張園園 王天宇 白建豪 薛雅文 彭 清

年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)是導(dǎo)致老年人群視力喪失的主要疾病之一。目前，臨床上對于AMD的治療尚無滿意的療效。腸道微生物群是人體的重要組成部分，它們在維持機體正常的生命活動中起著重要作用。當腸道微生物群發(fā)生紊亂時，機體正常功能的運行也會隨之受到影響。近年來，腸道微生物群與眼部疾病之間的關(guān)系越來越受到研究者們關(guān)注，它們可通過影響腸道黏膜屏障和代謝產(chǎn)物來影響AMD的進展。因此，本文綜述了腸道微生物群與AMD的相關(guān)性，以期為今后預(yù)防和治療AMD提供新的方向。

1 AMD

AMD是一種由多因素導(dǎo)致的眼部疾病，其中遺傳、環(huán)境、年齡和種族是AMD的主要危險因素[1]。AMD主要影響視網(wǎng)膜黃斑區(qū)，嚴重者可導(dǎo)致患者視力下降甚至失明，進而影響其生活質(zhì)量。氧化應(yīng)激和慢性炎癥反應(yīng)在AMD的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[2]。AMD疾病可分為非滲出性AMD，也稱干性AMD(dry-AMD)，和滲出性AMD，也稱濕性AMD(wet-AMD)。Dry-AMD患者可出現(xiàn)玻璃膜疣和視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)異常等臨床表現(xiàn)，wet-AMD患者可出現(xiàn)眼底脈絡(luò)膜新生血管(CNV)形成和黃斑區(qū)出血、滲出和水腫。對于dry-AMD患者，目前尚無有效的治療方法。對于wet-AMD患者，血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)在AMD發(fā)生發(fā)展中起重要作用，目前玻璃體內(nèi)注射抗VEGF藥物是治療wet-AMD患者的主要方法，但術(shù)后復(fù)發(fā)率較高。因此，AMD的發(fā)病機制仍需進一步研究。腸道微生物群與包括眼睛在內(nèi)的人體各器官的相關(guān)性為探索AMD的發(fā)病機制和治療方法提供了新方向。

2 腸道微生物與菌群失調(diào)

微生物群是存在于特定環(huán)境中的微生物，包括細菌、古細菌、真菌、病毒等，而定居在人體腸道內(nèi)的微生物群以細菌為主，其中，厚壁菌門和擬桿菌門占據(jù)大多數(shù)，同時還有少數(shù)放線菌門、變形菌門和疣微菌門等[3]。腸道微生物群的組成受到遺傳和環(huán)境因素的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，宿主的遺傳因素，甚至人類白細胞抗原類型都會影響腸道微生物的組成[4]。對于環(huán)境因素的影響，如飲食的影響，富含脂肪的飲食會導(dǎo)致細菌從以擬桿菌門為主的群落重塑為以厚壁菌門為主的群落，細菌多樣性顯著降低[5]。近年來的數(shù)據(jù)也顯示，子宮中的胚胎在微生物學(xué)上可能不是無菌的，母體內(nèi)的微生物對促進胎兒腸道群落的成熟至關(guān)重要，此外，產(chǎn)婦的分娩方式、母乳或配方奶的成分以及抗生素使用情況均參與了嬰幼兒的腸道微生物群落的塑造[4]。在正常情況下，腸道微生物群與宿主之間的相互作用使機體維持著正常的功能，腸道微生物參與調(diào)節(jié)宿主的免疫過程和代謝過程，同時其自身對來自宿主的信號做出反應(yīng)[6]。而當腸道微生物群的組成結(jié)構(gòu)發(fā)生異常時，則會引起疾病的發(fā)生。近年來，有證據(jù)證明，腸道菌群的紊亂與糖尿病、炎癥性腸病、心血管疾病、帕金森病等相關(guān)[7]。這些研究成果的出現(xiàn)得益于微生物檢測技術(shù)的飛速發(fā)展。目前，微生物群的分析方法主要有兩種：一種是原核16S核糖體RNA基因測序，它是對糞便或腸道黏膜樣本中的細菌進行分類鑒定最常見的方法；另一種是鳥槍法，它通過直接測定樣品來推斷宿主和細菌之間的功能關(guān)系，并且能夠探索未知的微生物[8]。

