腸道菌群在膿毒癥中的研究進(jìn)展

膿毒癥（spesis）由宿主對感染的反應(yīng)失調(diào)引起，并最終導(dǎo)致多器官功能衰竭，是一類具有高度異質(zhì)性及多面性的綜合征。目前，對膿毒癥發(fā)病機(jī)制中涉及的關(guān)鍵步驟已經(jīng)有所了解，但由于其機(jī)制的高度復(fù)雜性，仍需深入探究以期發(fā)現(xiàn)新的診斷標(biāo)志物及治療靶點。近年來在對其發(fā)病機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，大量膿毒癥患者存在胃腸功能障礙、腸道微生態(tài)失調(diào)、腸道菌群移位及腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)破壞，而這些改變引發(fā)的腸黏膜屏障損傷會進(jìn)一步促進(jìn)炎癥因子的釋放，形成惡性循環(huán)，加快膿毒癥患者的病情進(jìn)展。因此，腸黏膜屏障損傷及腸道菌群改變可以被認(rèn)為既是膿毒癥導(dǎo)致的結(jié)果也是膿毒癥進(jìn)展的原因?；谏鲜隼碚摚ㄟ^維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)治療膿毒癥逐漸成為膿毒癥臨床治療的新思路，進(jìn)一步探究調(diào)節(jié)腸道菌群在膿毒癥治療中的作用機(jī)制將幫助制訂新的治療策略，降低膿毒癥的發(fā)生率及死亡率。

1 腸道菌群與膿毒癥

1.1 膿毒癥 膿毒癥的特征是在致病因素、宿主因素及環(huán)境的共同作用下，炎癥及免疫抑制共同發(fā)生。膿毒癥不僅是一個重大的公共衛(wèi)生問題，也是住院患者常見的死亡原因，其死亡率高達(dá)26%，每年造成的死亡人數(shù)在500 萬例左右[1]，因此尋找膿毒癥新的治療方法并降低其死亡率至關(guān)重要。為了提高對該疾病的認(rèn)識，世界衛(wèi)生組織于2012 年決定將每年9 月13 日列為世界膿毒癥日[2]。

1.2 腸道菌群 腸道菌群（intestinal flora）是指在宿主腸道中定植的大量的、多樣的微生物菌群，包括細(xì)菌、真菌、古菌和病毒，是人體內(nèi)不可忽視的免疫有機(jī)體，它們與宿主形成復(fù)雜的共生關(guān)系[3]。人類腸道菌群的種類繁多，其主要包括四類：厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門和變形菌門。先前的研究表明，微生物在維持腸道黏膜屏障功能、調(diào)節(jié)先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)功能方面具有重要的作用，且免疫系統(tǒng)與腸道微生物群的位置和組成關(guān)系相當(dāng)密切，當(dāng)宿主的免疫穩(wěn)態(tài)受到影響時，腸道菌群可隨之發(fā)生變化，反之腸道菌群的變化也影響著免疫系統(tǒng)的功能[3]?，F(xiàn)在越來越多的學(xué)者認(rèn)為，腸道菌群作為一種“多細(xì)胞器官”，具有高度多樣性、穩(wěn)定性、抵抗力和韌性。隨著人類微生物組計劃（human microbiome project，HMP）、人類腸道宏基因組學(xué)（metagenomics of the human intestinal tract，MetaHIT）及16sRNA 編碼測序技術(shù)的發(fā)展，使得腸道菌群的研究已經(jīng)成為許多領(lǐng)域的研究熱點[4]。早有研究證實，腸道菌群的改變與一些常見疾病的發(fā)生密切相關(guān)，比如肥胖、炎癥性腸病、高血壓等。

1.3 腸道菌群與膿毒癥 盡管目前腸道菌群與膿毒癥相關(guān)的研究有限，但已有學(xué)者發(fā)現(xiàn)兩者間存在眾多潛在的關(guān)系。在膿毒癥發(fā)病期間，宿主的腸道菌群遭受嚴(yán)重破壞：微生物多樣性急劇下降、共生細(xì)菌逐漸消失、潛在致病菌（如腸球菌和葡萄球菌）過度生長。而腸道菌群的這些改變會影響炎癥反應(yīng)并增加腸道黏膜屏障的通透性，使得致病毒素進(jìn)入全身循環(huán)及遠(yuǎn)處器官，進(jìn)而促進(jìn)或加重膿毒癥的發(fā)生。甚至還有研究表明，腸道菌群的耗竭使細(xì)菌感染導(dǎo)致的死亡率明顯增加[5]。盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)腸道菌群與膿毒癥的預(yù)后息息相關(guān)，但腸道菌群在膿毒癥發(fā)病過程中的機(jī)制多種多樣，尤其是發(fā)揮保護(hù)作用的具體機(jī)制尚不清楚，并且在臨床管理中更是缺乏對膿毒癥患者腸道菌群的診斷及治療。因此，進(jìn)一步探索腸道菌群在膿毒癥發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制及治療潛力，或?qū)⒖梢杂行Ц纳颇摱景Y患者的生命預(yù)后[6]。

