肠道菌群与2型糖尿病关系的研究进展

2016-04-05薛静静梁瑜祯

山东医药 2016年9期

关键词：胆汁酸皮瓣负压

薛静静，梁瑜祯

(广西医科大学,南宁530021)

肠道菌群与2型糖尿病关系的研究进展

薛静静，梁瑜祯

(广西医科大学,南宁530021)

摘要：肠道菌群与2型糖尿病关系密切，2型糖尿病患者可发生肠道菌群失调，影响宿主的能量代谢、炎症反应等。肠道细菌可以影响机体糖类及能量的吸收；肠道屏障功能障碍为细菌内毒素的入侵提供了“通道”,诱发低度炎症及胰岛素抵抗；而内源性大麻素系统能够调节肠道渗透性和血浆脂多糖的水平；肠道菌群失调还可诱发胰岛素抵抗及影响胆汁酸的代谢。

关键词：2型糖尿病；肠道菌群；肥胖

2型糖尿病是一组慢性血浆葡萄糖水平升高为特征的代谢性疾病，研究表明其发病主要与胰岛素抵抗和胰岛Β细胞功能缺陷、肥胖、高热量饮食及生活方式有关。而近年来的研究[1]发现，肠道菌群与2型糖尿病关系密切，2型糖尿病患者可发生肠道菌群失调，影响宿主的能量代谢、炎症反应等；同时调节肠道菌群可以影响糖代谢，改善胰岛素抵抗，提高胰岛素的敏感性。本文就肠道菌群与糖尿病关系的研究进展作一综述，旨在为糖尿病的临床治疗提供新的思路。

1肠道菌群失调与2型糖尿病的相关性

近年来研究表明，糖尿病患者伴有肠道菌群失调。研究发现，糖尿病患者肠道内厚壁菌门和梭状芽孢杆菌类的比例显著下降，拟杆菌和β-变形菌的比例增加，拟杆菌/厚壁菌门、拟杆菌/普雷沃菌的比例与血糖水平相关，糖尿病患者变形杆菌比例显著增加并且与血糖水平相关[2,3]。当血糖升高时，肠道有益菌(双歧杆菌、乳酸杆菌)、梭菌的比例下降，反之则上升。Qin[4]等从肠道基因组中发现了47组与2型糖尿病相关的肠宏基因组，并发现糖尿病患者存在中等强度的肠道菌群失调，产生丁酸的肠道菌群减少而各种致病菌却增加。可见，糖尿病患者确实存在肠道菌群失调，同时调节肠道菌群可影响糖代谢、改善胰岛素抵抗、提高胰岛素敏感性。利用干酪乳杆菌干预四氧嘧啶糖尿病模型小鼠15 d后发现，血糖水平显著下降，NO水平与糖尿病病程密切相关[5]。推测干酪乳杆菌可能通过恢复NO的动态平衡,明显减弱四氧嘧啶所致的胰岛损伤，保护和修复胰岛细胞功能,进而影响血糖代谢。

2肠道菌群在2型糖尿病发生发展中的作用机制

2.1调节炎症反应2型糖尿病是一种伴有细胞因子增高的慢性炎症疾病，这些炎症因子可上调胰岛素靶器官肝脏、脂肪组织、肌肉的敏感性，从而产生胰岛素抵抗，导致2型糖尿病的发生。细胞因子网络失衡[5]和炎症活化信号增强是低度炎症的特征，肠道微生物分子如脂多糖(LPS)是炎症网络反应的启动因子，并在其以后的炎症反应中发挥作用[6~8]。肠道菌群失调使得肠道上皮细胞紧密连接发生破坏，肠道渗透性增加使LPS经由变弱的肠道屏障进入组织，通过免疫细胞表面的LPS/CD14/TLP4激活炎症的级联反应，从而诱发慢性炎症[6]。短链氨基酸(SCFAs)是指碳链中碳原子小于6个的有机脂肪酸，其不仅是肠上皮细胞重要的能量来源，还可影响肠黏膜屏障和肠上皮细胞的通透性、氧化应激反应等。SCFAs通过平衡炎症介质的表达来发挥抗炎作用，主要与其调节白细胞和脂肪细胞的功能、降低细胞因子、趋化因子的表达和产生有关，并减少由LPS介导的中性粒细胞TNF-α的释放。此外SCFAs能够通过组织内皮细胞黏附分子的下调，阻止白细胞的趋化性，减少脂肪组织的炎症浸润。

