王嘉霖 王玉晴 黃曉停 周明眉 趙 誠

1.上海中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，上海 201203；2.上海中醫(yī)藥大學(xué)交叉科學(xué)研究院，上海 201203；3.上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬上海市中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院脈管病科，上海 200082

人體腸道內(nèi)有超過十萬億個(gè)的菌群，其與機(jī)體之間相互作用所組成的生態(tài)系統(tǒng)，稱為腸道微生態(tài)。腸道微生物群對(duì)于人類宿主的代謝健康有所幫助，其異常狀態(tài)與多種常見代謝疾病的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，如肥胖、2 型糖尿病、2 型糖尿病并發(fā)癥、非酒精性肝病、心臟代謝性疾病和營養(yǎng)不良等[1]。腸道微生物群參與宿主的生活方式和遺傳活動(dòng)[2]，可以調(diào)節(jié)大約10%的宿主轉(zhuǎn)錄組，尤其是那些與免疫、細(xì)胞增殖和代謝有關(guān)的基因，它影響宿主許多重要的功能，如能量代謝、營養(yǎng)吸收和黏膜屏障保護(hù)等[1,3]。

在整個(gè)生命過程中，微生物群數(shù)量越豐富、越多樣化，就越能抵御外部威脅。事實(shí)上，腸道微生物群是一個(gè)不斷變化的生態(tài)系統(tǒng)，它參與了營養(yǎng)物質(zhì)的代謝和吸收，同時(shí)還可以抵御致病菌、誘導(dǎo)免疫、保護(hù)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定等作用[4-5]。一般腸道各菌屬長期處在健康的正平衡狀態(tài)，穩(wěn)定的腸道菌群在抵抗病原微生物和維持腸道免疫防御功能等方面具有非常重要的意義，當(dāng)一些藥物和食物的使用加上飲食習(xí)慣等影響腸道的因素發(fā)生變化后，可能會(huì)破壞腸道益生菌與有害菌的平衡關(guān)系，健康的腸道生態(tài)平衡被打亂，會(huì)通過代謝、炎癥和免疫等途徑引起各種不同疾病，如促進(jìn)2 型糖尿病等代謝性疾病的產(chǎn)生甚至惡化[6-8]。而有某些菌種如益生菌，能夠直接緩解人體代謝紊亂，抑制2 型糖尿病及糖尿病足的進(jìn)一步發(fā)展。

2 型糖尿病足是2 型糖尿病患者肢體遠(yuǎn)端血管病變、神經(jīng)病變等因素導(dǎo)致的嚴(yán)重慢性并發(fā)癥之一，其發(fā)病機(jī)制有神經(jīng)病變、缺血及感染，其涉及環(huán)境、遺傳、血糖、晚期糖基化終末產(chǎn)物等不同因素?；颊唧w內(nèi)持續(xù)的高糖高脂狀態(tài)，導(dǎo)致基底膜增厚、毛細(xì)血管阻塞等，使其加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展，同時(shí)2型糖尿病病理?xiàng)l件下發(fā)生的氧化應(yīng)激同樣會(huì)誘發(fā)多元醇通路障礙、晚期糖基化終末產(chǎn)物形成等一系列與2 型糖尿病血管和神經(jīng)病變密切相關(guān)的途徑，如代謝紊亂、高血糖、高脂血癥和其他致病因素等，使得2型糖尿病患者周圍神經(jīng)損傷和動(dòng)脈粥樣硬化，導(dǎo)致血管腔狹窄或阻塞、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷和增殖[9]，使患者下肢血管與神經(jīng)受損，促進(jìn)2 型糖尿病足的發(fā)生發(fā)展。

腸道菌群研究對(duì)2 型糖尿病及2 型糖尿病足在內(nèi)的一系列防治和研究是一個(gè)新的探索發(fā)現(xiàn)。本文將近年來關(guān)于腸道菌群在此類疾病發(fā)生發(fā)展影響的研究作一綜述。