2 腸道菌群在膿毒癥中的作用機(jī)制

腸道菌群自始至終在膿毒癥發(fā)生、發(fā)展過程中都起到重要作用，在膿毒癥中腸道菌群主要通過產(chǎn)生代謝產(chǎn)物進(jìn)而影響免疫細(xì)胞功能。進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)的病原體通常被體內(nèi)的庫普弗細(xì)胞捕獲并殺滅，最近有研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群產(chǎn)生的D-乳酸則可以通過門靜脈轉(zhuǎn)移至肝臟，這對庫普弗細(xì)胞介導(dǎo)的血管內(nèi)免疫防御有重要作用[7]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)腸道內(nèi)厭氧細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的短鏈脂肪酸（SCFA）丁酸鹽可驅(qū)動單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞分化，并抑制組蛋白脫乙酰酶，以增強(qiáng)小鼠的抗菌活性[8]。

除腸道菌群衍生的代謝產(chǎn)物外，腸道內(nèi)的菌群本身也可以與機(jī)體的免疫系統(tǒng)產(chǎn)生相互影響，一些細(xì)菌甚至可以在急性免疫反應(yīng)激活的狀態(tài)下保持自身穩(wěn)定。Becattini 等[9]發(fā)現(xiàn)在膿毒癥小鼠模型中腸道菌群可發(fā)生快速轉(zhuǎn)錄編輯，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)介質(zhì)上調(diào)，但對其相對豐度的影響卻非常??；而在6 h 后腸道菌群的代謝產(chǎn)物水平也發(fā)生變化，包括SCFA等均相應(yīng)減少。由此可以發(fā)現(xiàn)腸道菌群代謝產(chǎn)物水平的變化一定程度上是對機(jī)體免疫炎癥反應(yīng)作出應(yīng)對的結(jié)果。

上述的研究為研究腸道菌群在膿毒癥中的作用機(jī)制提供了新的線索，但目前大多數(shù)研究仍只停留在小鼠等動物模型中，故迫切需要轉(zhuǎn)化為人體實驗，以盡快研發(fā)基于腸道菌群改善膿毒癥的新的治療方法。但膿毒癥早期廣譜抗生素的大量使用，易破壞腸道微生物環(huán)境，將對基于腸道菌群治療膿毒癥進(jìn)入臨床試驗階段產(chǎn)生困難[10]。

3 基于腸道菌群的調(diào)節(jié)治療膿毒癥的應(yīng)用

在膿毒癥的早期臨床治療中，主要包括大量液體復(fù)蘇、血流動力學(xué)支持、廣譜抗生素的應(yīng)用及針對源頭的相應(yīng)治療手段[11]。但上述治療方法的應(yīng)用并沒有明顯降低膿毒癥的病死率，膿毒癥患者的預(yù)后仍然較差。通過進(jìn)一步探究基于腸道菌群的調(diào)節(jié)治療膿毒癥的方法，將有助于更好的發(fā)展膿毒癥的治療方案，從而改善預(yù)后。

3.1 藥物治療 在先前的臨床病例研究中曾發(fā)現(xiàn)，多種調(diào)節(jié)腸道菌群藥物的聯(lián)合應(yīng)用更容易控制膿毒癥的發(fā)展。最近的一項臨床研究中發(fā)現(xiàn)使用了雙歧桿菌三聯(lián)活菌膠囊聯(lián)合烏司他丁治療膿毒癥機(jī)械通氣患者，可以顯著改善其腸道菌群優(yōu)勢種群的種類，提高黏膜屏障功能及免疫功能[12]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，腸促胰素作為一種新型藥物也可能在膿毒癥治療中發(fā)揮重要作用，其可以通過改變膿毒癥腸黏膜屏障功能，降低血液中炎癥因子的釋放，從而改善膿毒癥的預(yù)后[13]。

