楊 鑫 汪水平 譚支良 劉 勇*

(1.中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所，亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)過程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長沙 410125；2.西南大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，重慶 402460)

動(dòng)物胃腸道中寄居著數(shù)量龐大的微生物菌群，包括細(xì)菌、真菌、病毒和原蟲，超過機(jī)體自身細(xì)胞總數(shù)，如人體腸道中菌群總數(shù)是人體細(xì)胞總數(shù)的10倍以上，達(dá)1014個(gè)細(xì)菌[1]。腸道菌群通過腸神經(jīng)、免疫系統(tǒng)、腸內(nèi)分泌信號(hào)等途徑，調(diào)控機(jī)體能量代謝、消化代謝、內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)及機(jī)體穩(wěn)衡等多方面，被喻為人體新的“功能器官”[2-4]。近年來，隨腸道菌群的研究不斷深入，腸道菌群與宿主之間存在互作關(guān)系，形成腸道菌群參與的腦-腸軸[5]、腸-肺軸[6]、腸-腦-內(nèi)分泌軸[7-8]、腸-肝軸[9-10]和肝-腦-腸軸[11]等多種等維度間的交互網(wǎng)絡(luò)[12]。膽汁酸(bile acid，BA)作為機(jī)體腸道內(nèi)重要信號(hào)分子之一，由肝臟產(chǎn)生經(jīng)腸道菌群修飾后在回腸重吸收進(jìn)入肝臟，作為鏈接菌群-腸-肝軸的關(guān)鍵介質(zhì)，參與腸道菌群與宿主的對(duì)話過程[2]。膽汁酸及其代謝物與腸道微生物的區(qū)系與功能密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群對(duì)膽汁酸進(jìn)行去共軛化、脫羥基化和差向異構(gòu)化等生物學(xué)修飾，進(jìn)而影響膽汁酸的合成與代謝[13-14]。同時(shí)，腸道菌群也可通過對(duì)膽汁酸合成途徑中關(guān)鍵酶調(diào)節(jié)影響膽汁酸合成，如細(xì)胞色素P450家族成員甾醇27-羥化酶(recombinant cytochrome P450 27A1，CYP27A1)、膽固醇7α-羥化酶(recombinant cytochrome P450 7A1，CYP7A1)和膽固醇12α-羥化酶(recombinant cytochrome P450 8B1，CYP8B1)等[15]。膽汁酸還在宿主腸免疫中發(fā)揮作用，腸內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞(包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞等)、腸上皮細(xì)胞內(nèi)均有膽汁酸的相應(yīng)受體參與腸黏膜免疫調(diào)節(jié)，對(duì)維持腸道先天免疫具有重要作用[16-17]。然而，復(fù)雜的體內(nèi)微環(huán)境是制約腸-肝對(duì)話機(jī)制深入研究的關(guān)鍵瓶頸，腸道菌群與宿主肝臟互作機(jī)制研究仍不清楚。本文分別從膽汁酸的菌群生物學(xué)修飾、菌群膽汁酸代謝產(chǎn)物功能和次級(jí)膽汁酸對(duì)腸道黏膜免疫的影響等方面進(jìn)行探討，對(duì)菌群-膽汁酸-腸道黏膜免疫軸間的復(fù)雜關(guān)系網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行最新文獻(xiàn)綜述，并解析其復(fù)雜關(guān)系作用網(wǎng)絡(luò)。

1 菌群介導(dǎo)膽汁酸生物修飾過程

初級(jí)膽汁酸在多達(dá)17種酶催化下由膽固醇合成，包括膽酸(cholic acid，CA)、鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)和鼠膽酸(muricholic acid，MCA)以及與?；撬岷透拾彼嵝纬傻墓曹椖懼醄18-19]。初級(jí)膽汁酸進(jìn)入腸腔后先后經(jīng)去共軛化、脫羥基化、差向異構(gòu)化、酯化及脫硫反應(yīng)等生物學(xué)過程被腸道菌群修飾為功能性的次級(jí)膽汁酸[2]。膽汁酸腸道菌群生物轉(zhuǎn)化過程中，腸道菌群參與到不同的代謝過程并形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，具體參考圖1。膽汁酸生物修飾過程包括去共軛作用、脫羥基化作用、差向異構(gòu)化作用及其他作用。

