夏紹萱 劉 浩 李佳林 周昱彤 韓 民

1.貴州醫(yī)科大學研究生學院，貴州貴陽 550004；2.貴州醫(yī)科大學附屬醫(yī)院肝膽外科，貴州貴陽 550004

消化道菌群作為人體最重要的微生態(tài)系統(tǒng)，在預(yù)防病原體入侵、構(gòu)成生物屏障、免疫調(diào)節(jié)及應(yīng)答、物質(zhì)代謝等方面起著重要作用[1]。人體腸道微生態(tài)系統(tǒng)處于動態(tài)平衡，這種平衡與膽胰疾病相互作用。相較于傳統(tǒng)診療方式，疾病腸診甚至疾病腸治逐漸成為現(xiàn)代醫(yī)學研究的新熱點。以腸道菌群作為膽胰疾病診療突破點也逐漸受到關(guān)注。

1 消化道微生態(tài)概述

消化道菌群對維持人體正常生理功能意義重大，其中以類桿菌、優(yōu)桿菌、消化球菌、雙歧桿菌等專性厭氧菌為主，約占總菌量的99%[2]。因人體消化道較長且各段生理功能不同，腸道菌群的分布與豐度在不同腸段也不同，大腸含菌量最高，占糞便重量的60%以上。腸道菌群受多種因素干擾，如年齡、情緒、飲食、疾病及藥物等。隨著我國人民生活及醫(yī)療水平的提高、飲食多樣化、抗生素應(yīng)用等，消化道微生態(tài)失衡愈發(fā)受到關(guān)注。

隨著高通量宏基因測序、16S rRNA 測序等技術(shù)的發(fā)展，人們對消化道菌群的認識逐漸深入。消化道菌群與炎癥反應(yīng)關(guān)系密切，可能參與胰腺炎發(fā)病[3]，某些特定類型口腔微生物與胰腺癌高度相關(guān)[4]。腸道菌群及其代謝產(chǎn)物可通過腸道黏膜或十二指腸乳頭進入膽胰管，與膽胰疾病的關(guān)系不容忽視。

2 消化道菌群與膽系感染

既往認為膽道因其特殊微環(huán)境（高濃度膽汁酸、pH、缺乏營養(yǎng)物質(zhì)等），無細菌定植；但近年在某些無膽道疾病患者膽汁中檢出細菌[5]。因膽汁取樣多有創(chuàng)，如經(jīng)內(nèi)鏡逆行性胰膽管造影術(shù)、經(jīng)皮肝穿刺膽道引流術(shù)，阻礙了膽道微生態(tài)的研究。Dyrhovden 等[6]發(fā)現(xiàn)，86%的中、重度急性膽囊炎患者膽汁中存在微生物，細菌檢出率達80%。

Asai 等[7]分析了1998 年1 月至2010 年9 月于東邦大學醫(yī)學中心行膽囊切除術(shù)的患者，對其術(shù)前或術(shù)中采集的膽汁行細菌學分析，發(fā)現(xiàn)膽道感染與膽囊炎密切相關(guān)。膽汁中埃希菌屬、克雷伯菌屬、腸球菌屬、腸桿菌屬等均與膽囊炎有關(guān)，以大腸埃希菌較引人關(guān)注[8]。近年國內(nèi)某機構(gòu)分析了2014—2019 年各成員單位上報的膽汁標本細菌及藥敏數(shù)據(jù)[9]發(fā)現(xiàn)，近6 年前八位的細菌分布無變化，大腸埃希菌是最主要致病菌（29.2%～32.4%），肺炎克雷伯菌第二（12.1%～13.2%）。腸桿菌科廣泛存在于人體腸道中，其膽汁中數(shù)量與毒素的水平可能呈正相關(guān)。

Oddi 括約肌功能障礙或先天發(fā)育不良可致腸膽反流，腸道細菌侵入膽道，但其如何在膽道惡劣環(huán)境中定植并引發(fā)炎癥反應(yīng)暫不明。早在20 世紀末有研究發(fā)現(xiàn)，某些乏細胞壁細菌變種能在無胞壁狀態(tài)下生存，其對作用于胞壁的抗生素普遍耐藥，長期存在可致組織局部或廣泛的慢性炎癥[10]。Kragh 等[11]發(fā)現(xiàn)，部分菌群可產(chǎn)生類似保護被膜的細菌黏液，利于其定植及免疫逃脫。