3 與AMD相關(guān)的腸道微生物群的改變

近些年，有研究提出了“腸-眼軸”的概念，認為腸道微生物可以影響眼部的免疫功能[9]。Lin等[10]系統(tǒng)闡述了腸道微生物群可形成免疫細胞庫，從而導(dǎo)致免疫介導(dǎo)的眼部疾病。然而，關(guān)于腸道微生物群的紊亂與AMD的相關(guān)性研究在國內(nèi)外報道較少。本文將從腸道黏膜屏障受損和微生物代謝產(chǎn)物兩個方面闡述其與AMD的相關(guān)性。

3.1 腸道黏膜屏障受損與AMD正常情況下，腸道微生物群與腸道黏膜免疫系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)中，這種穩(wěn)態(tài)的破壞可能會導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生。微生物相關(guān)的分子模式(MAMP)，如脂多糖、肽聚糖、鞭毛蛋白和其他結(jié)構(gòu)成分通常能夠被模式識別受體(PRR)所識別，如上皮細胞和免疫細胞上的Toll樣受體、NOD樣受體和RIG-1樣受體，通過這種方式，機體能夠防止病原微生物破壞腸黏膜屏障而進入機體[11]。然而，當黏膜屏障受損時，這些MAMP可以跨上皮到達全身血液循環(huán)。肥胖是AMD發(fā)生的一個主要危險因素，Adams等[12]進行的一項大型流行病學(xué)研究顯示，男性受試者腰/臀比每增加0.1，早期AMD和晚期AMD的發(fā)生率分別增加了13%和75%。動物模型研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食(HFD)的小鼠RPE細胞功能發(fā)生紊亂，并出現(xiàn)視覺功能缺陷[13]，這是因為HFD可導(dǎo)致腸道微生物組成改變和微生物多樣性降低，進而增加腸道對MAMP的通透性[14]。最近的研究發(fā)現(xiàn)，與正常喂養(yǎng)的小鼠相比，HFD小鼠的小腸內(nèi)潘氏細胞數(shù)量減少，結(jié)腸內(nèi)黏液保護層的厚度變薄。潘氏細胞是一種能夠產(chǎn)生抗菌肽的細胞，它們通過這種方式保護腸道上皮，防止微生物從腸腔內(nèi)轉(zhuǎn)移到循環(huán)中[15-16]。在眼部，小膠質(zhì)細胞和RPE細胞均能夠表達各種PRR，這些受體的存在為MAMP與PRR結(jié)合提供了可能，上述細胞通過分泌細胞因子和趨化因子，進一步招募和激活免疫細胞，進而引發(fā)炎癥[2]。有研究表明，即使不依賴于體重的改變，高脂和高糖飲食同樣可以引起腸道微生物群發(fā)生變化，腸道通透性增加，視網(wǎng)膜病理改變的出現(xiàn)和CNV的加劇，這說明腸道微生物群與病理性血管生成之間存在直接聯(lián)系[14,17]。

3.2 微生物代謝產(chǎn)物與AMD

3.2.1 氨基酸與AMD腸道微生物，如乳酸桿菌能夠?qū)⑸彼岱纸獬蛇胚?3-醛，它是一種芳香烴受體(AHR)的配體[16]。在胃腸道中，吲哚-3-醛通過結(jié)合先天淋巴細胞表面的AHR，誘導(dǎo)白細胞介素(IL)-22表達，IL-22是調(diào)節(jié)腸黏膜穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因子[16]。另一項研究顯示，AHR信號通路是防止dry-AMD發(fā)生的重要防御機制，當AHR缺乏時，會發(fā)生AMD樣的病理改變[18]。有研究表明，結(jié)腸微生物群能夠合成微量營養(yǎng)素來保護視網(wǎng)膜，其中合成的牛磺酸存在于視網(wǎng)膜中，它在保護視網(wǎng)膜免受活性氧的損害中起著至關(guān)重要的作用[19]。此外，微生物群提供的必需代謝物在抑制氧化低密度脂蛋白誘導(dǎo)的RPE和脈絡(luò)膜內(nèi)皮細胞的炎癥中發(fā)揮著重要的作用，特別是色氨酸、?；撬岷桶?’-二磷酸膽堿[20]。Acar等[21]發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，AMD患者的部分氨基酸(丙氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸和酪氨酸)水平降低，并且腸道微生物群中的某些細菌可以將苯丙氨酸和酪氨酸轉(zhuǎn)化為其他衍生代謝物，從而導(dǎo)致上述氨基酸的攝取減少，使得它們在血漿中的水平降低。因此，對腸道微生物群在AMD中作用的研究是有意義的。