TCDCA：?；蛆Z去氧膽酸 tauro-chenodeoxycholic acid；GCDCA：甘氨鵝去氧膽酸 glyco-chenodeoxycholic acid；TCA：?；悄懰?tauro-cholic acid；GCA：甘氨膽酸 glyco-cholic acid；Tα-MCA：?；?α-鼠膽酸 tauro-α-muricholic acid；Tβ-MCA：?；?β-鼠膽酸 tauro-β-muricholic acid；CDCA：鵝去氧膽酸 chenodeoxycholic acid；CA：膽酸 cholic acid；α-MCA：α-鼠膽酸 α-muricholic acid；β-MCA：β-鼠膽酸 β-muricholic acid；LCA：石膽酸 lithocholic acid；DCA：去氧膽酸 deoxycholic acid：MDCA；鼠去氧膽酸 murideoxycholic acid；ω-MCA：ω-鼠膽酸 ω-muricholic acid；HDCA：豬去氧膽酸 hyodeoxycholic acid；HCA：豬膽酸 hyocholic acid；UDCA：熊去氧膽酸 ursodeoxycholic acid；Bile acid：膽汁酸；Primary bile acid：初級(jí)膽汁酸；bile acid configuration：膽汁酸結(jié)構(gòu)；Intestinal lumen：腸腔；Liver：肝臟；BSH：膽鹽水解酶 bile salt hydrolase；7α/β-dehydroxylation：7α/β-脫羥基化；6β-epmerization：6β-差向異構(gòu)化；7α/β- epmerization：7α/β-差向異構(gòu)化；Listeria：李斯特菌屬；Bifidobacterium：雙歧桿菌屬；Bateroides：擬桿菌屬；Latobacilli：乳桿菌屬；Clostridium：梭菌屬；Eubacterium：真桿菌屬；Fusobacterium：梭桿菌屬；Eggerthella：埃格特菌屬；Escherichia：埃希氏菌屬；Ruminococcus：瘤胃球菌屬；Peptostreptococcus：消化鏈球菌屬。

首先是去共軛作用。膽汁酸去共軛化是菌群修飾的起始過程并扮演關(guān)鍵作用，由菌群分泌的膽鹽水解酶(bile salt hydrolase，BSH)在C24酰胺鍵去共軛反應(yīng)，移除結(jié)合型膽汁酸中的牛磺酸和甘氨酸變成游離膽汁酸[20]。具有分泌BSH的腸道菌群屬種包括擬桿菌屬(Bacteroides)、乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、李斯特菌屬(Listeria)和布勞特氏菌屬(Blautia)等[21-24]，詳細(xì)見表1。BSH可以將?；悄懰?TCA)或甘氨膽酸(GCA)、牛磺鵝去氧膽酸(TCDCA)或甘氨鵝去氧膽酸(GCDCA)、牛磺-α-鼠膽酸(Tα-MCA)或?；?β-鼠膽酸(Tβ-MCA)通過去共軛作用形成CA、CDCA和α/β-MCA等游離膽汁酸，調(diào)控菌群結(jié)構(gòu)，增加膽汁酸重吸收[25]。最新研究發(fā)現(xiàn)，腸道核心菌群分泌的BSH通過水解TCA而抵抗霍亂弧菌(Vibriocholerae)毒力基因表達(dá)，降低腹瀉病原體在腸道的定植[26]。

