胃肠道微生态与消化性溃疡关系的研究进展

李 琳，叶 峰，张国新

南京医科大学第一附属医院消化科，江苏 南京210029

人体胃肠道微生态是最复杂的微生态系统之一，微生态的平衡维系着人类健康。胃肠道栖息着大约30 属1 000 多种细菌，其数量为1014个，约为人体细胞数量的10 倍［1］，由厌氧菌、兼性厌氧菌、需氧菌组成。其中专性厌氧菌占97% ～99 %，类杆菌及双歧杆菌高达90 %以上，为肠道优势菌群。胃内由于胃酸的存在，细菌种类和数量较少，但仍可分离出乳酸杆菌、酵母菌、链球菌、葡萄球菌等，十二指肠正常菌群与胃类似［2-3］。

消化性溃疡主要指胃溃疡和十二指肠溃疡，其发病机制与多种因素相关，如胃酸、胃蛋白酶等侵袭因素增加，黏膜屏障功能减退，NSAID 等药物因素。其中，幽门螺杆菌(H. pylori)是引起消化性溃疡的高危因素［4-6］，可通过其定植相关因子如鞭毛、尿素酶、黏附因子等，毒力致病因子如空泡毒素A (VacA)、细胞毒素相关蛋白(CagA)、尿素酶、脂多糖及感染后生成的炎症和免疫因子如热休克蛋白、白细胞介素-17(IL-17)等参与消化性溃疡的发生、发展［7］，其具体机制尚未明确。目前的研究表明除H. pylori 外，胃肠道内其他微生物菌群也可能参与了消化性溃疡的发生、发展［8］，胃肠道微生态中厚壁菌门的乳杆菌属、肠球菌属、艰难梭状芽孢杆菌属在消化性溃疡模型的小鼠小肠组织中表达增加［9］。

目前的研究发现，应用益生菌即菌群微生物及其代谢产物，可以防治消化性溃疡，促进消化性溃疡的愈合［10］。益生菌是一类定植于人体胃肠道内，能产生确切健康功效从而改善宿主微生态平衡的活性有益微生物的总称。人体、动物体内有益的细菌或真菌主要有酪酸梭菌、乳酸菌、双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、放线菌、酵母菌等，应用乳酸杆菌、酵母菌可以促进胃溃疡的愈合，但其具体机制仍未明确。本文就胃肠道微生态与消化性溃疡的相关性研究进展作一概述。

1 胃肠道微生态的生理功能

正常菌群对宿主产生有益作用，主要表现为:(1)营养合成作用:胃肠道内正常微生物参与蛋白质的代谢，合成人体所需的必需氨基酸，如谷氨酸、缬氨酸、苏氨酸、天冬氨酸等，肠道内的厌氧菌还可合成多种维生素，参与铁、镁等矿物元素的吸收［2，11］;(2)免疫调节作用:正常菌群促进免疫器官的发育成熟。无菌状态下的动物存在T 细胞、B 细胞功能缺陷，如CD4+T 淋巴数量减少、淋巴结功能缺陷、抗体生成减少等［12］。H.pylori 可诱导IL-1β 生成，继而促进肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、IL-2、IL-6、IL-12 等促炎症细胞因子的分泌［13］。另有研究发现，H.pylori 可增加IL-17 的生成，且IL-17A 等位基因会增加消化性溃疡的发生风险［14］;(3)生物拮抗作用:肠道内的正常菌群构成天然屏障，通过产生细菌素等代谢产物并借助于固有的胃肠道黏膜屏障可以阻止病原菌的侵袭及在黏膜上的定植［2，15］;(4)其他:如抗肿瘤作用，双歧杆菌通过增强人体免疫力、抑制突变剂的致突变等作用来防治肿瘤的发生［16］。枯草杆菌通过上调bax 及下调bcl-2 的mRNA 水平，从而诱导胃腺癌细胞凋亡［17］。

