腸道菌群與橋本甲狀腺炎關(guān)系的研究進(jìn)展

闞寶芹，王曉武，馬志軍，馬德壽

(青海大學(xué)附屬醫(yī)院甲狀腺乳腺外科，西寧 810000)

腸道菌群種類繁多且與人類共生，分布于人體胃腸道內(nèi)[1]，又稱人體“虛擬器官”，其攜帶著人體“第二基因”[2]。近年來高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展促使腸道菌群基因庫(kù)的建立逐步完善，使研究者對(duì)腸道菌群的構(gòu)成、功能及與疾病的聯(lián)系有了新的認(rèn)識(shí)。研究表明，腸道菌群與橋本甲狀腺炎(Hashimoto′s thyroiditis，HT)之間存在一定關(guān)系[3]。HT是以慢性無菌性炎癥、循環(huán)自身抗甲狀腺過氧化物酶抗體和甲狀腺球蛋白為特征的自身免疫性疾病，其發(fā)病率呈上升趨勢(shì)，一般發(fā)病率為10%～12%[4]。有研究認(rèn)為，HT是甲狀腺乳頭狀癌的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[5]。目前HT的具體發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，可能涉及腸道菌群失調(diào)等因素。近年研究報(bào)道，腸道菌群通過甲狀腺-腸軸參與HT發(fā)生發(fā)展并改變HT甲狀腺功能[6]。隨著腸道菌群與HT關(guān)系研究的深入，提示可從精準(zhǔn)醫(yī)療角度探索益生菌、糞菌移植等腸道微生態(tài)療法對(duì)HT的治療效果，但目前可靠和可重復(fù)性的研究較少?，F(xiàn)就腸道菌群與HT關(guān)系的研究進(jìn)展予以綜述。

1 腸道菌群

人類腸道宏基因組及微生物組研究逐漸揭示了全面的人類腸道菌群信息。宏基因組測(cè)序表明，腸道菌群基因是人類基因數(shù)的150倍，約含330萬個(gè)基因[7]。腸道菌群主要由細(xì)菌、病毒、真菌和原核生物群落等微生物組成，其中細(xì)菌又以需氧菌、厭氧菌為主[8-9]，來自不同的12個(gè)門，變形菌門、厚壁菌門、放線菌門及擬桿菌門所占比例最多[10-11]。根據(jù)對(duì)人體產(chǎn)生的不同生理作用腸道菌群分為以下幾類：①對(duì)身體有益的生理性菌，如雙歧桿菌、乳酸桿菌；②一定條件下可致病的條件致病菌，如腸桿菌、腸球菌；③可致病的致病菌屬，如志賀菌、沙門菌。年齡、性別、飲食習(xí)慣、民族、海拔及藥物等因素可影響腸道菌群構(gòu)成，故腸道菌群構(gòu)成在不同個(gè)體間存在較大差異，但腸道菌群整體在不同個(gè)體中仍發(fā)揮類似的功能，如人體蛋白譜與代謝物譜相似[12-13]。腸道菌群與人類共生，人體為其提供適宜的生存環(huán)境和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，腸道菌群參與機(jī)體消化分解和營(yíng)養(yǎng)吸收[14]、免疫平衡和免疫系統(tǒng)成熟[15]、腸道屏障功能[16]、機(jī)體解毒和維生素合成中代謝功能以及淋巴系統(tǒng)發(fā)育[17]。腸道菌群紊亂時(shí)，機(jī)體會(huì)發(fā)生一系列免疫相關(guān)疾病，腸道菌群在免疫性疾病中的重要作用得到廣泛關(guān)注。