3 消化道菌群與膽結(jié)石

3.1 腸道菌群與膽結(jié)石相關(guān)性

膽結(jié)石發(fā)病機制復(fù)雜，肥胖、飲酒、飲食不規(guī)律及家族史等均是其危險因素，環(huán)境和遺傳因素被認為共同參與其中。Wang 等[8]通過對正常人和膽結(jié)石患者糞便微生物DNA 行16S rRNA 基因測序，發(fā)現(xiàn)膽石癥患者存在明顯腸道菌群失衡。

3.2 腸道菌群參與形成膽結(jié)石機制

3.2.1 膽汁酸代謝 膽汁酸是膽汁主要成分，膽固醇在肝細胞經(jīng)7α-羥化酶合成初級膽汁酸，再與甘氨酸或牛磺酸結(jié)合，形成結(jié)合膽汁酸。隨后膽汁進入膽囊暫存及濃縮，待排入腸腔發(fā)揮作用（如促進脂類物質(zhì)、脂溶性維生素吸收以及作為某些代謝后物質(zhì)載體）。部分菌群（如雙歧桿菌、乳酸桿菌等）具有膽汁酸鹽水解酶（bile salt hydrolase，BSH）活性，結(jié)合膽汁酸排入腸腔后可被其水解催化為游離膽汁酸[12]，游離膽汁酸經(jīng)腸道細菌（如梭桿菌、擬桿菌等）參與的7α-羥基脫氧及羥基類固醇脫氫反應(yīng)后轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸[13]，95%以上的膽汁酸被回腸黏膜上皮重新吸收入血返回肝臟，形成膽汁酸腸肝循環(huán)。7α-羥化酶作為限速酶，腸道細菌多影響該酶活性而參與膽汁酸代謝。膽汁酸可通過法尼醇X 受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）和G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1（gprotein-coupled bile acid re ceptor 1，GPBAR1）調(diào)節(jié)膽汁酸、脂蛋白、葡萄糖以及藥物和能量代謝[14]。

腸道中具有BSH 活性的菌屬超過100 種[15]，腸道菌群紊亂很可能導(dǎo)致腸腔中產(chǎn)BSH 菌量及活性增加，造成腸腔游離膽汁酸蓄積。過多游離膽汁酸通過激活FXR 最終抑制7α-羥化酶活性及表達[14]，使膽汁酸合成減少、膽固醇增多，致其過飽和進而易于析出形成結(jié)石。腸道菌群除參與結(jié)合膽汁酸水解外，初級膽汁酸轉(zhuǎn)變?yōu)榇渭壞懼嵋残枰承┠c道細菌參與，如具有7α-脫羥基活性的毛螺菌科、消化鏈球菌科等菌株[16]。若因腸道菌群紊亂致該類細菌活性或菌量增加，腸腔次級膽汁酸將過多積累，由于人體肝臟難以將次級膽汁酸直接羥化代謝，使得膽汁中含量過高而析出成石。人體膽囊上皮細胞和平滑肌細胞高表達GPBAR1，游離膽汁酸可有效激動該受體并促進膽汁分泌及負性調(diào)控膽囊收縮，造成膽囊充盈、膽汁淤積，也有助于結(jié)石形成[17]。

膽汁酸經(jīng)膽道及十二指腸乳頭排入腸腔參與消化，其代謝受腸道菌群調(diào)節(jié)，而腸道菌群的分布及豐度又可受膽汁酸影響，故腸道菌群失衡致膽汁酸代謝紊亂可能是膽結(jié)石形成的重要因素。

3.2.2 免疫系統(tǒng) 除膽汁酸代謝外，免疫功能也被發(fā)現(xiàn)可能參與膽石形成。實驗發(fā)現(xiàn)，人為培育的缺乏T 細胞免疫功能的小鼠其結(jié)石率明顯降低，而免疫重建后，其結(jié)石率升高[18]。研究顯示，使用美托洛爾抑制小鼠中性粒細胞形成，能有效抑制其體內(nèi)膽結(jié)石形成，同時該研究也在實驗小鼠膽結(jié)石中發(fā)現(xiàn)了中性粒細胞相關(guān)代謝物質(zhì)[19]。腸道菌群失調(diào)可能是膽汁淤積的危險因素[20]。研究發(fā)現(xiàn)，膽道梗阻患者消化道黏膜CD4+、CD8+T 細胞及CD4+/CD8+比值降低[21]，腸黏膜屏障降低又加重菌群失調(diào)。腸道被稱為人體最大的免疫器官，腸道菌群是否影響以及如何影響人體免疫系統(tǒng)而參與膽結(jié)石形成還需更進一步研究。

