shù)、基因芯片及宏基因組測序技術(shù)等新興的分子生物學(xué)技術(shù),具有檢測通量高、速度快等優(yōu)勢，但成本較高，尚未在臨床大規(guī)模推廣使用。改善菌群失調(diào)應(yīng)在促進(jìn)抗炎共生菌生長的同時消除潛在的致病菌，其措施大致分為以下3類：

1.通過抗生素治療減少可能致病菌：使用抗生素治療自身免疫性疾病相關(guān)菌群紊亂的局限性在于缺乏特定、確切的病原體。長期使用廣譜抗生素導(dǎo)致病原菌減少的同時，也會消耗有益菌，并導(dǎo)致抗生素耐藥性的增加。

2.膳食調(diào)整促進(jìn)有益/保護(hù)性菌群的生長：調(diào)整飲食模式可能通過逆轉(zhuǎn)菌群失調(diào)發(fā)揮作用。有研究表明，地中海飲食富含纖維、不飽和脂肪酸及抗氧化物，其中纖維在腸道中會被厚壁菌和擬桿菌降解為短鏈脂肪酸(SCFA)，從而發(fā)揮抗炎作用[9]。補(bǔ)充益生菌和益生元也屬于一種調(diào)整飲食模式的方法，益生菌主要包括產(chǎn)生乳酸的乳酸桿菌屬和雙歧桿菌屬，當(dāng)服用量足夠時對宿主健康可能有益處，而益生元的主要作用為促進(jìn)腸道益生菌的生長[10]。基于微生物組在RA發(fā)病機(jī)制中的作用及在RA患者中的變化，益生菌可作為RA的輔助補(bǔ)充治療。在一項隨機(jī)雙盲臨床試驗中，將60例女性RA患者隨機(jī)分至接受干酪乳桿菌或安慰劑治療8周，研究結(jié)束時，乳桿菌組患者癥狀(關(guān)節(jié)壓痛和腫脹計數(shù))、整體健康評分、RA疾病活動評分(DAS28評分)及IL-10、IL-12、腫瘤壞死因子(TNF)-α水平均有所改善[11]。益生菌也可通過調(diào)節(jié)口腔內(nèi)生物膜成分組成，從而改善口腔菌群失調(diào)。有研究顯示，乳酸桿菌菌株尤其是羅伊氏乳桿菌可降低RA患者的臨床附著損失，緩解牙齦炎癥癥狀，顯著減少探診出血的發(fā)生率[12-13]。

3.糞菌移植(FMT)[14]：FMT是指將糞便微生物從健康個體轉(zhuǎn)移至患病個體的胃腸道，可觀察到患病個體失調(diào)的菌群有一定恢復(fù)，其作用機(jī)制尚不完全清楚。目前有一系列病例報道FMT成功治療艱難梭菌感染(CDI)、炎癥性腸病(IBD)及特發(fā)性血小板減少性紫癜(ITP)等多種疾病[15-16]；在RA患者中也有報道[17]，患者為20歲女性，入院時DASA28評分為6.6分，RF滴度為314 IU/ml,入院后接受甲潑尼龍片6 mg/d和硫酸羥氯喹片0.4 g/d的治療，健康評估問卷-殘疾指數(shù)(HAQ-DI)從1.4下降至0.7，但關(guān)節(jié)腫脹疼痛仍很明顯，患者接受FMT治療后第7 d，HAQ-DI迅速下降至0.05并維持4個月以上，該患者總體減藥過程順利。該病例表明FMT有可能對RA起到較好的治療作用，值得進(jìn)一步研究。但FMT對該病例的療效持續(xù)時間、FMT使用劑量(需要的菌落數(shù)量)與給藥頻率等仍不清楚，且FMT尚不是一種標(biāo)準(zhǔn)化的治療方法，相應(yīng)的監(jiān)管政策在全球范圍內(nèi)立法也并不統(tǒng)一。

二、RA與口腔菌群、牙周炎

口腔微生物群包含成千上萬種細(xì)菌，具有防止外在病原細(xì)菌或病原體定植、影響全身健康等功能。牙周炎是一種由感染引起的慢性炎癥性疾病，其臨床特點是鄰近組織生物膜牙周袋的形成、支持牙槽骨的流失，口腔檢查探查時易出血。其發(fā)病機(jī)制歸因于口腔菌群失調(diào)，不是由某種特定的牙周炎致病菌所誘導(dǎo)，而是由互相作用的微生物群落失調(diào)所致。研究表明，RA患者中口腔微生物群組成具有較大異質(zhì)性，但牙周炎相關(guān)細(xì)菌(牙周放線桿菌、牙齦卟啉菌、普氏桿菌等)的數(shù)量改變與牙周疾病狀況及嚴(yán)重程度具有明顯關(guān)聯(lián)。牙齦卟啉單胞菌肽酰精氨酸脫亞氨酶(PPAD)可使精氨酸C端殘基瓜氨酸化，進(jìn)而導(dǎo)致局部牙周處ACPA的產(chǎn)生，且有可能破壞宿主免疫穩(wěn)態(tài)，最終觸發(fā)RA的自身免疫反應(yīng)[18]。

