胡 彤，龐 智，3

1. 南京醫(yī)科大學(xué)附屬蘇州醫(yī)院北區(qū)消化內(nèi)科（江蘇蘇州 215008）

2. 蘇州市立醫(yī)院北區(qū)消化內(nèi)科（江蘇蘇州 215008）

3. 蘇州市消化系疾病與營養(yǎng)研究中心（江蘇蘇州 215008）

炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）是一種病因尚不明確的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，主要包括克羅恩?。–rohn's disease，CD）和潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）兩個(gè)亞型。目前研究認(rèn)為IBD的發(fā)生發(fā)展是環(huán)境、微生態(tài)和免疫介導(dǎo)因子在遺傳易感宿主中相互作用的結(jié)果。鑒于IBD患者腸道微生態(tài)發(fā)生了改變，且參與了IBD的發(fā)病，本研究就腸道微生態(tài)在IBD中生理作用及診療價(jià)值進(jìn)行介紹。

1 炎癥性腸病與腸道微生態(tài)

人體腸道微生態(tài)主要由超過100萬億個(gè)不同的微生物組成，包括細(xì)菌、真菌、病毒和寄生蟲等。腸道微生物所包含的基因是宿主基因組的100多倍[1]。腸道細(xì)菌群主要分為厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門和放線菌門，健康成人以厚壁菌門和擬桿菌門為主[2]。整個(gè)胃腸道的細(xì)菌數(shù)量也存在差異，結(jié)腸菌種的數(shù)量和多樣性均高于胃和小腸[3]。

IBD患者腸道微生態(tài)變化主要表現(xiàn)為菌群失調(diào)，包括菌群多樣性，以及種類和豐度發(fā)生改變。與健康人群相比，IBD患者腸道菌群中占主導(dǎo)的厚壁菌門和擬桿菌門的豐度減少，而變形菌門和放線菌門的占比相應(yīng)增加[4-5]。基于16s測(cè)序技術(shù)，Gevers等對(duì)未接受治療的CD患者的研究顯示，消除藥物對(duì)微生態(tài)的混淆效應(yīng)后，CD患者腸黏膜中巴氏桿菌、韋榮球菌、奈瑟菌和梭桿菌的數(shù)量增加，擬桿菌、糞桿菌、瘤胃球菌和糞腸球菌的豐度減少[6]。CD與UC患者的腸道微生物組成也存在差異，與UC患者相比，CD患者腸道微生物中有益的糞桿菌、甲烷短桿菌和顫螺旋菌豐度減少[7]。此外，本團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)IBD患者腸道微生態(tài)中真菌的菌群結(jié)構(gòu)也發(fā)生了改變[8]。

IBD患者腸道微生態(tài)的改變可能與疾病活動(dòng)度、治療方式等有關(guān)。Halfvarson等對(duì)128名受試者進(jìn)行了2年的隨訪，研究發(fā)現(xiàn)，IBD患者的微生物構(gòu)成較健康對(duì)照組隨時(shí)間的波動(dòng)更大，其中回腸CD患者與健康對(duì)照組的偏差最大，微生物群的波動(dòng)與因病加強(qiáng)用藥存在一定相關(guān)性[7]。此外，Yilmaz等研究顯示，與未經(jīng)手術(shù)治療的CD患者相比，小腸切除術(shù)后的CD患者腸道微生物中副擬桿菌和梭狀芽胞桿菌減少、腸桿菌增加，進(jìn)一步研究顯示毛螺菌和瘤胃球菌的紊亂與CD患者抗腫瘤壞死因子-α（抗TNF-α）治療的不良反應(yīng)和術(shù)后疾病復(fù)發(fā)有關(guān)[9]。

2 腸道微生態(tài)在炎癥性腸病發(fā)病中的作用

腸道微生態(tài)參與IBD的許多生理過程，包括消化與代謝功能、上皮屏障的調(diào)節(jié)、宿主免疫系統(tǒng)的發(fā)育和調(diào)節(jié)等。

