口腔微生物菌群在炎癥性腸病發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制研究進(jìn)展

盧紅巧，李楊，吳家媛

1 遵義醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，貴州遵義 563000；2 遵義醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院；3 遵義醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院預(yù)防與兒童牙病科

炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease， IBD）是一類病因不明，以慢性復(fù)發(fā)性炎癥反應(yīng)和腸道損傷為特征的疾病，主要包括克羅恩?。–rohn's disease， CD）和 潰 瘍 性 結(jié) 腸 炎（ulcerative colitis，UC），主要臨床表現(xiàn)為腹痛、嚴(yán)重腹瀉及膿血便。目前IBD 的治療方法以緩解腸道炎癥癥狀、提高生活質(zhì)量及預(yù)防并發(fā)癥的發(fā)生為主[1］?？谇晃⑸锸侨梭w第二大共生菌群，可能在糖尿病、心血管疾病和阿爾茨海默病等疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[2］?？谇晃⑸锞嚎呻S唾液被持續(xù)吞咽進(jìn)入胃腸道，特定口腔微生物在腸道異位定植后影響腸道菌群穩(wěn)態(tài)，這一途徑被稱為口-腸微生物群軸（Oral-Gut Microbiome Axis）[3］。研究[4］發(fā)現(xiàn)，IBD患者腸道中具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum）、克雷伯桿菌、牙齦卟啉單胞菌、彎曲桿菌、白色念珠菌及鏈球菌等口腔微生物顯著富集?？谇痪和ㄟ^口-腸微生物群軸異位定植于腸道，誘導(dǎo)腸道微生物菌群失調(diào)，異常激活腸道免疫反應(yīng)，促進(jìn)IBD 的發(fā)生發(fā)展。現(xiàn)將常見的口腔微生物菌群在IBD 發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制相關(guān)研究進(jìn)展綜述如下。

1 具核梭桿菌在IBD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

具核梭桿菌可調(diào)節(jié)腸上皮緊密連接蛋白表達(dá)，破壞腸上皮屏障，上調(diào)及激活炎癥相關(guān)信號通路，促進(jìn)促炎細(xì)胞因子分泌，進(jìn)而加重腸道炎癥。研究[4-5］發(fā)現(xiàn)，IBD 患者糞便中具核梭桿菌顯著富集，且菌種豐度與疾病活動性相關(guān)[6］。具核梭桿菌通過上調(diào)和激活炎癥介質(zhì)編碼基因的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子核因子κB（NF-κB）信號通路，增加結(jié)腸細(xì)胞促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素1β（IL-1β）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）、IL-17F 及IL-6 的表達(dá)，加重腸道炎癥[7］。CHEN 等[8］研究發(fā)現(xiàn)，具核梭桿菌通過NOD2 靶向胱天蛋白酶激活和募集結(jié)構(gòu)域3（CARD3）以激活I(lǐng)L-17F/NF-κB信號通路，促進(jìn)UC 的發(fā)生發(fā)展。在葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠中，YAMASHITA 等[9］發(fā)現(xiàn)，具核梭桿菌灌胃導(dǎo)致小鼠的腸炎加重，具核梭桿菌通過調(diào)節(jié)緊密連接蛋白1（ZO-1）和閉合蛋白（occludin）的表達(dá)，激活信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）信號通路，誘導(dǎo)CD4+T 細(xì)胞的增殖和Th1和Th17 亞群的分化，促進(jìn)促炎細(xì)胞因子的分泌[4］。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，具核梭桿菌及其脂多糖（LPS）可誘導(dǎo)自噬上皮細(xì)胞死亡[5］，并通過AKT2信號通路促進(jìn)巨噬細(xì)胞向促炎M1表型傾斜，產(chǎn)生Th1相關(guān)細(xì)胞因子γ-干擾素（IFN-γ）[10］，破壞腸道屏障，加重結(jié)腸炎癥。此外，具核梭桿菌在腸道中分泌的外泌體（EVs）參與腸上皮屏障功能損傷。在巨噬細(xì)胞/腸上皮細(xì)胞系Caco-2 共培養(yǎng)物中，具核梭桿菌 EVs 顯著促進(jìn)上皮屏障破壞和氧化應(yīng)激損傷，這與受體相互作用蛋白激酶1（RIPK1）和受體相互作用蛋白激酶3（RIPK3）介導(dǎo)的細(xì)胞壞死和周圍炎癥有關(guān)，推測RIPK1介導(dǎo)的上皮細(xì)胞死亡是具核梭桿菌 EVs導(dǎo)致UC腸道屏障破壞的關(guān)鍵[11］。

