炎 癥 性 腸 病 （inflammatory bowel disease, IBD） 包括克羅恩?。–rohn disease, CD） 和潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis, UC）, 是一種原因不明的慢性進行性胃腸道疾病。在全球范圍內, IBD 的發(fā)病率不斷升高, 但是其確切病因尚不清楚。目前, 研究[1］顯示：IBD 的發(fā)生是由于遺傳、環(huán)境因素和宿主免疫系統(tǒng)之間的復雜相互作用而導致的免疫反應異常和慢性腸道炎癥。腸道微生物群系的生物失調被認為在IBD 發(fā)生發(fā)展的過程中發(fā)揮了重要作用, 無論是腸道保護屏障還是促炎反應, 均有腸道微生物群系的參與。近年來針對腸道微生物群系在IBD 中的作用機制研究較多, 主要針對細菌和真菌等在IBD 發(fā)生發(fā)展過程中的改變, 糞菌移植的研究也越來越多地被人們認可, 同時, 對益生菌、益生元和后生元在臨床實踐中的治療潛力也被證實, 但目前已發(fā)表的綜述報道多以細菌方面的研究為主, 真菌、病毒和蠕蟲等方面的研究較少, 現(xiàn)結合近年來國內外相關研究進展, 從各類腸道菌群在IBD 發(fā)生發(fā)展過程中的變化及針對腸道菌群而開展的新治療方法進行綜述, 旨在為IBD 的治療提供新的思路。

1 腸道微生物群系與IBD 關系的一般概述

人體內含有多種多樣的微生物群落, 其中以腸道微生物群系最多, 據(jù)統(tǒng)計[2］：人體腸道內含有100 萬億種不同微生物, 包括細菌、真菌、病毒和原生動物, 其共同構成了腸道的微生物群系。宿主與腸道微生物群系在生長發(fā)育過程中共同進化并相互依賴, 一方面, 腸道微生物群系可以調節(jié)腸道內分泌功能, 影響宿主細胞增殖和血管化, 與免疫系統(tǒng)的發(fā)育也密切相關[3］；另一方面, 宿主的飲食習慣和疾病狀態(tài)均會影響腸道微生物群系的組成。鑒于腸道微生物群系功能多種多樣, 其也成為了一系列慢性疾病, 包括癌癥和具有炎癥、代謝、心血管、自身免疫、神經(jīng)學及精神病學成分的疾病診療過程中的研究重點。通過腸道微生物群系改善疾病癥狀已成為未來臨床研究的重點。

腸道微生物群系的生態(tài)失調在IBD 的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了關鍵作用。研究[4］顯示：在IBD 患者及IBD 動物模型體內, 腸道微生物的組成均發(fā)生了變化, 主要表現(xiàn)為多樣性下降, 抗炎微生物數(shù)量減少, 而致炎微生物數(shù)量增加。IBD 是一種氧化應激型的疾病, 腸道內厭氧和硫酸鹽還原菌增多, 對腸上皮細胞產(chǎn)生有毒影響, 研究[5］顯示：IBD 可能是由黏膜免疫系統(tǒng)對腸道微生物的異常炎癥反應引發(fā)的。GEVERS 等[6］研究顯示：在新診斷和未經(jīng)過治療的CD 患者糞便和黏膜組織活檢中, 已發(fā)現(xiàn)腸道微生物失調的情況, 表明微生物失調可能早于 疾 病 的 發(fā) 生。BELKAID 等[7］的 研 究 也 得 出 了相似的結論, 同時其還發(fā)現(xiàn)微生物失調與飲食、炎癥和抗生素應用均存在關聯(lián)。因此, 微生物失調可能是導致早期IBD 發(fā)生的原因之一, 同時在IBD 發(fā)生發(fā)展過程中, 炎癥及藥物作用可能進一步改變了腸道微生物群系的組成。

2 腸道各類微生物在IBD 發(fā)生發(fā)展過程中的影響

2.1 IBD 與腸道細菌腸道中有超過1 000 種細菌, 其中99%以上的腸道細菌屬于厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門和放線菌門中的一種, 在健康成年人的腸道微生物群系中, 擬桿菌門和厚壁菌門占據(jù)了主要部分[8］。與正常人比較, IBD 患者糞便中擬桿菌門和厚壁菌門（特別是梭狀芽胞桿菌門）占比較低, 而變形菌門占比明顯更高[9］。