2.2维持肠道黏膜通透性正常居住在肠道中的细菌在一定条件下可以穿过相对完整的黏膜上皮进入组织，肠内细菌向肠外组织迁移的这一现象成为细菌移位。肠道黏膜在营养素的吸收和屏障功能调节中发挥重要作用，可以防止肠道细菌发生移位。肠黏膜的完整性通过细胞间紧密连接、黏液分泌、抗原肽、免疫蛋白分泌物来实现。Zonulin蛋白是肠道紧密连接的调节器。Zonulin蛋白浓度的变化与肠道紧密连接的能力和胃肠渗透压有关[10~15]。肠道黏膜通透性的增加可以使内毒素增加[16]。有研究对23位男性补充6个益生菌菌株，结果显示益生菌有增强肠道黏膜完整性的作用[8]。对志愿者补充益生元，结果显示其肠道微生物发生了变化且肠道通透性下降[17]。经益生元处理的老鼠，LPS、细胞因子水平降低，肝脏炎症和氧化应激指标表达下降。胰高血糖素样肽-2(GLP-2)在调节肠黏膜完整性、肠道上皮细胞增殖和预防细胞凋亡中发挥重要作用。益生元增强GLP-2的表达，而益生元的拮抗剂消除GLP-2的效应。GLP-2能促进胃肠道黏膜表面面积的扩张，刺激碳水化合物和氨基酸营养物质的吸收，提高黏膜己糖的运输，加强编码营养转运蛋白基因的表达及与消化道有关多种酶的表达。总之通过改变肠道菌群的组成能够引起GLP-2表达增加，有利于维持肠道黏膜的稳定性，从而改善糖尿病患者的肠道屏障功能。可见，肠道菌群在肠道黏膜通透性的维持和代谢性内毒素血症的过程中发挥重要作用。

2.3调节能量代谢肥胖与2型糖尿病关系密切，肥胖者的外周组织胰岛素受体数目减少、葡萄糖氧化利用和非氧化利用障碍、胰岛素对肝糖输出的移植作用降低和游离脂肪酸代谢增高均可影响葡萄糖的利用，需分泌更多的胰岛素代偿缺陷。肠道菌群具有调节宿主体质量和能量代谢的作用。Bäckhed等[14]发现，传统饲养的小鼠身体总脂肪量高于无菌饲养小鼠总脂肪量，给无菌小鼠移植传统饲养小鼠的肠道菌群，14 d后无菌小鼠的身体总脂肪比增加了57%，肠道菌群能通过增加肠道上皮的毛细血管密度来促进肠道的吸收。有研究发现,无菌小鼠的小肠绒毛上皮细胞的毛细血管浓度增加了2倍[13]。另外，肠道菌群通过将膳食多糖发酵为丁酸盐等产物，在调节脂肪和葡萄糖代谢方面发挥重要作用。

2.4调节内源性大麻素系统(ECB)研究[18]表明LPS、代谢内毒素和神经系统之间存在紧密关系。ECB通过激活两G蛋白偶联受体，即大麻素 1(CB1)受体和2(CB2)发挥大部分功能。肠道菌群调节ECB的表达，CB2受体水平与肠道乳酸菌数量呈正相关，与梭状芽孢杆菌的数量呈负相关。ECB通过CB1受体可以控制肠道渗透性和血浆LPS的水平[19]。ECB调节肠道渗透性与肠道黏膜上皮的紧密连接蛋白的定植与分配，CB1受体表达受阻能够提高肠道黏膜紧密连接蛋白的数量,从而改善其屏障功能。因此，肠道菌群通过ECB系统和LPS在调节肠道通透性方面发挥重要作用。ECB系统对血糖调节也有影响，CB2受体激活能够改善小鼠的糖耐量，而CB1受体阻滞剂和CB2受体激动剂作用相似，提示ECB通过CB1和CB2受体的相互作用调节血糖的平衡[15]。

2.5调节胰岛素抵抗LPS受体能够调节胰岛素抵抗的关键过程，LPS等促炎刺激物激活细胞内c-Jun氨基末端激酶(JNK)和IκB激酶β(IKKβ)通路，IKKβ激活NF-κB和刺激炎症的发生从而引起胰岛素抵抗，JNK活化促进磷酸化胰岛素受体底物抑制胰岛素正常信号的传导导致胰岛素抵抗，从而使胰岛细胞的功能受损影响胰岛素的释放，减少胰岛素诱导的葡萄糖分泌。LPS可影响其他器官的功能，进而导致胰岛素抵抗。因此内毒素血症、炎症及胰岛素抵抗引发的糖尿病与肠道菌群失调有关。

