益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群治療重癥急性胰腺炎的研究進(jìn)展

馬嘉陽，康大鵬，李文星

【提要】 急性胰腺炎是消化系統(tǒng)常見的危重疾病，也是臨床上常見的急腹癥。急性胰腺炎總體病死率呈下降趨勢的同時，重癥急性胰腺炎的病死率仍可高達(dá)30%。大量研究表明腸道菌群和菌群易位在重癥急性胰腺炎中起重要作用。益生菌是指活的微生物，當(dāng)給予足夠量時就能給宿主帶來益處。本文就益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群治療重癥急性胰腺炎的研究進(jìn)展作一綜述。

急性胰腺炎（acute pancreatitis，AP）是胰腺外分泌功能單位腺泡細(xì)胞受損，導(dǎo)致胰蛋白酶原在腺泡內(nèi)不適當(dāng)?shù)蒯尫藕突罨癁橐鹊鞍酌?，從而引起其他消化酶、激肽系統(tǒng)和補(bǔ)體級聯(lián)反應(yīng)的激活，導(dǎo)致胰腺實質(zhì)自我消化的疾?。?］。近年來世界范圍內(nèi)AP的發(fā)病率不斷上升，其病死率總體呈下降趨勢，約有20%的患者進(jìn)展為重癥急性胰腺炎（serve acute pancreatitis，SAP），其死亡率仍可達(dá)30%［2-4］。目前還未有特殊的治療方式被證實可以有效治療SAP。SAP患者的主要死亡原因是感染引起的全身炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致的全身炎癥反應(yīng)綜合征和多器官衰竭或多器官功能障礙綜合征，最明顯的就是繼發(fā)于感染的胰腺壞死，而引起胰腺感染的微生物通常來源于腸道菌群［5-6］。近年來腸道菌群已經(jīng)在結(jié)腸癌、炎癥性腸病、阿爾茲海默癥、糖尿病等多種疾病中被證明起重要作用［7］，而通過調(diào)節(jié)腸道菌群來改善疾病的預(yù)后也成為研究熱點。目前已經(jīng)有多項研究通過益生菌等調(diào)節(jié)腸道菌群來治療SAP，本文就此展開綜述。

1 腸道菌群與SAP

腸道菌群是指人類腸道中寄居的細(xì)菌等微生物群落，種類超過1 000種、數(shù)量高達(dá)100萬億［8］。其組成在維持腸道正常生理功能、拮抗病原微生物及調(diào)節(jié)免疫等方面起重要作用［9］。有研究表明在健康受試者中最常見的腸道微生物是厚壁菌門和擬桿菌門，約占整個腸道微生物數(shù)量的80%～90%［10］。所有腸道微生物都處于一種互利共生的狀態(tài)來維持內(nèi)環(huán)境平衡［11］。

1.1 AP患者腸道菌群變化

2015年，Tan等［12］人通過分析健康人群和AP患者糞便中的腸道菌群，發(fā)現(xiàn)相較健康受試者，AP患者腸道菌群中的大腸桿菌和大腸球菌數(shù)量上升，雙歧桿菌的數(shù)量減少；SAP腸道優(yōu)勢菌群整體結(jié)構(gòu)和多樣性的變化比輕癥AP更加顯著；同為SAP，腸道優(yōu)勢菌群整體結(jié)構(gòu)和多樣性變化大的患者血清IL-6明顯升高，同時多器官功能衰竭和感染性并發(fā)癥的發(fā)生率也明顯增加。隨后有學(xué)者［13］使用更加靈敏的16s RNA高通量測序發(fā)現(xiàn)，通過手術(shù)造模的AP大鼠模型組較假手術(shù)組相比，腸道菌群多樣性顯著降低，在門水平上，螺旋體菌門（Saccharibacteria）和軟壁菌門（Tenericutesthan）豐度顯著降低，厚壁菌門（Firmicutes）和擬桿菌門（Bacteroidetes）無明顯變化。