表1 具有分泌BSH功能的腸道菌群

其次是脫羥基化作用。去共軛膽汁酸(如CDCA和CA)在腸道菌群產(chǎn)生的7α-脫羥基酶(7α-dehydroxylase)的作用下發(fā)生脫羥基反應(yīng)。參與7α-脫羥基化的腸道菌群主要是梭菌屬，包括平氏梭菌(C.hiranonis)、梭狀芽胞桿菌(C.hylemonae)、索氏梭菌(C.sordelli)和閃爍梭菌(C.scindens)等，其可將CA和CDCA分別轉(zhuǎn)換為去氧膽酸(deoxycholic acid，DCA)和石膽酸(lithocholic acid，LCA)[41-42]。而α-MCA、β-MCA則在(3α-，7α-，12α)-脫羥基酶作用下分別轉(zhuǎn)化為鼠脫氧膽酸(murideoxycholic acid，MDCA)和豬去氧膽酸(hyodeoxycholic acid，HDCA)[42]。遲緩埃格特菌屬(Eggerthellalenta)、瘤胃球菌屬(Ruminococcusgnavus)和毛螺菌屬(Lachnospiraceae)2_1_58FAA可將CA、CDCA和DCA分別轉(zhuǎn)換為異膽酸(isoCA)、異鵝去氧膽酸(iso-CDCA)和異去氧膽酸(isoDCA)，進(jìn)而降低對(duì)宿主的毒性[13]。

隨后是差向異構(gòu)化作用。CDCA在7α/β-差向異構(gòu)化作用下生成熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)[43]，UDCA通過7β-脫羥基酶轉(zhuǎn)化為LCA。而β-MCA經(jīng)過6β-差向異構(gòu)化轉(zhuǎn)化為ω-鼠膽酸(muricholic acid ω，ω-MCA)，再通過7β-脫羥基作用產(chǎn)生HDCA，或通過7β-差向異構(gòu)化形成豬膽酸(hyocholic acid，HCA)[41]。梭菌和真桿菌通過膽汁酸誘導(dǎo)基因(bile acid-induced gene，bai)參與7α/β-脫羥基化作用。目前，膽汁酸誘導(dǎo)操縱子(bile-acid-induced operon，BaiO)已在C.scindens、C.hylemonase、C.hiranonis和C.sordellii中被定位到，其中膽汁酸誘導(dǎo)因子E(bile-acid-induced E，baiE)基因編碼膽汁酸7α-脫羥基酶活性，而中膽汁酸誘導(dǎo)子因子I(bile-acid-induced I，baiI)基因編碼膽汁酸7β-脫羥基酶活性[44]。擬桿菌屬、真桿菌屬(Eubacterium)、梭菌屬、埃格特菌屬(Escherichia)、遲緩埃格特菌屬、消化鏈球菌屬(Peptostreptococcus)和瘤胃球菌屬在C3、C7和C12的羥基氧化和差向異構(gòu)化中發(fā)揮作用，擬桿菌、真桿菌和乳酸桿菌還參與膽汁酸酯化過程，梭菌、梭桿菌、消化球菌和假單胞菌參與膽汁酸脫硫過程[4, 45-46]。除此之外，遲緩真桿菌、梭桿菌還具有對(duì)β-MCA進(jìn)行6β-差向異構(gòu)化修飾的能力[47]。

最后是其他作用。如UDCA通過3α/β-差向異構(gòu)和5α/β-差向異構(gòu)化分別產(chǎn)生異膽酸(iso-bile acid)和別膽酸(allo-bile acid)[44]。產(chǎn)生異膽酸的細(xì)菌包括遲緩真桿菌和產(chǎn)氣莢膜梭菌[13]，而關(guān)于別膽酸的產(chǎn)生機(jī)制及過程研究極少。同時(shí)，一些細(xì)菌屬有膽汁酸氧化或酮化的作用，如放線菌門(Actinobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)、厚壁菌門(Firmicutes)和擬桿菌屬，其能通過產(chǎn)生氧化與酮化的關(guān)鍵酶羥基類固醇脫氫酶(hydroxysteroid dehydrogenase，HSDHs)將環(huán)鏈上3、7或12號(hào)位羥基氧化[48]。