一些細菌豐度的改變與IBD 相關結腸炎的發(fā)生密切相關, 飲食中如含有過多的乳脂會導致結腸中沃氏噬膽菌增多, 激活腸道樹突狀細胞, 促進輔助型T 淋巴細胞1（helper T lymphocytes, Th1） 介導的結腸炎癥[10］；IBD 患者體內增多的硫酸鹽還原菌（脫硫弧菌）會導致體內與氧化應激相關的硫酸氫過度生成, 破壞腸上皮細胞, 進而引發(fā)腸黏膜炎癥[11］。在IBD 患者腸道中普氏梭狀芽孢桿菌豐度降低, 正常情況下, 其可以發(fā)酵體內無法消化的碳水化合物, 生成短鏈脂肪酸, 進而影響調節(jié)性T 淋巴細胞的分化和擴張, 對上皮細胞的生長有重要影響, 且短鏈脂肪酸中的丁酸是腸道中重要的抗炎因子, 與腸道黏蛋白的合成相關[12］。另一個與腸道炎癥密切相關的是黏附侵襲性大腸桿菌（adherent-invasiveEscherichia coli, AIEC）, IBD患者腸道中AIEC 大量增多, 直接影響腸道通透性, 改變腸道多樣性和組成, 并調節(jié)炎癥細胞的表達[13］。IBD 患者腸道中細菌多樣性和豐度發(fā)生了改變, 其通過影響腸道黏膜屏障、免疫反應和營養(yǎng)代謝等直接或間接地調節(jié)腸道炎癥的發(fā)生發(fā)展。

2.2 IBD 與腸道真菌迄今為止發(fā)表的大多數(shù)關于腸道微生物群系在IBD 中的作用研究均集中在細菌成分上, 關于腸道真菌與IBD 關系的研究相對較少, 但KIM 等[14］研究顯示：早在1988 年便存在釀酒酵母菌細胞壁成分的抗體與CD 發(fā)生有關的觀點。隨著科研水平的進步, 通過PCR 擴增18S 核糖體小亞基或內部轉錄間隔區(qū), 可以更加全面地評估真菌生物在腸道疾病中發(fā)揮的作用。一項針對IBD 患者糞便中真菌菌群的研究對內部轉錄間隔區(qū)1（internal transcribed spacer, ITS1） 進行測序發(fā)現(xiàn)：IBD 患者總體真菌多樣性升高, 甚至發(fā)現(xiàn)了一些只在IBD 患者腸道中出現(xiàn)的真菌[15］。

研究[16］顯示： IBD 患者所發(fā)生的腸道真菌共生失調主要表現(xiàn)為擔子菌門與子囊菌門占比升高, 但在另一項研究[17］中, IBD 患者腸道中2 種真菌門類并無明顯改變。IBD 患者糞便中工程釀酒酵母菌的占比改變則已經(jīng)得到了證實, 工程釀酒酵母菌可調節(jié)腸道中致病性代謝物水平, 從而保護結腸炎[18］。最新研究[19］顯示：食源性漢遜德巴利酵母在克羅恩病患者的炎癥組織中富集, 并可通過促使保護性巨噬細胞表達趨化因子配體5 （chemokine ligand 5, CCL5） 來阻止小鼠傷口愈合, 而在IBD 患者中傷口愈合占據(jù)重要地位；另一項研究[20］顯示：CD 患者中靶向白色念珠菌黏附素和分泌毒力因子的分泌型免疫球蛋白A （secretory immunoglobulin A, sIgA）反應失調, sIgA 可以通過塑造腸道中的微生物群落, 限制致病菌生長, 并通過免疫排斥增強宿主的保護性免疫, 在腸道屏障保護作用中發(fā)揮重要作用。