2.1 消化與代謝

腸道微生態(tài)參與了消化與代謝的過程，產(chǎn)生多種氨基酸、維生素，并進(jìn)行膽汁的轉(zhuǎn)化[10]。短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）是由人類無法自然消化的膳食植物纖維發(fā)酵產(chǎn)生，主要包括乙酸、丙酸、丁酸，是結(jié)腸上皮的能量來源，其在調(diào)節(jié)腸道免疫穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮關(guān)鍵作用[11-12]。SCFAs可能通過G蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptors，GPCRs）激活細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子和細(xì)胞因子，調(diào)節(jié)保護(hù)性免疫和組織炎癥[13]。Lloyd-Price等研究分析了132名IBD患者的黏膜、血液和糞便樣本，發(fā)現(xiàn)兼性厭氧菌增加、專性厭氧菌減少，其代謝物SCFAs水平降低，促進(jìn)了腸道炎癥進(jìn)展[14]。琥珀酸是三羧酸循環(huán)中間體，是重要的促炎因子，是巨噬細(xì)胞對(duì)脂多糖反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)[15]。Laserna-Mendieta等研究顯示，與健康對(duì)照組相比，IBD患者腸道組織及糞便中琥珀酸水平相對(duì)增加，從腸道微生態(tài)的角度來看，利用琥珀酸的考拉桿菌在UC和CD患者中的含量均低于健康個(gè)體[16]。此外，膽汁酸是脂肪吸收和消化所需的乳化劑，膽汁酸的缺乏可能促進(jìn)炎癥反應(yīng)，并導(dǎo)致潛在有害細(xì)菌的繁殖[10]。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)UC和CD患者厚壁菌門及瘤胃球菌減少，進(jìn)而出現(xiàn)膽汁酸吸收不良和繼發(fā)性膽汁酸缺乏，最終導(dǎo)致持續(xù)腹瀉癥狀[17-18]。

2.2 腸道屏障

腸道微生態(tài)與宿主之間形成腸道黏膜屏障，表現(xiàn)為腸上皮內(nèi)的黏液雙分子層和細(xì)胞連接，形成包含微生物群的物理屏障。此外，抗菌肽的分泌，如潘氏細(xì)胞、杯狀細(xì)胞等產(chǎn)生的防御素，形成了抗微生物入侵的化學(xué)屏障[19-20]。核苷酸結(jié)合寡聚域2（nucleotide oligomerization domain 2，NOD2）作為細(xì)胞內(nèi)細(xì)菌防御因子在腸上皮細(xì)胞中表達(dá)，有助于對(duì)共生微生物的免疫應(yīng)答。NOD2突變可能導(dǎo)致黏液層出現(xiàn)缺陷、屏障破壞及抗菌肽的減少進(jìn)而使致病菌擴(kuò)張[21]。腸道細(xì)菌產(chǎn)生的SCFAs，特別是丁酸，可誘導(dǎo)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cell，Treg）的發(fā)育，促進(jìn)杯狀細(xì)胞產(chǎn)生黏液，從而加強(qiáng)黏膜屏障[22]，而目前研究表明，IBD患者腸道微生態(tài)中產(chǎn)生丁酸的細(xì)菌，如普拉梭菌、 瘤胃球菌、羅氏菌和梭狀芽胞桿菌的數(shù)量減少[23]。鏈球菌芽孢產(chǎn)生的吲哚代謝產(chǎn)物，如吲哚丙烯酸（indoleacrylic acid，IA）可增強(qiáng)腸上皮屏障功能，減輕炎癥反應(yīng)，而IBD患者腸道中IA的生物合成減少，可能導(dǎo)致屏障功能障礙[24]。由此可見，腸道微生態(tài)在腸黏膜屏障中扮演了重要的角色。

2.3 宿主免疫

腸道微生態(tài)在宿主免疫系統(tǒng)的成熟中起著重要作用。T細(xì)胞參與炎癥和局部免疫反應(yīng)，其中Treg是炎癥的負(fù)性調(diào)節(jié)因子，而腸道中脆弱類桿菌和梭狀芽胞桿菌可刺激Treg的分化[25]。動(dòng)物模型顯示，無菌環(huán)境可預(yù)防基因易感小鼠結(jié)腸炎的發(fā)生，而無菌小鼠經(jīng)IBD患者糞便微生物定植后，腸道Th17細(xì)胞數(shù)量增加、Treg數(shù)量減少，為探索人類腸道微生態(tài)的發(fā)病機(jī)制提供了參考[26]。特異性大腸桿菌，如黏附性侵襲性大腸桿菌（adhesive-invasive escherichia coli，AIEC） 在巨噬細(xì)胞中具有復(fù)制能力，可逃避免疫細(xì)胞的殺傷，引發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)[27]，除直接影響自噬機(jī)制外，還可抑制自噬過程，使其在細(xì)胞內(nèi)存活和生長。AIEC在巨噬細(xì)胞內(nèi)的持續(xù)復(fù)制導(dǎo)致高水平的TNF-α分泌，但不誘導(dǎo)細(xì)胞死亡，促使腸道炎癥進(jìn)展和AIEC過度定植[28]。上述研究表明，腸道微生態(tài)是免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分，其變化與IBD的發(fā)病相關(guān)。