1 腸道菌群失衡與2 型糖尿病的發(fā)生發(fā)展互為因果

腸道微生物群在人類健康和疾病中的重要作用能夠表明，使用益生菌和益生元、飲食等方式來調(diào)控微生物組成可能是一種新的治療方法。合理補(bǔ)充益生菌或益生元可調(diào)節(jié)宿主腸道微生態(tài)平衡，從而改善機(jī)體能量代謝、減輕低水平慢性炎癥。腸道菌群通過短鏈脂肪酸代謝、膽汁酸代謝、支鏈氨基酸代謝、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）分泌等途徑與2 型糖尿病的發(fā)生相關(guān)聯(lián)，調(diào)節(jié)腸道菌群能明顯改善胰島素抵抗，緩解2 型糖尿病，這為該疾病的防治提供了新思路、新靶點(diǎn)。

2 型糖尿病患者腸道菌群功能的改變可能會(huì)引發(fā)腸道微生態(tài)的中度失衡。體內(nèi)產(chǎn)丁酸細(xì)菌豐度的下降會(huì)引起硫酸鹽還原及氧化應(yīng)激抵抗的生物聚集，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)[10-11]。研究顯示，2 型糖尿病患者體內(nèi)菌群與健康人群存在明顯差異[12]。2 型糖尿病患者體內(nèi)梭狀芽孢桿菌和厚壁菌的比例顯著低于健康人群；而伴隨機(jī)體糖耐量的降低，擬桿菌與大腸埃希菌的比值有所升高[13]，證實(shí)了在2 型糖尿病的發(fā)生發(fā)展過程中，腸道菌群存著一定的失衡。

有關(guān)腸道菌群影響2 型糖尿病發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究主要集中在炎癥和能量儲(chǔ)存[14]。2 型糖尿病患者服用乳酸菌后，血液中谷胱甘肽氧化物酶和歧化酶活力增加，體內(nèi)血糖的濃度較未服用時(shí)明顯下降，提示菌群對(duì)于血糖的改變非常顯著。與非2 型糖尿病患者比較，2 型糖尿病患者LPS 表達(dá)水平更高，因?yàn)長PS會(huì)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)炎癥因子的表達(dá)，這可能是誘發(fā)2 型糖尿病的原因之一[15-16]。由此可見，腸道菌群失衡可能促進(jìn)LPS 等促炎因子和抑制抗炎因子的表達(dá)，誘發(fā)炎癥反應(yīng)，進(jìn)一步加重2 型糖尿病的發(fā)展。

1.1 腸道菌群對(duì)血糖的影響

有證據(jù)表明[17]，腸道菌群會(huì)對(duì)2 型糖尿病降糖藥的吸收產(chǎn)生有利作用，降糖藥也可以通過改變腸道微生物群調(diào)節(jié)人體，其對(duì)人體能量平衡與糖代謝有著明顯改善的作用。人體腸道內(nèi)的L 細(xì)胞可以產(chǎn)生一種腸促胰島素激素-1，會(huì)對(duì)宿主的飲食攝入產(chǎn)生影響[18]，它能推動(dòng)人體胰腺β 細(xì)胞誘導(dǎo)的胰島素，達(dá)到阻抑高血糖素分泌的目的，對(duì)于血糖的控制起關(guān)鍵作用。膽汁酸通過轉(zhuǎn)化生長因子，使腸促胰島素激素-1 水平降低和活性減弱，以此發(fā)揮降血糖作用，同時(shí)保護(hù)胰島細(xì)胞免受糖毒性和其他炎癥損傷[19-20]。

1.2 腸道菌群對(duì)脂代謝的影響

研究表明，無論在小鼠還是人類體內(nèi)，血液和組織中的脂質(zhì)代謝和脂質(zhì)水平都會(huì)受到腸道微生物群的影響[21]。與血脂異常相關(guān)的代謝性疾病，都與腸道微生物群的變化有關(guān)[22]。腸道菌群對(duì)宿主脂質(zhì)代謝的影響可能會(huì)通過代謝產(chǎn)物，如膽汁酸和短鏈脂肪酸及細(xì)菌衍生的促炎因子[23]，與G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5 共同影響宿主的脂質(zhì)代謝[24]。