2.6调节胆汁酸代谢肠道菌群还可影响胆汁酸的代谢，胆酸和鹅脱氧胆酸是胆固醇合成的主要胆汁酸，一旦最初的胆汁酸如胆酸和鹅脱氧胆酸到达肠道，可通过肠道细菌转化为次级胆汁酸。肠道微生物在胆汁酸代谢中起重要作用。脱氧胆酸是主要的次级胆汁酸，其生成需要通过大肠梭状芽孢杆菌经7α-脱羟基反应的参与。与无菌小鼠相比，规范化培养的小鼠胆囊和小肠的胆汁酸水平明显降低，但盲肠、结肠和粪便中的胆汁酸明显增高。肠道菌群可以激活胆汁酸受体从而减少胆汁酸合成酶的表达，反过来胆汁酸的抗菌活性有助于抑制肠道细菌定殖和生长。胆汁酸的抗菌活性主要与膜损伤有关[20]。只有能够适应生理浓度的胆汁酸才能够在肠道中生存。给大鼠喂养胆汁酸增加厚壁菌门/拟杆菌门的比例，这种变化与高脂喂养的小鼠变化相似[21]。胆汁酸作为信号传导分子和细胞受体配体在葡萄糖的代谢中发挥重要作用。胆汁酸能激活法呢醇X受体(FXR)和G蛋白偶联受体(GPCR1)，同时通过FXR抑制糖异生基因的表达。敲除ob/ob小鼠FXR受体，能够提高小鼠的血糖、糖耐量及脂肪组织对胰岛素的敏感性[22]。垂直套筒胃切除(VSG)是治疗糖尿病合并肥胖的有效手段，FXR通过增加循环胆汁酸和肠道菌群的转换有助于VSG术后患者体质量的下降及糖耐量的改善[23]。激活肠内分泌L细胞的GPCR1导致胰高血糖素样肽(GLP-1)释放，能够改善肝脏和胰腺的功能并增加肥胖小鼠的糖耐量[24]。肠道菌群富含胆汁盐的水解酶，通过降低牛磺酸早期解离的速度可以使牛磺酸胆汁酸的水平升高。

综上所述，肠道菌群与2型糖尿病关系密切，肠道菌群可能是导致2型糖尿病的又一病因。但目前仍有许多问题亟待解决，LPS能够通过结合TLR4和激活NF-κB信号通路抑制离体大鼠胰腺胰岛素的合成，然而并不清楚肠道菌群是否可以直接影响2型糖尿病患者胰岛Β细胞质量及功能，目前也无法检测与之有关的胰岛和肠肝基因。未来的研究需要更深入地探索肠道菌群与2型糖尿病之间的关系，并寻找治疗2型糖尿病的新路径。

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·经验交流·

腓肠肌肌皮瓣结合自制负压引流装置治疗

慢性胫骨感染合并骨外露临床观察

林松庆1，郑明声2，陈金水1，王本海1，张慧浩2，黄伟2，王映冰2(1南京军区福州总医院·福建医科大学福总临床医学院，福州350025；2福建中医药大学)doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.09.042

小腿严重骨折术后或血源性胫骨慢性骨髓炎术后易合并骨外露,治疗十分棘手，治疗时间长、疗效不佳，易复发，部分患者需要截肢。我们前期研究中采用自行设计的负压引流装置治疗四肢骨折术后感染取得不错的临床疗效[1]。本研究于2008年2月~2014年8月采用腓肠肌肌皮瓣结合自行设计的负压引流装置治疗慢性胫骨感染合并骨外露患者25例，观察其疗效。

临床资料：选择南京军区福州总医院骨一科住院的慢性胫骨感染合并骨外露患者25例，男18例、女7例，年龄28~63岁(平均43岁)；致伤原因：车祸伤21例，重物压伤4例；其中骨折内固定术后15例、骨折外固定术后4例、血源性感染6例；病史1~20年。患者均有胫骨前皮肤缺损或窦道，缺损皮肤面积2.0 cm×2.5 cm~5.0 cm×6.5 cm，术前X线检查可见骨质破坏、增生、死骨、包壳、骨不连等。