研究[21］顯示：腸道中的致病細菌可以產(chǎn)生真菌修飾化合物和分泌酶等, 對腸道真菌群落組成產(chǎn)生影響, FILYK 等[22］發(fā)現(xiàn)黏質鏈球菌可以產(chǎn)生2 種分泌蛋白Tfe1 和Tre2, 與白色念球菌和酵母菌等發(fā)生反應, 從而達到抗真菌的目的。細菌產(chǎn)生的短鏈脂肪酸同樣可以抑制白色念球菌的定植和易位跨越腸道屏障。由此可見, IBD 患者腸道細菌的改變與真菌的失調密切相關, 相互影響, 共同導致了腸道微生物群系的平衡失調。關于腸道真菌影響IBD 的機制普遍認為是IBD 易感基因在其中發(fā)揮了重要作用, 如缺乏參與腸道真菌免疫反應的CARD9 基因, 會使色氨酸無法代謝為芳基烴受體的配體, 阻礙IL-22 上調, 而IL-22 在IBD 的發(fā)生發(fā)展中起重要的調控作用[23］。

綜上所述, 真菌可能通過抑制病原體的生長、促進腸道內的免疫調節(jié)和新陳代謝, 進一步影響腸道疾病的進展, 針對特定的共生真菌群可為IBD 的治療提供新的思路。

2.3 IBD 與腸道蠕蟲腸道寄生蟲同樣影響著IBD 的發(fā)生, 流行病學[24］研究顯示：與發(fā)展中國家比較, 發(fā)達國家的IBD 發(fā)病率呈上升趨勢, 這可能與發(fā)達國家寄生蟲病發(fā)生率較低有關。研究[25］顯示：IBD 模型小鼠在感染蠕蟲（多回螺旋蟲、旋毛蟲和曼氏血吸蟲等） 后, 其結腸炎癥會有所改善, 這些蠕蟲有可能通過其分泌的產(chǎn)物, 激活腸道免疫系統(tǒng), 反而改善腸道炎癥, 這些改變可能是通過影響Th1 細胞因子的產(chǎn)生而發(fā)揮作用。蠕蟲感染期間, 宿主會產(chǎn)生強烈的Ⅱ型免疫反應, 以防止蠕蟲的定植, Ⅱ型免疫反應主要表現(xiàn)為M2 型巨噬細胞的極化和CD4+淋巴細胞中輔助型T 淋巴細胞2（helper T lymphocyte 2, Th2）的擴張, 伴隨著細胞因子和免疫球蛋白的產(chǎn)生, 腸上皮細胞快速更新, 黏蛋白產(chǎn)生加快, 胃腸動力增強, 從而促進蠕蟲的排出, 這其中還可能伴隨著Treg 群體的擴張以及傷口愈合分子的產(chǎn)生, 上述改變可能限制炎癥并促進腸道修復[26］。

研究[27］顯示：蠕蟲在IBD 發(fā)生發(fā)展過程中具有改善效果, SOKOL 等[28］研究顯示：潰瘍性結腸炎緩解期患者出現(xiàn)普氏瘧原蟲定植缺陷, 而普氏瘧原蟲種群的數(shù)量變化與結腸炎患者的臨床緩解情況相關。通過對普氏瘧原蟲的進一步研究, 認為普氏瘧原蟲通過刺激人外周血單個核細胞誘導產(chǎn)生白細胞介素10 （interleukin-10, IL-10）, 并抑制炎性細 胞 因 子[IL-12 和 干 擾 素γ （interferon-gamma, IFN-γ）］的產(chǎn)生, 從而達到抗炎的效果, 另一項研究[29］顯示：旋毛蟲可以通過其衍生抗體和重組蛋白, 抑制抗原提呈, 導致Treg 反應上調以及IL-10 產(chǎn)生增加, 進而糾正IBD 引起的免疫紊亂, 改善腸道炎癥。寄生蟲影響先天免疫和適應性免疫反應的機制仍需要更多臨床研究來確定。另一方面, 雖然采用寄生蟲治療似乎對免疫疾病有效, 但其缺點亦是顯而易見的。

