陳曉歡 洪學志 劉雷 廖磊 王亞慧 莫漢有

桂林醫(yī)學院附屬醫(yī)院風濕免疫科（廣西桂林541000）

類風濕性關(guān)節(jié)炎（rheumatoid arthritis，RA）是一種累及全身各系統(tǒng)的慢性炎癥性自身免疫性疾病，其病理特征為滑膜炎及血管翳形成，導致關(guān)節(jié)軟骨、骨破壞及外周組織損傷，最終引起關(guān)節(jié)畸形、功能喪失及全身多系統(tǒng)受累[1]。目前RA的發(fā)病機制尚不明確，考慮與環(huán)境因素、遺傳因素及雌激素導致機體免疫紊亂相關(guān)。近期大量研究表明，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物對宿主免疫系統(tǒng)形成起至關(guān)重要作用，當腸道菌群失衡時可導致多種自身免疫性疾病的發(fā)生，其中類風濕性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生及發(fā)展同樣與之關(guān)系密切。WANG等[2]通過證明短鏈脂肪酸（SCFAs）在遺傳、功能和表型水平上與RA高度相關(guān)，表明RA具有很強的腸道-微生物-免疫-關(guān)節(jié)相互作用，這在遺傳、功能和表型水平上都是一致的。此外，有國內(nèi)外學者通過對改變飲食或使用益生菌等方式調(diào)節(jié)腸道菌群從而緩解類風濕性關(guān)節(jié)炎進行了相關(guān)研究，證明腸道菌群改善后可減輕相關(guān)炎癥因子，減緩RA的發(fā)展[3-4]。

因此，通過對腸道微生物群與RA發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系，RA患者與健康人群腸道菌群的比較，調(diào)節(jié)腸道菌群后對于RA改善及緩解的程度的研究，對于闡明RA的發(fā)病機制具有重要意義，并將對預(yù)防及治療RA提供新的思路。故本文對腸道菌群與RA發(fā)病之間的關(guān)系及通過改變腸道菌群改善RA的治療措施進行討論。

1 人體腸道菌群的形成及功能

自新生兒出生后，微生物會迅速定植于新生兒消化道內(nèi)，隨著年齡增長，嬰幼兒（18個月左右）腸道微生物的組成、種類及功能與成年人相似。正常情況下腸道菌群與人體處于共生的狀態(tài)，兩者相互依賴，一方面人體為腸道菌群提供生命活動的場所和營養(yǎng)，同時避免對腸道菌群起強烈的免疫反應(yīng)（即免疫耐受狀態(tài)）；另一方面，腸道菌群對人體發(fā)揮必要的生理功能，如生物拮抗、營養(yǎng)吸收與代謝、免疫系統(tǒng)成熟和免疫調(diào)節(jié)等[5]。隨著年齡增長，腸道菌群種類會逐漸減少，各菌群之間的比例也隨之發(fā)生變化，同時受到內(nèi)外因素的影響，腸道微生物群也會產(chǎn)生相應(yīng)改變[6]。目前，許多研究表明腸道微生物群的失衡與許多自身免疫性疾病相關(guān)，如炎癥性腸病、濕疹、過敏性鼻炎、哮喘、RA 等[5-8]。

