胃微生態(tài)與胃潰瘍關(guān)系的研究進(jìn)展

劉 曼，陳 棒，王 丹

(吉林大學(xué)第一醫(yī)院 胃腸內(nèi)科，吉林 長(zhǎng)春130021)

人體內(nèi)含有豐富的微生物群落，且不同部位的微生物組成差異較大，胃腸道的微生物數(shù)量約為1012-1014個(gè)，人體自身細(xì)胞的數(shù)量?jī)H為其1/10?，F(xiàn)階段研究已發(fā)現(xiàn)從食管至直腸，微生物豐度和多樣性呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。胃微生物區(qū)系與口腔、食管和十二指腸的微生物區(qū)系的構(gòu)成極為相似，而與結(jié)腸卻有很大差異。盡管胃中可培養(yǎng)細(xì)菌的豐度只有102-104個(gè)菌落形成單位(CFU)/ml，明顯低于結(jié)腸中1010-1012CFU/ml，但胃內(nèi)微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)及微生物菌群的變化在胃部疾病中的作用至關(guān)重要。本文就近年來(lái)微生物菌群包括幽門(mén)螺桿菌及其他微生物感染與胃潰瘍的關(guān)系，以及益生菌在胃部疾病中的作用研究進(jìn)行綜述。

1 基因組學(xué)技術(shù)

胃微生物菌群特征的研究最早依賴(lài)于細(xì)菌培養(yǎng)，但由于胃內(nèi)特殊酸性環(huán)境，在體外模擬出微生物的自然棲息地十分困難，大多數(shù)細(xì)菌無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)培養(yǎng)方式獲取[1]。盡管近年來(lái)，微生物培養(yǎng)組學(xué)的研究仍試圖通過(guò)豐富培養(yǎng)基來(lái)模擬胃腸道微生物的共生和分離，但隨著宏基因組學(xué)興起、第一代、第二代基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)基因組計(jì)劃[2]逐漸成為生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等相關(guān)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。宏基因組學(xué)，又被稱(chēng)為微生物環(huán)境基因組學(xué)，涵蓋了所有研究對(duì)象的遺傳信息，形成了龐大的基因資料庫(kù)，解決了傳統(tǒng)細(xì)菌分離、培養(yǎng)和鑒定等困難問(wèn)題。借助其遺傳信息，應(yīng)用PCR方法擴(kuò)增其16S rDNA/rRNA，進(jìn)行高通量測(cè)序(454焦磷酸測(cè)序、Illumina、Ion torrent PGM)，后經(jīng)過(guò)操作分類(lèi)單元(OTUs)(采用ace,Chao1,simpson,shannon相關(guān)評(píng)估指數(shù))對(duì)胃黏膜菌群豐度、多樣性、分類(lèi)學(xué)及群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行聚類(lèi)分析，這一系列方法已經(jīng)成為現(xiàn)階段研究的主流選擇[3-4]。

以單分子測(cè)序、實(shí)時(shí)測(cè)序和長(zhǎng)讀取序列為主的第三代測(cè)序技術(shù)近年來(lái)開(kāi)始興起[5]。它最大的特點(diǎn)是快速測(cè)序，這與其跳過(guò)PCR擴(kuò)增步驟、直接進(jìn)行DNA單分子測(cè)序有關(guān)。同樣它也可以對(duì)DNA序列甲基化位點(diǎn)進(jìn)行直接測(cè)定，從而產(chǎn)生高質(zhì)量組裝的基因組。這標(biāo)志著測(cè)序技術(shù)的第三次革命，進(jìn)一步推動(dòng)了人類(lèi)遺傳學(xué)和醫(yī)學(xué)的研究和發(fā)展。

基因組的局限是：它僅包含了樣本中所有的DNA，卻不能代表微生物體是否是存活狀態(tài)，不能反映微生物體與宿主的相互作用關(guān)系。隨著轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，通過(guò)多組學(xué)技術(shù)對(duì)樣本中基因表達(dá)和代謝進(jìn)行分析，可以得到更多的微生物菌群-宿主-疾病作用的相關(guān)信息。

