王冰　王韶軒

【摘要】 腸黏膜屏障功能是機(jī)體屏障系統(tǒng)的重要組成部分，腸黏膜屏障的破壞可導(dǎo)致許多疾病的發(fā)生發(fā)展，例如潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）。補(bǔ)充益生菌可以改善腸道菌群失衡狀態(tài)，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖、抑制其凋亡，促進(jìn)緊密連接蛋白的表達(dá)和組裝，促進(jìn)抑菌素、黏蛋白、分泌型免疫球蛋白A（secretory immunoglobulin A，sIgA）的產(chǎn)生，對(duì)腸黏膜屏障的成熟和維持至關(guān)重要。然而，目前臨床在治療UC方面，益生菌僅作為輔助用藥。因此，旨在總結(jié)益生菌對(duì)腸黏膜屏障功能的影響，為益生菌應(yīng)用于UC的一線治療提供更多理論依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】 益生菌；潰瘍性結(jié)腸炎；腸黏膜屏障

文章編號(hào)：1672-1721（2024）02-0030-04? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ?中國(guó)圖書分類號(hào)：R574.62

潰瘍性結(jié)腸炎（UC）是一種慢性難治性炎癥性腸疾病，主要累及結(jié)直腸黏膜層和黏膜下層，患者臨床癥狀主要表現(xiàn)為腹痛、腹瀉和黏液膿血便。UC的臨床類型以慢性復(fù)發(fā)型最為常見，病情遷延反復(fù)，不僅容易增加患者患結(jié)腸癌的風(fēng)險(xiǎn)，還容易增加患者的精神負(fù)擔(dān)，使患者患抑郁癥的風(fēng)險(xiǎn)增加。近些年，隨著人們生活水平的提高、飲食結(jié)構(gòu)和生活方式的改變，潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病率日益增長(zhǎng)。然而，UC病因未明，臨床的一線用藥主要是水楊酸制劑，但其臨床療效欠佳、不良反應(yīng)較多等缺點(diǎn)促使人們?nèi)ふ倚碌臐撛诘囊痪€治療藥物。隨著人們對(duì)益生菌研究的了解和深入，發(fā)現(xiàn)益生菌是一種具有一線用藥潛力的候選藥物。眾所周知，UC患者多有腸黏膜屏障功能障礙，隨著研究人員對(duì)UC的研究，越來越多的證據(jù)表明腸黏膜屏障功能受損是導(dǎo)致UC發(fā)病的關(guān)鍵因素[1]。有研究指出，正常腸道微生物群是腸黏膜屏障完整的關(guān)鍵因素，也是炎癥性腸疾病治療的主要目標(biāo)[2]。UC患者腸道內(nèi)菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，主要表現(xiàn)為雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌群豐度減少，而大腸桿菌、腸球菌等有害菌群豐度增加，補(bǔ)充益生菌，如雙歧桿菌、乳酸桿菌等，可以改善腸道菌群失衡的狀態(tài)，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖、維持緊密連接，促進(jìn)黏蛋白和免疫球蛋白的產(chǎn)生，對(duì)腸黏膜屏障的成熟和維持至關(guān)重要。本文將在益生菌改善腸黏膜的機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障中詳細(xì)敘述。

1 益生菌改善腸黏膜的機(jī)械屏障

腸黏膜屏障以機(jī)械屏障最為重要，腸上皮細(xì)胞（intestinal epithelial cells，IEC）及細(xì)胞間的緊密連接（tight junction，TJ）構(gòu)成腸黏膜機(jī)械屏障的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。研究表明，在炎癥條件下，益生菌可以通過激活磷脂酰肌醇-3激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinases B，PKB，即AKT）抗凋亡通路和蛋白激酶C依賴通路，促進(jìn)IEC增殖、抑制IEC凋亡，并調(diào)節(jié)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架和TJ的變化，有助于腸黏膜機(jī)械屏障功能的恢復(fù)。

1.1 益生菌促進(jìn)IEC增殖，抑制IEC凋亡

研究發(fā)現(xiàn)，鼠李糖乳桿菌GG能通過激活PI3K/AKT通路、抑制p38/MAPK通路，減少細(xì)胞因子誘導(dǎo)的腸上皮細(xì)胞凋亡[3]。AKT通過磷酸化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，如糖原合成激酶-3（glycogen synthase kinase-3，GSK-3），磷酸化的GSK-3失活，失活的GSK-3使細(xì)胞內(nèi)的cyclinD1、β-catenin等蛋白的穩(wěn)定性增高，進(jìn)而促進(jìn)細(xì)胞周期，抑制細(xì)胞凋亡。然而，益生菌是如何激活這些通路的呢？研究發(fā)現(xiàn)，這可能與益生菌上調(diào)三葉因子3（trefoil factor family 3，TFF3，即ITF）的表達(dá)有關(guān)[4]。ITF是由腸黏膜杯狀細(xì)胞產(chǎn)生的一種小的分泌蛋白，在回腸和結(jié)腸中大量表達(dá)，能在黏膜損傷后迅速分泌到黏膜表面，并通過促進(jìn)有絲分裂和抗凋亡活性參與黏膜穩(wěn)定和修復(fù)，在腸黏膜屏障功能中發(fā)揮關(guān)鍵作用，是標(biāo)志腸黏膜愈合的生物活性物質(zhì)之一。

