余 熠 蘇 雯 張清清 陳巖巖 許春娣

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院兒內(nèi)科（上海 200025）

食物過(guò)敏（food allergy，F(xiàn)A）是一種由食物、共生微生物及宿主相互作用形成的黏膜免疫耐受的偏倚而對(duì)食物蛋白質(zhì)（即過(guò)敏原）產(chǎn)生的不適當(dāng)?shù)拿庖邔W(xué)反應(yīng)[1]。FA發(fā)病機(jī)制可能與上皮屏障功能失調(diào)、口服耐受失敗有關(guān)。近年越來(lái)越多的證據(jù)支持腸道微生態(tài)與FA的病理生理有關(guān)。腸道微生態(tài)失衡可能先于FA的發(fā)生發(fā)展；腸道微生物可通過(guò)其細(xì)胞成分和代謝產(chǎn)物改變腸道屏障功能和免疫反應(yīng)模式，參與FA的發(fā)生；生命早期微生態(tài)健康與降低過(guò)敏風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)；某些益生菌、益生元等可通過(guò)改善腸道微生態(tài)健康而幫助建立免疫耐受及阻斷過(guò)敏進(jìn)程，是較有前景的治療和預(yù)防兒童FA的有效措施。本文總結(jié)腸道微生態(tài)在兒童FA相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展中的潛在作用。

1 腸道微生態(tài)平衡與FA相關(guān)

全球總體FA的發(fā)病率可達(dá)10%左右，且呈逐年上升趨勢(shì)[2]。嬰幼兒期的FA被認(rèn)為是后期特應(yīng)性皮炎、過(guò)敏性鼻炎及哮喘等過(guò)敏性疾病的危險(xiǎn)因素，并可能與功能性胃腸疾病、炎癥性腸病和神經(jīng)精神疾病等疾病有一定關(guān)系。衛(wèi)生假說(shuō)指出，家庭規(guī)?？s小、家庭設(shè)施改善和個(gè)人衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)提高，微生物暴露不足，與過(guò)敏性疾病發(fā)病率增加有關(guān)。近二、三十年過(guò)敏性疾病發(fā)病率增加可能不僅是由于感染減少所致，而且與現(xiàn)代生活飲食方式導(dǎo)致共生微生物群改變有關(guān)。胃腸微生物是一個(gè)由細(xì)菌、古生菌、真菌、原蟲和病毒組成的多樣化群落。已有研究提示，與同胞和健康兒童相比，F(xiàn)A兒童的糞便微生物多樣性和組成不同[3-4]。

遺傳、環(huán)境和飲食因素可以調(diào)節(jié)腸道微生物-免疫系統(tǒng)軸進(jìn)而影響FA的發(fā)生，如增加家庭規(guī)模、接觸寵物、農(nóng)村環(huán)境、健康飲食（富含纖維、發(fā)酵食品）、母乳喂養(yǎng)和使用益生菌可減少FA風(fēng)險(xiǎn)；相反，剖腹產(chǎn)、暴露于抗生素/抑酸藥/防腐劑、不健康飲食（低纖維、高飽和脂肪食品）可增加FA風(fēng)險(xiǎn)。這些環(huán)境因素主要通過(guò)影響腸道微生物結(jié)構(gòu)和功能參與FA和過(guò)敏進(jìn)程的發(fā)生發(fā)展[5]?；谀壳把芯?，在FA發(fā)病前已有腸道菌群紊亂；微生物群結(jié)構(gòu)在生命早期，特別是出生6個(gè)月內(nèi)，與FA發(fā)生發(fā)展相關(guān)性更大，但目前尚未發(fā)現(xiàn)任何特定的細(xì)菌種群與FA發(fā)生直接相關(guān)；微生態(tài)結(jié)構(gòu)平衡及其代謝產(chǎn)物是影響食物耐受建立的重要因素；微生物失調(diào)的影響并不局限于局部組織環(huán)境，腸道微生態(tài)紊亂不僅影響FA發(fā)生，而且影響FA甚至其他過(guò)敏相關(guān)疾病的病程[5]。