牙周炎與RA的嚴(yán)重程度有關(guān)，患有更嚴(yán)重牙周炎的RA患者的牙齦卟啉單胞菌抗體滴度和DAS28評分更高且與ACPA水平呈正相關(guān)，表明感染牙齦卟啉單胞菌可能會導(dǎo)致RA病情進(jìn)展的風(fēng)險增加。牙齦卟啉單胞菌不僅可誘導(dǎo)瓜氨酸化，而且還可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞的炎性細(xì)胞死亡、破骨細(xì)胞生成，進(jìn)而導(dǎo)致骨骼損傷和全身性炎癥的輔助性T淋巴細(xì)胞17(Th17)促炎反應(yīng)。其中，Th17是CD4+T淋巴細(xì)胞的一種亞型，其主要功能是產(chǎn)生細(xì)胞因子IL-17A。一方面，有研究表明，與健康的牙周組織相比，牙周炎與局部產(chǎn)生的IL-17水平升高有關(guān)，且牙周病的病原體在Ⅱ型膠原特異性T淋巴細(xì)胞中誘導(dǎo)的IL-17水平與關(guān)節(jié)炎骨侵蝕的程度直接相關(guān)[17]；另一方面，RA患者外周血和受累關(guān)節(jié)中IL-17A水平升高和(或)Th17數(shù)量增加，且與疾病活動或關(guān)節(jié)損傷進(jìn)展有關(guān)[19]。IL-17A具有促進(jìn)炎癥、血管生成及破骨細(xì)胞生成的生物學(xué)功能[19]，然而，針對IL-17A阻滯劑的臨床試驗顯示，其在RA中的治療效果大多不顯著。一項Ⅱ期臨床試驗結(jié)果顯示，對甲氨蝶呤應(yīng)答不足的RA患者應(yīng)用抗IL-17全人源單克隆抗體CNTO6785后，與安慰劑組相比，CTNO6785對于活動期RA的臨床癥狀和表現(xiàn)均無明顯改善[20]。其失敗原因可能由于RA患者中IL-17A的表達(dá)具有異質(zhì)性，并非所有患者均出現(xiàn)IL-17A水平升高或Th17數(shù)量增加；此外，也有可能僅阻斷IL-17A不能完全阻斷或破壞炎癥信號通路。因此，僅中和IL-17A不能阻止TNF的持續(xù)促炎作用；此外，IL-17A可能在不同疾病階段中發(fā)揮不同作用，因此，IL-17A阻斷劑/抗IL-17抗體在某些亞群患者中可能更有效，如早期RA患者或關(guān)節(jié)侵蝕較為嚴(yán)重的患者[19]。以上證據(jù)均提示RA與牙周炎病理學(xué)上的相關(guān)性及IL-17在其中的作用[21]。

與之相反，RA可能也會影響牙周組織的炎癥水平，進(jìn)而改變口腔菌落。合并RA的牙周炎患者口腔微生物多樣性、牙齦卟啉單胞菌含量、牙周組織和唾液中的IL-17、IL-2、TNF、干擾素(IFN)-γ等細(xì)胞因子水平均高于不合并RA的牙周炎患者[22]。RA本身的炎癥狀態(tài)及其引起的微生物變化可能會使牙周炎加劇，這也解釋了RA患者中牙周炎發(fā)病概率較高的現(xiàn)象[23]。此外，對于RA患者應(yīng)用改善病情抗風(fēng)濕藥(DMARDs)可使牙周狀況改善并影響口腔微生物組(如與口腔健康相關(guān)的普雷沃氏菌在RA治療后增加)，減緩牙周炎的進(jìn)展，減少牙齦卟啉單胞菌滴度，降低RA活動及血清RF、ACPA水平[24]。以上結(jié)果均表明，控制炎癥可將口腔/牙周微生物群恢復(fù)至“健康狀態(tài)”，達(dá)到體內(nèi)平衡[25]。合并RA的牙周炎患者根除牙齦卟啉單胞菌并保持較高的口腔衛(wèi)生水平可能暫時使DAS28評分降低[26]。Kaur等[27]分析了非手術(shù)性牙周治療對RA的影響，結(jié)果表明，非手術(shù)性牙周治療與DAS28評分顯著降低有關(guān)，這對控制RA疾病進(jìn)展十分有利。因此，RA患者可能會受益于牙周保健護(hù)理(如定期潔牙及進(jìn)行必要的口腔科手術(shù)等)[23]。