3 腸道微生態(tài)在炎癥性腸病診療中的應(yīng)用

3.1 診斷

隨著基因組學(xué)的快速發(fā)展，許多研究發(fā)現(xiàn)，某些特定細(xì)菌群落的多樣性和豐度變化可用于IBD的診斷。Lopez-Siles等研究顯示，IBD患者普拉梭菌豐度顯著低于健康對(duì)照組，普拉梭菌與大腸桿菌結(jié)合分析可鑒別結(jié)腸CD和回結(jié)腸CD[29]。Vatn等研究也發(fā)現(xiàn)，與非CD患者相比，CD患者糞便樣本中普拉梭菌、消化鏈球菌科、糞厭氧棒桿菌、甲烷短桿菌、克里斯滕森菌、埃希氏桿菌的豐度增加，可用于鑒別CD患者[30]。此外，普拉梭菌、布勞特氏菌、糞球菌、龐大真桿菌和大腸桿菌也被認(rèn)為可能是診斷IBD的生物標(biāo)志物[31]。

腸道微生態(tài)對(duì)IBD患者疾病活動(dòng)的評(píng)估也具有一定的價(jià)值。本團(tuán)隊(duì)既往研究發(fā)現(xiàn)，CD患者具核梭桿菌檢出率和豐度顯著升高，可能與腸道炎癥活動(dòng)有關(guān)[32]。He等研究顯示，與健康對(duì)照組相比，UC患者糞便樣本微生物群多樣性較低，尤其在活動(dòng)期[33]?；顒?dòng)期UC患者變形菌門的豐度顯著高于緩解期患者，而厚壁菌門的豐度則相反。克雷伯菌、腸球菌和嗜血桿菌在活動(dòng)期UC患者中較高，而羅氏菌、布魯氏菌和糞桿菌在緩解期UC患者中較高。另有研究通過分析輕、中、重度活動(dòng)IBD患者的糞便微生物群，發(fā)現(xiàn)放線菌門和變形菌門相對(duì)增加而厚壁菌門減少，且與IBD的嚴(yán)重程度密切相關(guān)[34]。

3.2 治療

3.2.1 飲食

飲食的改變可能導(dǎo)致腸道微生態(tài)多樣性減少及功能受損，同時(shí)還與IBD的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)。以大量紅肉等為基礎(chǔ)的西式飲食會(huì)導(dǎo)致嗜膽菌屬和擬桿菌等耐膽汁細(xì)菌增加，而厚壁菌門數(shù)量減少，增加IBD的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，而植物性飲食可使厚壁菌門的數(shù)量增加[35]。一項(xiàng)納入52例IBD患者的研究發(fā)現(xiàn)，低可發(fā)酵低聚糖、雙糖、單糖和多元醇飲食的患者普拉梭菌的豐度顯著低于對(duì)照組，腸道癥狀緩解率高于對(duì)照組[36]。Laura等分析了173種飲食因素與1 425名受試者腸道微生態(tài)的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)快餐、加工肉類、軟飲料和焦糖與梭狀芽胞桿菌、瘤胃球菌和厚壁菌門的豐度呈正相關(guān)，其可能通過產(chǎn)生內(nèi)毒素和誘導(dǎo)Th17細(xì)胞，導(dǎo)致腸道通透性改變和腸道炎癥發(fā)生，并提出長期進(jìn)食豆類、蔬菜、水果和堅(jiān)果，增加植物性食物、低脂發(fā)酵乳制品和魚類的攝入，減少烈性酒、加工過的高脂肪肉類和軟飲料的攝入，有可能通過改變腸道微生態(tài)從而阻止腸道炎癥的發(fā)生[37]。然而，也有研究指出，減少紅肉和加工肉類的攝入并未降低CD的發(fā)病率[38]。由于混雜因素和患者依從性的影響， 飲食在IBD治療中的作用尚需大樣本、多中心的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)加以驗(yàn)證。