2 腸道微生態(tài)參與FA發(fā)病的機(jī)制

FA發(fā)生機(jī)制復(fù)雜多樣，目前認(rèn)為各種原因?qū)е碌哪c上皮屏障功能失調(diào)和口服耐受失敗是其主要機(jī)制。人體腸上皮細(xì)胞是調(diào)控屏障功能和免疫穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因素，過(guò)敏性疾病患者常存在上皮屏障功能障礙。研究顯示，參與調(diào)控上皮屏障功能的基因變異或多態(tài)性的改變導(dǎo)致上皮功能失調(diào)，與FA和濕疹有關(guān)[6]。腸道相關(guān)淋巴組織通過(guò)攝取外來(lái)抗原，區(qū)分潛在有害病原體和無(wú)害抗原，決定發(fā)起保護(hù)性免疫反應(yīng)或主動(dòng)忽略良性抗原。對(duì)無(wú)害抗原（如攝入的食物）主動(dòng)無(wú)反應(yīng)的狀態(tài)被稱為口服耐受，是腸道默認(rèn)的免疫反應(yīng)[7]。多種細(xì)胞，包括樹突狀細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞攝取抗原轉(zhuǎn)移到腸系膜淋巴結(jié)，誘導(dǎo)幼稚T細(xì)胞分化為抗原特異性Foxp3+Tregs或分泌IL-10的Th1細(xì)胞，抑制不必要的免疫反應(yīng)[8]。過(guò)敏原特異性Treg細(xì)胞的誘導(dǎo)有助于抑制過(guò)敏性炎癥和促進(jìn)口服耐受，而Th2細(xì)胞樣譜系偏倚則會(huì)促進(jìn)FA發(fā)生[9]。

腸道微生態(tài)在FA發(fā)生發(fā)展過(guò)程中的作用受到越來(lái)越多的關(guān)注。腸道微生物通過(guò)微生物細(xì)胞成分（如病原體相關(guān)分子模式）表達(dá)和微生物代謝物分泌，影響腸道上皮屏障的完整性，并調(diào)節(jié)宿主的先天性和適應(yīng)性免疫，影響宿主的穩(wěn)態(tài)和食物耐受性[8]。研究顯示，健康兒童微生物菌落定殖對(duì)小鼠FA有保護(hù)作用，而FA兒童糞便菌群定植則沒有作用[10]。腸道微生態(tài)失衡可能通過(guò)破壞腸屏障功能、改變免疫系統(tǒng)功能、腦-腸軸功能失調(diào)、基因表觀遺傳學(xué)調(diào)控等多種途徑，影響FA以及與FA相關(guān)的疾?。ㄈ绻δ苄晕改c病、炎癥性腸病和神經(jīng)精神疾病）的發(fā)生[5]。腸道共生微生物可以通過(guò)多種途徑影響腸黏膜屏障功能：①調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞的有效遷移和增殖，影響損傷黏膜的修復(fù)；②通過(guò)修復(fù)和維護(hù)上皮細(xì)胞間緊密連接，影響腸黏膜通透性和完整性；③與腸上皮表面黏液層相互作用，維持腸道穩(wěn)態(tài)。腸道微生態(tài)失衡破壞腸屏障功能，過(guò)敏原和微生物滲入腸上皮細(xì)胞下，產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)信號(hào)，觸發(fā)過(guò)敏性炎癥。