2 腸道菌群與HT

2.1腸道菌群失調(diào)與HT 正常情況下機(jī)體與腸道菌群之間保持動(dòng)態(tài)平衡，當(dāng)人體微生態(tài)系統(tǒng)超出自我調(diào)節(jié)能力時(shí)即可發(fā)生腸道菌群失調(diào)，則腸道菌群的功能和形態(tài)會(huì)發(fā)生一系列改變[18]。Zhao等[19]研究發(fā)現(xiàn)，HT患者腸道厚壁菌門等增加，擬桿菌門等減少，表明HT患者存在腸道菌群失調(diào)。近年來，Cayres等[20]研究發(fā)現(xiàn)，HT患者腸道擬桿菌門增加，放線菌門中雙歧桿菌減少。Liu等[21]發(fā)現(xiàn)，甲狀腺功能減退型HT患者腸道擬桿菌門等數(shù)量顯著多于甲狀腺功能正常型HT患者，甲狀腺功能減退型HT患者考拉桿菌屬的含量較高，考拉桿菌屬含量增加可導(dǎo)致腸道信息處理和代謝功能下降，表明不同甲狀腺功能狀態(tài)的HT患者腸道菌群組成不同。以上研究雖然證明了HT患者存在腸道菌群失調(diào)，但腸道優(yōu)勢(shì)菌不同，可能由于不同地域、民族等所致。目前HT發(fā)病與腸道菌群失調(diào)之間的因果關(guān)系以及HT患者甲狀腺功能、甲狀腺激素的變化與腸道菌群變化之間的因果關(guān)系尚不明確，仍需要大量更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯窟M(jìn)行驗(yàn)證。

2.2腸道菌群致HT發(fā)病的機(jī)制 目前HT與腸道菌群之間的具體聯(lián)系機(jī)制尚未完全確定。Penhale和Young[22]研究發(fā)現(xiàn)，向特定無菌大鼠轉(zhuǎn)移常規(guī)大鼠菌群，則大鼠自身免疫性甲狀腺炎的易感性增加，表明腸道菌群可能激發(fā)機(jī)體交叉免疫反應(yīng)。腸道菌群失調(diào)引起某些菌群過度生長(zhǎng)導(dǎo)致腸道通透性增加[23]，機(jī)體對(duì)自身抗原的耐受性喪失以及T細(xì)胞亞群失衡[24-25]可能導(dǎo)致HT的發(fā)生。

2.2.1腸道菌群失調(diào)致腸道通透性增加 腸道菌群對(duì)腸道屏障防御功能至關(guān)重要。研究表明，無菌動(dòng)物腸道黏液層厚度顯著變薄可減弱腸道化學(xué)屏障作用，同時(shí)腸道免疫屏障清除能力、控制腸道共生菌定植以及腸道菌群反向調(diào)控力下降[26-27]。Sasso等[23]發(fā)現(xiàn)HT患者十二指腸遠(yuǎn)端腸道發(fā)生超微結(jié)構(gòu)的改變，如腸道微絨毛厚度變薄以及相鄰微絨毛間距增大，與健康對(duì)照者相比，HT患者腸道通透性增加。Cayres等[20]評(píng)估發(fā)現(xiàn)HT患者血清Zonulin顯著升高，Zonulin是一種細(xì)胞間緊密連接的生理調(diào)節(jié)劑，參與大分子運(yùn)輸、上皮和內(nèi)皮屏障的完整性以及腸道黏膜的免疫耐受。細(xì)菌的過度生長(zhǎng)是促使Zonulin釋放的主要原因，腸道菌群失調(diào)可激活Zonulin釋放通路，增加HT患者的腸道通透性。以上研究表明，腸道菌群與腸道上皮屏障的相互作用在HT發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