3.2.3 β-葡萄糖苷酶（β-glucosidase，β-G）與磷脂酶 β-G 致膽色素結(jié)石機制最早由Maki[22]提出，部分侵入膽道的細菌具有β-G 活性，可將結(jié)合膽紅素分解為游離膽紅素，與膽汁中鈣離子結(jié)合成膽紅素鈣。此外，膽道細菌產(chǎn)生磷脂酶[23]水解磷脂生成棕櫚酸，也可與膽汁中鈣離子結(jié)合形成沉淀。前文述侵入膽道的部分細菌可分泌類似保護被膜的黏液，Maki[22]發(fā)現(xiàn)該黏液可能促進膽紅素鈣及棕櫚酸鈣相互聚集沉淀致石。

慢性膽道感染遷延不愈致膽管上皮損傷或膽道狹窄，也可增加膽結(jié)石風險。綜上，消化道菌群參與膽結(jié)石形成可能涉及多種機制，值得深入研究，為將來膽結(jié)石早期防治提供新的理論基礎(chǔ)。

4 消化道微生態(tài)菌群與膽道腫瘤

膽囊癌惡性度高，其危險因素包括慢性膽囊炎、膽囊結(jié)石、膽囊息肉及瓷化膽囊等。研究顯示，膽囊癌、膽管癌患者普遍存在腸道菌群紊亂[24]?？赡苣c道菌群紊亂致某些膽汁酸鹽降解產(chǎn)物推動或加重了腫瘤的發(fā)展。研究顯示，螺旋桿菌感染的小鼠出現(xiàn)CD4+T細胞受損介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)及白細胞介素（interleukin，IL）-10 缺陷，而CD4+T 細胞與IL-10 被認為能下調(diào)腫瘤壞死因子-α 與NO 合酶（nitric oxide synthase，NOS）表達而抑制癌變[25]。NOS 可調(diào)控部分環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2），COX-2 被發(fā)現(xiàn)在消化系統(tǒng)腫瘤組織中高表達[26]，與腫瘤啟動子及侵襲力相關(guān)。NOS 促合成的NO 也被認為能干擾DNA 修復(fù)而促癌[27]，低水平的NO 驅(qū)動致癌途徑、免疫抑制、轉(zhuǎn)移和血管生成。

此外，Rühlemann 等[28]發(fā)現(xiàn)表達胺氧化酶的韋榮球菌屬和表達膽汁鹽水解酶的乳桿菌在原發(fā)性硬化性膽管炎（primary sclerosing cholangitis，PSC）患者腸道中明顯增多，膽汁酸代謝失調(diào)、腸道-肝淋巴細胞運輸異?？赡苌婕爸虏∵^程。同時有研究顯示，PSC可顯著增加膽道腫瘤患病率[29]，相關(guān)機制目前暫未明確。

5 消化系統(tǒng)微生態(tài)菌群與胰腺疾病

5.1 消化道菌群與胰腺炎

胰腺炎（尤其是急性胰腺炎）是臨床較為常見的疾病，胰酶和其他水解酶異常激活致全身炎癥反應(yīng)綜合征（systemic inflammatory response syndrome，SIRS）及微循環(huán)障礙是急性胰腺炎的病理特點。消化道菌群參與腸黏膜屏障構(gòu)成，胰腺炎患者腸道屏障受損、黏膜通透性增加、胰腺組織中檢出細菌等均提示腸道菌群與胰腺炎相關(guān)。胰腺炎并發(fā)癥（如腸道炎癥反應(yīng)、消化道血供減少、繼發(fā)感染等）又加重菌群失調(diào)，故腸道菌群與胰腺炎相互作用、相互影響。

慢性胰腺炎（chronic pancreatitis，CP）患者腸道菌群較正常人不同，小腸菌群過度生長（small intestinal bacterial overgrowth，SIBO）作為腸道菌群失調(diào)的表現(xiàn)，被發(fā)現(xiàn)與CP 相關(guān)。研究顯示，CP 患者伴SIBO 高達33.3%[30]。腸黏膜通透性增加、菌群移位及長期炎癥因子刺激被認為與CP 相關(guān)。普拉梭菌作為一種有益菌（占人體腸道菌群的5%～15%），可促腸黏膜上皮增生及緊密連接蛋白合成以改善腸黏膜屏障功能，還能通過誘導(dǎo)IL-10 和調(diào)節(jié)腸道T 細胞反應(yīng)參與抗炎，而其被發(fā)現(xiàn)在CP 患者腸道中明顯減少[31]。雙歧桿菌被認為可影響腸黏膜屏障，其參與合成某些短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFA）[32]，而SCFA 具有腸黏膜屏障保護功能[33]。CP 作為胰腺腫瘤的危險因素之一，腸道菌群與CP 相關(guān)性同樣適用于胰腺癌。