過度的炎癥反應(yīng)會導(dǎo)致腸黏膜屏障損傷加重，致使內(nèi)毒素進(jìn)入血液和淋巴液循環(huán)，最終導(dǎo)致多器官功能衰竭，這是膿毒癥的病理機(jī)制之一。腸道菌群的紊亂常會導(dǎo)致急性胃腸道損傷，在Han 等[14]構(gòu)建的膿毒癥小鼠模型中，通過脫硫弧菌的抑制，可以改善膿毒癥小鼠急性胃腸道損傷，降低膿毒癥的炎癥反應(yīng)。不斷探索膿毒癥的發(fā)病機(jī)制，也有助于發(fā)現(xiàn)更多治療靶點。

3.2 糞菌移植 糞菌移植（fecal microbiota transplant，F(xiàn)MT）是指將健康腸道的微生物群轉(zhuǎn)移到疾患腸道中從而改善腸道微環(huán)境的一種治療手段。隨著人們越來越關(guān)注腸道微生物組和各種疾病之間的相互作用，以及16sRNA 各種高通量測序技術(shù)的發(fā)展，期望有一天能夠挖掘出可用于診斷或治療這些疾病的腸道細(xì)菌菌株?，F(xiàn)今在臨床病例分析中發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT已經(jīng)更多的應(yīng)用到炎癥性腸病和慢性胃腸道感染的治療中，患者的預(yù)后也隨之得到了明顯的改善[15]。并且在Kim 等[16]的研究中發(fā)現(xiàn)FMT 可以逆轉(zhuǎn)膿毒癥小鼠的免疫炎癥反應(yīng)，通過借助干擾素調(diào)節(jié)因子3 依賴性方式恢復(fù)宿主免疫來達(dá)到病原體清除作用，從而延緩致命性膿毒癥的進(jìn)程。另外眾多的研究中表明，微生物組通過其對導(dǎo)致器官衰竭的免疫失調(diào)的影響，在膿毒癥的發(fā)生、過程和結(jié)果中發(fā)揮著重要作用[17]。當(dāng)然FMT 治療膿毒癥的具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探究，當(dāng)了解了微生物群如何在危重癥期間有利地影響免疫反應(yīng)時，微生物群導(dǎo)向療法或可用于驅(qū)動恢復(fù)免疫反應(yīng)進(jìn)而延緩疾病進(jìn)展。

3.3 中醫(yī)藥 中醫(yī)學(xué)講究整體觀念和陰陽平衡，這與腸道菌群的動態(tài)平衡不謀而合[18]。近年來在中醫(yī)藥對一些膿毒癥動物模型研究中發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥調(diào)節(jié)小鼠腸道微生物種群，主要作用機(jī)制有減輕炎癥反應(yīng)、降低腸道黏膜的通透性、維持腸黏膜屏障的完整性、防止腸道內(nèi)細(xì)菌移位等。

大黃主要通過維持腸道屏障的完整性，改善腸道微生物種群種類。在李瑋等[19]構(gòu)建的膿毒癥小鼠模型中，大黃素通過增強(qiáng)ZO-1 和occludin 的表達(dá)，改善腸道屏障功能，防止大腸桿菌繼發(fā)移位，并且發(fā)現(xiàn)JNK2 可能為大黃素的直接靶點。由此，可推測大黃素可以防止炎癥誘導(dǎo)的腸道屏障功能障礙，降低腸腔內(nèi)細(xì)菌的潛在致病性，降低膿毒癥期間腸腔內(nèi)細(xì)菌移位的危險。在田良等[20]構(gòu)建的膿毒癥模型中發(fā)現(xiàn)，金汁可以改善腸道菌群的多樣性和生理功能，降低免疫失衡，修復(fù)腸上皮之間的緊密連接。

黃芪多糖可抑制線粒體氧化應(yīng)激損傷，上調(diào)Th1/Th2 細(xì)胞因子和CD4+/CD8+比值，降低體內(nèi)TNF-α、IL-β、IL-6 含量，激活A(yù)MPK/SIRT1 信號通路，減少全身免疫炎癥反應(yīng)引起的組織損傷和細(xì)胞凋亡[21]。在Tang 等[22]構(gòu)建的膿毒癥大鼠模型中發(fā)現(xiàn)，黃芪多糖的應(yīng)用改變了膿毒癥大鼠腸道菌群結(jié)構(gòu)，增加了乙酸的含量，有效地抑制了膿毒癥大鼠的炎癥反應(yīng)和器官損傷。