2 膽汁酸代謝物調(diào)節(jié)腸黏膜免疫

黏膜免疫系統(tǒng)主要由腸道上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cells，IEC)、固有層淋巴細(xì)胞、腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞和派伊爾結(jié)等組織構(gòu)成。腸道黏膜組織主要由杯狀細(xì)胞(goblet cells，GC)、潘氏細(xì)胞(Paneth cells，PC)和內(nèi)分泌細(xì)胞(endocrine cells，EC)等IEC單元構(gòu)成，它們呈單層緊密排列，除能消化吸收腸道營養(yǎng)物質(zhì)及形成黏膜物理屏障阻礙細(xì)菌入侵外，還參與漿細(xì)胞分泌的免疫球蛋白A(IgA)抗體轉(zhuǎn)運(yùn)、抗原呈遞和細(xì)胞因子分泌等免疫活動(dòng)。菌群膽汁酸代謝物通過調(diào)控腸道黏膜免疫細(xì)胞的結(jié)構(gòu)與功能來影響腸道黏膜免疫已被證實(shí)[49-50]。

2.1 isoDCA對(duì)黏膜免疫系統(tǒng)的影響

去共軛脫氧膽酸(deoxycholic acid，DCA)在菌群(如擬桿菌屬)3β-羥基化酶的作用下生成具有多種生物學(xué)功能的isoDCA。isoDCA通過作用于樹突狀細(xì)胞(dendritic cell，DC)促進(jìn)初始T細(xì)胞(naive T cell，Tn)轉(zhuǎn)化為叉頭盒P3調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(forkhead box P3 regulatory T cell，F(xiàn)OXP3+Treg)，其作用效果類似于敲除DC細(xì)胞中法尼醇X受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)而調(diào)增Treg細(xì)胞[51]，提示isoDCA促Treg細(xì)胞產(chǎn)生的作用可能是通過拮抗FXR介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控有關(guān)，具有相同功能的次級(jí)膽汁酸還包括ω-MCA。前期研究證明isoDCA可與黏膜組織中DC細(xì)胞直接作用，通過抑制FXR而調(diào)增Treg細(xì)胞，其可預(yù)防系統(tǒng)性或組織特異性自身免疫或黏膜炎癥性病變，也降低Th1細(xì)胞和Th17細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，但對(duì)Th2細(xì)胞引起的炎癥無效[52]。目前文獻(xiàn)報(bào)道，瘤胃球菌(Ruminococcusgnavus)[13]、遲緩真桿菌(Eubacteriumlentum)[53]和產(chǎn)氣莢膜梭菌(Clostridiumperfringens)[54]可將初級(jí)與次級(jí)膽汁酸進(jìn)行3β-羥基差向異構(gòu)化而轉(zhuǎn)換成3-oxoDCA中間體，并進(jìn)一步轉(zhuǎn)換成isoDCA。Campbell等[51]研究表明，isoDCA通過增加DC細(xì)胞抗炎基因的表達(dá)，抑制其免疫刺激活性，從而促進(jìn)FOXP3+Treg細(xì)胞分化。