腸道微生物定植還參與免疫系統(tǒng)的發(fā)育成熟，并決定宿主免疫反應(yīng)的趨勢(shì)。當(dāng)食物、共生菌群及其宿主相互作用形成的黏膜免疫耐受發(fā)生偏倚，導(dǎo)致口服耐受失敗或延后建立時(shí)，就出現(xiàn)相應(yīng)的FA癥狀。在多種動(dòng)物模型中，飲食和微生物組等環(huán)境因素會(huì)影響口服耐受[11]。無(wú)菌小鼠未能發(fā)育出正常的黏膜和次級(jí)淋巴組織，由于過(guò)度的全身Th2反應(yīng)而容易發(fā)生FA和嚴(yán)重過(guò)敏反應(yīng)[12]。研究證實(shí)，腸道微生物失調(diào)以及寄生蟲感染率降低，使得產(chǎn)生IL-10的Breg細(xì)胞和Treg細(xì)胞減少，在對(duì)花粉或食物等無(wú)害抗原反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生Th2偏倚的免疫反應(yīng)，導(dǎo)致口服耐受失敗[13]。生命早期是腸道菌群建立及其與免疫系統(tǒng)之間相互作用的關(guān)鍵時(shí)間窗，此期間改變腸道微生物定植的因素（如分娩方式、抗生素?cái)z入、人工喂養(yǎng)）已被證明可增加FA易感性[14]。加拿大一項(xiàng)研究報(bào)告，3月齡時(shí)腸道微生物豐度每增加1/4，1歲時(shí)FA風(fēng)險(xiǎn)降低55%；腸桿菌科/擬桿菌科比率每增加1/4，F(xiàn)A風(fēng)險(xiǎn)增加兩倍[15]。共生菌延遲定植或在嬰兒期微生物群結(jié)構(gòu)的改變可能會(huì)導(dǎo)致免疫介導(dǎo)疾病的發(fā)展，如過(guò)敏性疾病、自身免疫性疾病。腸道的細(xì)菌定植對(duì)輔助T細(xì)胞分化為 Th1、Th2、Tregs或Th17細(xì)胞過(guò)程很重要。腸道微生物失衡通過(guò)微生物分子與免疫細(xì)胞上的模式識(shí)別受體的相互作用影響口服耐受的建立，或通過(guò)代謝產(chǎn)物變化（如短鏈脂肪酸減少）影響免疫系統(tǒng)發(fā)育，增加FA易感性[16]。

研究發(fā)現(xiàn)，某些有益菌（如乳桿菌、雙歧桿菌、擬桿菌和梭菌）可以部分恢復(fù)腸道微生態(tài)失調(diào)后的細(xì)菌數(shù)、結(jié)構(gòu)和功能，在FA發(fā)生發(fā)展的多個(gè)環(huán)節(jié)發(fā)揮作用，幫助建立口服耐受：①腸腔內(nèi)，通過(guò)與病原微生物競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、產(chǎn)生抗菌代謝物、酸化腸腔內(nèi)環(huán)境、增加分泌性IgA產(chǎn)生等作用調(diào)節(jié)腸道微生物結(jié)構(gòu)，修飾抗原肽；②腸黏膜水平，改善腸黏膜通透性，刺激腸上皮細(xì)胞生長(zhǎng)和分化，促進(jìn)黏液產(chǎn)生，增強(qiáng)腸屏障作用；③腸黏膜下水平，調(diào)節(jié)初始免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)功能，刺激樹突狀細(xì)胞成熟和CD103+耐受性樹突狀細(xì)胞在腸道相關(guān)淋巴組織中的積累，促進(jìn)Th1或Treg的分化并抑制Th2免疫應(yīng)答，從而恢復(fù)Th1/Th2免疫平衡，抑制IgE、IL-4、IL-5、IL-1β、IL-13、IL-17和TNF-α的產(chǎn)生，增加IL-10、IL-12等抑炎因子水平[17]。