治疗方法：患者入院后常规进行伤口分泌物细菌培养及药敏试验，根据培养结果选用敏感抗生素控制感染。若伤口无分泌物或培养未出结果，先开始经验性使用抗生素，待术中留取标本进行培养，再进一步调整抗生素。患者术前抗感染有效后行手术治疗。患者均采用腰硬联合麻醉，麻醉成功后，术野常规消毒铺巾。依次切开皮肤、皮下组织，切除胫骨前缘瘢痕组织及窦道，显露胫骨感染病灶，蝶形开窗、彻底清创，去除死骨及硬化骨，显露有血运的新鲜骨质，电钻打通髓腔，予生理盐水、双氧水、碘伏反复冲洗、浸泡伤口及病灶。髓腔内放置自制肠造口袋和皮肤黏膜封闭负压引流装置进出水管的远端，近端从离创口约4 cm的周围皮肤良好处，经皮下戳口引出皮肤备用[2]。根据扩创后的软组织缺损面积设计同侧腓肠肌肌皮瓣，肌皮瓣长宽均应≥受区2 cm，按其移位后所达受区最远端设计皮瓣长度。找到腓肠肌内侧头，先切开腓肠肌前内侧部及下部，然后切开后正中部，形成带蒂肌皮瓣，转移至受区，同时保证肌皮瓣能填满空腔、无张力缝合固定于受区。供区面积较小者直接拉拢缝合，面积较大者拉拢缝合并取同侧大腿游离皮片，植于受区缺损处，用尖刀在取下的皮片上作减张切口，油纱、棉球打包缝合。连接好负压吸引装置各进出水管道，无菌敷料包扎。术后以庆大霉素40万U加入3 000 mL 0.9%的氯化钠溶液中，通过自制肠造口袋和皮肤黏膜封闭负压引流装置冲洗引流4周，同时根据药敏结果选用敏感抗生素继续静滴，术后密切观察皮瓣颜色、温度、张力，及时处理血管危象，常规运用改善循环药物，若皮瓣张力大及时予以减张力。4周后炎症指标恢复正常，引流液澄清、无絮状物，隔日连续3 次引流液细菌培养均阴性时即可拔管。

结果：25例患者术后均随访1~2年。肌皮瓣均成活。22例1个月内创面完全消失；3例经换药处理，2个月后创面消失，其中2例术后1年复发经再次清创后治愈，1例截肢。

讨论：慢性胫骨感染病灶清除后必须进行长时间、彻底引流，以避免感染复发。传统术后持续冲洗引流只能局部引流，引流面积有限，术后引流伤口未能形成负压，难以实现彻底引流，脓液可能积聚。简易的冲洗负压引流有负压吸引的效果，但引流管易堵管或折管[3~5]。有报道[6]应用创面封闭负压引流(VSD)治疗骨感染合并骨外露，取得良好的效果。VSD通过医用海绵敷料覆盖创面，有人工皮肤的作用，能覆盖骨外露，并能彻底引流，刺激组织增生，但也吸附、积聚病菌及污染物。1周更换VSD敷料1次，并要二期关闭切口，慢性骨感染引流时间长，要多次更换敷料，费用较高，限制了其临床应用。

我们自行设计的肠造口袋和皮肤贴膜封闭负压引流装置，已在四肢骨折术后感染中应用多年[1，2]。通过1根进水管接冲洗液，两根至多根引流管置于切口周围的皮肤处，进水管、引流管、肠造口袋内形成一个封闭的“二级腔”，再由1根较粗的引出管连接负压源，把“二级腔”的引出液及时吸出，排出体外，并不引起污染物积聚，克服了VSD的缺点，并能达到引流彻底、刺激组织再生、改善血液循环等功效。腓肠肌肌皮瓣同时具备皮肤与肌肉，肌肉可填塞骨病灶清除后的空腔，皮肤可覆盖创面。腓肠肌肌皮瓣血供丰富，抗感染能力强，组织较厚，负压吸引对肌皮瓣的影响小。选择腓肠肌肌皮瓣可邻近切取、转移，可修复小腿上、中、下各部位的软组织缺损[7]。但如小腿后内侧供区皮肤软组织有较严重损伤的病例，应慎用。腓肠肌肌皮瓣结合负压引流治疗时应注意：彻底清创，去除死骨、硬化骨与无血供的瘢痕组织；胫骨骨折术后骨不连，改用外固定架固定;根据培养结果，选择敏感、窄谱、廉价、安全的抗生素。如培养没有结果先经验用药，观察患者症状、体征和炎症指标，判断疗效。同时重视营养支持和基础疾病的治疗。胫骨感染清创术后进行持续灌洗加负压吸引，引流管近端应放置在骨髓腔内，管壁可直接与腓肠肌肌皮瓣接触，治疗过程中要保持有效的封闭、持续负压源和负压引流管的通畅。腓肠肌肌皮瓣切取后，松开止血带，观察肌皮瓣创面出血情况，彻底止血。

总之，选择腓肠肌肌皮瓣结合负压引流治疗慢性胫骨骨感染合并骨外露，能较好地修复骨外露，减少骨感染的复发，改善局部血供，为骨愈合创造条件，取得良好的效果。

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基金项目：军区医药卫生科研基金资助项目(12MA103)；福建省自然科学基金资助项目(2013J01344)。

(收稿日期：2015-10-19) 2015-11-06)

中图分类号：R587.1

文献标志码：A