通過對(duì)敲除FXR的DC細(xì)胞的RNA-seq分析發(fā)現(xiàn)，isoDCA能夠降低多個(gè)與抗原加工和呈遞、促炎信號(hào)識(shí)別和轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因表達(dá)。isoDCA也通過誘導(dǎo)負(fù)調(diào)炎癥信號(hào)相關(guān)的基因表達(dá)，說明isoDCA具有廣泛抗炎活性。因此，isoDCA能夠通過與核受體互作，促進(jìn)Treg細(xì)胞的胸腺外分化。該研究團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)將isoDCA的3α-OH基團(tuán)氧化為-oxo中間體，然后將其還原為3β-OH基團(tuán)后，這樣誘導(dǎo)作用就減弱了，表明膽汁酸的微生物差向異構(gòu)化修飾可產(chǎn)生具有獨(dú)特免疫調(diào)節(jié)特性的代謝產(chǎn)物[51]。isoDCA在生物活性上的研究較少，Devlin等[13]通過探索isoDCA的生物代謝途徑發(fā)現(xiàn)在生理濃度下，isoDCA較其前體物質(zhì)DCA具有更小溶解細(xì)胞膜脂和引起膜蛋白解離的能力，有利于DCA敏感型腸道共生菌的生長，在維持腸免疫完整性上發(fā)揮功能。

2.2 UDCA對(duì)腸道黏膜炎癥的影響

腸道炎癥疾病(inflammatory bowel disease，IBD)是一種常見的免疫性疾病，天然產(chǎn)生的次級(jí)膽汁酸熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)具有良好的抗炎和細(xì)胞保護(hù)作用，因此在治療IBD方面是有效的[55]。IBD早期階段是由IEC產(chǎn)生的細(xì)胞因子對(duì)抗病原細(xì)菌、毒素或其代謝產(chǎn)物。許多臨床研究證明，UDCA及其?；撬峤Y(jié)合物能夠在各種化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)的腸炎模型中起保護(hù)作用，包括結(jié)腸三硝基苯磺酸(2,4,6-trinitrobenzene sulfonic acid，TNBS)模型[56]、結(jié)腸葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate sodium，DSS)模型[57]、吲哚美辛(indomethacin，INN)回腸炎模型[58]和化療誘導(dǎo)腸炎模型[59]。1997年，Kullmann等[58,60]在雷根斯堡大學(xué)進(jìn)行的2項(xiàng)研究首次證明了UDCA對(duì)腸道炎癥的保護(hù)作用，研究表明，口服UDCA減小了宏觀和微觀組織損傷評(píng)分，并削弱了INN誘導(dǎo)回腸炎模型和TNBS誘導(dǎo)結(jié)腸炎模型的體重減輕。最近，Ward等[61]研究了UDCA對(duì)結(jié)腸IBD的調(diào)節(jié)作用，并確定了膽汁酸菌群代謝物對(duì)治療反應(yīng)的影響，他們利用小鼠DSS黏膜損傷模型對(duì)UDCA和其結(jié)腸代謝物L(fēng)CA進(jìn)行了評(píng)估，并監(jiān)測了這些膽汁酸對(duì)體外培養(yǎng)的結(jié)腸上皮細(xì)胞和小鼠結(jié)腸組織釋放細(xì)胞因子腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor alpha，TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(interleukin 6，IL-6)、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1 beta，IL-1β)和干擾素-γ(interferon-γ，IFN-γ)的影響，結(jié)果顯示，UDCA在體外能抑制結(jié)腸上皮細(xì)胞釋放促炎性細(xì)胞因子，在體內(nèi)對(duì)結(jié)腸炎癥有保護(hù)作用，而UDCA的主要代謝物L(fēng)CA的治療比UDCA更能抑制上皮細(xì)胞因子的釋放和保護(hù)DSS誘導(dǎo)的黏膜炎癥[61]。推測UDCA可能是一種用于減輕或預(yù)防慢性腸道炎癥的新療法，但菌群參與膽汁酸代謝是發(fā)揮其治療作用的必要條件。同時(shí)，相似研究表明[62]，UDCA對(duì)大鼠壞死性結(jié)腸炎模型中腸道組織結(jié)構(gòu)和免疫表型具有改善作用。從以上結(jié)果推測，UDCA代謝物L(fēng)CA很可能是UDCA作用的重要介質(zhì)。