3.2.2 益生菌

益生菌可有效調(diào)節(jié)腸道菌群失衡，改善微生態(tài)環(huán)境，增強(qiáng)腸道黏膜屏障功能，調(diào)節(jié)局部和全身免疫反應(yīng)，為IBD等疾病的治療提供新的選擇[39]。雙歧桿菌、乳酸桿菌、VSL#3益生菌等已被廣泛應(yīng)用于臨床治療。與安慰劑相比，益生菌（短雙歧桿菌、雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌）治療患者在臨床緩解指數(shù)和組織學(xué)評(píng)分方面的變化均提示疾病顯著改善[40]。益生菌雞尾酒療法在治療IBD上有著巨大的潛力，8種益生菌的混合物VSL#3可通過抑制HMGB1的釋放，阻斷HMGB1介導(dǎo)的腸道屏障功能障礙，改善結(jié)腸炎小鼠模型的腸道炎癥和糞便微生態(tài)失衡[41]。一項(xiàng)Meta分析指出益生菌可誘導(dǎo)及維持IBD緩解，降低UC疾病活動(dòng)指數(shù)，補(bǔ)充益生菌可增加IBD患者腸道內(nèi)有益菌群（尤其是雙歧桿菌）的數(shù)量，使用1010～1012cfu/d的益生菌劑量可能是緩解IBD的參考范圍[42]。

3.2.3 糞菌移植

糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）是一種基于腸道微生態(tài)調(diào)節(jié)的治療方式，通過將健康人群糞便中的功能性細(xì)菌移植到患者的胃腸道中來重建腸道菌群，是目前公認(rèn)的難辨梭狀芽胞桿菌感染的治療手段，為IBD的治療帶來了新的思路[43]。FMT可增加SCFAs的產(chǎn)生，有助于維持腸上皮屏障完整性，降低腸道通透性和疾病嚴(yán)重程度[44]。FMT還可通過抑制Th1分化、T細(xì)胞活性、白細(xì)胞黏附和炎癥因子的產(chǎn)生以恢復(fù)免疫失調(diào)[45]。Tan等研究發(fā)現(xiàn)FMT組患者治療8周后在總體臨床或內(nèi)鏡緩解率方面均顯著高于安慰劑組（37% vs. 18%，P＜0.05）[46]。Sood等對(duì)129例接受FMT治療的活動(dòng)期UC患者隨訪22周，其中101例患者可耐受FMT規(guī)律治療[47]。此外，腹部不適、腹脹和低熱是FMT術(shù)后最常見的短期不良事件，長期不良事件包括蕁麻疹、關(guān)節(jié)炎、關(guān)節(jié)痛、抑郁、部分感音神經(jīng)性聽力損失和過敏性支氣管炎。但FMT治療尚無供體選擇、治療流程等標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.4 生物制劑

腸道微生態(tài)的改變可能預(yù)測(cè)生物制劑臨床治療IBD的效果。一項(xiàng)抗TNF治療CD患者的研究發(fā)現(xiàn)，失應(yīng)答患者腸黏膜中瘤胃球菌增加，而應(yīng)答組患者霍氏真桿菌、挑剔真桿菌、埃希氏菌的數(shù)量增加，且產(chǎn)丁酸菌豐度較失應(yīng)答組提高[48]。David等也提出結(jié)合史密斯側(cè)盤菌、嗜粘蛋白阿克曼菌、普拉梭菌的相對(duì)豐度可預(yù)測(cè)活動(dòng)性IBD患者對(duì)抗TNF-α治療的反應(yīng)[49]。另一項(xiàng)維得利珠單抗治療IBD的前瞻性研究中，有應(yīng)答的CD患者腸道菌群α多樣性顯著升高，治療前糞便中羅氏菌、伯克霍爾德菌增多的CD患者療效更好，在獲得緩解患者的基線樣本中，包括支鏈氨基酸合成在內(nèi)的13條通路顯著富集[50]。此外，普拉梭菌基線水平升高可預(yù)測(cè)IBD患者對(duì)英夫利昔單抗和烏司奴單抗治療的應(yīng)答，而對(duì)抗TNF藥物和烏司奴單抗治療應(yīng)答的患者在治療后普拉梭菌增加[51]。因此，微生態(tài)的變化可以作為對(duì)生物制劑療效反應(yīng)的標(biāo)志。

4 結(jié)語

隨著我國IBD發(fā)病率的逐漸升高，腸道微生態(tài)在IBD診療中的價(jià)值受到越來越多的關(guān)注。目前人們對(duì)腸道微生態(tài)在IBD領(lǐng)域的研究尚處于初始階段，臨床應(yīng)用尚需進(jìn)一步的探索。