2 胃肠道微生态在消化性溃疡发生、发展中的作用

2.1 消化性溃疡患者中胃肠道微生态的改变 胃肠道菌群以人体内的营养成分维持生存和代谢，与人体共同对外界的环境因素做出反应，进行代谢和免疫活动，维持人体健康。人体健康受损和疾病的发生、发展与胃肠道菌群结构和功能的失调密切相关。目前普遍认为胃肠道微生态参与众多慢性炎症疾病的发生、发展。Hu 等［9］观察了不同上消化道疾病包括胃炎、胃溃疡、十二指肠溃疡、反流性食管炎、非溃疡性消化不良患者胃内菌群的构成，在H. pylori 阳性的患者胃黏膜组织中检测到的非H. pylori 多为上呼吸道微生物，与正常志愿者胃内分离出的细菌不同，其优势菌群为链球菌属、奈瑟菌属、罗氏菌属、葡萄球菌属，还存在着乳酸杆菌属、棒状杆菌属、金氏菌属及少量的其他菌属如芽孢杆菌属、枯草芽孢杆菌属、放线菌属、嗜血杆菌、鲁克雷伯杆菌、藤黄微球菌、融合乳杆菌等，而正常志愿者胃内多为耐酸性的韦永氏球菌属、乳酸杆菌属、梭菌属。研究还发现消化性溃疡患者胃内菌群构成与非溃疡消化不良患者不同，在非溃疡消化不良患者及胃溃疡患者中非H. pylori 菌群的检出率分别为100%和42.9%，而具体微生物菌群差异未阐述，这些结果提示非H.pylori 和H. pylori 与宿主共生，可能参与了上消化道疾病的致病过程，然而具体机制尚未明确。

2.2 H. pylori H. pylori 作为慢性活动性胃炎、消化性溃疡、胃癌的主要诱发因子，世界卫生组织已将其列为Ⅰ类致癌因子［18］，针对H.pylori 的致病机制及如何有效地根除H. pylori 一直是研究热点之一。Li 等［19］从近6 个月内未服用过NSAID 且H.pylori 阴性的正常人及胃窦炎患者胃体及胃窦黏膜组织中共分离出1 223个非H. pylori 的微生物序列，主要来自于5 类，分别为厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、梭杆菌门、变形菌门，且胃窦炎患者胃内含有丰富的厚壁菌，而变形菌则在正常胃内高表达。近年来，学者发现基因PTGS1［20］、NFE2L2［21］、MIF［22］与消化性溃疡相关。携带有COX-1 启动子-1676T 等位基因、Nrf2 启动子-686/-684 G/G 和-650 C 序列会增加消化性溃疡的发病风险，然而Nrf2 启动子-686/-684 AG/AG 纯合子基因型与消化性溃疡发生率呈负相关。Nrf2 是一重要的调节氧化应激的基因，可清除体内的活性氧物质(ROS)，维护细胞的稳态。近年来，H.pylori 生成的γ-谷氨酰转肽酶(γ-GGT)在动物模型中被发现为一重要的定植因子，与消化性溃疡的发生、发展密切相关。Gong 等［5］发现消化性溃疡患者H. pylori γ-GGT 的活力明显高于非溃疡组，H. pylori γ-GGT 诱导生成的过氧化氢(H2O2)可活化NF-κB，上调嗜中性粒细胞趋化因子IL-8、COX-2 及表皮生长因子(EGF)相关肽，参与炎症反应，提示H.pylori γ-GGT 诱导生成的H2O2是介导H.pylori 相关IL-8 产生的一个新的机制。