Ye 等[34]發(fā)現(xiàn)，急性胰腺炎大鼠腸道菌群較對照組差異明顯，大鼠腸道黏膜屏障功能受損、腸道菌群失衡可促進和加重急性胰腺炎。而針對人體的一項研究[3]也得出類似結(jié)論，研究發(fā)現(xiàn)急性胰腺炎患者腸球菌增多，雙歧桿菌減少，血清IL-6 等炎癥指標與腸桿菌科細菌量呈正相關(guān)，與雙歧桿菌呈負相關(guān)，血漿內(nèi)毒素與腸球菌呈正相關(guān)。Zhang 等[35]使用高通量16S rRNA 測序?qū)ξ⑸锞哼M行分析發(fā)現(xiàn)，急性胰腺炎患者糞便中擬桿菌門和變形桿菌門的含量較高，厚壁菌門和放線菌門的含量較低，腸道菌群多樣性較對照組明顯下降?？梢娤谰涸谝认傺装l(fā)病中具有不可忽視的作用，消化道微生態(tài)的調(diào)節(jié)會是胰腺炎治療的有效突破口。

5.2 消化道菌群與胰腺癌

90%胰腺癌起源于腺管上皮，惡性度高，5 年生存率常不足10%[36]。Fan 等[37]發(fā)現(xiàn)，攜帶口腔病原體牙齦卟啉單胞菌和伴生放線桿菌與胰腺癌呈正相關(guān)，而梭菌屬和細毛菌屬與胰腺癌呈負相關(guān)。牙齦卟啉單胞菌可通過細胞因子和受體降解破壞信號通路及人體免疫系統(tǒng)，啟動Toll 樣受體（Toll-like receptor，TLR）信號通路[38]，該通路被發(fā)現(xiàn)與炎癥、免疫調(diào)控、胰腺癌均有關(guān)。TLR 在胰腺癌組織中過表達，可通過調(diào)控有絲分裂原活化蛋白激酶、核因子κB、miRNA 及IL參與胰腺癌發(fā)病[39]。但牙齦卟啉單胞菌作為人體口腔微生物是如何參與胰腺腫瘤的發(fā)生發(fā)展，目前暫不明確。

Gong 等[40]發(fā)現(xiàn)螺桿菌檢出率在胰腺癌細胞中明顯增高，組織中黏蛋白4 mRNA 表達水平升高可能是螺旋桿菌參與胰腺腫瘤的發(fā)病機制。上文述NO 能干擾DNA 修復(fù)，該機制也可能涉及胰腺腫瘤，研究顯示，螺桿菌感染者體內(nèi)NO 較正常人增多[41]，NO可能通過參與亞硝酸鹽及其亞硝基化合物合成導(dǎo)致感染者胰腺腫瘤傾向性。

若感染毒性更強的幽門螺桿菌細胞毒素相關(guān)蛋白A 陽性的菌株，可能增加自身免疫性胰腺炎及胰腺腫瘤的風險[42]。而又有研究顯示，幽門螺桿菌感染可能降低胰腺癌患病風險，且與患者ABO 血型無關(guān)[43]。至于螺桿菌感染是否與胰腺腫瘤確切相關(guān)及具體機制目前暫無定論，需要更進一步研究。

6 小結(jié)

隨著高通量宏基因測序、16S rRNA 測序、代謝組學等技術(shù)的發(fā)展，人體消化系統(tǒng)微生物與膽胰疾病的關(guān)系越發(fā)受到重視。不少動物實驗被設(shè)計用于探索消化道菌群與膽胰疾病的關(guān)系，但實際影響人體消化道菌群的因素多且復(fù)雜，需要更多嚴密的臨床研究或動物實驗進一步論證。期待消化系統(tǒng)微生態(tài)與疾病關(guān)系的深層次研究能為未來疾病診斷及疾病腸治（如飲食干預(yù)、微生態(tài)制劑、糞便菌群移植等）開辟嶄新道路。