吳美平，魏慶雙，陳 婷，畢明剛

(1. 上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬上海市中醫(yī)醫(yī)院，上海 201203； 2. 黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，哈爾濱 150040；3. 中國中醫(yī)科學(xué)院西苑醫(yī)院，北京 100091； 4. 國家自然基金委，北京 100085)

人體的腸道菌群及其生存的腸道環(huán)境構(gòu)成了腸道微生態(tài)，是人體最主要最復(fù)雜的微生態(tài)，其中腸道菌群占據(jù)腸道微生態(tài)的核心地位。在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)，人們對腸道菌群的認(rèn)識局限于與人體的共生關(guān)系。近百年來逐漸發(fā)現(xiàn)，其復(fù)雜而重要的功能如代謝功能，包括給宿主提供能量、維生素及部分電解質(zhì)，免疫功能包括生成免疫球蛋白，增強(qiáng)宿主抵抗力等，宿主的感染防御，如內(nèi)毒素移位引起的腸源性內(nèi)毒素血癥。

1 腸道菌群與疾病

現(xiàn)代醫(yī)學(xué)關(guān)于腸道菌群公認(rèn)的報道開始于1958年美國科羅拉多大學(xué)Ben Eiseman報道的4例嚴(yán)重偽膜性腸炎(當(dāng)時死亡率75%)經(jīng)糞菌移植治療治愈3例的報道[1]，其后直至20世紀(jì)80年代，腸道菌群與消化系統(tǒng)疾病的關(guān)系不斷被發(fā)現(xiàn)[2-3]。進(jìn)入21世紀(jì)，特別是近5年來腸道菌群逐漸成為熱點(diǎn)，其與健康、疾病的發(fā)生發(fā)展及治療的關(guān)系逐漸被認(rèn)識、確證。得益于基因組學(xué)方法的不斷發(fā)展與普及應(yīng)用，科學(xué)家對腸道菌群的認(rèn)識越來越深入，以微生物組(microbiome，指人體微生物及微生物基因組的總和，也包含微生物與宿主相互作用關(guān)系，Joshua Lederberg于2001年提出此概念)為關(guān)鍵詞搜索Pubmed，發(fā)現(xiàn)近5年來相關(guān)文章急劇上升，反映了該領(lǐng)域受關(guān)注的程度。

因?yàn)榻^大多數(shù)腸道菌群集中在大腸，科學(xué)家最早關(guān)注腸道菌群與疾病的關(guān)系也局限在腸病或者消化系統(tǒng)疾病如肝病等[4-6]。近年來，越來越多的疾病被發(fā)現(xiàn)與腸道菌群相關(guān)[7]，包括代謝性疾病如糖尿病及肥胖、呼吸系統(tǒng)疾病、自身免疫性疾病如關(guān)節(jié)炎及多發(fā)性硬化，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病如帕金森和阿爾茲海默病、精神性疾病抑郁癥及應(yīng)激等。特別是2017年集中發(fā)表的腸道菌群與抑郁癥、高血壓、糖尿病、黑色素瘤及腸癌等文章[8-12]有2個顯著特征，一是因?yàn)檫@些文章對疾病的認(rèn)識是顛覆性的且影響深遠(yuǎn)，所以大多發(fā)表于cell、nature、science或其子刊并常見于封面；二是已經(jīng)由以前的相關(guān)性報道深入到邏輯性病理機(jī)制的研究，對于疾病診斷及治療的認(rèn)識打開了一個全新的視野。

圖1顯示，科學(xué)家最早關(guān)注腸道菌群與疾病的關(guān)系局限在腸病或者消化系統(tǒng)疾病，直至近5年來，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)腸道菌群與消化道外疾病的關(guān)聯(lián)，特別是近2年來， cell、nature、science或其子刊重點(diǎn)或者封面介紹腸道菌群在多系統(tǒng)疾病中的作用。