1.2 益生菌促進(jìn)TJ的改善

益生菌不僅影響腸上皮細(xì)胞的增殖和凋亡，還影響TJ的表達(dá)和組裝。TJ是由克勞丁家族（claudins）、咬合蛋白（occludin）等跨膜蛋白以及帶狀閉合蛋白-1（ZO-1）等胞漿蛋白構(gòu)成的大分子復(fù)合物。腸上皮TJ結(jié)構(gòu)的破壞引起的腸黏膜通透性的增加對(duì)腸道炎癥的發(fā)生和發(fā)展至關(guān)重要。研究發(fā)現(xiàn)，TJ結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和破壞可能與某些細(xì)胞因子有關(guān)，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）。TNF-α可以使occludin等構(gòu)成TJ的蛋白基因表達(dá)下調(diào)[5]。此外，TNF-α可以通過激活肌球蛋白輕鏈激酶（MLCK，即MYLK3）基因，使MLCK表達(dá)增加，MLCK通過收縮肌動(dòng)蛋白-肌球蛋白絲誘導(dǎo)TJ打開，內(nèi)化TJ蛋白。這一機(jī)制下，TJ蛋白的基因表達(dá)可能并不受影響，但I(xiàn)EC胞膜上的TJ蛋白重回細(xì)胞質(zhì)，也將導(dǎo)致腸黏膜屏障被破壞[6]。

UC患者腸道中革蘭陰性致病菌增多，這些病原菌可以通過細(xì)胞外壁的脂多糖激活先天淋巴細(xì)胞上的Toll樣受體（TLR）4，通過胞質(zhì)內(nèi)適配器MyD88的活化激活核因子κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB），使TNF-α表達(dá)和釋放增加。當(dāng)機(jī)體受到病原菌感染時(shí)，機(jī)體的確需要快速激活NF-κB信號(hào)通路，介導(dǎo)正常的免疫應(yīng)答，消滅病原菌。然而，NF-κB信號(hào)通路的過度表達(dá)則會(huì)導(dǎo)致組織損傷，發(fā)生UC等免疫相關(guān)疾病。

研究發(fā)現(xiàn)，益生菌可以使TNF-α的表達(dá)下調(diào)。益生菌可以通過抑制TLR4/NF-κB信號(hào)通路抑制TNF-α等促炎因子的釋放[7]。此外，益生菌，尤其是丁酸梭菌，可以通過分解發(fā)酵腸道內(nèi)的膳食纖維產(chǎn)生丁酸等短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）來抑制NF-κB的活化，進(jìn)而減少LPS誘導(dǎo)的TNF-α生成[8]。同時(shí)，SCFAs還是結(jié)腸細(xì)胞的主要能量來源，能為細(xì)胞的正常生長(zhǎng)和增殖提供所需的能量。

益生菌除了能通過抑制TNF-α的生成來調(diào)節(jié)TJ的表達(dá)外，還可以通過激活TLR2/MyD88通路來上調(diào)TJ蛋白的表達(dá)。研究表明，乳酸桿菌和雙歧桿菌等益生菌可以通過其胞外多糖（EPS）經(jīng)TLR2/MyD88通路，使對(duì)TJ形成和維持至關(guān)重要的claudin-3的表達(dá)維持在正常水平，并指出這可能與蛋白激酶C的活性增加有關(guān)[9]。

2 益生菌改善腸黏膜的化學(xué)屏障

結(jié)直腸的化學(xué)屏障主要由共生菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)以及杯狀細(xì)胞分泌的黏蛋白2（Mucin2，即MUC2）組成。益生菌可以通過改善腸黏膜化學(xué)屏障來抵御病原菌，改善腸道菌群結(jié)構(gòu)，恢復(fù)正常腸道菌群，有助于腸黏膜機(jī)械屏障的改善、通透性的降低，進(jìn)而改善和緩解UC的癥狀。

2.1 益生菌產(chǎn)生抗菌物質(zhì)