短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）被認(rèn)為是飲食、腸道微生物和過(guò)敏性疾病之間最強(qiáng)的聯(lián)系，尤其是丁酸，是結(jié)腸上皮細(xì)胞的主要能量來(lái)源，影響免疫耐受相關(guān)的非免疫因素（緊密連接蛋白、黏液產(chǎn)生）和免疫功能（固有免疫和適應(yīng)性免疫）[4]。SCFAs可抑制腸上皮細(xì)胞和免疫細(xì)胞的組蛋白去乙酰化酶，參與能量代謝、調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和分化相關(guān)基因的表達(dá)、表觀遺傳修飾，強(qiáng)化上皮屏障功能，促進(jìn)組織修復(fù)。SCFAs通過(guò)刺激腸上皮細(xì)胞誘導(dǎo)黏膜耐受性樹突狀細(xì)胞功能、提高活化FoxP3+Tregs細(xì)胞百分比和增加IgA、IgG產(chǎn)生，增強(qiáng)口服耐受性，從而預(yù)防FA[18]。在體外與人外周血單個(gè)核細(xì)胞共培養(yǎng)，可降低Th17/Treg細(xì)胞比例，減少促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生（包括IL-1β、IL-6、IL-17），增加抗炎介質(zhì)的產(chǎn)生（如IL-10、INF-γ）[19]。研究證實(shí)，嬰兒期的腸道微生物組缺乏編碼碳水化合物分解和丁酸生成關(guān)鍵酶的基因，容易在兒童期發(fā)生過(guò)敏性疾病[20]。高脂肪、低纖維和深加工的西方化飲食人群的腸道菌群產(chǎn)生SCFAs減少，F(xiàn)A風(fēng)險(xiǎn)增加[21]。故SCFAs被認(rèn)為是促進(jìn)免疫耐受無(wú)害抗原和預(yù)防炎癥的關(guān)鍵因素，對(duì)特應(yīng)性疾病的發(fā)展有保護(hù)作用。除SCFAs外，腸道微生物還能產(chǎn)生大量對(duì)人體免疫系統(tǒng)具有活性的產(chǎn)物，如色氨酸代謝產(chǎn)物芳基烴受體的配體可保護(hù)腸道黏膜免受炎癥，組胺參與促發(fā)過(guò)敏性炎癥[5]。

3 微生態(tài)療法在FA預(yù)防與治療中的作用

FA應(yīng)盡早明確診斷并治療，以迅速緩解癥狀、阻斷過(guò)敏進(jìn)程的發(fā)展。FA的一線治療是回避過(guò)敏原，但長(zhǎng)期飲食回避或經(jīng)驗(yàn)性剔除多種高風(fēng)險(xiǎn)食物易導(dǎo)致FA兒童的營(yíng)養(yǎng)不良和后續(xù)喂養(yǎng)困難，因此必須優(yōu)化營(yíng)養(yǎng)替代和密切監(jiān)測(cè)生長(zhǎng)，以滿足FA兒童的生長(zhǎng)發(fā)育需求。目前尚缺乏有效措施以預(yù)防FA以及幫助FA兒童快速建立口服耐受和阻斷過(guò)敏進(jìn)程。微生物療法對(duì)FA的潛在預(yù)防和治療作用已引起廣泛關(guān)注。飲食、益生菌、益生元、共生元和糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）是塑造腸道微生態(tài)健康以獲得有益結(jié)果的可能有效干預(yù)措施。

許多腸道微生物的免疫調(diào)節(jié)和過(guò)敏保護(hù)作用被認(rèn)為是其發(fā)酵膳食纖維產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物介導(dǎo)的。研究顯示，飲食結(jié)構(gòu)與糞便中SCFAs水平之間顯著關(guān)聯(lián)，嬰兒輔食含酸奶、魚、蔬菜和水果較多者，在1歲時(shí)糞便丁酸含量增加[22]；高脂飲食小鼠的腸道細(xì)菌多樣性降低，將此高脂飲食相關(guān)微生物轉(zhuǎn)移到無(wú)菌小鼠體內(nèi)，受體小鼠的FA易感性增加[23]。