圖1 腸道菌群研究發(fā)展史

縱觀對腸道菌群的認(rèn)識，現(xiàn)代醫(yī)學(xué)從消化系統(tǒng)相關(guān)性疾病開始逐步深入至其他既往認(rèn)為關(guān)系較遠(yuǎn)的疾病，與疾病關(guān)系從相關(guān)性逐步過渡到因果關(guān)系?？梢灶A(yù)測，腸道菌群將在多系統(tǒng)多疾病革命性地改善醫(yī)學(xué)既往對疾病的認(rèn)識。

2 腸道菌群與中醫(yī)藥

圖2顯示， 近年來不但現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中腸道菌群越來越熱，中醫(yī)藥研究中腸道菌群也越來越多，圖2顯示，2014年至2018年的5年中，國家自然科學(xué)基金委中醫(yī)學(xué)科(H27)自由申請的面上、青年和地區(qū)基金項(xiàng)目中，與腸道菌群相關(guān)的申請項(xiàng)目數(shù)逐年大幅度增加，而當(dāng)年該學(xué)科總申報項(xiàng)目比例也逐年上升，作為自由申請的國內(nèi)權(quán)威科研項(xiàng)目類別，國家自然科學(xué)基金的申請趨勢反映了目前科學(xué)家科研的興趣和熱點(diǎn)。本文將主要從中醫(yī)診斷與治療兩方面對近年來腸道菌群研究作一述評。

圖2 2014～2018年國家自然基金委中醫(yī)學(xué)科(H27)腸道菌群相關(guān)申請項(xiàng)目數(shù)(A)及所占當(dāng)年項(xiàng)目比例(B)

2.1 中醫(yī)證候與腸道菌群

辨證論治是中醫(yī)的核心，對于患者證候把握的準(zhǔn)確性是治療的前提和療效的根本。但中醫(yī)判斷證型是基于“望聞問切”所獲得患者情況來判斷的，主觀判斷多，客觀指標(biāo)少，證據(jù)水平相對較差，在現(xiàn)代研究中尋找與中醫(yī)證候相關(guān)的客觀化指標(biāo)尤為迫切。中醫(yī)證候客觀化的研究是目前中醫(yī)基礎(chǔ)和臨床研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)，而腸道菌群的相關(guān)研究可能會給中醫(yī)辨證提供一些客觀化證據(jù)。目前中醫(yī)證候與菌群相關(guān)的研究體現(xiàn)在以下兩個方面。

一是舌部菌群與舌苔的相關(guān)性研究。舌診是判斷中醫(yī)證型非常重要的依據(jù)，目前菌群與舌診相關(guān)主要集中在舌苔與舌部菌群，多數(shù)以某一疾病不同證型舌苔菌群比較[13-14]。如有研究證實(shí)，慢性胃炎膩苔、非膩苔及健康對照患者舌苔微生物分析發(fā)現(xiàn)，胃炎患者膩苔與非膩苔組舌苔微生物種類具有顯著差異[15]，另一方面，不同疾病相同舌苔的舌苔菌群亦不同。如有研究證實(shí)，食管癌和反流性食管炎黃厚膩苔的舌苔菌群并不一樣[16]。這些研究提示隨著研究數(shù)據(jù)的不斷豐富，將來舌苔不僅僅可以靠醫(yī)生眼睛觀察，還可以增加這些客觀指標(biāo)來判斷，但舌質(zhì)與菌群的相關(guān)性研究較少。