2 RA患者的腸道菌群

RA是一種受遺傳和環(huán)境因素雙重影響的慢性炎癥性自身免疫性疾病。RA的發(fā)生發(fā)展不能完全由遺傳因素和表觀遺傳機制的嚴格調(diào)控來解釋，環(huán)境因素也是誘發(fā)遺傳易感個體疾病的因素之一[9]。環(huán)境因素包括飲食、吸煙、藥物、感染等外環(huán)境，也包括宿主體內(nèi)的微環(huán)境，如腸道微生物群等。臨床研究發(fā)現(xiàn)RA患者腸道微生物的數(shù)量與種類與健康人群相比發(fā)生了明顯變化。SCHER等[10]采用宏基因組測序技術(shù)發(fā)現(xiàn)早期RA患者與健康對照組相比定居更多的P.copri，而擬桿菌和梭狀芽孢桿菌則明顯減少。MAEDA等[7]發(fā)現(xiàn)未接受過藥物治療的早期RA患者腸道存在大量的P.copri。由此可見，P.copri可能是RA患者的優(yōu)勢菌群，與RA的發(fā)展過程存在著一定關(guān)系。近來另一項研究中，CHEN等[11]研究證明放線菌屬在RA的發(fā)病機制中也發(fā)揮著重要作用，比如測定Collinsella sp.和Eggerthella sp.可以預(yù)測RA的存在，并且在使用改善病情抗風濕藥之后腸道菌群失衡可以得到部分恢復；此外，他們還發(fā)現(xiàn)細菌數(shù)量與RA病情活動度具有一定的相關(guān)性。這些發(fā)現(xiàn)均支持腸道菌群紊亂參與RA發(fā)病機制的假說。盡管在各項研究中RA患者腸道微生物群都出現(xiàn)了部分菌群大同小異的增加或減少，但發(fā)生的改變沒有表現(xiàn)出相同的模式，這可能是受到疾病的時間過程差異，對照組選擇受試者的差異，接受的治療以及地理位置差異等影響。

3 腸道菌群紊亂與RA發(fā)病的可能機制

3.1 動物研究目前對于RA發(fā)病與腸道菌群之間的可能作用機制已開展多項動物研究。LIU等[12]研究發(fā)現(xiàn)膠原誘導性關(guān)節(jié)炎（collagen induced arthritis，CIA）小鼠在發(fā)病前體內(nèi)含有豐富的乳酸桿菌屬，與無菌小鼠相比，CIA小鼠血清白介素17（interleukin 17，IL-17）和脾臟CD8+T細胞、輔助性T細胞17（T helper cells 17，Th17）水平明顯升高，而樹突細胞、B細胞和調(diào)節(jié)性T細胞（T regulatory cells，Treg）明顯減少。WU 等[13]發(fā)現(xiàn)K/BxN 小鼠模型在無菌條件下自身免疫性關(guān)節(jié)炎可顯著緩解，并伴有血清自身抗體滴度、脾臟自身抗體分泌細胞、生發(fā)中心和脾臟Th17細胞群減少。然而一旦引入一種單一的腸道菌群，如分節(jié)絲狀細菌，就可以使得Th17細胞在小腸固有層中再次出現(xiàn)，從而迅速產(chǎn)生抗體并發(fā)展為關(guān)節(jié)炎。此外，MAEDA等[7]還發(fā)現(xiàn)攜帶RA患者微生物群的SKG小鼠，在接受酵母聚糖治療時，腸道Th17細胞數(shù)量增加，并發(fā)展為嚴重的關(guān)節(jié)炎。原始SKG小鼠T細胞與P.copri刺激的樹突細胞共培養(yǎng)后產(chǎn)生IL-17，對關(guān)節(jié)炎相關(guān)自身抗原60S核糖體蛋白L23a（ribosomal protein L23a，RPL23A）產(chǎn)生應(yīng)答，并迅速誘導關(guān)節(jié)炎[13]。以上實驗表明T細胞的分化可受微生物群的控制，腸道菌群可通過在腸道中誘導Th17細胞應(yīng)答，引起Th17/Treg細胞之間的失衡從而驅(qū)動自身免疫性關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。

GOMEZ等[14]首次通過對轉(zhuǎn)基因小鼠的研究證明人類白細胞抗原（human leukocyte antigen，HLA）基因與腸道微環(huán)境相互作用影響關(guān)節(jié)炎的發(fā)生。該研究表明RA易感的HLA-DRB1*0401轉(zhuǎn)基因小鼠腸道菌群中梭狀芽胞桿菌的數(shù)量較多，小鼠腸道通透性和Th17細胞因子轉(zhuǎn)錄增加，促進炎癥反應(yīng)；而抗RA發(fā)生的DRB1*0402轉(zhuǎn)基因小鼠腸道菌群則大部分由卟啉單胞菌科和雙歧桿菌組成，通過抑制T細胞增殖，抑制促炎細胞因子和核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB），從而對腸黏膜免疫系統(tǒng)起著抗炎作用[14]。該實驗結(jié)果提示主要組織相容性復合體（major histocompatibility complex，MHC）基因可能直接或間接參與了腸道微生物組成以及腸道共生菌之間的相互作用。