2 胃內(nèi)菌群的組成

幽門(mén)螺桿菌(H.pylori)的發(fā)現(xiàn)，打破了長(zhǎng)久以來(lái)由于胃產(chǎn)酸而形成的無(wú)菌論，從而使胃內(nèi)微生物群落的研究逐步興起。幽門(mén)螺桿菌能在胃的酸性環(huán)境中生存，造成黏膜的慢性活動(dòng)性炎癥，在宿主和環(huán)境改變下發(fā)揮致病潛力導(dǎo)致部分人發(fā)展為消化性潰瘍、胃腺癌或胃粘膜相關(guān)淋巴組織淋巴瘤(MALT淋巴瘤)。除胃部疾病外，幽門(mén)螺桿菌還可能與體內(nèi)微量元素代謝和血液系統(tǒng)疾病等有關(guān)[6]。幽門(mén)螺桿菌的感染率在不同地區(qū)之間存在差異，其中拉丁美洲和亞洲較高，而歐洲和美國(guó)感染率偏低[7]。

至今為止，除幽門(mén)螺桿菌外，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)胃內(nèi)存在細(xì)菌、真菌和病毒等多種微生物。大量研究表明[8-9]從健康人胃樣本中常規(guī)檢測(cè)到五個(gè)主要細(xì)菌門(mén)的代表性菌群，其中以厚壁菌門(mén)最常見(jiàn)，其次是變形桿菌門(mén)、擬桿菌門(mén)、放線菌門(mén)和梭桿菌門(mén)。值得注意的是，胃中的厚壁菌類(lèi)主要由芽孢桿菌綱細(xì)菌和革蘭陰性桿菌綱細(xì)菌組成，而不是梭狀芽胞桿菌和丹毒絲菌，后者在下消化道中占主導(dǎo)地位[9]。在屬水平上，健康人群胃中檢測(cè)到的優(yōu)勢(shì)菌群主要是普雷沃菌屬、鏈球菌屬、奈瑟菌屬、乳桿菌屬、韋榮氏菌屬、孿生球菌屬和梭桿菌屬等[9-11]。胃液的主要菌門(mén)與胃黏膜的菌門(mén)大致相似，其中厚壁菌門(mén)、變形桿菌門(mén)豐度相對(duì)較高，梭桿菌門(mén)豐度相對(duì)較低。Li等[12]指出絕大多數(shù)胃微生物區(qū)系在胃竇及胃體兩個(gè)解剖部位之間沒(méi)有明顯差異。然而不同個(gè)體的微生物分布卻有較大差異，這可能與種族、生活環(huán)境及飲食習(xí)慣的不同有關(guān)。

3 胃內(nèi)菌群在胃潰瘍中的變化

3.1 幽門(mén)螺桿菌感染后胃內(nèi)菌群

細(xì)菌毒力因子、宿主的遺傳易感性和周?chē)h(huán)境的相互作用最終導(dǎo)致幽門(mén)螺桿菌感染并發(fā)生不同的結(jié)局。幽門(mén)螺桿菌進(jìn)入宿主后，經(jīng)過(guò)成功定植、持續(xù)感染和毒力因子損傷等關(guān)鍵步驟而致病。傳統(tǒng)的16S rDNA克隆文庫(kù)方法，發(fā)現(xiàn)幽門(mén)螺桿菌陽(yáng)性和陰性受試者的胃微生物區(qū)系沒(méi)有顯著差異。然而，隨后的其他研究人員[13]卻發(fā)現(xiàn)，幽門(mén)螺桿菌感染后胃微生物區(qū)系多樣性顯著降低,這可能與使用不同實(shí)驗(yàn)方法或不同受試者有關(guān)。幽門(mén)螺桿菌陽(yáng)性胃竇潰瘍患者的胃內(nèi)細(xì)菌群落多樣性較低，變形桿菌占主要比例，以幽門(mén)螺桿菌為主，占可培養(yǎng)胃細(xì)菌的72%、轉(zhuǎn)錄活性分類(lèi)群的97%。Li等[14]則指出無(wú)論幽門(mén)螺桿菌感染與否，變形桿菌門(mén)都是胃中的優(yōu)勢(shì)菌群。在門(mén)水平的細(xì)菌比較中，分枝桿菌、擬桿菌和厚壁菌在其中均占優(yōu)勢(shì)。在屬水平的比較中，國(guó)內(nèi)學(xué)者[15]通過(guò)高通量測(cè)序分析發(fā)現(xiàn)，螺桿菌屬、鹽單胞菌屬、希瓦內(nèi)拉菌屬及葡萄球菌屬顯著升高。