Martinez-Moya等[50]研究了用于治療試驗(yàn)性結(jié)腸炎的UDCA劑量標(biāo)準(zhǔn)，采用3種UDCA劑量[10、25和50 mg/(kg·d)]作用于TNBS誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎模型。根據(jù)動(dòng)物一些宏觀和生化參數(shù)表征發(fā)現(xiàn)，當(dāng)UDCA劑量為50 mg/(kg·d)時(shí)能改善試驗(yàn)性結(jié)腸炎癥表型，而UDCA劑量為25或10 mg/(kg·d)時(shí)并沒有顯著影響。相比低劑量組，高劑量UDCA組動(dòng)物體重恢復(fù)更快，黏膜受損總面積更小，堿性磷酸酶活性更低，證明了UDCA具有IBD治療效果。這些結(jié)果表明，在適當(dāng)?shù)膭┝肯拢琔DCA是一種有效的減輕腸道炎癥、增強(qiáng)腸黏膜免疫的藥物，具有潛在改善炎癥性腸病的作用。而在400 mg/(kg·d)的UDCA過高劑量下，小鼠腸道炎癥會(huì)持續(xù)惡化[63]。綜合分析，UDCA具有劑量依賴性，適宜劑量UDCA對(duì)腸道及黏膜免疫系統(tǒng)起保護(hù)作用，而過高劑量會(huì)導(dǎo)致過度刺激，引發(fā)更強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)。而UDCA在嚙齒類結(jié)腸炎模型中的治療作用是否可轉(zhuǎn)化為人類IBD患者，以及這種作用對(duì)肝膽汁酸生成、腸道菌群結(jié)構(gòu)和黏膜免疫系統(tǒng)影響程度仍有待闡明。

UDCA作為抗氧化劑維持細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和抑制細(xì)胞凋亡中發(fā)揮保護(hù)作用，改善因化療引起的腸道黏膜炎癥反應(yīng)。Seung等[59]通過構(gòu)建5-氟尿嘧啶誘導(dǎo)腸黏膜炎小鼠模型，研究不同劑量UDCA對(duì)該模型的改善作用，發(fā)現(xiàn)當(dāng)UDCA劑量為10和100 mg/(kg·d)時(shí)，可有效減緩體重減輕癥狀，降低炎癥因子(TNF-α、IL-6)水平并抑制腸絨毛損傷，表明了UDCA可被用作化療相關(guān)的腸道黏膜炎癥治療的可能性。

2.3 LCA及其衍生物對(duì)黏膜免疫的影響

LCA是一種脂溶性較強(qiáng)的次級(jí)膽汁酸，對(duì)肝臟有一定的毒性。在膽汁淤積中，通常認(rèn)為高水平LCA誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，從而引起肝臟損傷。研究表明，這種超生理水平的LCA會(huì)引起氧化應(yīng)激和DNA損傷，并誘導(dǎo)肝細(xì)胞和結(jié)腸上皮細(xì)胞進(jìn)行程序性凋亡[64]。作為UDCA的菌群代謝物，有人認(rèn)為LCA的這種毒性作用會(huì)限制UDCA對(duì)腸黏膜免疫機(jī)制的增強(qiáng)作用。然而結(jié)果顯示，通過限制UDCA代謝為LCA反而還會(huì)削弱UDCA對(duì)DSS腸炎模型的治療效果[61]。由此可見，LCA在腸黏膜免疫中可能也會(huì)發(fā)揮關(guān)鍵作用。Kozoni等[65]研究表明，以灌腸的方法給小鼠補(bǔ)充LCA可以有效防止結(jié)腸上皮細(xì)胞的凋亡，可能促進(jìn)黏膜免疫屏障功能。同時(shí)，也有體外試驗(yàn)證明結(jié)腸生理水平(10 μmol/L)的LCA可以有效阻礙結(jié)腸上皮細(xì)胞釋放TNF-α[61]。該研究團(tuán)隊(duì)也發(fā)現(xiàn)了LCA在預(yù)防DSS誘導(dǎo)的腸炎方面效果也很好，LCA治療組小鼠腸黏膜中細(xì)胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ)的釋放被顯著限制，效果甚至高于UDCA。