FadA 粘附素是具核梭桿菌的重要毒力因子。具核梭桿菌分泌的FadA 粘附素參與上皮細(xì)胞的結(jié)合與入侵及誘導(dǎo)自噬上皮細(xì)胞死亡，其中毒力因子蛋白酶可分離并降解緊密連接蛋白進(jìn)而破壞上皮屏障，導(dǎo)致腸道屏障通透性增加引發(fā)菌血癥，口腔來源的真菌可通過缺損屏障上皮入侵炎癥組織。研究[12］發(fā)現(xiàn)，嚴(yán)重UC 患者糞便樣本中編碼毒力基因Fad A的具核梭桿菌檢出率明顯高于輕度和中度UC 患者，說明攜帶毒力基因FadA 的具核梭桿菌在UC 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

高侵襲能力的具核梭桿菌可能促進(jìn)IBD 的發(fā)生發(fā)展。DHARMANI 等[13］發(fā)現(xiàn)，從CD 患者的炎癥腸道中分離到的具核梭桿菌菌株，與非炎癥腸道中的菌株相比，具有更強(qiáng)侵襲性且顯著增強(qiáng)MUC2 粘蛋白和TNF-α 基因表達(dá)水平。除了微生物本身，它們的代謝產(chǎn)物還可以通過口-腸軸進(jìn)入腸道，從而促進(jìn)腸道炎癥。WANG 等[14］發(fā)現(xiàn)牙周炎會上調(diào)唾液中微生物群（具核梭桿菌和中間普雷沃菌等）代謝產(chǎn)物異亮氨酸（Ile）的水平，Ile 通過消化道轉(zhuǎn)移到腸道，并通過其代謝產(chǎn)物AcCoA 乙酰化NLRP3 蛋白觸發(fā)炎性小體通路，從而加重小鼠的結(jié)腸炎癥。

2 克雷伯桿菌在IBD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

口腔來源微生物參與的腸道異常免疫激活在IBD 發(fā)病機(jī)制中具有重要作用。ATARASHI 等[15］發(fā)現(xiàn)從CD 患者唾液中分離得到的克雷伯桿菌可通過灌胃定植于腸道，成為Th1細(xì)胞的強(qiáng)誘導(dǎo)物，誘導(dǎo)腸炎發(fā)生，且小鼠糞便內(nèi)的主要細(xì)菌菌種和該患者唾液樣本中的一小部分細(xì)菌菌種幾乎相同。此外，KITAMOTO 等[16］報道了牙周炎癥會導(dǎo)致口腔內(nèi)致病菌（克雷伯桿菌和腸桿菌）的擴(kuò)張，當(dāng)口腔病原體被攝入并定植于腸道后，可激活結(jié)腸單核吞噬細(xì)胞中的炎癥小體，引發(fā)腸道炎癥。同時，牙周炎導(dǎo)致口腔中產(chǎn)生的Th17細(xì)胞具有腸道轉(zhuǎn)移傾向性，異位定植腸道后可被口腔來源的致病菌激活，從而加劇腸道炎癥[16］。IBD 的炎癥狀態(tài)可能使腸道比穩(wěn)態(tài)腸道更容易異位定植口腔細(xì)菌，而口腔細(xì)菌的持續(xù)定植可能有助于腸道微生物群失調(diào)和慢性炎癥持續(xù)，從而在IBD患者的病程進(jìn)展中發(fā)揮作用[17］。

3 牙齦卟啉單胞菌在IBD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

LEE 等[18］發(fā)現(xiàn)CD 患者糞便中牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis）豐度顯著增加，表明牙齦卟啉單胞菌可從口腔異位定植于腸道，且與IBD 進(jìn)程相關(guān)。牙齦卟啉單胞菌灌胃于小鼠結(jié)腸炎模型后發(fā)現(xiàn)疾病活動指數(shù)評分增高和腸道屏障功能受損程度加重[18］，促炎細(xì)胞因子IL-6、IFN-γ和IL-12產(chǎn)生增加[19］，并引起腸道微生物群的顯著改變，其中牙齦卟啉單胞菌W83 明顯引起腸道微生物群中擬桿菌門增加和厚壁菌門減少[20］。