2.2.2腸道菌群失調(diào)使自身抗原的免疫耐受性喪失以及T細(xì)胞亞群失衡 腸道菌群失調(diào)可參與HT機(jī)體交叉免疫反應(yīng)導(dǎo)致自身抗原免疫耐受性喪失，并通過T細(xì)胞亞群及其介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)在HT發(fā)生中發(fā)揮重要作用。Kiseleva等[28]研究表明，腸道益生菌中雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬特定菌株的氨基酸序列與甲狀腺過氧化物酶、甲狀腺球蛋白具有同源性，這些菌株的某些蛋白質(zhì)成分會(huì)選擇性結(jié)合抗甲狀腺球蛋白抗體、甲狀腺過氧化物酶抗體，與天然抗原甲狀腺球蛋白、甲狀腺過氧化物酶競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)效應(yīng)性T細(xì)胞與這些菌株抗原發(fā)生反應(yīng)，研究還發(fā)現(xiàn)包含甲狀腺過氧化物酶抗體血清與腸道菌群發(fā)生抗原抗體反應(yīng)的概率是不含甲狀腺過氧化物酶抗體血清樣本的3倍。因此，腸道益生菌雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬可能參與HT交叉免疫反應(yīng)，機(jī)體T細(xì)胞由于這些腸道益生菌特定的蛋白質(zhì)組分產(chǎn)生攻擊自身甲狀腺組織的抗體，促進(jìn)HT發(fā)生發(fā)展，表明雙歧桿菌和乳酸桿菌作為益生菌具有兩面性。輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th細(xì)胞)可極化為促炎細(xì)胞因子(Th1、Th17細(xì)胞)參與HT的發(fā)病，T淋巴細(xì)胞亞群的功能失衡可導(dǎo)致甲狀腺細(xì)胞破壞以及甲狀腺功能衰竭。研究報(bào)道，人類原始單核細(xì)胞來源的樹突狀細(xì)胞群體可在腸道共生細(xì)菌存在下驅(qū)動(dòng)Th細(xì)胞的極化，這些腸道共生細(xì)菌具有獨(dú)特的免疫調(diào)節(jié)特性，可能通過激活視黃酸受體α調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和形成分化單核細(xì)胞來源的樹突狀細(xì)胞的免疫原性，而后者能夠介導(dǎo)強(qiáng)烈的Th1和Th17細(xì)胞反應(yīng)[25]。腸道菌群失調(diào)可間接導(dǎo)致T淋巴細(xì)胞亞群功能失調(diào)及T淋巴細(xì)胞因子的表達(dá)異常，進(jìn)而導(dǎo)致機(jī)體免疫功能紊亂和免疫反應(yīng)異常，促進(jìn)HT的發(fā)生發(fā)展。

2.3腸道菌群與HT甲狀腺功能 HT患者最初無特殊臨床表現(xiàn)，淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)甲狀腺實(shí)質(zhì)，導(dǎo)致腺體增大、纖維化和破壞，進(jìn)行性甲狀腺細(xì)胞減少可導(dǎo)致甲狀腺激素功能下降和永久性臨床甲狀腺功能減退。研究表明腸道菌群的變化與HT患者甲狀腺功能變化相關(guān)[21]。腸道菌群可通過甲狀腺-腸軸影響甲狀腺素所必需的微量元素吸收[6]，以及通過多種途徑參與碘化原氨酸的代謝[29]，進(jìn)而影響HT甲狀腺激素的合成和代謝。