3.2.2 脂類與AMD短鏈脂肪酸主要包括乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，它們是腸道微生物降解膳食纖維后產(chǎn)生的主要代謝產(chǎn)物，也是腸道微生物群產(chǎn)生的重要信號分子。有研究表明，食物中添加丁酸鈉可以減輕泌乳山羊盲腸內(nèi)黏膜的炎性損傷，下調(diào)炎癥因子的表達，上調(diào)緊密連接蛋白的表達，進而防止MAMP的易位[22]。有研究顯示，AMD患者的腸道微生物中與脂肪酸代謝和類胡蘿卜素生物合成相關(guān)的代謝途徑發(fā)生改變[23]。有研究通過檢測AMD患者視網(wǎng)膜、RPE/脈絡(luò)膜中的多不飽和脂肪酸(PUFA)發(fā)現(xiàn)，長鏈PUFA和極長鏈PUFA的缺乏以及n-6/n-3 PUFAs的失衡均與AMD的發(fā)生相關(guān)[24]。腸道微生物群已被證明能夠產(chǎn)生多種PUFA的中間代謝物，在體內(nèi)和體外實驗中發(fā)現(xiàn)，亞油酸經(jīng)腸道微生物代謝生成的產(chǎn)物能夠起到抗炎和腸黏膜屏障的作用[25]。鞘氨醇-1-磷酸(S1P)是一種有效的脂質(zhì)介質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，腸道微生物產(chǎn)生的S1P，與人體G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)的配體結(jié)構(gòu)相似，它能夠與人體GPCR結(jié)合，影響人體的代謝[26]。最近的研究顯示，S1P在炎癥和CNV生成過程中至關(guān)重要，且S1P參與了光誘導(dǎo)視網(wǎng)膜發(fā)生變性的病理過程[27-28]。

3.2.3 膽汁酸與AMD初級膽汁酸主要包括膽酸和鵝脫氧膽酸，它們由肝臟中的膽固醇合成，通過腸道微生物群的進一步代謝產(chǎn)生脫氧膽酸、石膽酸、熊脫氧膽酸等次級膽汁酸，初級和次級膽汁酸可與肝臟中的甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合，形成結(jié)合膽汁酸。研究表明，在遺傳性視網(wǎng)膜變性模型中，熊脫氧膽酸和?；切苊撗跄懰岵粌H能有效地保護光感受器免受損失，還能減緩內(nèi)層視網(wǎng)膜的退化[29]。另有研究顯示，?；切苊撗跄懰崮軌虮Ｗo人RPE細胞免受氧化損傷并能抑制人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞的增殖[30-31]。此外，鑒于牛磺熊脫氧膽酸具有抗炎、抗氧化、抗血管生成等相關(guān)功能，因此被認為是治療眼部疾病的有效藥物，并且有動物實驗發(fā)現(xiàn)，它可制成口服藥物來治療wet-AMD[32]。