牙齦卟啉單胞菌肽基腺嘌呤脫氨酶（PPAD）是牙齦卟啉單胞菌釋放的一種毒力因子，已知可誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)。牙齦卟啉單胞菌通過分泌毒力因子PPAD 加重DDS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎[21］。TSUZUNO 等[22］發(fā)現(xiàn)，牙齦卟啉單胞菌分泌的另一種毒力因子牙齦蛋白酶，可分離腸道粘液并降解表皮層緊密連接蛋白ZO-1進(jìn)而破壞腸道屏障。

CD4+T細(xì)胞是許多由微生物失調(diào)介導(dǎo)的免疫炎癥性疾病，特別是IBD 發(fā)生的關(guān)鍵。在DSS 誘導(dǎo)結(jié)腸炎小鼠中，牙齦卟啉單胞菌通過影響CD4+T 細(xì)胞中的Th17和Treg細(xì)胞平衡以調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，其具體機(jī)制為牙齦卟啉單胞菌 ATCC 33277 灌胃后可誘導(dǎo)CD4+T 細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子IL-17和IL-6的產(chǎn)生及上調(diào)Th17 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子RoRγt 的表達(dá)，而且通過TLR4 途徑下調(diào)必需Treg 轉(zhuǎn)錄因子Foxp3 的表達(dá)和抗炎因子TGF-b 和IL-10 的產(chǎn)生[23］。另有研究通過牙齦卟啉單胞菌 ATCC 33277 浸泡的絲線行牙周結(jié)扎建立小鼠牙周炎模型，小鼠腸道內(nèi)容物中代表腸道機(jī)械屏障功能受損的蛋白如occludin、claudin2、NOD2的表達(dá)高于對照組[24］。

4 彎曲桿菌在IBD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

IBD 患者的腸道活檢和糞便樣本均可檢測到人類口腔彎曲桿菌[25］。HSU 等[26］對比IBD 患者腸道分離的菌株與口腔齦上菌斑分離的菌株，發(fā)現(xiàn)它們共享相同的特異性基因，提示彎曲桿菌向腸道的遷移以及作為病原體在胃腸道疾病中的作用[27］。質(zhì)粒是附加到細(xì)胞中的非細(xì)胞的染色體或核區(qū)DNA 原有的能夠自主復(fù)制的較小的DNA 分子。一些質(zhì)粒攜帶的基因可賦予細(xì)胞額外的生理代謝能力，乃至在一些細(xì)菌中提高它的致病力。LIU等[28］對16個完整的彎曲桿菌基因組分析并確定了多個新質(zhì)粒，其中pSma1 質(zhì)粒與嚴(yán)重UC 有關(guān)。有研究利用基因組測序技術(shù)對IBD 患者和健康對照者口腔中分離的彎曲桿菌進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)在活動性CD 患者中彎曲桿菌分泌型腸毒素B 同源物Csep1 檢出率顯著高于健康對照組，推測彎曲桿菌與IBD 發(fā)病可能存在關(guān)聯(lián)，而且Csep1 可能是一種重要的毒力因子。研究[28-29］還進(jìn)一步探討了彎曲桿菌可能導(dǎo)致IBD 發(fā)病的致病機(jī)制，發(fā)現(xiàn)彎曲桿菌的毒力因子Zot 是參與屏障損傷的關(guān)鍵因素，可破壞細(xì)胞間緊密連接，誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞凋亡及巨噬細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子TNF-α 和IL-8，并增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對其他腸道細(xì)菌的反應(yīng)。此外，毒力因子Zot 引起的原發(fā)性屏障功能缺陷是Zot陽性的彎曲桿菌菌株可能引發(fā)IBD 發(fā)作和復(fù)發(fā)的一種機(jī)制[25］。