膽汁酸參與了脂溶性維生素和脂類的吸收，在脂類、葡萄糖的代謝和能量消耗中有重要作用，膽汁酸受體法尼酯X 受體可以維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定和調(diào)節(jié)各種代謝物質(zhì)。G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5 和法尼酯X 受體兩個(gè)信號(hào)通路是重要的膽汁酸合成調(diào)節(jié)因子，也是維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)的相關(guān)代謝調(diào)節(jié)因子。調(diào)控腸道菌群可影響膽汁酸的生成，已被證明可以改善人體代謝功能，可能成為新的2 型糖尿病的治療靶點(diǎn)[20,23]。

糖脂代謝紊亂除了影響血管內(nèi)皮的細(xì)胞功能，還會(huì)因?yàn)閯?dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展加速而形成微血管病變合并癥。因此，在對(duì)2 型糖尿病患者的治療上，不止要注意對(duì)糖的控制，也應(yīng)重視對(duì)脂肪代謝的調(diào)控。

2 2 型糖尿病足的危險(xiǎn)因素及與腸道菌群的相關(guān)性

2.1 2 型糖尿病足的危險(xiǎn)因素

糖尿病足潰瘍傷口的修復(fù)會(huì)受到機(jī)體本身高糖狀態(tài)引發(fā)的炎癥反應(yīng)的影響，研究顯示，由高血糖引發(fā)的代謝異常會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)病變反應(yīng)[25-26]。神經(jīng)病變的起源有多種不同因素，如2 型糖尿病前神經(jīng)病變、蛋白激酶C 途徑的激活和乳酸的代謝異常。神經(jīng)組織抗體和神經(jīng)生長因子的產(chǎn)生，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)晚期糖基化終產(chǎn)物水平的升高，蛋白激酶C 激活則是高血糖神經(jīng)損傷的主要機(jī)制，而在2 型糖尿病患者中，傷口愈合過程受到影響時(shí)，首先是纖維蛋白溶解減少和細(xì)胞因子失衡，導(dǎo)致傷口愈合的過程發(fā)生改變，由于高血糖、2 型糖尿病患者的成纖維細(xì)胞和角化細(xì)胞的遷移及增殖能力降低。細(xì)胞遷移異常導(dǎo)致2 型糖尿病創(chuàng)面再上皮化不足，影響愈合過程[9]。

2 型糖尿病患者皮膚損傷與血糖高度相關(guān)，有學(xué)者[27]對(duì)巴西403 例2 型糖尿病患者進(jìn)行研究并評(píng)估患者皮膚病和血糖控制情況，研究顯示，94%血糖缺乏控制的患者合并某種皮膚病。2 型糖尿病某些機(jī)制能影響皮膚的改變，達(dá)到病理性的高血糖會(huì)抑制角質(zhì)細(xì)胞增殖和遷移、蛋白質(zhì)生物合成、誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡等來影響皮膚穩(wěn)態(tài)。

患者持續(xù)的高血糖水平可導(dǎo)致全身多部位神經(jīng)和血管損傷，長期高糖狀態(tài)會(huì)激活多元醇葡萄糖代謝途徑，導(dǎo)致受損血管神經(jīng)組織細(xì)胞中毒性代謝物增加，導(dǎo)致上皮細(xì)胞功能障礙。此外，白細(xì)胞功能也會(huì)因?yàn)楦哐鞘姑庖吖δ苁軗p，對(duì)患者足部潰瘍的愈合造成影響。

2.2 腸道菌群與糖尿病足危險(xiǎn)因素的關(guān)聯(lián)

腸道菌群可以影響脂質(zhì)代謝、炎癥反應(yīng)和血尿酸等2 型糖尿病足危險(xiǎn)因素，干預(yù)2 型糖尿病足的發(fā)生、發(fā)展及預(yù)后。炎癥與該病息息相關(guān)，腸道微生物利用色氨酸內(nèi)源性所產(chǎn)生的吲哚丙酸對(duì)2 型糖尿病患者的炎癥治療有很好的效果，吲哚丙酸被腸道上皮細(xì)胞吸收轉(zhuǎn)移到循環(huán)系統(tǒng)中，可以改善葡萄糖代謝，具有抗氧化和抗炎作用，是2 型糖尿病潛在的生物標(biāo)志物，并通過維持β 細(xì)胞功能發(fā)揮保護(hù)作用[28]。