益生菌被定義為活的微生物，當(dāng)攝入足夠的數(shù)量時(shí)，可給宿主帶來(lái)有益的影響。一項(xiàng) 2016 年的Meta分析回顧 17 項(xiàng)臨床試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)在妊娠期間母親補(bǔ)充和分娩后嬰兒期補(bǔ)充益生菌可以防止特應(yīng)性疾病的發(fā)展和降低FA的風(fēng)險(xiǎn)[24]。雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌在動(dòng)物模型或臨床試驗(yàn)中都被發(fā)現(xiàn)具有潛在抗過(guò)敏作用[25]，其中研究較多的為鼠李糖乳桿菌（Lactobacillus rhamnosus GG，LGG）和短雙歧桿菌M-16V（Bifidobacterium breve M-16V）。據(jù)報(bào)道，牛奶蛋白過(guò)敏小鼠或嬰兒用添加LGG的深度水解蛋白配方喂養(yǎng)，相較于單獨(dú)使用深度水解蛋白配方能更有效誘導(dǎo)口服耐受、阻斷過(guò)敏進(jìn)程[26-27]。選用包括短雙歧桿菌M-16V、嬰兒雙歧桿菌、動(dòng)物雙歧桿菌、植物乳桿菌和LGG多種益生菌干預(yù)卵白蛋白（OVA）誘導(dǎo)的過(guò)敏性哮喘小鼠，發(fā)現(xiàn)短雙歧桿菌M-16V是最有效的抗過(guò)敏菌株[28]。短雙歧桿菌是在人乳中發(fā)現(xiàn)的主要雙歧桿菌種屬之一[29]，且短雙歧桿菌M-16V是第一個(gè)從健康嬰兒體內(nèi)分離出來(lái)的一種菌株。研究證實(shí)，短雙歧桿菌M-16V能抑制過(guò)敏小鼠Th2應(yīng)答能力，增加Treg和IL-10陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)量并改善腸上皮屏障功能[30]。最新研究證實(shí)，短雙歧桿菌M-16V改變OVA誘導(dǎo)FA小鼠的腸道菌群，通過(guò)阻斷IL-33/ST2信號(hào)通路，降低IL-4和IL-4 /IFN-γ的比值，從而減輕OVA誘發(fā)的小腸過(guò)敏性炎癥[31]。嬰兒期腸道缺乏雙歧桿菌等特定菌群與兒童期過(guò)敏性疾病發(fā)生高度關(guān)聯(lián)，這個(gè)時(shí)期是“過(guò)敏性疾病易感時(shí)間窗”，也是臨床干預(yù)的重要時(shí)期。在一項(xiàng)日本的臨床研究中，在分娩前1個(gè)月給予母親服用短雙歧桿菌M-16V和長(zhǎng)雙歧桿菌BB536，并在分娩后繼續(xù)給嬰兒喂養(yǎng)6個(gè)月，嬰兒出生后10個(gè)月和18個(gè)月時(shí)發(fā)生濕疹的風(fēng)險(xiǎn)較未添加益生菌的嬰兒顯著降低，且母嬰糞便中變形桿菌含量較對(duì)照組顯著降低[32]。另有研究報(bào)道，雙歧桿菌復(fù)合制劑（長(zhǎng)雙歧桿菌BB536，嬰兒雙歧桿菌M-63，短雙歧桿菌M-16V）可緩解過(guò)敏性鼻炎兒童的鼻部癥狀及改善哮喘兒童的生存質(zhì)量[33]。

益生元是一類不可消化的“底物”，如低聚糖、可溶性膳食纖維等，被宿主微生物選擇性地利用，導(dǎo)致胃腸道微生物的組成和/或活性發(fā)生特定變化，從而提供有益的健康影響[34]。母乳低聚糖被認(rèn)為是促進(jìn)雙歧桿菌滋生最有利的因素。研究顯示，非母乳喂養(yǎng)的過(guò)敏高風(fēng)險(xiǎn)嬰兒生命早期采用添加益生元的嬰兒配方喂養(yǎng)，可以降低濕疹發(fā)生率，同時(shí)可改善腸道菌群及其代謝產(chǎn)物[35]。

