腸道菌群在炎癥性腸病發病中的作用
第三軍醫大學大坪醫院消化科 劉重陽綜述,陳東風審校
炎癥性腸病(IBD)包括潰瘍性結腸炎(UC)和克羅恩病(CD),是一類病因和發病機制尚不十分清楚的腸道炎癥性疾病。現在普遍認為IBD發病機制涉及遺傳易感性、環境因素、免疫異常、腸道菌群改變等多個方面,其中腸道菌群與IBD的發生發展關系密切,為目前研究熱點之一。研究顯示,人體腸道內數量巨大的細菌影響腸黏膜免疫系統功能,誘發具有IBD遺傳易感性個體的腸道產生異常免疫反應,導致IBD發病。
一、腸道菌群的種類及分布
生理狀態下,正常成人腸道內含有近500 種細菌,主要定植在結腸和末端小腸,主要是由厭氧菌、兼性厭氧菌和需氧菌組成。腸道的菌群主要分為三大類：第一類為與人體共生的生理性細菌,為厭氧菌,是腸道的優勢菌群,如：雙歧桿菌、類桿菌和消化球菌,這類細菌具有營養及免疫調節作用,為人體所必需；第二類為與人體共棲的條件致病菌,以兼性需氧菌為主,為腸道非優勢菌群,如腸球菌與腸桿菌,當腸道菌群紊亂/平衡失調時,對人體有害；第三類是病原菌,多數為過路菌,長期定植的機會少,當體內菌群平衡時,即便存在,由于數量少,也不會致病,一旦數量超出正常范圍則致病,如：變形桿菌和假單胞菌。在上段小腸中,需氧菌及G-細菌占絕大多數,回盲部細菌密集,厭氧菌占優勢,如類桿菌、雙歧桿菌、真菌、乳酸菌及梭狀芽苞桿菌。結腸中厭氧菌的數量更多,約1011～1014cfu/g腸內容物,優勢菌為類桿菌、雙歧桿菌和真菌。另外,G-球菌、梭狀芽苞桿菌、腸球菌、腸桿菌等也常見于結腸中。盲腸腔內的細菌約25%為兼性厭氧菌,尤其是腸桿菌屬,這種細菌在糞便中約占1%。
二、IBD與腸道菌群
腸道菌群與IBD的關系是近年的研究熱點。實驗性結腸炎動物模型均是在有腸道細菌時發生的,轉基因或敲除基因方法造成免疫缺陷的IBD動物模型,在腸道無菌環境下不會發生腸道炎癥,但如重新恢復腸道正常菌群狀態,則可出現腸道炎癥,提示腸道菌群成分的存在對IBD發病是不可或缺的。
有研究采用糞便培養、細菌分離技術發現CD、UC和袋囊炎患者厭氧菌濃度增加,而對照組不增加。還有研究發現CD患者Ecoli數量增加,而CD、UC和袋囊炎患者腸道益生菌數量明顯減少。Linskens 等發現在CD患者的糞便菌中,真桿菌和消化球菌數量增多,而雙歧桿菌數量減少。在潰瘍性結腸炎患者中,兼性厭氧菌數量增加。Seksik等發現CD 患者糞便標本中細菌濃度明顯高于正常對照組,且超過30%屬未定型菌種。Ohkusa 等從UC 患者分離并培養出變形梭狀桿菌,上清液具有細胞毒性,用含有變形梭狀桿菌的上清液給小鼠灌腸,小鼠發生類似人類UC樣改變。在小鼠DSS模型也發現擬桿菌和梭狀芽胞桿菌的增多,提示腸道菌群很可能參與小鼠DSS結腸炎的發病。
黏附侵襲性大腸桿菌(adherent-invasive escherichia coli,AIEC)為目前該領域研究中較受關注的腸道細菌之一,被認為與IBD的發生密切相關。CD患者回腸末端黏膜AIEC濃度較高,且多見于術后早期復發灶； CD患者肉芽腫細菌DNA中AIEC陽性率高達80 %。此外螺桿菌家族成員也被懷疑可能與IBD的發病有關。檢測IBD患者腸黏膜活檢標本的研究顯示腸肝螺桿菌DNA陽性率為14%,而對照組僅為4%。另一項研究也表明IBD組腸肝螺桿菌陽性率為92%,顯著高于對照組的25%。