2.3 乳酸杆菌、双歧杆菌、大肠杆菌 在传统H.pylori三联根除方案基础上，有研究者添加了乳酸杆菌、双歧杆菌后明显提高了H. pylori 的根除率，同时在乳酸杆菌、双歧杆菌应用后的第2 周，患者粪便中的乳酸杆菌、双歧杆菌数量均较传统三联根除方案组高，而大肠杆菌数量明显降低，提示乳酸杆菌、双歧杆菌这两种生理性细菌对大肠杆菌有着拮抗作用，抑制后者的生长［23］。Weiss 等［24］研究发现H. pylori 仅通过其毒力因子VacA 而不依赖于细菌活力及CagA，抑制乳酸杆菌诱导产生的干扰素-β(IFN-β)及IL-12，而H.pylori与乳酸杆菌及胃内其他细菌的相互作用的具体机制还有待于进一步研究。

3 胃肠道微生物菌群与消化性溃疡治疗的相关性

3.1 益生菌的生理作用 胃肠道菌群与人类健康密切相关，应用益生菌治疗疾病也越来越引起学者的关注。益生菌的生理作用主要包括:(1)益生菌及其代谢产物可以促进机体营养的吸收;(2)产生的有机酸、游离脂肪酸、过氧化氢、细菌素等抑制病原菌的生长，并可以刺激机体的非特异性免疫应答，增强肠道免疫球蛋白IgA 的分泌，改善肠道的屏障功能;(3)调整微生态失调，部分益生菌能抵抗胃酸，黏附在胃壁上皮细胞表面，通过其代谢活动抑制H.pylori 的生长，预防胃溃疡的发生［25］。

3.2 应用益生菌治疗消化性溃疡 酵母菌是耐酸菌，作为人体的有益菌之一，具有抗炎、免疫调节、抑制白色念珠菌等病原菌等生理作用［26］。在NSAID 诱导的胃溃疡小鼠模型中，提前应用亚硝基左旋精氨酸甲酯可以减少胃黏膜的损害及降低由NSAID 诱导升高的血清硝酸盐和亚硝酸盐水平，其中亚硝基左旋精氨酸甲酯为非特异性NO 合成酶抑制剂，提示NO 的生成可能为NSAID 诱导的胃溃疡形成机制之一［27］，而鲍氏酵母菌可以抑制NO 合成酶，从而促进胃溃疡的愈合。

多项动物实验也发现乳酸杆菌可以促进胃溃疡的愈合，Singh 等［28］进行了乳酸杆菌和组胺受体抑制剂西咪替丁应用于冷应激诱导的小鼠胃溃疡的疗效比较，观察到乳酸杆菌组胃溃疡愈合程度更佳，黏膜几乎恢复其完整性。乳酸杆菌可以更好地保持超氧化物歧化酶活力。超氧化物歧化酶是体内一种重要的抗氧化剂，能够清除超氧化物，降低自由氧的生成，抑制内皮活化，保护细胞免受氧化损伤。含有加氏乳酸杆菌OLL2716 的酸奶通过升高前列腺素E2 的分泌量促进盐酸诱导小鼠胃黏膜的急性损害的恢复及慢性溃疡的愈合［29］。另有研究发现混合益生菌VSL#3(乳酸杆菌、双歧杆菌、链球菌)仅仅通过促进血管内皮因子的生成促进胃溃疡的愈合，未上调防御因子Muc5ac、COX-2 及促炎症因子TNF-α、IL-1β 的表达水平，而在之前的研究中曾发现VSL#3 可以促进小鼠结肠及人结肠 上 皮Much2/MUC2 黏 蛋 白 的 分 泌［30］。Şenol等［31］将小鼠随机分成4 组:空白对照组、益生菌组(4种发酵乳杆菌+3 种植物乳杆菌+6 种粪肠球菌)、阿司匹林组、益生菌+阿司匹林组，发现益生菌可以显著促进sIgA 分泌，部分恢复阿司匹林引起的肥大细胞数量的减少，抑制阿司匹林诱导生成的促炎症细胞因子TNF-α、IL-2 及丙二醛的表达水平。生物体内，自由基作用于脂质发生过氧化反应，氧化终产物为丙二醛，会引起蛋白质、核酸等生命大分子的交联聚合，且具有细胞毒性，这些结果均提示益生菌可以显著抑制阿司匹林诱导的胃黏膜损伤，其机制可能为减少脂质过氧化、增加胃黏膜sIgA 分泌量、稳定胃黏膜肥大细胞脱颗粒等。