細(xì)胞因子、蛋白酶、生長因子甚至細(xì)胞和細(xì)胞外成分都對(duì)傷口的愈合過程起重要作用。在高糖狀態(tài)下，容易出現(xiàn)血管和神經(jīng)方面病變，2 型糖尿病足患者更是如此，而腸道菌群可以調(diào)節(jié)異常的血糖水平。有學(xué)者[29]研究了2 型糖尿病傷口愈合受損中NOTCH 信號(hào)通路的潛在作用，在2 型糖尿病小鼠和對(duì)照小鼠的傷口愈合實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，高葡萄糖水平能夠顯著抑制角質(zhì)細(xì)胞的遷移及高密度脂蛋白的形成，強(qiáng)調(diào)了NOTCH信號(hào)對(duì)2 型糖尿病創(chuàng)傷愈合中所必需的細(xì)胞功能的影響[30]。綜上所述，NOTCH 抑制劑能改善腸道菌群和由高血糖抑制的肉芽生長、增殖和血管生成來顯著促進(jìn)傷口愈合。

2.3 腸道菌群治療糖尿病足的可行性

證據(jù)表明，益生菌可能在新陳代謝、免疫調(diào)節(jié)、傷口愈合及各種炎癥性和感染性疾病中發(fā)揮重要作用[30]。此外，益生菌還可以作為當(dāng)代治療策略或作為常規(guī)治療方法的補(bǔ)充。直到今天，需要更多的研究數(shù)據(jù)來支持口服或局部使用益生菌治療皮膚和腸道相關(guān)疾病的臨床應(yīng)用，以支持臨床試驗(yàn)。微生物的生物負(fù)擔(dān)被認(rèn)為是造成傷口感染愈合障礙的原因，超過50%的糖尿病足一旦出現(xiàn)就會(huì)感染[30-32]。

近年來，證據(jù)表明[33]，在包括糖尿病足潰瘍?cè)趦?nèi)的各種疾病的傷口愈合和感染中使用益生菌是有關(guān)聯(lián)的。Hill 等[33]證實(shí)，局部使用益生菌可改善糖尿病足患者的傷口愈合。表明益生菌可以通過加速傷口愈合過程安全地用于治療感染的糖尿病傷口。Ohseni 等[34]研究結(jié)果顯示，益生菌對(duì)潰瘍的大小、血糖控制水平、膽固醇、血漿一氧化氮、支持糖尿病傷口愈合機(jī)制的總抗氧化能力都有顯著效果。

由于全球糖尿病足潰瘍患者的抗菌素耐藥性問題日益嚴(yán)重，臨床科學(xué)家也強(qiáng)烈建議，將益生菌與現(xiàn)有治療藥物結(jié)合使用將使糖尿病患者感到振奮[35]。

3 小結(jié)

腸道微生物平衡對(duì)于維持人體的健康至關(guān)重要，特別是作為與人體共生的一個(gè)重要因素，它會(huì)時(shí)刻影響宿主的能量代謝和免疫狀態(tài)，對(duì)于2 型糖尿病及其并發(fā)癥的意義重大。與其他控制2 型糖尿病的方法比較，通過攝入益生菌等方法調(diào)整腸道菌群，對(duì)于2 型糖尿病及其并發(fā)癥的防治是一種很有前景的策略。特別是屬于乳桿菌和雙歧桿菌的菌株，對(duì)2 型糖尿病預(yù)防、進(jìn)展和癥狀改善具有重要意義[36]。目前腸道菌群在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)臨床上的應(yīng)用并不廣泛，從腸道菌群方向治療2 型糖尿病的案例較少，缺乏具體治療方案。隨著宏基因組和代謝組學(xué)等技術(shù)的應(yīng)用，使人們對(duì)腸道菌群對(duì)2 型糖尿病及2 型糖尿病足發(fā)病機(jī)制的影響有更深入的了解，能夠更明確、更詳細(xì)地了解微生物群組成、代謝及其與2 型糖尿病及2 型糖尿病足之間的關(guān)系，為治療實(shí)踐提供指導(dǎo)和依據(jù)。