2.3.1腸道菌群影響甲狀腺必需微量營(yíng)養(yǎng)素的攝取 Knezevic等[6]最先通過“甲狀腺-腸軸”概念來綜合表述腸道菌群影響合成甲狀腺激素有關(guān)的多種微量元素(如維生素D、硒、碘、鐵、鋅)的攝取，其中乳酸桿菌和雙歧桿菌與膳食鐵呈負(fù)相關(guān)，與硒、鋅呈正相關(guān)，在HT中上述細(xì)菌減少，提示腸道菌群可能影響HT合成甲狀腺激素必需的微量元素?cái)z取，從而影響HT甲狀腺功能。Thomas等[30]研究發(fā)現(xiàn)，腸道中產(chǎn)丁酸菌多的健康男性1,25-二羥維生素D水平升高，產(chǎn)丁酸菌可促進(jìn)維生素D吸收進(jìn)而調(diào)節(jié)免疫力。當(dāng)維生素D水平低下的HT患者補(bǔ)充足夠的維生素D時(shí)，血清抗甲狀腺球蛋白抗體和甲狀腺過氧化物酶抗體水平明顯下降，甲狀腺功能減退癥發(fā)生率降低，表明HT甲狀腺自身抗體水平與維生素D的缺乏程度密切相關(guān)[31-32]。甲狀腺是機(jī)體中含硒量最高的器官，Lavu等[33]在體外胃腸模型研究中發(fā)現(xiàn)小腸中未被吸收的硒可能在結(jié)腸中吸收，并被駐留的微生物代謝，在HT和抗甲狀腺過氧化物酶抗體陽(yáng)性的人群中，補(bǔ)硒可降低抗甲狀腺抗體水平從而改善甲狀腺功能減退的臨床癥狀[34-35]，其原因考慮與HT患者腸道菌群改變影響硒的吸收有關(guān)。碘過量也是HT發(fā)病的因素之一，腸道菌群通過調(diào)節(jié)碘攝取影響甲狀腺激素水平[36]，當(dāng)腸道菌群紊亂時(shí)腸道微環(huán)境改變，導(dǎo)致與碘吸收互補(bǔ)的各種酶、轉(zhuǎn)運(yùn)體(Na+/多種維生素轉(zhuǎn)運(yùn)體)[37]受到影響。Luo等[38]研究了健康人群中鐵、碘與甲狀腺功能的關(guān)系，結(jié)果表明鐵水平下降可導(dǎo)致機(jī)體碘活化、甲狀腺激素合成減少，甲狀腺激素合成過程中的碘活化需要甲狀腺過氧化物酶催化，甲狀腺過氧化物酶屬于含鐵酶，鐵缺乏會(huì)導(dǎo)致機(jī)體甲狀腺過氧化物酶合成減少進(jìn)而影響碘活化，使甲狀腺激素合成減少。鋅是催化甲狀腺素轉(zhuǎn)化為三碘甲腺原氨酸的1,5′-脫氫酶所必需的微量元素，Arora等[39]在甲狀腺功能減退HT患者中發(fā)現(xiàn)鋅與三碘甲腺原氨酸呈顯著正相關(guān)，推測(cè)鋅缺乏的機(jī)制為腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致胃腸道吸收功能受損。上述研究證明，腸道菌群與維生素D、硒、碘、鐵、鋅可能相互作用從而影響HT患者的甲狀腺功能。

2.3.2腸道菌群參與碘化甲腺原氨酸代謝 腸道菌群通過多種途徑參與甲狀腺素的代謝，而腸道菌群參與碘化甲腺原氨酸代謝是其中途徑之一。Roche和Michel[40]研究表明，大腸埃希菌對(duì)放射性碘甲腺原氨酸具有較高的結(jié)合(三碘甲腺原氨酸>甲狀腺素)和攝取能力。Nguyen等[41]研究證實(shí)，正常大鼠的糞便和盲腸內(nèi)容物中帶放射標(biāo)記的三碘甲腺原氨酸與甲狀腺素存在可逆結(jié)合，而抗生素治療的大鼠中這種結(jié)合減少甚至消失，表明腸道菌群可能扮演了碘化甲腺原氨酸儲(chǔ)存庫(kù)的角色。脫碘和結(jié)合過程是整個(gè)碘化甲腺原氨酸代謝中最有效的途徑，腸道菌群可參與其中一些步驟從而影響碘化甲腺原氨酸代謝：①脫碘酶活性[42]，20%的甲狀腺素在腸道中可經(jīng)過某些腸道菌群脫碘酶作用轉(zhuǎn)化為活性三碘甲腺原氨酸形式。②葡萄糖醛酸結(jié)合碘化甲腺原氨酸的解偶聯(lián)[43]，葡萄糖醛酸結(jié)合碘化甲腺原氨酸反應(yīng)可增加碘化甲腺原氨酸的水溶性，使其在膽管和腎臟得到清除并減少在腸道的吸收。在24 h內(nèi)，含有葡萄糖醛酸酶活性較高的人類糞便懸浮液可以水解超過50%的腸道重吸收的碘化甲腺原氨酸。③腸-肝循環(huán)[44]，人類糞便中含有葡萄糖醛酸酶活性，而葡萄糖醛酸結(jié)合反應(yīng)主要在肝臟微粒體中進(jìn)行，提示碘化甲腺原氨酸存在腸-肝循環(huán)，肝臟中逃逸的甲狀腺激素部分可在體循環(huán)中再次被檢測(cè)到，放射性標(biāo)記三碘甲腺原氨酸在喂養(yǎng)大鼠血漿中的重吸收顯著減少，而在無菌動(dòng)物中消失。以上研究表明，某些腸道菌群可通過分泌脫碘酶或菌株本身參與碘化甲腺原氨酸代謝途徑改變甲狀腺激素水平，進(jìn)而影響甲狀腺功能變化，但是腸道菌群變化對(duì)碘化甲腺原氨酸穩(wěn)態(tài)的影響仍需要進(jìn)一步的證據(jù)量化。