腸道微生物在生長和分裂的過程中不斷地從細胞壁中脫落肽聚糖，這些脫落的分子能夠越過腸道屏障進入循環(huán)。HUANG等[15]使用CIA和膠原抗體誘導關(guān)節(jié)炎（collagen antibody-induced arthritis，CAIA）兩種小鼠模型來觀察循環(huán)肽聚糖如何影響疾病的發(fā)展。與給予生理鹽水組相比，增加小鼠體內(nèi)胞壁酰-L-丙氨酸-D-異谷酰胺（muramyl-L-alanine-D-isoglutamine，MDP）濃度后可以加重關(guān)節(jié)炎，而在誘導疾病前給予2E7的CAIA模型中，則幾乎未發(fā)生關(guān)節(jié)炎。該實驗表明腸道微生物群可以間接增加肽聚糖，引起MDP濃度升高，觸發(fā)促炎癥信號通路從而加重RA關(guān)節(jié)炎的炎癥反應(yīng)。

這些動物實驗均提示腸道菌群改變時可通過多種不同的機制誘導或促進RA的發(fā)生發(fā)展，包括影響T細胞的分化從而破壞Th17/Treg平衡、與HLA相互作用、影響腸道中循環(huán)肽聚糖濃度等。這為開展RA與腸道菌群關(guān)系的人類研究奠定了相關(guān)基礎(chǔ)，也進一步證明“腸道-微生物-免疫-關(guān)節(jié)”相互作用與RA發(fā)病之間的可能關(guān)系。

3.2 人類研究隨著年齡增長，人類腸道內(nèi)壁會逐漸萎縮，發(fā)生自身免疫性疾病及炎癥性疾病風險增加。腸道內(nèi)膜缺失使腸道細菌抗原暴露于人體免疫系統(tǒng)，誘導對某些細菌蛋白的免疫，但同時這種免疫也可能是宿主自身免疫抗原引起。這種自身免疫抗原的出現(xiàn)，可能參與自身免疫性疾病的發(fā)生。NEGI等[16]發(fā)現(xiàn)人類與腸道細菌之間存在大量相同的肽段，這些肽段與HLA-Ⅱ等位基因結(jié)合，因此可能具有自身免疫原性。這種自身免疫肽段在厚壁菌門和變形桿菌門的細菌中富集，表明這些菌群可能對基因易感個體具有更重要的影響。隨后，PIANTA等[17]對腸道菌群可能通過模擬自身抗原分子參與RA發(fā)病開展了進一步研究。N-乙酰氨基葡萄糖-6-硫酸酯酶（N-acetylglucosamine 6-sulfatase，GNS）和絲狀蛋白 A（filamentin A，F(xiàn)LNA）兩種自身抗原分別作為52%和56%RA患者的T細胞和B細胞反應(yīng)靶點。HLA-DR呈遞的 GNS 肽與Prevotella sp.和Parabacteroides sp.的硫酸酯酶蛋白表位序列同源，而HLA-DR呈遞的FLNA肽則與Prevotella sp.和Butyricimonas sp.的蛋白表位序列同源[17]?？膳c內(nèi)源性自身肽發(fā)生T細胞反應(yīng)的患者與相應(yīng)的微生物肽也可產(chǎn)生反應(yīng)，且水平直接相關(guān)，尤其是含有由共享表位（SE）等位基因編碼的HLA-DR分子的RA患者，與這些內(nèi)源性自身肽和微生物肽更易產(chǎn)生強烈反應(yīng)。