現有研究認為共生菌群與宿主防御反應之間的動態平衡在慢性IBD的初期和進程中起關鍵作用。正常腸黏膜免疫系統對腸道內正常菌群處于免疫耐受狀態,腸道菌群失調時,腸道免疫系統對腸道內已發生變化的菌群不能耐受。Duchmann等研究組做了一個有趣的實驗,收集活動性IBD患者炎癥腸段的黏膜固有層單個核細胞(LPMC),在體外將LPMC與自身腸道內細菌裂解液共育后,LPMC發生強烈的增殖反應, IL-2、IFN-γ、IL-10等細胞因子大量分泌,而健康者LPMC對自身腸菌裂解液不發生增殖反應,說明健康人對自身的腸菌存在耐受, IBD患者的這種耐受打破。
腸道菌群對腸道通透性改變的影響也引起了人們的注意。一些條件致病菌增加能夠損害腸黏膜屏障,使腸腔內細菌及其產物等抗原移位至腸黏膜固有層,激活黏膜免疫,使腸道黏膜免疫系統失去對腸腔內抗原的免疫耐受,從而誘發IBD發病。Madsen等探討了先天性IL-10缺陷小鼠腸道通透性增高與腸道炎癥的關系,在有菌環境中的基因缺陷小鼠2周齡時腸道尚未有損傷表現,腸道通透性即有增高,且腸黏膜內TNF-α、IFN-γ的濃度也開始增高,腸道通透性增高與這兩種細胞因子濃度相平行。而置于無菌環境中的基因缺陷小鼠腸道通透性正常,TNF-α、IFN-γ濃度也正常。提示先天性IL-10缺陷的小鼠對腸道菌群的黏膜免疫反應先于腸道炎癥反應發生異常,進而導致腸道通透性增加。
三、微生態制劑治療IBD
近年來,通過使用微生態制劑來調節腸道菌群治療IBD的各種新嘗試取得了可喜的進展。微生態制劑包括益生菌(prohiotics)和益生元(prebiotics),益生菌(probiotics)是指乳桿菌、雙歧桿菌等有益于腸道健康的活菌類；益生元(prebiotics)指可選擇性刺激結腸內一種或若干種細菌生長和活動、有益于健康的非消化性食物成分,如菊粉、乳果糖等。合生元(synbiotics)制劑是益生菌與益生元的混合制劑,或加入維生素、微量元素等。既可發揮益生菌的生理性細菌活性,又可選擇性地增加這種菌種的數量,使益生菌作用更顯著持久。Kato等觀察微生態制劑治療10例活動期UC患者,UCDAI與安慰劑組比較明顯下降。Madsen嘗試應用以雙歧桿菌為主的3種活菌的微生態制劑治療UC患者,其作用也得到了肯定。Guslandi等使用酵母菌治療UC ,對于激素治療無效的患者在使用美沙拉嗪的同時使用酵母菌,治療的24例患者中17例獲得了臨床緩解,提示酵母菌能有效地治療UC。Borruel等用益生菌培養CD患者黏膜標本,24h后觀察CD4細胞數目與對照組比較明顯減少,提示益生菌可降低黏膜CD4細胞。
四、總結與展望
現有研究表明,腸道菌群失調與IBD發病高度相關,表現為致病菌滋生、益生菌缺失,但目前還不清楚微生態失調是IBD的繼發事件,還是IBD的發病原因。隨著腸道黏膜免疫系統及IBD遺傳易感性研究的不斷完善,期待今后將逐步揭示IBD與微生態失調之間的關系。益生菌制劑作為一種安全有效、無不良反應的治療方法,應用于臨床治療IBD的前景充滿希望,但仍存在一些問題,如目前針對微生態制劑治療IBD還缺乏大樣本、隨機、雙盲、對照的臨床試驗,益生菌治療時機選擇、劑量、療程、安全性等還不明確,而且并非所有的IBD都對微生態制劑敏感。
轉載自【重慶醫學】
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