二是腸道菌群與不同疾病、不同證型的相關(guān)性研究。這也是目前證型客觀化與菌群研究的重點(diǎn)，研究的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)水平較高，很多為多中心、隨機(jī)、雙盲的臨床研究。如唐旭東課題組關(guān)于脾虛型功能性腹瀉和肝郁脾虛型腸易激綜合征的RCT研究，其所得出腸道菌群的結(jié)果為脾虛證證候客觀化提供了一些令人信服的證據(jù)[17]。仝小林課題組對224例初發(fā)糖尿病屬于濕熱證(以臭黏便、黃膩苔為證候特征)的研究，通過進(jìn)行腸道菌群和臨床生化指標(biāo)的相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)Faecali和雙歧桿菌等短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌在對照組和濕熱證型糖尿病患者中差異明顯，通過清熱化濕治療后這些細(xì)菌顯著富集，與糖化血紅蛋白、空腹血糖等相關(guān)，從治療前關(guān)聯(lián)性分析和治療后反證均證實(shí)，濕熱證與腸道菌群的確實(shí)證據(jù)[18]。這一結(jié)果發(fā)表于國際頂級刊物The International Society for Microbial Ecology journal(The ISME journal，國際微生物生態(tài)學(xué)會會刊)。除了脾胃相關(guān)疾病外，近來關(guān)于腸道菌群與其他疾病中醫(yī)證候類型亦有報道。溫成平課題組[19]對97例健康對照患者和114例強(qiáng)直性脊柱炎中醫(yī)屬于濕濁困脾型患者腸道菌群分析發(fā)現(xiàn)，2組腸道菌群在各個種屬水平、基因水平甚至菌株方面出現(xiàn)差異。陳孝銀課題組[20]對流行性感冒常濕型和濕熱型比較發(fā)現(xiàn)，同樣流行性感冒的小鼠濕熱環(huán)境下感染流感病毒后，腸道乳酸桿菌和厭氧總菌相對于常濕型病毒模型組下降明顯，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)其通過腸道微小RNA進(jìn)而影響到天然免疫通路，導(dǎo)致機(jī)體的促炎反應(yīng)增強(qiáng)，而抑制炎性反應(yīng)減弱，免疫識別機(jī)制下調(diào)，因而致使肺部疾病遷延不愈。當(dāng)前證型與腸道菌群的研究大多集中于菌群與證型的相關(guān)性方面，進(jìn)一步病理機(jī)制研究相比較。張衛(wèi)東課題組[21]在腸道菌群與脾陽虛證相關(guān)關(guān)系的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對脾陽虛證候患者與健康對照組的血漿、尿液和糞便進(jìn)行了代謝組學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)脾陽虛患者和能量相關(guān)的TCA循環(huán)和碳水化合物代謝、鞘脂代謝和腸道菌群介導(dǎo)的色氨酸代謝紊亂，這種將代謝組學(xué)與腸道菌群結(jié)合的辦法為進(jìn)一步理解腸道菌群與證型的關(guān)系提供了新的研究思路。

這些研究為中醫(yī)證候客觀化研究提供了有益的借鑒，但多數(shù)還是集中于脾胃相關(guān)證候，對于其他證候的研究還有待于深入。

2.2 中藥與腸道菌群

因?yàn)閭鹘y(tǒng)的中藥絕大多數(shù)是口服給藥進(jìn)入體內(nèi)，首先與之接觸的是胃腸道，中藥進(jìn)入腸道后與腸道菌群的相互作用非常令人感興趣；加之中藥特別是復(fù)方的作用機(jī)制一直不明，其多靶點(diǎn)復(fù)合作用與腸道菌群類似，同時中醫(yī)藥研究的規(guī)律是先有療效再探討機(jī)制，與腸道菌群的研究規(guī)律有一定的相似性(腸道菌群亦是始于1958年4例糞菌移植治療腸炎有效，直至本世紀(jì)各種新技術(shù)如高通量測序和大數(shù)據(jù)分析不斷成熟后對它的機(jī)制研究才如火如荼)，所以很多人認(rèn)為腸道菌群可能會成為認(rèn)識中藥作用機(jī)制的新突破口。

目前關(guān)于中藥體內(nèi)與腸道菌群相互作用主要集中于兩個方面，中藥在腸道影響腸道菌群種類和數(shù)量，進(jìn)而發(fā)揮治療作用；另一個是腸道菌群代謝中藥組分產(chǎn)生新的次生代謝物進(jìn)入體內(nèi)發(fā)揮治療作用。