LCA菌群代謝衍生物3-氧代石膽酸(3-oxolithocholic acid，3-oxoLCA)和異別石膽酸(isoallolithocholic acid，isoalloLCA)通過調(diào)控鼠Th17細(xì)胞和Treg細(xì)胞分化功能而影響宿主腸黏膜免疫，但不會(huì)影響腸道共生菌群落結(jié)構(gòu)[66]。該研究表明，3-oxoLCA可以通過與Th17細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子視黃酸相關(guān)孤兒受體γt配體(retinoic acid receptor-related orphan receptor-γt，RORγt)的結(jié)合域結(jié)合，抑制RORγt轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而抑制Th17細(xì)胞分化[66]。而isoalloLCA通過產(chǎn)生線粒體活性氧(mitochondrial reactive oxygen，mitoROS)和增加FOXP3啟動(dòng)子區(qū)域H3K27乙酰化水平，增加FOXP3的表達(dá)，促進(jìn)Treg細(xì)胞分化。在正常機(jī)體條件下，促炎性Th17細(xì)胞會(huì)引發(fā)炎癥來抑制腸道感染，一旦威脅消除后，Treg細(xì)胞就會(huì)抑制炎癥。Th17細(xì)胞過度活化會(huì)引發(fā)腸道異常炎癥，促進(jìn)自身免疫性疾病并損害腸道健康。根據(jù)Hang等[66]研究，3-oxoLCA和isoalloLCA在回腸部位作用顯著，具有良好的抗炎效應(yīng)。FOXP3+Treg細(xì)胞和RORγ+調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(RORγ+Treg細(xì)胞)位于腸固有層，對(duì)調(diào)節(jié)腸道炎癥至關(guān)重要。多形擬桿菌(Bacteroidesthetaiotaomicron)和脆弱擬桿菌(Bacteroidesfragilis)被證實(shí)可直接誘導(dǎo)RORγ+Treg細(xì)胞增殖，同時(shí)也可通過調(diào)控初級(jí)和次級(jí)膽汁酸去共軛化和羥基化反應(yīng)來調(diào)控RORγ+Treg細(xì)胞平衡[67]。Wang等[68]研究認(rèn)為，腸道菌群膽汁酸代謝產(chǎn)物可誘導(dǎo)結(jié)腸RORγ+Treg細(xì)胞增殖并對(duì)維持其功能至關(guān)重要，測試來自菌群氧化以及脫羥基產(chǎn)生的8種主要次級(jí)膽汁酸，均可顯著增多小鼠結(jié)腸RORγ+Treg細(xì)胞和FOXP3+Treg細(xì)胞的數(shù)量。關(guān)于膽汁酸在腸炎上的作用，還有研究稱DCA通過抑制炎癥性環(huán)氧合酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)控制產(chǎn)氣莢膜梭菌誘導(dǎo)的雞壞死性腸炎[68]。

3 菌群-膽汁酸-腸黏膜免疫軸的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)