3 腸道微生態(tài)療法與HT治療

3.1益生菌、益生元 益生菌是可以活性形式到達(dá)結(jié)腸的有益菌[45]。Cayres等[20]研究表明，HT患者腸道菌群中擬桿菌增多、雙歧桿菌減少，且擬桿菌與雙歧桿菌呈負(fù)相關(guān)，提示未來可探索雙歧桿菌類益生菌對(duì)HT進(jìn)行治療，但需考慮個(gè)體差異。益生菌可能積累微量元素，考慮到硒、鋅和益生菌通過不同途徑對(duì)甲狀腺功能發(fā)揮作用，當(dāng)益生菌與不同微量元素結(jié)合時(shí)可能對(duì)機(jī)體健康產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。益生元作為一種食物化合物能促進(jìn)腸道菌群的生長(zhǎng)活動(dòng)，Talebi等[46]研究顯示，作為益生元的組合——合生元補(bǔ)充劑可使甲狀腺功能減退癥患者獲益，但尚未觀察到對(duì)抗甲狀腺過氧化物酶的作用。盡管益生菌和益生元對(duì)自身免疫性疾病能夠起到一定防治作用，但益生菌和益生元與HT之間的確切關(guān)系仍需進(jìn)一步探索，以期為臨床調(diào)節(jié)HT患者腸道菌群失調(diào)或甲狀腺功能提供新途徑。

3.2糞便微生物菌群移植 糞便微生物菌群移植是證明腸道菌群與多種疾病存在相互作用的直接證據(jù)。目前糞便微生物菌群移植的作用機(jī)制[16]主要是營(yíng)養(yǎng)刺激、腸道黏膜保護(hù)、免疫調(diào)節(jié)及參與機(jī)體代謝。2013年糞便微生物菌群移植寫入美國(guó)食品藥品管理局治療指南，2019年菌群移植歸為中低風(fēng)險(xiǎn)生物醫(yī)學(xué)新技術(shù)[47]。2020年國(guó)內(nèi)發(fā)布《菌群移植標(biāo)準(zhǔn)化方法學(xué)的建立與臨床應(yīng)用專家共識(shí)》[48]，糞便微生物菌群移植治療復(fù)發(fā)性或難治性艱難梭菌感染被錄入指南，指出糞便微生物菌群移植將逐步應(yīng)用于自身免疫性疾病等治療。未來關(guān)于糞便微生物菌群移植對(duì)HT臨床防治的研究可能具有重要臨床意義。

4 結(jié) 語(yǔ)

腸道菌群紊亂與多種免疫性疾病密切相關(guān)，成為多種疾病治療的新靶點(diǎn)。目前腸道菌群與HT的關(guān)系處于探索階段，主要包括：①腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致腸道通透性增加并參與調(diào)節(jié)機(jī)體免疫，從而導(dǎo)致抗原高暴露和局部炎癥反應(yīng)；②參與體內(nèi)碘化甲腺原氨酸代謝途徑影響HT甲狀腺功能；③影響甲狀腺激素合成所需微量元素(如維生素D、鋅、碘、鐵、硒)的吸收。雖然HT與腸道菌群失調(diào)關(guān)系密切，但具體與哪一類腸道菌群失調(diào)相關(guān)仍無明確報(bào)道。未來深入了解腸道菌群的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制,可能為HT的精準(zhǔn)診療提供新思路。