胃肠道菌群是构成人体所必需的部分，但它的功能及其与宿主之间的关系还存在许多未解的问题。在此，我们回顾了最新的实验结果，描述了胃肠道菌群在消化性溃疡中可能起到的作用。随着评估胃肠道菌群的检测方法的发展，人类与其共存的胃肠道菌群之间更为错综复杂的关系可能被揭示。在不远的未来，我们面临的挑战是把胃肠道微生物菌群应用于疾病的诊断及治疗。

［1］ Guarner F，Malagelada JR. Gut flora in health and disease［J］. Lancet，2003，361(9356):512-519.

［2］ Wang RJ. The human gastrointestinal tract microecological and micro ecological imbalance ［J］. Journal of Western Chongqing University(Nature Sciences Edition)，2005，4(4):39-41.王瑞君. 人体的胃肠道微生态系统和微生态失衡［J］. 渝西学院学报(自然科学版)，2005，4(4):39-41.

［3］ Guo GH，Wang CW. Progress in microecological modulator of intestinal flora［J］. J Clin Int Med，2002，19(2):88-90.郭贵海，王崇文. 肠道菌群调节剂的研究进展［J］. 临床内科杂志，2002，19(2):88-90.

［4］ Robinson K，Kenefeck R，Pidgeon EL，et al. Helicobacter pylori-induced peptic ulcer disease is associated with inadequate regulatory T cell responses［J］. Gut，2008，57(10):1375-1385.

［5］ Gong M，Ling SS，Lui SY，et al. Helicobacter pylori γ-glutamyl transpeptidase is a pathogenic factor in the development of peptic ulcer disease［J］. Gastroenterology，2010，139(2):564-573.

［6］ Ling SS，Yeoh KG，Ho B. Helicobacter pylori γ-glutamyl transpeptidase:a formidable virulence factor［J］. World J Gastroenterol，2013，19(45):8203-8210.

［7］ Hayashi R，Tahara T，Shiroeda H，et al. Association of genetic polymorphisms in IL17A and IL17F with gastro-duodenal diseases［J］. J Gastrointestin Liver Dis，2012，21(3):243-249.

［8］ Singh PK，Deol PK，Kaur IP. Entrapment of Lactobacillus acidophilus into alginate beads for the effective treatment of cold restraint stress induced gastric ulcer［J］. Food Funct，2012，3(1):83-90.

［9］ Hu Y，He LH，Xiao D，et al. Bacterial flora concurrent with Helicobacter pylori in the stomach of patients with upper gastrointestinal diseases［J］. World J Gastroenterol，2012，18(11):1257-1261.

［10］ Oozeer R，Rescigno M，Ross RP，et al. Gut health:predictive biomarkers for preventive medicine and development of functional foods［J］. Br J Nutr，2010，103(10):1539-1544.

［11］ Tlaskalová-Hogenová H，Štěpánková R，Kozáková H，et al. The role of gut microbiota (commensal bacteria)and the mucosal barrier in the pathogenesis of inflammatory and autoimmune diseases and cancer:contribution of germ-free and gnotobiotic animal models of human diseases［J］. Cell Mol Immunol，2011，8(2):110-120.

［12］ Chung H，Pamp SJ，Hill JA，et al. Gut immune maturation depends on colonization with a host-specific microbiota［J］. Cell，2012，149(7):1578-1593.

［13］ Moorchung N，Srivastava AN，Gupta NK，et al. Cytokine gene polymorphisms and the pathology of chronic gastritis［J］. Singapore Med J，2007，48(5):447-454.

［14］ Hayashi R，Tahara T，Shiroeda H，et al. Association of genetic polymorphisms in IL17A and IL17F with gastro duodenal diseases［J］. J Gastrointestin Liver Dis，2012，21(3):243-249.