正常人體腸道內(nèi)存在大量的共生菌，包括革蘭陽性菌和革蘭陰性菌，這些共生菌可以產(chǎn)生抗菌物質(zhì)，保護(hù)腸道免受病原菌的侵害。

革蘭陽性菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)稱為細(xì)菌素，它通過識(shí)別敏感細(xì)胞表面特異性受體抵抗非己細(xì)菌，而不傷害自身細(xì)胞，這與細(xì)菌素和免疫蛋白編碼基因通常被共同轉(zhuǎn)錄的屬性有關(guān)[10]。目前已知最重要的細(xì)菌素是乳酸鏈球菌產(chǎn)生的乳酸鏈球菌素（Nisin，亦稱乳鏈菌肽），其抗菌作用是通過N端結(jié)構(gòu)域與肽聚糖的前體脂質(zhì)Ⅱ結(jié)合，抑制細(xì)胞壁合成，并通過C端結(jié)構(gòu)域形成細(xì)胞膜孔隙，改變細(xì)胞膜電導(dǎo)率，使細(xì)胞喪失屏障功能，導(dǎo)致細(xì)胞死亡[11]。

革蘭陰性菌產(chǎn)生的抗菌物質(zhì)稱為微菌素（microcins，Mcc）。大腸桿菌菌株Nissle 1917（EcN）是一種革蘭陰性益生菌，通過產(chǎn)生2種鐵載體微菌素MccM和MccH47抑制其他腸桿菌科的活性[12]。MccM和MccH47屬于Ⅱ型b類小菌素，能被靶細(xì)菌外膜FepA、Cir、Fiu等鄰苯二酚鐵載體受體識(shí)別，在內(nèi)膜TonB/ExbB/ExbD復(fù)合物的幫助下進(jìn)入胞質(zhì)。它們通過“特洛伊木馬”的方式進(jìn)入細(xì)胞，靶向ATP合成酶F0質(zhì)子通道的AtpB等蛋白，抑制ATP的合成，抵抗病原菌[13]。

然而，非益生菌大腸桿菌也能產(chǎn)生Mcc，其中，MccJ25是目前研究最多的一種。MccJ25是由普通大腸桿菌針對(duì)致病性大腸桿菌、沙門氏菌和志賀氏菌等病原菌產(chǎn)生的包含21個(gè)氨基酸的具有抗生素作用的多肽。MccJ25可通過第9位的酪氨酸殘基靶向破壞細(xì)胞質(zhì)膜呼吸鏈，也可通過尾部的β-發(fā)卡環(huán)劫持目標(biāo)細(xì)菌鐵載體受體外膜蛋白FhuA，再通過內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白SbmA進(jìn)入細(xì)胞，進(jìn)入細(xì)胞后的MccJ25通過“特洛伊木馬”機(jī)制抑制RNA聚合酶，抑制細(xì)菌轉(zhuǎn)錄而殺死細(xì)菌[14]。此外，還有些Mcc可以通過抑制細(xì)胞的翻譯抑制細(xì)胞生長(zhǎng)。Mcc是由多種細(xì)菌產(chǎn)生的天然的特洛伊木馬肽-核苷酸類抗生素，一磷酸腺苷通過N-?；柞０锋I共價(jià)連接到其C末端，進(jìn)入細(xì)胞后，被相關(guān)的酶分解成不可水解的異天冬氨酰腺苷酸，該物質(zhì)可以抑制天冬氨酰-tRNA合成酶合成氨酰化t-RNAAsp，強(qiáng)烈抑制翻譯和細(xì)胞生長(zhǎng)[15]。鑒于此，提示可以通過基因工程的方式將這些Mcc基因整合到傳統(tǒng)的益生菌中，從而更好地發(fā)揮作用。

2.2 益生菌促進(jìn)黏蛋白的產(chǎn)生

MUC2不僅可以通過其特征性的分子結(jié)構(gòu)捕獲、包裹病原菌，還可以通過競(jìng)爭(zhēng)性抑制的作用抑制病原菌定植。此外，腸黏膜MUC2的表達(dá)增多會(huì)使得腸黏膜黏液層增厚，通過增強(qiáng)腸黏膜物理屏障的方式抵御病原菌。機(jī)體缺乏MUC2可導(dǎo)致自發(fā)性結(jié)腸炎的發(fā)生，因此，腸黏膜表面MUC2的缺失對(duì)UC的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要。

益生菌除能產(chǎn)生抗菌素外，還能促進(jìn)杯狀細(xì)胞分泌MUC2，使腸黏膜的MUC2增加。研究表明，乳酸菌等益生菌能通過激活轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）信號(hào)通路上調(diào)MUC2的基因表達(dá)[16]。此外，丁酸梭菌等益生菌的代謝產(chǎn)物丁酸鹽也可以促進(jìn)杯狀細(xì)胞分泌MUC2。研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鹽是組蛋白去乙?；缸钣行У囊种苿梢酝ㄟ^抑制HDAC促進(jìn)淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-22，進(jìn)而使MUC2表達(dá)增加[17]。益生菌還可以促進(jìn)杯狀細(xì)胞的分化。腸上皮細(xì)胞是否能分化為杯狀細(xì)胞由Wnt通路決定，當(dāng)該通路被激活時(shí)，腸上皮細(xì)胞分化為杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞等分泌細(xì)胞；當(dāng)Notch途徑被激活時(shí)，Wnt途徑被抑制，腸上皮細(xì)胞則分化為吸收細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，乳酸菌等益生菌能通過激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路上調(diào)增殖細(xì)胞核抗原的表達(dá)，促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖，并通過抑制Notch信號(hào)通路誘導(dǎo)腸干細(xì)胞向杯狀細(xì)胞分化，使MUC2表達(dá)增加[18]。