2.4 IBD 與腸道病毒隨著科研水平的不斷進步, 通過對IBD 患者糞便樣本中分離出的病毒顆粒進行基因組分析, 結果[30］顯示：腸道中的病毒群主要由噬菌體組成。噬菌體是一種可感染細菌的病毒, 自從被發(fā)現(xiàn)后就作為抗菌劑, 但因其不可控性逐漸被抗生素所取代。隨著多重耐藥細菌的出現(xiàn), 抗生素的使用價值降低, 噬菌體療法逐漸重新得到重視[31］。NORMAN 等[32］在CD 患 者 的 直 腸 活 檢 樣本和糞便中發(fā)現(xiàn)了尾狀病毒科噬菌體的擴張, 這種擴張可以通過影響細胞溶解和編碼毒素等降低腸道微生物群系的多樣性；CLOONEY 等[33］則發(fā)現(xiàn)：IBD 患者體內的核心病毒體可能發(fā)生了從強毒性向溫和性的轉變, 這一結果與另一項在健康個體中觀察到的穩(wěn)定的核心病毒群的研究結果[34］一致。因此不難提出一種假設：裂解噬菌體可能有助于維持健康的腸道環(huán)境。腸道病毒對IBD 的影響主要體現(xiàn)在其對腸道細菌的影響上, 如IBD 患者腸道內的厚壁菌門數(shù)量減少, 而針對厚壁菌門的噬菌體數(shù)量增加。腸道病毒治療IBD 的療效已經(jīng)被證實[35］, 但在免疫原性和基因轉移, 或在病情發(fā)作和緩解期間病毒及噬菌體的組成方面的情況仍需繼續(xù)研究。

3 腸道微生物群系在IBD 治療中的作用

3.1 美沙拉嗪對IBD 患者腸道微生物群系的影響美沙拉嗪是治療CD 和UC 的常用藥物, 其主要成分是5-氨基水楊酸, 其能抑制前列腺素和白三烯的合成, 還能抑制前列腺素的釋放、中性粒細胞的遷移、脫粒及血小板活化因子的釋放, 從而降低腸壁炎癥反應[36］。研究[37］顯示：與未經(jīng)治療的IBD 患者比較, 美沙拉嗪減少了糞便中黏膜黏附細菌的濃度, 并且下調了與細菌侵襲性和抗生素耐藥性相關的基因在鼠傷寒沙門氏菌中的表達, 這均與IBD 的病情發(fā)展密切相關；PITCHER 等[38］通過對IBD 患者糞便中硫化物水平進行分析, 發(fā)現(xiàn)了美沙拉嗪治療的IBD 患者糞便中硫化物水平明顯降低, 表明美沙拉嗪可以抑制IBD 患者中硫酸鹽還原菌的生長和硫化物的產(chǎn)生, 從而保護腸上皮細胞的完整性。因此, 調節(jié)腸道微生物平衡可能是美沙拉嗪緩解IBD 癥狀的機制之一。

3.2 英夫利昔單抗對IBD 患者腸道微生物群系的影響英夫利昔單抗是一種人鼠嵌合體IgG1 抗腫瘤壞死因子α 單克隆抗體, 于2007 年經(jīng)中國國家食品藥品監(jiān)督管理總局（State Food and Drug Administration, SFDA）正式批準應用于CD 的治療[39］。英夫利昔單抗主要通過拮抗腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α, TNF-α）活性, 對免疫細胞的直接細胞毒性和誘導T 淋巴細胞凋亡來發(fā)揮抗炎作用。研究[27］顯示：英夫利西單抗的使用會影響腸道微生物群的組成, 這一過程主要是通過影響腸道蠕蟲豐度來實現(xiàn)的, 服用英夫利昔單抗后, IBD 患者體內普氏瘧原蟲的豐度增加, 普氏瘧原蟲可以通過刺激人外周血單個核細胞誘導產(chǎn)生IL-10, 抑制炎性細胞因子的產(chǎn)生, 從而達到抗炎效果；也有研究[40］顯示：英夫利西單抗治療3 個月后, CD患者體內大腸桿菌數(shù)量相對下降, 而普氏梭狀芽孢桿菌的數(shù)量相對增加, 即英夫利昔單抗可能會通過影響腸道蠕蟲及細菌的豐度來改善CD 患者癥狀, 但其確切機制仍需要更多的臨床試驗進行探索。

3.3 硫唑嘌呤和糖皮質激素對IBD 患者腸道微生物群系的影響硫唑嘌呤是具有免疫抑制作用的抗代謝劑, 主要通過抑制T 淋巴細胞的活性而影響腸道免疫, 研究[40］顯示：硫唑嘌呤的治療增加了黏膜細菌的濃度和黏附性, 并明顯降低了IBD 患者糞便樣本中的細菌的多樣性和豐度。