三、RA與腸道菌群

消化道包括口腔、咽部、食道、胃及腸道，口腔中復(fù)雜而穩(wěn)定的微生物群落可能會通過吞咽進(jìn)食而進(jìn)入胃腸道，這可能既導(dǎo)致了腸道炎癥，又促進(jìn)了自身免疫[28]。Schmidt等[29]的研究也支持絕大多數(shù)口腔菌群可通過“口腔-腸道微生物軸”途徑轉(zhuǎn)移至腸道，其中包括與RA和結(jié)直腸腫瘤相關(guān)的機(jī)會致病菌,這一途徑也構(gòu)成了腸道微生物組組成變化的重要過程。腸道中的微生物密度高、種類繁多(約1 500個種屬、超過100萬億個微生物)，健康的腸道菌群可執(zhí)行許多對宿主生存至關(guān)重要的不同功能，如合成維生素、解毒、脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)、防止病原體定植等[30]。腸道菌群通過多種機(jī)制參與RA自身免疫反應(yīng)，包括宿主蛋白的翻譯后修飾、細(xì)菌和宿主表位之間的分子模擬、免疫系統(tǒng)的激活、炎癥表型的極化及腸道通透性誘導(dǎo)導(dǎo)致局部黏膜免疫功能失調(diào)，這都可能導(dǎo)致局部炎癥和隨后的全身性炎癥，表明調(diào)節(jié)腸道菌群和(或)腸屏障功能可能有益于預(yù)防或治療RA[31]。有研究顯示，與血清抗體陰性的一級親屬比較，無關(guān)節(jié)炎癥狀的ACPA陽性和(或)RF陽性(即有RA風(fēng)險階段)患者腸道存在過量的普雷沃氏菌，證明臨床關(guān)節(jié)炎發(fā)作前即存在菌群紊亂并提示腸道菌群可能在RA的發(fā)展中發(fā)揮積極作用[32]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)RA患者外周血中調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(Treg)水平降低和Th17數(shù)量升高，提示存在Th17/Treg的失衡[33]。而腸道菌群可直接通過Toll樣受體2(TLR2)和(或)形成生物膜經(jīng)由TLR識別繼而激活Th17參與自身免疫，從而改變Th17/Treg平衡[34]。SCFA是腸道微生物群分解纖維的主要最終產(chǎn)物，可通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞和樹突細(xì)胞發(fā)揮抗炎作用，并增強(qiáng)Treg的功能?？诜CFA可減少Th1數(shù)量并增加Treg數(shù)量，降低RA疾病的嚴(yán)重程度，從而抑制免疫反應(yīng)?？偠灾c道菌群可改變Th17/Treg的平衡[35]。

值得注意的是，高通量測序技術(shù)(NGS)鑒定發(fā)現(xiàn)RA患者和健康個體之間存在腸道菌群差異，且RA患者的腸道菌群紊亂在藥物治療后可部分緩解，其中DMARDs的代謝可能在腸道菌群失調(diào)中起作用[24]。RA患者的腸道菌群對甲氨蝶呤(MTX)敏感，在對MTX有應(yīng)答和無應(yīng)答的患者中，腸道菌群種類和基因豐度的變化也存在明顯區(qū)別[36]。有研究通過宏基因組鳥槍測序及全基因組關(guān)聯(lián)研究對RA患者與健康對照人群的糞便、口腔及唾液樣本進(jìn)行隊列研究，觀察到RA患者的腸道和口腔菌群紊亂在DMARDs(主要是MTX和雷公藤多苷)治療后部分緩解，嗜血桿菌屬減少，唾液乳桿菌則增加[37]，而腸桿菌與腸道通透性增加有關(guān)[38]，其細(xì)胞壁中的脂多糖則可能導(dǎo)致炎癥[39]。另外，使用腫瘤壞死因子拮抗劑依那西普可部分恢復(fù)有益的腸道菌群[21]。

四、總結(jié)

本文主要闡述了口腔菌群及腸道菌群對RA的主要影響，但菌群對自身免疫的誘導(dǎo)可能不會在單個/某個臟器發(fā)生，其余如肺臟、皮膚、鼻腔等部位的菌群等也會發(fā)生變化。免疫系統(tǒng)與菌群的作用是雙向且動態(tài)的，人體微生物組可能協(xié)同作用，從而產(chǎn)生全身性的增殖作用。因此，確定菌群紊亂是導(dǎo)致RA發(fā)生、發(fā)展的原因還是由于RA相關(guān)的免疫改變所致仍然是一個挑戰(zhàn)。個體對菌群的遺傳易感性、體內(nèi)細(xì)菌移位、菌群與自身免疫性疾病的確切因果交互關(guān)系及微生物群代謝產(chǎn)物的作用等仍然是未來的研究方向。在已有研究中觀察到的微生物成分存在顯著異質(zhì)性，這可能與患者群體、疾病表型和活動度、藥物治療或研究設(shè)計的差異有關(guān)，亟待標(biāo)準(zhǔn)化操作流程以盡量避免，從而最大程度地提高RA微生物組研究的可比性和有效性以指導(dǎo)臨床治療和預(yù)防RA，改善患者預(yù)后。