3.2.4 NLRP3炎癥小體和補體系統(tǒng)與AMDNLRP3炎癥小體激活和補體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)與AMD中CNV的形成密切相關(guān)[33]。研究發(fā)現(xiàn)，抑制NLRP3炎癥小體能夠顯著增加小鼠腸道中乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽的濃度，同時能夠減輕小鼠的認知障礙和情緒障礙，腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物參與了疾病的改善[34]。一項對新生血管型AMD患者腸道微生物群的研究顯示，補體因子H和絲氨酸蛋白酶1基因中的單核苷酸多態(tài)性與AMD的發(fā)生呈正相關(guān)，而補體因子B 基因中的單核苷酸多態(tài)性與AMD的發(fā)生呈負相關(guān)，這表明新生血管型AMD患者中腸道微生物和補體系統(tǒng)之間具有相關(guān)性[35]。

4 治療

4.1 糞便微生物移植糞便微生物移植(FMT)是利用健康供體的糞便微生物來幫助患者重建自己的腸道微生物群。FMT能夠增加微生物群的多樣性，促進腸道功能的改善，恢復(fù)膽汁酸的正常代謝，對感染艱難梭菌的結(jié)腸炎患者具有顯著療效[36]。有研究發(fā)現(xiàn)，患有代謝綜合征的男性患者在接受體型偏瘦者的腸道微生物群后，胰島素敏感性和糞便微生物群中的丁酸鹽產(chǎn)生菌均增加，而上述細菌往往在健康個體的糞便中富集[37]。越來越多的證據(jù)表明，腸道微生物群與AMD的發(fā)生密切相關(guān)，而隨著FMT技術(shù)的快速發(fā)展，F(xiàn)MT治療AMD將會是一種很有前景的方法。

4.2 益生元與益生菌益生元是一類短鏈碳水化合物，它作為乳酸桿菌和雙歧桿菌的代謝底物，在重建腸道免疫和恢復(fù)腸道屏障功能方面有著積極的作用。此外，它們與益生菌聯(lián)合使用能夠進一步增強腸道的免疫調(diào)節(jié)作用。一項研究顯示，老年小鼠在喂食熱滅活的副干酪乳桿菌后，厚壁菌門與擬桿菌門的比值降低，視網(wǎng)膜內(nèi)的炎癥反應(yīng)和神經(jīng)節(jié)細胞的丟失均減少[38]。另外，Verma等[39]成功使用益生菌作為活載體遞送人血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2(ACE2)蛋白，并證明人ACE2蛋白能夠治療糖尿病視網(wǎng)膜病變、心血管疾病和代謝性疾病。這些研究為使用益生元和益生菌治療眼部疾病提供了依據(jù)，但是，如何使這些益生菌在腸道內(nèi)最大化定植仍是需要解決的問題。

4.3 飲食調(diào)整、抗生素和免疫球蛋白治療健康的飲食對于眼底疾病的改善具有重要的作用。多項研究表明，補充長鏈PUFA可以防止小鼠眼底新生血管的形成[40-41]。在CNV誘導(dǎo)模型中發(fā)現(xiàn)，給小鼠喂食包含抗生素的食物，其眼底CNV的生成和發(fā)展明顯減弱[14]。擬桿菌作為占據(jù)人體腸道的主要微生物，能夠產(chǎn)生如短鏈脂肪酸等多種代謝產(chǎn)物，對機體產(chǎn)生有益的影響，而發(fā)生AMD時，腸道中擬桿菌門的數(shù)量減少[14,35]。免疫球蛋白(Ig)A是腸道中分泌的主要抗體亞型，它能夠塑造腸道微生物群的組成，并參與擬桿菌門在腸道上皮的黏附，促進其在腸道內(nèi)的定植[42]。此外，Okai等[43]使用高親和力的單克隆IgA來調(diào)節(jié)腸道微生物群，預(yù)防小鼠結(jié)腸炎的發(fā)生。因此，使用IgA為治療和預(yù)防AMD的發(fā)生發(fā)展提供了一種新的可能。

5 展望

人體是與微生物相互依存的有機體，微生物群的紊亂與人體各種疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[7]。本研究主要討論了腸道微生物群與AMD相關(guān)性研究的現(xiàn)狀，總結(jié)了近年來國內(nèi)外學(xué)者在該領(lǐng)域的研究成果。但是上述研究成果尚處于初期階段，因此，是否能通過改變腸道微生物群的組成和豐度來預(yù)防和治療AMD仍是今后需要深入研究的課題。