關于糖皮質激素對腸道微生物群影響的研究較少。在小鼠模型中, HUANG 等[41］發(fā)現(xiàn)：糖皮質激素增加了雙歧桿菌和乳桿菌的豐度, 同時降低了黏液螺桿菌的百分率, 但SIPPOLA 等[42］通過對IBD 模型狗的研究顯示：采用糖皮質激素治療對腸道微生物群系的組成無影響, 即硫唑嘌呤和糖皮質激素有可能改變了腸道微生物群系的組成, 但這種改變并無確切的證據(jù)。

3.4 益生菌、植物性纖維和發(fā)酵食品對IBD 的治療效果益生菌可以通過調節(jié)腸道微生物群系的組成而改善宿主腸道癥狀, 其中乳桿菌、雙歧桿菌和鏈球菌等細菌已被證實對胃腸道炎癥有一定的臨床療效[43］。研究[44］顯示：益生菌對CD 患者并無緩解效果, 因此關于益生菌對IBD 的療效仍需要大量更詳細的隨機對照試驗證實。

新型冠狀病毒肺炎（corona virus disease-2019, COVID-19）的大流行使人們對飲食所發(fā)揮的增強免疫力的作用越來越關注, RACHUL 等[45］研究顯示：富含發(fā)酵食品或植物性纖維的飲食可能會影響健康成年人的免疫狀態(tài)和腸道菌群的功能, 飲食的改變可以增加腸道微生物組多樣性, 并改變菌群結構, 降低炎癥標志物水平, 但這對于IBD 是否有療效仍然是未知的。

3.5 糞菌微生物區(qū)系移植（fecal microbiota transplantation, FMT）對IBD 的 療 效FMT 是 通過轉移健康供者的腸道微生物群系來恢復患者的腸道微生物群系。FMT 在臨床上已經(jīng)被用于對艱難梭菌反復感染的治療, 也有臨床試驗驗證了FMT對IBD 的治療效果, 研究[46-47］顯示：多數(shù)IBD 患者經(jīng)過FMT 治療后, 出現(xiàn)了臨床癥狀緩解, SHA等[48］研究顯示：78%的IBD 患者癥狀得到了臨床緩解, 但WEINGARDEN 等[49］研究顯示：只有45%的IBD 患者癥狀得到改善, 這可能與供者的選擇和患者病情的嚴重程度有關。另一方面, 經(jīng)FMT 治療后癥狀改善的IBD 患者腸道中產(chǎn)生丁酸的細菌明顯增多, 這可能對于優(yōu)化FMT 治療方法提 供 了 新 的 思 路[50］。FMT 具 有 足 夠 的 安 全 性[46］, 除了可能導致較輕的腸道炎癥, 并無嚴重的并發(fā)癥。

4 展 望

腸道微生物群系失調在IBD 的發(fā)生過程中發(fā)揮了重要作用, 但生物失調只是IBD 發(fā)生過程中一方面的變化, 而且在IBD 的發(fā)展過程中, 是腸道微生物群系持續(xù)影響腸道炎癥, 還是腸道炎癥發(fā)生后影響了腸道微生物群系的組成, 這一點尚不清楚。本研究總結了腸道微生物群系, 包括細菌、真菌、病毒和蠕蟲在IBD 患者腸道內的改變, 這些腸道微生物通過分泌物或自身作用, 參與免疫反應, 影響了腸道的免疫平衡和腸黏膜屏障的完整性, 進而對IBD 產(chǎn)生緩解或加重的效果。通過對腸道微生物抗炎機制的研究, 可以從細菌、真菌、病毒和蠕蟲中提取出可以改善腸道炎癥的部分物質, 衍生出新的藥物, 以應對多重耐藥細菌的出現(xiàn)。疾病的發(fā)展過程、藥物的使用和環(huán)境因素均會影響腸道微生物群系的組成, 個體的差異性可能是影響腸道微生物群系研究的最大阻力。未來應進行更大規(guī)模的前瞻性縱向研究, 確定遺傳學、環(huán)境因素和腸道微生物群系之間的關系。

綜上所述, 隨著IBD 發(fā)病率在全球范圍內不斷增高, 采用腸道微生物群系治療IBD 對緩解IBD 患者的癥狀至關重要。