2.2.1 中藥對腸道菌群結(jié)構(gòu)變化的作用 中藥通過腸道菌群發(fā)揮治療作用類似的文獻(xiàn)記載非常早，1600余年前葛洪的《肘后備急方》中記載的黃龍湯實(shí)際上是中醫(yī)藥不自覺的一種糞菌移植的治療方法，其后直至清·葉天士記載的“金汁”，還有一些動物糞便如五靈脂(鼯鼠)、夜明砂(蝙蝠)、蠶砂(家蠶)、龍涎香(鯨)[22]。當(dāng)然，中醫(yī)使用這些糞便入藥并未考慮腸道菌群，只是長期經(jīng)驗(yàn)積累發(fā)現(xiàn)這些糞便對某些疾病有效。

真正有關(guān)中藥作用于腸道菌群的研究，是本世紀(jì)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究關(guān)于腸道菌群研究深入以后。比較經(jīng)典的是黃連素的研究，近30年前臨床就發(fā)現(xiàn)中藥黃連里面的黃連素具有降血糖作用，但是藥代動力學(xué)發(fā)現(xiàn)，口服劑量是毫克級的黃連素在血液中含量是納克級[24-25]，絕大多數(shù)原型從糞便排出，按照經(jīng)典的藥理學(xué)原理，沒有入血的藥物是沒有生物效應(yīng)的，所以很長時間對黃連素的作用存在爭議。直到2012年趙立平課題組關(guān)于黃連素對腸道菌群的干預(yù)作用，才使得人們對黃連素的機(jī)制認(rèn)識往前深入了一大步，他們從大鼠服用黃連素前后腸道6000余種細(xì)菌中篩選出268種發(fā)生變化的細(xì)菌，其中175種減少甚至消失(多數(shù)為有害菌)，93種增加(多數(shù)為有益菌，特別是產(chǎn)生短鏈脂肪酸的細(xì)菌)，同時血清中內(nèi)毒素及炎癥指標(biāo)下降[23]，有力地證實(shí)了黃連素通過腸道菌群發(fā)揮藥理學(xué)作用。另外，譚周進(jìn)課題組研究發(fā)現(xiàn)，四磨湯通過增加腸道細(xì)菌總數(shù)、減少乳酸菌數(shù)量、增加雙歧桿菌數(shù)量治療脾虛性便秘，也證實(shí)了復(fù)方中藥治療疾病的可能機(jī)制[26]。

目前既有如黃連素之類的單體作用于腸道菌群進(jìn)而發(fā)揮藥理作用的研究，也有復(fù)方如仝小林[18]課題組使用葛根芩連湯治療初發(fā)糖尿病的多中心、隨機(jī)、雙盲的臨床研究，同樣是仝小林課題組與趙立平課題組合作對450例糖尿病合并脂代謝紊亂患者的多中心、隨機(jī)、雙盲、二甲雙胍陽性對照的臨床研究提示，降糖調(diào)脂復(fù)方(黃連、苦瓜、知母、蘆薈、干姜、丹參、紅曲、五味子)與二甲雙胍對比，2種藥物都可以顯著富集Blautia spp，且降糖調(diào)脂方還能富集Faecalibacterium spp，它們與血糖和血脂的改善顯著相關(guān)，提示著2種藥物可能都是通過調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)來改善血糖和血脂的代謝[27]。這些研究都證明了中藥復(fù)方或其組分改變了腸道菌群，進(jìn)而改善病理產(chǎn)物并治療疾病。

2.2.2 腸道菌群對中藥化學(xué)成分的影響作用 中藥復(fù)方進(jìn)入腸道以后，特別是結(jié)腸的腸道菌群首先對中藥的不同組分吸收代謝，這些中藥有效成分被腸道菌群的特定代謝酶代謝轉(zhuǎn)化后生成新的活性代謝產(chǎn)物，進(jìn)而對機(jī)體產(chǎn)生不同的生物學(xué)效應(yīng)，這可能是為什么很多中藥必須口服經(jīng)過腸道以后才能起作用的原因。就有益的方面而言，腸道菌群可以增加藥物的吸收，減輕毒性并產(chǎn)生新的活性成分。