［15］ Stecher B，Hardt WD. The role of microbiota in infectious disease［J］.Trends Microbiol，2008，16(3):107-114.

［16］ Qi ZP，Yang HY，Wang YC. The health benefits of bifidobacterium［J］.Journal of Qiqihar Medical College，2007，28(2):185-187.齐占朋，杨宏艳，王玉春. 双歧杆菌的保健作用［J］. 齐齐哈尔医学院学报，2007，28(2):185-187.

［17］ Seo HR，Kim JY，Kim JH，et al. Identification of Bacillus cereus in a chungkukjang that showed high anticancer effects against AGS human gastric adenocarcinoma cells［J］. J Med Food，2009，12(6):1274-1280.

［18］ Andersson AF，Lindberg M，Jakobsson H，et al. Comparative analysis of human gut microbiota by barcoded pyrosequencing［J］. PLoS One，2008，3(7):e2836.

［19］ Li XX，Wong GL，To KF，et al. Bacterial microbiota profiling in gastritis without Helicobacter pylori infection or non-steroidal anti-inflammatory drug use［J］. PLoS One，2009，4(11):e7985.

［20］ Arisawa T，Tahara T，Shibata T，et al. Association between genetic polymorphisms in thecyclooxygenase-1 gene promoter and peptic ulcers in Japan［J］. Int J Mol Med，2007，20(3):373-378.

［21］ Arisawa T，Tahara T，Shibata T，et al. Association between promoter polymorphisms of nuclear factor-erythroid 2-related factor 2 gene and peptic ulcer diseases［J］. Int J Mol Med，2007，20(6):849-853.

［22］ Shiroeda H，Tahara T，Shibata T，et al. Functional promoter polymorphisms of macrophage migration inhibitory factor in peptic ulcer diseases［J］. Int J Mol Med，2010，26(5):707-711.

［23］ Wang Y，Huang Y. Effect of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium bifidum supplementation to standard triple therapy on Helicobacter pylori eradication and dynamic changes in intestinal flora［J］.World J Microbiol Biotechnol，2014，30(3):847-853.

［24］ Weiss G，Forster S，Irving A，et al. Helicobacter pylori VacA suppresses Lactobacillus acidophilus-induced interferon beta signaling in macrophages via alterations in the endocytic pathway ［J］. MBio，2013，4(3):e00609-e00612.

［25］ Sabbi T. Short review about Helicobacter pylori infection in pediatric age:epidemiological and clinical findings，diagnosis，therapy and role of probiotics［J］. Pediatr Med Chir，2011，33(5-6):221-226.

［26］ Buts JP. Twenty-five years of research on Saccharomyces boulardii trophic effects:updates and perspectives［J］. Dig Dis Sci，2009，54(1):15-18.

［27］ Abraham P，KI，KD. Nitro-arginine methyl ester，a non-selective inhibitor of nitric oxide synthase reduces ibuprofen-induced gastric mucosal injury in the rat［J］. Dig Dis Sci，2005，50(9):1632-1640.

［28］ Singh PK，Deol PK，Kaur IP. Entrapment of Lactobacillus acidophilus into alginate beads for the effective treatment of cold restraint stress induced gastric ulcer［J］. Food Funct，2012，3(1):83-90.

［29］ Uchida M，Shimizu K，Kurakazu K. Yogurt containing Lactobacillus gasseri OLL 2716 (LG21 yogurt)accelerated the healing of acetic acid-induced gastric ulcer in rats［J］. Biosci Biotechnol Biochem，2010，74(9):1891-1894.

［30］ Dharmani P，De Simone C，Chadee K. The probiotic mixture VSL#3 accelerates gastric ulcer healing by stimulating vascular endothelial growth factor［J］. PLoS One，2013，8(3):e58671.

［31］ Şenol A，Işler M，Karahan AG，et al. Effect of probiotics on aspirininduced gastric mucosal lesions［J］. Turk J Gastroenterol，2011，22(1):18-26.