3.2 幽門(mén)螺桿菌根除后胃內(nèi)菌群

一項(xiàng)對(duì)接受幽門(mén)螺桿菌根除治療的受試者進(jìn)行的內(nèi)鏡和焦磷酸測(cè)序隨訪中發(fā)現(xiàn)[16]，根除治療成功后，80%的病例未發(fā)現(xiàn)幽門(mén)螺桿菌序列。但部分幽門(mén)螺桿菌陰性的患者胃內(nèi)仍發(fā)現(xiàn)少量殘存細(xì)菌，可能與現(xiàn)階段的檢測(cè)方法有關(guān)。Li等[14]通過(guò)內(nèi)鏡下活檢對(duì)幽門(mén)螺桿菌陽(yáng)性患者根除前后的菌群研究發(fā)現(xiàn)幽門(mén)螺桿菌的相對(duì)豐度下降顯著，而變形桿菌門(mén)中非幽門(mén)螺桿菌的相對(duì)豐度從4.55%增加到51.70%，其他主要門(mén)類(lèi)包括擬桿菌、梭桿菌和放線桿菌的相對(duì)豐度及多樣性均顯著增加。有研究報(bào)道[17]，在根除治療后，60%的感染者口腔中仍存在幽門(mén)螺桿菌，可能是導(dǎo)致胃內(nèi)感染復(fù)發(fā)的潛在因素。

3.3 真菌感染與胃潰瘍

真菌在胃部感染較少見(jiàn)，感染者(以毛霉菌、假絲酵母菌、曲霉菌多見(jiàn))多伴有誘因存在，包括長(zhǎng)期應(yīng)用廣譜抗生素、激素或免疫抑制劑，合并糖尿病或獲得性免疫缺陷綜合征等基礎(chǔ)疾病。胃內(nèi)局部異常因素同樣與真菌感染有關(guān)，如局部免疫力低、胃黏膜屏障被破壞、胃酸分泌不足以及飲食因素等。相關(guān)研究[18]發(fā)現(xiàn)合并真菌感染多見(jiàn)于胃腸道疾病中的胃潰瘍患者，其感染率為54.2%，具有潰瘍直徑大，潰瘍面愈合時(shí)間較未感染者延長(zhǎng)，上腹部疼痛和體重減輕更為常見(jiàn)的特點(diǎn)，這可能與胃潰瘍患者潰瘍部位黏膜屏障受損、胃酸分泌不足導(dǎo)致真菌定植有關(guān)。

3.4 病毒感染與胃潰瘍

病毒的感染通常直接或間接引起胃黏膜非特異性炎癥，從而導(dǎo)致胃潰瘍的發(fā)生。Sun等[19]通過(guò)分析近年來(lái)抗乙型肝炎病毒活性藥物的使用發(fā)現(xiàn)，抗病毒藥物能夠作為胃潰瘍的治療藥物來(lái)提高其治愈率。最新研究[20]發(fā)現(xiàn)新型冠狀病毒在一定程度上能夠影響胃腸道的菌群，出現(xiàn)食欲減退、腹瀉、嘔吐和惡心等消化道癥狀，而繼發(fā)的胃內(nèi)大量念珠菌定植，可能是導(dǎo)致胃潰瘍發(fā)生的原因之一。

4 益生菌與胃潰瘍

4.1 益生菌與幽門(mén)螺桿菌根除治療

由于近年來(lái)世界范圍內(nèi)抗生素耐藥性的增加(特別是對(duì)克拉霉素和甲硝唑)，以及抗生素副作用引起的患者依從性降低等，導(dǎo)致以抗生素為基礎(chǔ)的幽門(mén)螺桿菌根除治療失敗率明顯增加，進(jìn)而以益生菌作為輔助手段的研究成為新的熱點(diǎn)。Qureshi等[6]研究表明益生菌制劑可有效改善機(jī)體胃腸道微生態(tài)環(huán)境，抑制幽門(mén)螺桿菌定植，提高根除率，同樣能夠減輕抗生素造成的腹瀉、惡心嘔吐等消化道不良反應(yīng)。但并不是所有益生菌都具有上述優(yōu)勢(shì)作用，主要發(fā)揮作用的有乳桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、鏈球菌等。其中乳桿菌和雙歧桿菌是現(xiàn)階段的研究重點(diǎn)，可能與這兩種益生菌能在胃酸、膽汁及水解酶形成的胃內(nèi)環(huán)境中生存有關(guān)。Feng等[21]在研究益生菌輔助治療中發(fā)現(xiàn)，基于三聯(lián)療法聯(lián)合干酪乳桿菌對(duì)幽門(mén)螺桿菌的根除率最高，而嗜酸乳桿菌及鼠李糖乳桿菌在預(yù)防抗生素的副作用中效果最好。