1.2 腸道菌群紊亂加重AP

AP發(fā)病后，患者腸道通透性增加，臨床上腸屏障功能衰竭的程度與不良預(yù)后有關(guān)［14］。腸道菌群的紊亂可能參與了腸屏障功能障礙。Zhu等［15］人發(fā)現(xiàn)在AP誘導(dǎo)后，腸道菌群耗盡的小鼠的胰腺損傷比對照組輕；而將AP患者的糞便對腸道菌群耗盡的小鼠進(jìn)行糞便移植后，則加重胰腺損傷導(dǎo)致AP惡化。同時，短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）作為腸道菌群最常見的代謝物，不僅可以通過促進(jìn)腸上皮緊密連接蛋白合成，增加ZO-1和Occludin蛋白表達(dá)，抑制腸通透性來增強(qiáng)腸黏膜機(jī)械屏障功能，還能促進(jìn)抑菌肽的產(chǎn)生，增加抗微生物肽（antimicrobial peptides，AMPs）的分泌，增強(qiáng)腸黏膜免疫屏障［16-17］。有研究發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充SCFAs還可以增加腸上皮之間的阻力，降低腸黏膜通透性，增強(qiáng)腸化學(xué)屏障的功能［18］。而SAP時產(chǎn)生SCFAs的細(xì)菌及SCFAs含量明顯較輕癥AP患者減少［7］。

所以除液體復(fù)蘇導(dǎo)致的缺血再灌注損傷等外，腸道菌群和腸功能障礙也有著不可分割的關(guān)系。腸道菌群的紊亂導(dǎo)致腸屏障功能受損，進(jìn)一步加重胰腺損傷促進(jìn)AP的進(jìn)展。基于此理論，調(diào)節(jié)腸道菌群降低腸功能障礙嚴(yán)重程度來改善SAP預(yù)后就成為了其治療策略之一。

2 益生菌治療SAP

早在2002年就有一項隨機(jī)對照研究顯示，腸內(nèi)喂養(yǎng)植物乳桿菌（L.plantarum 299）和燕麥纖維可以降低感染性并發(fā)癥的發(fā)生率改善AP的預(yù)后［19］。但是該研究存在以下缺陷：①統(tǒng)計學(xué)上有缺陷；②排除了膽源性胰腺炎，而膽源性胰腺炎是急性胰腺炎最主要的病因；③使用了單株益生菌而非提倡使用的特別選擇的多種益生菌株［20-21］。隨后該學(xué)者［22］對SAP患者腸內(nèi)喂養(yǎng)了共生體2000（由四種乳酸桿菌屬組成的混合物）與多種植物纖維，發(fā)現(xiàn)益生菌組與對照組相比總并發(fā)癥率、手術(shù)干預(yù)率、死亡率、住院時間、ICU住院時間均有改善，但并不具有統(tǒng)計學(xué)意義。

隨著更多益生菌應(yīng)用于SAP患者的臨床研究開展，相關(guān)meta分析也逐漸被報道。一項納入14項研究共921例患者的meta分析［23］顯示，早期開放腸內(nèi)營養(yǎng)并使用益生菌可以降低SAP患者死亡、繼發(fā)感染、多器官衰竭的發(fā)生率，減少住院時間和腹痛時間。而另一項meta分析［24］顯示其降低了多器官衰竭的發(fā)生率和住院時間，在死亡率和其他結(jié)局指標(biāo)沒有差異?？傮w上講益生菌治療SAP是有希望的，益生菌治療SAP可能機(jī)制包括以下幾方面：

2.1 促進(jìn)腸道菌群多樣性恢復(fù)

有研究將短乳桿菌（Lactobacillus brevis）提取出的多磷酸鹽對小鼠進(jìn)行連續(xù)24 d的預(yù)處理，隨后進(jìn)行AP的造模，發(fā)現(xiàn)干預(yù)組的有益菌例如Alistipes和Candidatus_Saccharimonas顯著增加，而有害菌Desulfovibrio減少，并且ZO-1和Occludin蛋白表達(dá)明顯增強(qiáng)［25］。而雙歧桿菌的給藥也可以誘導(dǎo)宿主菌群的改變并恢復(fù)腸上皮屏障的完整性［26］。IgA是一種存在于小腸的關(guān)鍵免疫蛋白，能保護(hù)腸屏障免受致病菌的侵害，其產(chǎn)生依賴細(xì)菌的多樣性。通過應(yīng)用益生菌恢復(fù)菌群的多樣性可以刺激機(jī)體產(chǎn)生不同的IgA并與細(xì)菌結(jié)合，從而改變細(xì)菌的代謝，消除黏膜炎癥反應(yīng)從而維持免疫穩(wěn)態(tài)［27-28］。