5 白色念珠菌在IBD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

白色念珠菌可在腸道黏膜中侵襲擴(kuò)張，破壞腸道屏障功能，促進(jìn)腸道細(xì)菌異常增殖及誘導(dǎo)腸道生態(tài)失調(diào)。研究[30］發(fā)現(xiàn)，CD患者腸道的白色念珠菌豐度增加。白色念珠菌定植的UC 患者表現(xiàn)出腸粘膜損傷加劇和抗釀酒酵母抗體（ASCA）的生成。動物研究[31］也發(fā)現(xiàn)，DSS 誘導(dǎo)的C57BL/6J 小鼠結(jié)腸炎中結(jié)腸粘膜存在真菌的侵襲，同時白色念珠菌存在擴(kuò)張，白色念珠菌灌胃后，結(jié)腸炎小鼠腸道屏障的通透性出現(xiàn)缺陷后導(dǎo)致菌血癥，同時促進(jìn)部分腸道細(xì)菌的生長。ILIEV等[31］的研究表明，基因C型凝集素結(jié)構(gòu)域家族7成員A編碼的Dectin-1與UC嚴(yán)重程度有關(guān)。Dectin-1 是真菌的主要先天免疫傳感器，Dectin-1缺乏癥（Clec7a-/-）小鼠表現(xiàn)出比野生型小鼠更嚴(yán)重的粘膜侵蝕、隱窩破壞和炎癥細(xì)胞浸潤，炎癥細(xì)胞因子TNF-α 及腸道中IFN-γ 和IL-17 的產(chǎn)生增加，且發(fā)現(xiàn)真菌侵入炎癥組織。白色念珠菌通過聚糖依賴性和聚糖非依賴性機(jī)制被Caco-2 和T 細(xì)胞識別，具有降低E鈣黏蛋白和其他細(xì)胞黏附蛋白表達(dá)及降低屏障完整性的能力，可促進(jìn)腸道致病菌的過度生長誘導(dǎo)腸道生態(tài)失調(diào)，進(jìn)而促進(jìn)結(jié)腸炎癥。

白色念珠菌可能通過與Dectin-1、toll 樣受體（TLR）2和TLR4相關(guān)的途徑與宿主腸道的免疫細(xì)胞相互作用。CHOTEAU等[32］通過比較野生型、TLR1-/-、TLR2-/-和TLR6-/-小鼠，探討了TLR 的缺乏是否會影響DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎中白念珠菌定植和炎癥相關(guān)的結(jié)腸損傷。結(jié)果顯示，DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎促進(jìn)了大腸桿菌和白色念珠菌的過度生長，TLR1和TLR2 的缺失通過TNF、IL-1β 和IL17A 的強(qiáng)烈上調(diào)加速了白色念珠菌定植誘導(dǎo)的腸道炎癥，從而導(dǎo)致結(jié)腸損傷和小鼠死亡。

6 鏈球菌在IBD發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制

在CD 患者的唾液、組織活檢和糞便樣本的微生物組中，鏈球菌和普雷沃氏菌顯著富集[33］?？谇恢虏∥⑸镉绊懳改c道的另一途徑是血源途徑。KOJIMA 等[34］的研究應(yīng)用變異鏈球菌菌株對DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠模型作用后發(fā)現(xiàn)腸炎加重，觀察到變異鏈球菌菌株TW295 在肝臟肝細(xì)胞中的定位，并且肝臟中IFN-γ 的表達(dá)增加，研究認(rèn)為肝臟是特異性菌株TW295 介導(dǎo)結(jié)腸炎加重的靶器官。這提示高毒力特異性變異鏈球菌血源感染可能是UC 的潛在危險因素。KOJIMA 等[35］另一項(xiàng)研究利用DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠模型進(jìn)一步研究了其他口腔鏈球菌與IBD 惡化之間的關(guān)系，結(jié)果顯示血鏈球菌ATCC 10556 和TW289 導(dǎo)致DSS 誘導(dǎo)的腸炎明顯惡化，這是由于鏈球菌侵入血液后IFN-γ 分泌增加所致，組織病理學(xué)檢查顯示肝細(xì)胞感染引起的IFN-γ 分泌導(dǎo)致結(jié)腸炎加重。血液中的細(xì)菌可能激活了Th1 反應(yīng)，誘 導(dǎo)T 細(xì) 胞 表 達(dá)IFN-γ，特 別 是CD4+Th1、CD8+CTL 和NK 細(xì)胞，主要在血液或脾臟中。上述研究強(qiáng)調(diào)了IFN-γ 抗體抑制各種口腔鏈球菌血源途徑引起IBD加重的潛力。

綜上所述，IBD 患者的口腔微生物可通過異位定植存活于腸道或通過誘導(dǎo)的腸道免疫失衡來影響腸道菌群穩(wěn)態(tài)及炎癥免疫反應(yīng)，導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)和腸道上皮屏障破壞，調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞因子表達(dá)水平，進(jìn)而促進(jìn)IBD 的發(fā)生發(fā)展。因此，臨床診療中通過調(diào)節(jié)IBD 患者口腔微生態(tài)失衡，減少口腔微生物在腸道中定植，防止腸外細(xì)菌的入侵，促進(jìn)胃腸道生理屏障功能恢復(fù)和腸道炎癥緩解，有望為IBD 的治療策略提供新思路。