有研究[7，10]通過宏基因組測序技術(shù)及臨床對比試驗發(fā)現(xiàn)RA患者腸道存在較大數(shù)量的P.copri，其可能是RA患者的優(yōu)勢菌群，并與RA存在著一定聯(lián)系。PIANTA等[18]對P.copri與類風濕關(guān)節(jié)炎之間的免疫反應(yīng)進行了研究，發(fā)現(xiàn)在部分RA患者的滑膜組織、滑膜液單核細胞、外周血單核細胞（PBMCs）中可檢測到HLA-DR肽段，而在P.copri的27-kd蛋白（Pc-p27）中也有該肽段的表達。PIANTA等[18]用該肽刺激40例RA患者的PBMCs，并用酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）評估產(chǎn)生的細胞因子，他們發(fā)現(xiàn)42%的RA患者干擾素（IFN-γ）水平升高，只有1例RA患者的PBMCs顯示IL-17的產(chǎn)量增加。此外，他們還發(fā)現(xiàn)在新發(fā)RA和慢性RA患者中，有一部分患者對Pc-p27發(fā)生了IgA抗體反應(yīng)，這與Th17細胞因子反應(yīng)和體內(nèi)較多的抗瓜氨酸化蛋白抗體（anticitrullinated protein antibodies，ACPA）有關(guān)。另有一部分患者對Pc-p27發(fā)生了IgG抗體反應(yīng)，這與滑膜液中PrevotellaDNA、P.copri特異性Th1反應(yīng)和較少的ACPA有關(guān)。RA患者有IgA、IgG或無特異性抗體，表明不同的免疫應(yīng)答可在單個患者體內(nèi)發(fā)生，這反過來可能會影響疾病的風險和結(jié)果。該研究表明自身蛋白T細胞表位與腸道微生物相關(guān)順序的序列同源性可能為RA患者的黏膜免疫和關(guān)節(jié)免疫之間提供了聯(lián)系。

然而，近期有一項研究發(fā)現(xiàn)人類腸道菌群中的P.histicola對RA患者可能起著有益作用。MARIETTA等[19]從人類十二指腸共生菌中分離出P.histicola，并使膠原誘導免疫的HLA-DQ8小鼠口服該菌群，實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)P.histicola可以減輕HLA-DQ8小鼠膠原誘導關(guān)節(jié)炎的嚴重程度，抑制了血清中多種促炎細胞因子如IL-2、IL-17和腫瘤壞死因子（TNF-α）的水平，小鼠腸道中調(diào)節(jié)性T細胞有所增加，而抗原特異性Th17反應(yīng)則降低。P.histicola與P.copri同屬Prevotella菌群，但對RA起著截然不同的作用，提示各菌群之間或同一菌群不同菌屬之間的平衡與RA的發(fā)生發(fā)展均有著重要聯(lián)系。

RA患者的關(guān)節(jié)炎癥主要是由ACPA與相應(yīng)抗原形成免疫復合物沉積在滑膜上所引起。BENNIKE等[20]從RA患者和對照組的結(jié)腸組織中發(fā)現(xiàn)了21種先前存在于RA患者肺組織和滑膜液體中的瓜氨酸化肽。其中3種包括瓜氨酸化波形蛋白、纖維蛋白原-α和肌動蛋白是ACPA的已知靶點，支持了結(jié)腸黏膜可能是對于瓜氨酸化肽免疫耐受的潛在斷裂部位。與對照組相比，RA患者瓜氨酸化波形蛋白在結(jié)腸組織中的豐度增加，這表明RA發(fā)病的觸發(fā)位點不僅限于身體特定部位，而是可以發(fā)生在其他許多部位。包括腸道黏膜也可以作為瓜氨酸化肽免疫耐受破壞的部位，從而觸發(fā)免疫系統(tǒng)受損患者體內(nèi)ACPA的產(chǎn)生。DONALDSON等[21]研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群中的脆弱擬桿菌可激活宿主的適應(yīng)性免疫，誘導分泌IgA，可幫助清除病原體保護腸道屏障從而維護腸道黏膜免疫。然而一旦腸道菌群紊亂后，腸道黏膜受到破壞，即可觸發(fā)黏膜免疫反應(yīng)，繼而引起抗體產(chǎn)生，促進RA患者關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

目前腸道微生物群促進關(guān)節(jié)炎發(fā)展的證據(jù)大部分來自于小鼠實驗?zāi)Ｐ?。在人類實驗中，主要基于比較組中微生物群之間的差異，而這并不一定代表其因果關(guān)系。人類的研究結(jié)果表明，腸道菌群失調(diào)是RA進展的重要病因之一。某些腸道微生物存在與人類相同的肽段，可通過分子模擬的方式參與RA的發(fā)病，也可以通過破壞腸道粘膜從而間接引起RA關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)。這為我們臨床中預(yù)測RA發(fā)生提供了新的思路，未來能否通過測定腸道菌群中微生物的肽段，從而判斷發(fā)生相關(guān)疾病的可能性，仍需進一步實驗得到驗證。