2.2 增強(qiáng)腸道屏障功能

有研究發(fā)現(xiàn)益生菌混合物（由嬰兒雙歧桿菌、嗜酸乳桿菌、腸球菌和蠟樣芽孢桿菌組成）能靶向激活孕烷X受體（pregnane X receptor，PXR），隨后PXR可通過抑制c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）的磷酸化來增強(qiáng)緊密連接組分的表達(dá)并增強(qiáng)屏障的功能［29］。乳桿菌屬還可能通過激活微生物組介導(dǎo)的谷氨酸-谷氨酰胺生物合成來預(yù)防嚴(yán)重的腸屏障功能障礙［30］。

2.3 促進(jìn)上皮細(xì)胞分泌黏液

上皮細(xì)胞分泌黏液可在黏膜和微生物之間形成保護(hù)層，從而防止細(xì)菌和毒素的移位，抑制病原體的生長，以及病原菌對腸上皮細(xì)胞的粘附和侵襲［31］。

2.4 抑制病原微生物的生長

益生菌與病原微生物競爭營養(yǎng)物質(zhì)和生長空間，某些益生菌，如雙歧桿菌和乳酸菌，可以產(chǎn)生一種被稱為細(xì)菌素的多肽，具有抗菌性能，可以用于殺死致病菌［32］。

3 益生菌應(yīng)用的安全性

2008年一項納入296名患者的大樣本隨機(jī)對照研究［33］發(fā)現(xiàn)，益生菌組感染性并發(fā)癥如感染性壞死、菌血癥、肺炎及感染性腹水等的發(fā)生率與對照組無明顯差異，而死亡率和腸缺血發(fā)生的數(shù)量增多。即使有學(xué)者［34］重新評估認(rèn)為該研究益生菌組死亡率高的原因可能是分組時間過長、益生菌數(shù)量過低、給予了過量多糖和胰蛋白酶對腸上皮細(xì)胞損傷，但是這也要求了我們需要進(jìn)一步評估使用益生菌的安全性。應(yīng)用益生菌可能帶來的危害和其安全性也應(yīng)引起我們重視。

3.1 可能導(dǎo)致菌群易位

在腸屏障受損期間應(yīng)用益生菌發(fā)生菌群易位并不少見，Pradhan D等［35］人在結(jié)腸炎模型中應(yīng)用植物乳桿菌MTCC 5690（Lactobacillus plantarum MTCC 5690）和發(fā)酵乳桿菌MTCC 5689（Lactobacillus fermentum MTCC 5689），在小鼠的其他內(nèi)臟器官比如肝臟和脾臟中都發(fā)現(xiàn)了試驗菌株的易位。但是總體上應(yīng)用益生菌降低了炎癥水平，腸屏障完整性相對改善。同時植物乳桿菌MTCC 5690可以有下調(diào)促炎標(biāo)志物TNF-α和COX2，同時上調(diào)抗炎標(biāo)志物IL-10、IL-4、IL-6和COX1，誘導(dǎo)強(qiáng)烈的免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)。這表明應(yīng)用益生菌導(dǎo)致的細(xì)菌易位并不一定會發(fā)生全身感染和敗血癥，但由于菌株之間的差異性，使用仍應(yīng)謹(jǐn)慎。

3.2 抗菌藥物耐藥性基因也有可能轉(zhuǎn)移到致病菌

比如乳酸桿菌對萬古霉素具有天然的耐藥性，而其對抗菌藥物耐藥性的轉(zhuǎn)移已被證實［36］。在體外，益生菌植物乳桿菌M345也可以將紅霉素抗性基因轉(zhuǎn)移到單核細(xì)胞增生李斯特菌［37］。雖然目前沒有臨床報道，但是其耐藥性發(fā)生轉(zhuǎn)移將增加治療的難度應(yīng)引起我們的注意。