益生菌具有競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合位點(diǎn)、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)及免疫應(yīng)答、增強(qiáng)黏膜屏障、分泌抗菌物質(zhì)、共同聚集和自動(dòng)聚集的能力。體外研究顯示[22]，植物乳桿菌菌株和鼠李糖乳桿菌菌株等益生菌能夠上調(diào)MUC2和MUC3基因的表達(dá)，增加粘蛋白的分泌來(lái)抑制幽門(mén)螺桿菌在胃黏膜上的聚集及附著。同樣，Sakarya等[23]研究表明，布拉氏酵母菌可以通過(guò)與唾液酸受體結(jié)合來(lái)阻斷幽門(mén)螺桿菌與胃上皮細(xì)胞的粘附。Santacroce等[24]發(fā)現(xiàn)在益生菌發(fā)酵中產(chǎn)生抗菌劑(如乳酸、乙酸和過(guò)氧化氫)，通過(guò)降低pH及脲酶活性從而降低幽門(mén)螺旋桿菌在胃竇及胃體的載量。Khoshibin等[25]指出，鏈霉菌屬作為最大的抗生素產(chǎn)生菌，能夠產(chǎn)生鏈霉素、四環(huán)素、萬(wàn)古霉素等多種抗生素，影響幽門(mén)螺桿菌的存活。Raheem等[26]發(fā)現(xiàn)益生菌可通過(guò)病原體相關(guān)分子模式(PAMP) 與免疫細(xì)胞表達(dá)的一系列模式識(shí)別受體(PRR) 相互作用，啟動(dòng)相關(guān)信號(hào)通路，誘導(dǎo)免疫反應(yīng)的發(fā)生，從而抵御幽門(mén)螺桿菌感染。

Qureshi等[6]提出益生菌對(duì)幽門(mén)螺桿菌的三個(gè)潛在作用：(1)作為根除幽門(mén)螺桿菌治療的替代品；(2)作為根除幽門(mén)螺桿菌治療的輔助；(3)作為疫苗輸送載體。Lee等[27]學(xué)者通過(guò)臨床對(duì)照實(shí)驗(yàn)表明，雖然單獨(dú)使用益生菌的治療效果有限，并不能完全清除幽門(mén)螺桿菌，更多的是減少了幽門(mén)螺桿菌的數(shù)量，但當(dāng)益生菌作為基礎(chǔ)根除治療的輔助手段時(shí)，可能會(huì)達(dá)到理想效果。我國(guó)學(xué)者[28]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)重組霍亂毒素B亞單位和幽門(mén)螺桿菌脲酶表位的乳酸乳球菌可作為口服益生菌使用，這為疫苗的研發(fā)提供了新思路。

4.2 益生菌與非幽門(mén)螺桿菌感染

除幽門(mén)螺桿菌引起的消化性潰瘍外，Girard等[29]在小鼠模型研究中發(fā)現(xiàn)布拉氏酵母菌對(duì)NSAIDs誘導(dǎo)的胃潰瘍有一定的預(yù)防作用。同樣，益生菌也被廣泛地用于緩解其他疾病導(dǎo)致的胃腸道癥狀，如腹瀉、潰瘍性結(jié)腸炎、腸易激綜合征等，這可能也與益生菌(主要是乳桿菌和雙歧桿菌)能夠降低膽固醇水平，增加對(duì)乳糖的耐受性，減輕腹瀉和保護(hù)腸道免受感染，改善腸道穩(wěn)態(tài)的作用有關(guān)。另有研究[30]指出，新冠肺炎病毒感染擾亂了人體腸道自然微生物區(qū)系的平衡，雙歧桿菌和乳桿菌屬數(shù)量減少，這些發(fā)現(xiàn)表明使用益生菌可能對(duì)維持新冠肺炎感染者的健康微生物區(qū)系起作用。

目前研究主要體現(xiàn)了益生菌的優(yōu)勢(shì)作用，但有研究發(fā)現(xiàn)益生菌的使用及突然停止可能會(huì)導(dǎo)致受試者胃腸道菌群紊亂，引起其他不良反應(yīng)，甚至可能加劇免疫力低下患者的感染風(fēng)險(xiǎn)[31]。因此，益生菌在胃腸道以及全身性疾病中的作用、菌種的合理選擇和使用還需要未來(lái)繼續(xù)研究。