4 腸道菌群改變與RA治療

益生菌是一種為宿主帶來健康益處的活生物體。其主要通過以下3種方式發(fā)揮作用：抗菌作用、增強粘膜屏障完整性和免疫調(diào)節(jié)[3]。近期MOHAMMED等[22]通過meta分析對9項相關(guān)研究進行分析后發(fā)現(xiàn)益生菌可以降低RA中促炎細胞因子IL-6，但其臨床效果尚不清楚。隨后，AQAEINEZHAD等[23]也通過比較已發(fā)表的隨機對照試驗（RCT）的可用數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與安慰劑相比，益生菌并沒有顯著改變炎癥參數(shù)（紅細胞沉降率）、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-10、IL-12和氧化應(yīng)激指標（總抗氧化能力和丙二醛），但疾病活動度指數(shù)包括疾病活動度評分（DAS）、關(guān)節(jié)活動度評分和關(guān)節(jié)腫脹度評分顯著改善。由于研究有限，益生菌干預(yù)措施的改進尚不足以證明治療RA患者的有效性。未來的研究需要更多的患者和更長的評估時間來證實這些結(jié)果，同時也需要進行更好的設(shè)計研究，以確定減輕RA的最佳細菌物種，并優(yōu)化益生菌的攝入方法和劑量。在將來益生菌可能會被常規(guī)用作治療免疫介導疾病的輔助療法。

口服益生菌現(xiàn)已成為一種改變腸道菌群的常用方法，許多患者也將其作為許多疾病的輔助治療，但腸道中的微生物復雜且數(shù)量龐大，時常難以達到預(yù)期的效果。因此目前糞便菌群移植成為了一種新的改變腸道菌群的重要方式，即通過將健康人體的腸道菌群移植到有需求的受者腸道中，幫助患者建立新的且健康的腸道菌群環(huán)境，從而改善腸道菌群紊亂而導致的疾病。糞便移植不僅可以給患者帶來其腸道中含量減少的有益菌群，同時還可以改變菌群生存結(jié)構(gòu)與空間。由此可見，通過糞便移植改變腸道菌群從而改善類風濕關(guān)節(jié)炎的癥狀或抑制炎癥的產(chǎn)生也是有望實現(xiàn)的[24]。除此之外，也有專家通過研究發(fā)現(xiàn)地中海飲食、純素飲食可以減輕炎癥活動，增加身體機能，并提高活力[4]。但是在這些研究中尚未確定RA的改善是否實際上是由于腸道菌群組成的變化所引起的。

總之，通過使用益生菌、糞便移植、改變飲食等方式均能改變?nèi)梭w內(nèi)腸道菌群，人體微環(huán)境中細菌的數(shù)量及分布得到平衡，有利于改善RA患者體內(nèi)炎癥因子，緩解RA患者關(guān)節(jié)癥狀。微生物組的可塑性使得我們可以對與宿主疾病相關(guān)的某些腸道微生物群進行特定的或系統(tǒng)的操作，從而改變RA患者的治療策略。

該篇綜述著重于探討RA患者腸道菌群失調(diào)在RA發(fā)病中的可能作用機制以及通過改變腸道菌群治療RA的可能方式。腸道微生態(tài)的失衡是許多自身免疫性疾病發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。因此，通過不斷地了解以及更深入的研究腸道微生物與RA發(fā)生之間的機制，以及具體某種微生物對RA產(chǎn)生促進或抑制作用，未來或許可通過檢測人類腸道菌群預(yù)測發(fā)生RA的概率以及評估RA患者病情變化。此外，可以使得RA患者在將來獲得更多副作用小的治療方案和措施，即通過改變飲食結(jié)構(gòu)、補充益生菌、糞便移植等方式改變腸道菌群結(jié)構(gòu)從而控制炎癥、改善癥狀。然而，未來的研究仍需要進行大量多中心、大樣本的研究來明確兩者之間的確切聯(lián)系。