3.3 可能影響腸道黏膜微生物群落重建

抗生素治療會破壞糞便菌群結(jié)構(gòu)，在抗生素停藥4周后，通過使用一種被稱為Supherb Bio-25的益生菌混合物并不能使糞便多樣性恢復(fù)至基線水平，甚至與自發(fā)恢復(fù)相比，益生菌的使用顯著延遲了微生物組豐富度恢復(fù)［38］。雖然益生菌可以促進(jìn)腸道菌群多樣性的恢復(fù)，但該研究發(fā)現(xiàn)益生菌也會影響腸道黏膜微生物群落重建。

4 總結(jié)與展望

基于調(diào)節(jié)腸道菌群治療SPA這一策略是可行的。早期腸內(nèi)營養(yǎng)支持有利于保護(hù)腸道完整性、腸道屏障，胃腸動力耐受應(yīng)盡早實施腸內(nèi)營養(yǎng)［39］。有研究證明口服胰蛋白酶在小鼠慢性胰腺炎模型中可以通過改變腸道菌群組成發(fā)揮其在胰酶替代療法中的作用［40］。中醫(yī)作為我國的祖國醫(yī)學(xué)，在調(diào)節(jié)腸道菌群方面有其獨特的優(yōu)勢。如柴胡皂甙A是柴胡根的有效的成分之一，可以增加乳酸桿菌和普雷沃菌的相對豐度來改善微生物群組成，并認(rèn)為其可能是潛在的輔助治療SAP的天然藥物［41］。除此之外大黃也可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群、抑制腸道炎癥反應(yīng)維持SAP大鼠腸黏膜屏障［42］。

FMT在艱難梭菌感染、腸易激綜合征和輕中度潰瘍性結(jié)腸炎等疾病中具有良好的治療前景［43-45］。有研究［38］表明FMT可以有效將因抗生素治療而破壞的腸道菌群結(jié)構(gòu)恢復(fù)至基線水平，故其也可能成為調(diào)節(jié)腸道菌群治療SAP的有效方法。艱難梭菌感染可以增加AP患者的死亡率和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，有研究將一名健康研究生的新鮮糞便通過稀釋、攪拌、過濾、離心等處理后從鼻空腸管打入一名急性胰腺炎合并重癥艱難梭菌感染的患者體內(nèi)，結(jié)果表明治療有效，該患者也未有任何不良事件報告［46］。但是目前尚未有FMT治療SAP的臨床研究報道。

我國就SAP患者益生菌的使用尚未達(dá)成共識［47］，但是益生菌被證明可以恢復(fù)菌群多樣性、增加有益菌的數(shù)量，降低有害菌的數(shù)量從而維持腸屏障功能和減少菌群異位。目前有關(guān)薈萃分析所納入的研究菌株、數(shù)量、給予時間等并沒有進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范，且很少對不同菌株、菌群數(shù)量、給予時間等進(jìn)行亞組分析。這可能與原始數(shù)據(jù)的缺失有關(guān)。有研究建議在給予益生菌時，應(yīng)限制可發(fā)酵碳水化合物總量、益生菌的數(shù)量應(yīng)足夠高（1012～1014CFU/d），給予益生菌的時間也應(yīng)盡早，才能限制自身腸道菌群生長［34］。也有學(xué)者［48］提出應(yīng)從單一的益生菌方案轉(zhuǎn)變?yōu)榛诿總€消費者而設(shè)計的個性化方案。所以在未來如何進(jìn)行實驗設(shè)計應(yīng)成為我們需要思考的問題。

總之，AP的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群失調(diào)和菌群易位關(guān)系密切。SAP是臨床上常見的危重疾病，其特點是起病急、進(jìn)展快、預(yù)后差、死亡率高。合適的治療策略是降低死亡率和改善預(yù)后的關(guān)鍵。益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群改善SAP患者預(yù)后可能成為降低患者感染性并發(fā)癥發(fā)生率及死亡率的治療策略，但現(xiàn)有的臨床證據(jù)表明其可能是一把雙刃劍。仍需開展大量多中心、高質(zhì)量、大規(guī)模的雙盲隨機(jī)對照研究，同時應(yīng)考慮治療中益生菌的具體類型、給予時間、持續(xù)時間、治療劑量、個體差異等；考慮在使用益生菌時，是否聯(lián)合使用中藥或FMT治療。這或許可以成為未來SAP治療的臨床研究設(shè)計的思路。