此外還有眾多的復(fù)合中藥劑可以通過調(diào)節(jié)腸道菌群而達(dá)到改善膿毒癥相關(guān)癥狀的作用，如清熱劑、益氣活血劑、溫里劑等[23]。另外在近期李建洪等[24]的研究中發(fā)現(xiàn)菌黃保腸合劑可以通過改善腸道內(nèi)乳酸桿菌、雙歧桿菌、大腸桿菌來降低膿毒癥大鼠的致死率。李國臣等[25]研究中還發(fā)現(xiàn)，升降理肺湯可以降低膿毒癥小鼠的肺臟損傷，抑制膿毒癥小鼠的炎癥反應(yīng)，改善膿毒癥小鼠的腸道菌群變化。潘金波[26]的研究中還發(fā)現(xiàn)香砂六君子湯可以改善老年膿毒癥患者胃腸功能紊亂，降低其腸道菌群紊亂及機(jī)體免疫失衡的嚴(yán)重程度?？梢姡嗅t(yī)藥對防治膿毒癥腸道障礙有一定的優(yōu)勢。除中醫(yī)藥外還有一些中醫(yī)治療手段，如溫下健脾法等對膿毒癥腸道菌群的治療效果顯著[27-28]。

3.4 電針刺激 電針治療（electroacupuncture treatment）是世界衛(wèi)生組織推薦的43 種治療方法之一[29]。電針治療迄今已經(jīng)用于治療臨床中的多種病癥，不同穴位的電針刺激可選擇性應(yīng)對與其相關(guān)的不同病癥。電針足三里能明顯改善膿毒癥導(dǎo)致的緊密連接結(jié)構(gòu)病理損傷，上調(diào)緊密連接蛋白mRNA 的表達(dá)，從而降低腸道通透性，其機(jī)制可能與抑制腸道炎癥因子有關(guān)[30]。在孫芳園等[31]的研究中也發(fā)現(xiàn)，腸三針技術(shù)可以改善膿毒癥大鼠的腸絨毛長度，保護(hù)腸道黏膜，進(jìn)而改善膿毒癥的預(yù)后。此外在耿歡等[32]構(gòu)建的膿毒癥大鼠模型中也發(fā)現(xiàn)腸三針可能通過TRPV1/CGRP 信號通路，降低腸道內(nèi)細(xì)菌移位，增加菌群多樣性及有益菌數(shù)量以達(dá)到控制膿毒癥的目的。盡管目前電針刺激在膿毒癥的臨床治療中尚未得到廣泛應(yīng)用，但必將不斷探索其內(nèi)在機(jī)制。隨著近年來中醫(yī)技術(shù)的遍地開花，相信電針治療方法在未來會越來越多的應(yīng)用到臨床治療中。

3.5 生活習(xí)慣 人類的腸道菌群主要在出生時源于母系遺傳，但后天易受到各種因素的影響，如產(chǎn)前事件、分娩方式、地理位置、飲食模式、抗生素使用、年齡等，而且腸道菌群也與日常生活習(xí)慣息息相關(guān)[33]，因此腸道菌群并不是一成不變的，它的穩(wěn)定狀態(tài)就顯得尤為重要。在Motiani 等[34]構(gòu)建的臨床研究中發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者通過體育鍛煉可以調(diào)節(jié)體內(nèi)腸道菌群的平衡，有利于降低膿毒癥炎癥因子的釋放，降低膿毒癥的毒性作用。

4 總結(jié)與展望

膿毒癥的發(fā)病機(jī)制具有多樣性、復(fù)雜性、不確定性，致使臨床治療效果欠佳，并且很難通過單一藥物來抑制膿毒癥的發(fā)生、發(fā)展。而腸道菌群作為一個膿毒癥新的治療靶點的提出，將為膿毒癥的治療提供一個新的思路。良好平衡的微生物群對維持免疫系統(tǒng)和腸道穩(wěn)態(tài)十分重要，而腸道微生物群完整性的破壞可能會增加膿毒癥的易感性。但當(dāng)前關(guān)于調(diào)節(jié)腸道菌群治療膿毒癥的相關(guān)研究少之又少，仍需不斷探索膿毒癥腸道菌群紊亂的發(fā)病機(jī)制，尋找更多的藥物治療靶點及更好的治療方式，并且腸道菌群對膿毒癥長期或短期的影響仍是人們需要關(guān)注的一個要點。堅信利用調(diào)節(jié)腸道菌群的穩(wěn)定來保護(hù)腸道黏膜，降低內(nèi)毒素及炎癥因子進(jìn)入機(jī)體，改善膿毒癥及其并發(fā)癥的發(fā)生將為膿毒癥治療提供一個新方向。微生物技術(shù)的發(fā)展，也會大力促進(jìn)基于腸道菌群的調(diào)節(jié)在眾多疾病治療中的應(yīng)用。