共生元指益生元和益生菌混合物，旨在補(bǔ)充有益微生物，并刺激胃腸道中有益微生物的生長(zhǎng)。剖腹產(chǎn)嬰兒用含共生元（短雙歧桿菌M-16V和短鏈半乳糖低聚糖、長(zhǎng)鏈低聚果糖）配方喂養(yǎng)，腸道生理環(huán)境可接近產(chǎn)道分娩的嬰兒[36]。研究證實(shí)，含共生元的氨基酸配方能有效改善牛奶蛋白過(guò)敏患兒的過(guò)敏癥狀和生長(zhǎng)發(fā)育，同時(shí)能改善其排泄物中的微生物群，而菌群的改善有助于其腸道功能的發(fā)育和成熟[37-38]。一項(xiàng)臨床試驗(yàn)報(bào)告，用含共生元（低聚果糖和短雙歧桿菌M-16V）的氨基酸配方喂養(yǎng)的非IgE介導(dǎo)牛奶蛋白過(guò)敏嬰兒，較不含共生元氨基酸配方喂養(yǎng)者，糞便雙歧桿菌相對(duì)豐度增加，微生物群特征也與母乳喂養(yǎng)健康嬰兒相似[39]。一項(xiàng)針對(duì)牛奶蛋白過(guò)敏嬰兒的隨機(jī)對(duì)照臨床研究顯示，用含共生元（低聚果糖和短雙歧桿菌M-16V）的氨基酸配方喂養(yǎng)，其皮膚治療用藥顯著低于用不含共生元的氨基酸配方喂養(yǎng)者，且糞便雙歧桿菌含量明顯升高，有助于改善腸道微生物組成[39]。另有臨床研究，特應(yīng)性皮炎嬰兒給予含共生元（短雙歧桿菌M-16V和低聚半乳糖與低聚果糖）的深度水解蛋白配方喂養(yǎng)，能有效預(yù)防其哮喘樣癥狀[40]。基礎(chǔ)研究也證實(shí)，短鏈和長(zhǎng)鏈低聚果糖聯(lián)合短雙歧桿菌M-16V可有效預(yù)防屋塵螨誘導(dǎo)的小鼠氣道炎癥[41]。但還需要更多的研究來(lái)證實(shí)含益生元、益生菌的低敏配方在FA相關(guān)消化道、皮膚及氣道癥狀的防治效果。

FMT是指完整微生物群落從供體轉(zhuǎn)移到受體。由于目前尚未發(fā)現(xiàn)特定的細(xì)菌種群與FA發(fā)病直接相關(guān)，微生態(tài)結(jié)構(gòu)平衡及其代謝產(chǎn)物與人體相互作用才是影響食物耐受建立的重要因素。提供一個(gè)或幾個(gè)益生菌菌株可能不足以改變?nèi)祟惸c道微生物群，得到有意義且持久的獲益。通過(guò)FMT轉(zhuǎn)移與健康相關(guān)的微生物群落可能更有效。從小鼠模型中獲得的結(jié)果支持FMT是改變過(guò)敏進(jìn)程的有效手段[10]。但目前FMT預(yù)防和治療FA的臨床應(yīng)用，在確定最佳供體、轉(zhuǎn)移方式、確保移植菌有效定植的方法及安全性和可接受性方面還存在較多問題。

綜上，F(xiàn)A主要因上皮屏障功能失調(diào)和口服耐受失敗所致。已有直接和間接證據(jù)表明，微生物群及其代謝產(chǎn)物在生命早期塑造腸屏障功能和腸道免疫表型方面的重要作用，嬰兒期可能是通過(guò)干預(yù)腸道微生態(tài)防治FA的關(guān)鍵窗口期。平衡飲食、益生菌、益生元、合生元和FMT是潛在的微生物療法。益生菌的作用具有菌株特異性（如短雙歧桿菌M-16V等），而個(gè)體間基線腸道微生態(tài)情況受到生活方式、用藥等多種因素影響，所以腸道微生態(tài)干預(yù)仍有其局限性。