膽汁酸介導(dǎo)下的菌群代謝與腸黏膜免疫間的串?dāng)_關(guān)系十分復(fù)雜，對(duì)“菌群-膽汁酸-腸黏膜免疫系統(tǒng)”軸的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)機(jī)制解析尚不清晰。腸黏膜表面的免疫細(xì)胞能夠快速識(shí)別和清除致病微生物，同時(shí)也具有對(duì)于腸道共生菌群和無害抗原的耐受性[69-70]。腸道同時(shí)也面臨著大量外來抗原以及食物、菌群、宿主等代謝產(chǎn)物的威脅。為應(yīng)對(duì)此類威脅，人類及嚙齒類動(dòng)物的腸道上分布著龐大的免疫細(xì)胞庫，包括功能及表型迥異的CD4+FOXP3+Treg細(xì)胞、CD4+RORγt+細(xì)胞、CD8+Treg細(xì)胞或抗原呈遞細(xì)胞(antigen presenting cells，APCs)等免疫細(xì)胞[71-74]。膽汁酸經(jīng)過腸道菌群的生物修飾后可與腸黏膜免疫發(fā)生互作，并加強(qiáng)其屏障功能，預(yù)防或治療黏膜炎癥和其他腸道疾病[75-77]。如圖2所示，經(jīng)主要腸道菌群修飾后的膽汁酸通過與T細(xì)胞、DCs和腸上皮細(xì)胞中核受體維生素D受體(VDR)和FXR以及膜受體G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體(TGR5)等作用，調(diào)控FOXP3+Treg細(xì)胞與RORγ+Treg細(xì)胞增殖與分化、炎癥因子TNF-α等產(chǎn)生與分泌等來增強(qiáng)腸黏膜免疫。

一方面，一些去共軛膽汁酸與次級(jí)膽汁酸的混合物通過調(diào)控T細(xì)胞中的VDR來維持RORγ+Treg細(xì)胞池的平衡。isoDCA與LCA通過拮抗DCs核內(nèi)受體FXR下調(diào)與抗原加工和呈遞、促炎信號(hào)識(shí)別和轉(zhuǎn)導(dǎo)相關(guān)的基因表達(dá)，進(jìn)一步誘導(dǎo)初始T細(xì)胞分化增殖為FOXP3+Treg細(xì)胞，由此上調(diào)白細(xì)胞介素-10(IL-10)的分泌[51]。另一方面，UDCA與LCA可直接作用于腸上皮細(xì)胞TGR5受體下調(diào)炎癥因子TNF-α、IL-6和IL-1β等的表達(dá)[61]。LCA代謝物3-oxoLCA與isoalloLCA同樣在黏膜免疫上發(fā)揮重要作用，3-oxoLCA通過與Th17細(xì)胞RORγ結(jié)合域結(jié)合抑制Th17細(xì)胞的分化，減少促炎因子白細(xì)胞介素-17a(interleukin-17a，IL-17a)的分泌，從而降低炎癥反應(yīng)[66]。isoalloLCA通過上調(diào)Treg細(xì)胞線粒體活性氧水平和增加FOXP3啟動(dòng)子區(qū)域的H3K27乙?；龠M(jìn)Treg細(xì)胞分化，進(jìn)而調(diào)控FOXP3+Treg細(xì)胞池的大小[66]。這些代謝通路共同構(gòu)成了“菌群-膽汁酸-腸黏膜免疫系統(tǒng)”軸的復(fù)雜作用網(wǎng)絡(luò)。

4 小結(jié)與展望

膽汁酸通過核受體和腸黏膜免疫細(xì)胞等重要途徑調(diào)控腸黏膜免疫功能和維持腸道鍵康穩(wěn)態(tài)，本文系統(tǒng)地闡述了膽汁酸在腸道菌群與腸黏膜免疫系統(tǒng)對(duì)話機(jī)制中的生物學(xué)作用，有關(guān)腸道菌群膽汁酸的生物修飾和次級(jí)代謝產(chǎn)物的功能研究還需進(jìn)一步深入。目前，應(yīng)更多關(guān)注膽汁酸生物修飾的關(guān)鍵菌種和膽汁酸菌群代謝物在腸道黏膜免疫方面的功能，更多聚焦于菌群-膽汁酸-腸黏膜免疫軸中關(guān)鍵作用靶點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)通過調(diào)控菌群生長或膽汁酸代謝過程來預(yù)防、控制或治療相關(guān)疾病，為后續(xù)研究膽汁酸代謝規(guī)律以及在各種生物軸功能提供有力基礎(chǔ)。