一是增加吸收。腸道菌群增加藥物吸收這方面的典型代表是人參皂苷Rb1[28]，它的生物利用度非常低，經(jīng)腸道菌群代謝后去糖基化 (deglycosylation)，最終經(jīng)化合物K形成20(S)原人參二醇，這種化合物能很好地被腸道吸收，增加生物利用度[29]；很多中藥如五倍子、石榴皮、仙鶴草中鞣花單寧(Ellagitannins)的生物利用度很低，經(jīng)哺乳動物腸道菌群代謝后形成尿石素(urolithins)，最終吸收入血發(fā)揮抗氧化、抗衰老作用[30]。

二是減輕毒性。這方面研究比較透徹的是烏頭堿，烏頭堿是川烏、草烏、附子等藥用植物中的主要有毒成分(神經(jīng)、心血管)，同時也是其消炎、止痛的有效成分，口服烏頭堿在腸內(nèi)菌群代謝作用下經(jīng)過一系列反應(yīng)產(chǎn)生新的脂類生物堿，如苯甲酰烏頭原堿(Benzoylaconine)降低了烏頭堿的體內(nèi)含量，同時這些新堿具有與烏頭堿同樣的藥理活性，但其毒性明顯低于烏頭堿[31]。

三是產(chǎn)生新的活性成分。中藥大黃和番瀉葉中都含有蒽酮苷類化合物番瀉苷，番瀉苷本身無瀉下作用，口服的番瀉苷經(jīng)腸道菌群代謝后產(chǎn)生的番瀉苷元是瀉下作用的主要活性成分[32]，同樣中藥蘆薈中所含有的大黃素苷本身也沒有瀉下作用，經(jīng)腸道菌群代謝后產(chǎn)物大黃酸蒽酮具有顯著的瀉下作用[33]。

2017年發(fā)表于Science上的1篇研究[34]在流感小鼠腸道中發(fā)現(xiàn)一種梭狀芽胞桿菌(clostridium orbiscindens)，此菌能將類黃酮(flavonoids)代謝成為脫氨基酪胺酸(desaminotyrosine，DAT)，后者能大幅降低流感病毒引發(fā)的肺部傷害。類黃酮廣泛存在于植物和多種常見中藥如葛根、黃芩、槲寄生、桑白皮、銀杏葉等，這篇研究一方面部分解答了清熱解毒中藥抗流感的機(jī)制，另一方面也是對中醫(yī)“肺與大腸相表里”的現(xiàn)代分子生物學(xué)解釋，該研究也為中藥腸道代謝后產(chǎn)生新的活性成分研究提供了非常好的思路。

圖3 腸道菌群在中醫(yī)學(xué)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的比較分析

圖3顯示，二者都是從治療開始，直至最近20年的研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群在病因病機(jī)及診斷中的重要地位，都是從胃腸疾病逐漸過渡到多系統(tǒng)疾病。

3 總結(jié)與展望

綜上所述，腸道菌群自從1958年報道糞菌移植治療偽膜性腸炎開始，隨著基因組學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，近20年來關(guān)于腸道菌群在疾病發(fā)生發(fā)展過程中的重要作用不斷被揭示，從消化道相關(guān)性疾病開始，逐步擴(kuò)散至代謝性疾病、免疫性疾病，直至神經(jīng)精神類疾病以及呼吸、心血管、腫瘤，這些顛覆性的發(fā)現(xiàn)對于疾病的認(rèn)識打開了一個新的廣闊視野；中醫(yī)學(xué)與腸道菌群有相似的科學(xué)發(fā)展規(guī)律，都是先由療效引導(dǎo)機(jī)制研究，目前關(guān)于機(jī)制研究也多從消化系統(tǒng)起步，而且中藥絕大多數(shù)是口服制劑，與腸道菌群的相互作用密切，所以腸道菌群與中醫(yī)學(xué)診斷、治療研究前景廣闊。