3 益生菌改善腸黏膜的免疫屏障

腸黏膜的免疫屏障主要是由腸道相關(guān)淋巴組織及其分泌的免疫物質(zhì)構(gòu)成，這些免疫物質(zhì)主要是指sIgA。sIgA可以通過識(shí)別捕獲病原菌、刺激腸黏膜分泌黏液等方式抑制病原菌的定植。此外，sIgA還可以通過免疫隔離等機(jī)制介導(dǎo)共生菌的免疫耐受，進(jìn)而保護(hù)機(jī)體不受共生菌的侵害。眾所周知，正常人體腸道內(nèi)存在大量的共生菌，sIgA在不犧牲固有免疫系統(tǒng)維持腸黏膜屏障功能的前提下，支持腸道菌群的多樣性，有助于恢復(fù)腸道的菌群平衡。因此，腸黏膜表面的sIgA含量對(duì)于緩解UC的癥狀至關(guān)重要。

研究表明，sIgA的產(chǎn)生和分泌受細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)。Th2型細(xì)胞因子（IL-4、IL-5、IL-6、IL-10、IL-13等）能促進(jìn)漿細(xì)胞成熟并產(chǎn)生IgA，而Th1型細(xì)胞因子（TNF-α、IFN-γ、IL-2等）則抑制IgA的產(chǎn)生。漿細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的IgA通過J鏈連接形成二聚體IgA（dIgA），釋放出細(xì)胞的dIgA與IEC基底側(cè)的多聚免疫球蛋白受體（pIgR）結(jié)合，形成dIgA-pIgR復(fù)合物，通過胞吞作用攝入IEC，在IEC近頂端膜處被蛋白酶水解成sIgA并分泌至腸腔內(nèi)發(fā)揮作用。幼稚T細(xì)胞向Th2型細(xì)胞分化以及pIgR的表達(dá)均需要JAK1和STAT6的活化，而JAK1和STAT6的活化需要IL-4、IL-13的參與。因此，細(xì)胞因子的變化對(duì)于腸道sIgA的分泌至關(guān)重要。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究顯示，UC小鼠模型中血清IgA和結(jié)腸灌洗液sIgA水平顯著下降，應(yīng)用益生菌治療后，UC小鼠腸道內(nèi)sIgA的水平可恢復(fù)正常[19]。也有研究人員指出，乳酸菌和雙歧桿菌等益生菌可以通過上調(diào)IL-4等細(xì)胞因子的水平，改善腸黏膜sIgA的表達(dá)[20]。此外，益生菌及其代謝產(chǎn)物（如丁酸鹽）可以通過多種方式下調(diào)TNF-α的表達(dá)，也能為腸黏膜sIgA的表達(dá)貢獻(xiàn)力量。

4 總結(jié)與展望

綜上所述，益生菌可以通過促進(jìn)IEC增殖、抑制IEC凋亡、改善TJ蛋白表達(dá)和組裝的方式改善腸黏膜的機(jī)械屏障，通過增加腸道內(nèi)抗菌物質(zhì)、黏蛋白表達(dá)的方式改善腸黏膜的化學(xué)屏障，通過上調(diào)腸道中sIgA含量的方式改善腸黏膜的免疫屏障。腸黏膜屏障以機(jī)械屏障最重要，其他的屏障也可以通過抵御病原菌等方式減輕腸黏膜機(jī)械屏障的破壞，腸黏膜屏障也以此為橋梁聯(lián)系起來。腸黏膜屏障的改善能進(jìn)一步抵御病原菌，減少抗原物質(zhì)與腸黏膜免疫系統(tǒng)的進(jìn)一步接觸，減少異常免疫反應(yīng)，改善炎癥癥狀。因此，有理由相信益生菌有作為UC一線用藥的潛能，至少在腸黏膜屏障方面表現(xiàn)優(yōu)異。然而，益生菌對(duì)腸黏膜屏障的影響機(jī)制尚存在某些不完善的地方，值得進(jìn)一步研究。

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（編輯：徐亞麗）

作者簡(jiǎn)介：王 冰，女，在讀碩士，住院醫(yī)師。

通信作者：王韶軒