环境因素与嗜酸性粒细胞性食管炎

Elizabeth T. Jensen, Evan S. Dellon

翻译: 姜静婧 审校: 李正红 中国医学科学院 北京协和医学院 北京协和医院儿科

嗜酸性粒细胞性食管炎(eosinophilic esophagitis，EoE)是一种免疫介导的慢性疾病[1-6]，显著影响着人类健康，其主要症状包括吞咽困难以及食物嵌顿，而在儿童患者中，主要表现为喂养不耐受和生长迟滞[7-13]。由于用于治疗EoE的药物尚未得到批准，故对于疾病的管理难度较大，目前主要治疗策略包括避食、局部糖皮质激素治疗以及要素饮食。大多数患有EoE的患者同时患有变态反应性疾病。尽管在许多患者中，某些特定食物可诱发出临床及组织学的相关表现，EoE却并非是IgE介导的疾病[14-15]。

自20年前EoE被确定为独立的疾病以来，其发病率和患病人数逐年增加[16-20]。在20世纪90年代EoE首次被认识时其年发病率仅为0.4/100 000，虽然目前对该病发病率和患病率的估计有所不同，但通常其年发病率约为10/100 000，患病率为50～100/100000[17,20-23]。EoE带来的经济负担也是巨大的，在美国，多达约400 000人受到该病的困扰，估算每年度与EoE相关的医疗保健费用高达14亿美元[25]。

虽然这种发病率与患病率的快速增长部分归因于对该病的认识程度和管理的增加，但是我们也发现，偶然诊断为EoE的患者数量高于通过胃镜检查诊断的患者[17,20,26]。采用特定基因和全基因组的研究已确定了可能与疾病发展相关的易感基因[27-30]，但由于疾病发病率增长的速度较快，我们认为环境因素可能与疾病发病机制相关性较大。此外，一个关于EoE的双胞胎的家系研究提示，双胞胎患EoE的一致性高于其他同胞，表明EoE风险来自遗传和环境因素的共同作用，而且生命早期共同的环境可能对疾病发病发挥重要作用[31]。

截止目前，在环境因素对EoE患者的发病所起的作用方面认知仍有限，有待更多研究。目前大部分现有证据聚焦于早期环境因素对其他变态反应性疾病、感染疾病因素、地域因素和行为因素的影响，但对于遗传和表观遗传因素等与环境影响因素的关系的研究尚有限(图1)。本文总结了截止目前所提供的证据，并为该领域未来研究方向提供建议(表1)。

鉴于伴发变态反应性疾病的EoE患者比例较高，故不难理解很多环境因素与EOE相关性的研究将重点聚焦于对其他变态反应性疾病有影响的因素。与EoE一样，近几十年来其他变态反应性疾病的发病率和患病率有所增加，解释这种情况的主流理论之一即为卫生假说，认为过度卫生的环境虽然对减少传染性疾病至关重要，但同时可能也对免疫系统发育所需的宿主-微生物平衡产生不利影响。这一理论在我们逐渐可以研究人体肠道微生物菌族群特征进行的前提下得到了进一步验证[32-35]。证据支持微生物族群在建立免疫功能方面有积极的作用，这种作用并不是无菌环境的建立，而是减少某些特定的的共生菌群。虽然微生物菌群研究领域仍然相对缺乏(如表征物种的技术不断发展，我们分析微生物群复杂性的能力仍然相对粗略)[36-42]，但一些研究证实微生物菌群多样性和相对丰度的差异与变态反应性疾病相关[43]。这些研究面对的挑战在于明确菌群差异与变态反应性疾病的相关性，特别是所发现的这些差异究竟是归因于疾病进程本身，还是微生物族群的不同引发级联反应从而导致疾病发生(例如微生物族群-宿主相互作用，或屏障功能改变导致异常免疫反应和抗原耐受性丧失等)[44-47]。

图 1 变态反应性疾病、卫生学假说及微生物群

表1 什么是未知的？

尽管大部分微生物族群的研究最初都集中在肠道微生物族群上，但目前该领域已经扩展到对包括整个人类微生物组的评估。尽管EoE患者、胃食管反流病患者和健康对照受试者之间的食管微生物族群存在差异[48]，但这些差异究竟是由疾病引起亦或是促进疾病的发生仍不得而知。通过治疗可使EoE患者与健康对照组之间的上述差异变小，但并非完全没有差异[37]。

由于我们对微生物组群间相互作用的认识相对还不成熟，尽管应用益生菌预防变态反应性疾病的研究得到的不同的结果[49-51]，但并不能确定何种益生菌可以起到保护作用[52]，一项对于EoE进行的、以鼠类为研究模型的研究确定了乳酸乳球菌NCC 2287对食管炎症的有益作用[53]。由于仅有少数食管微生物族群研究信息，在该领域仍需要进行进一步的研究来确定是否及哪种食管微生物在疾病的发生中起到作用。

1 生命早期因素与EoE

EoE可以在婴儿期起病，但更多见于在儿童期、成年期起病。我们很难明确的了解生命早期的有关因素对于此后的疾病发展起到什么样的作用。但我们认为，生命早期是一段特殊的、易受到各方面因素影响的发育时期，且免疫成熟更易受到该时期因素的影响[54-55]。此外，有人认为EoE可能是持续的变态反应的一部分，常在儿童时期相继出现的一系列变态反应性疾病[56]。

2 抗生素的应用、剖宫产以及其他可改变微生物的因素

微生物菌群的定植发生初生时期，并且在2～3岁趋于相对稳定[57]。老年人可在饮食变化、应用益生菌和抗生素、疾病状态以及其他微生物暴露的情况下出现菌群改变，但这些变化大多是短暂且具有自限性的。生命早期是微生物菌群的建立的关键时期，并且会促进后续的免疫系统的发育[44-47]，所以许多研究着眼于初生时期微生物菌群的定植[58]。研究显示目前包括剖腹产、早产、入住新生儿重症监护室、婴儿喂养方式、孕妇和婴儿抗生素的应用在内等许多因素可以改变早期微生物群的多样性和丰度[39,57-73]。目前已有5项单中心病例对照研究探讨了生命早期相关因素与和EoE发病的关系，其中4项研究对象仅包括儿童患者[74-77]，而另外一项针对于成人患者[78]，除一项研究发现生后暴露于烟草烟雾环境与EoE之间存在极弱负相关性[76]外，其余3个不同中心进行的4项研究均认为生后早期相关因素与EoE之间存在正相关性[74-75,77-78]。在上述4项对儿童的研究中，尽管并非所有研究均针对于同样的影响因素，并且各项研究之间对于EoE与某项影响因素差异存在的结论不同，但已证实目前下列因素与改变肠道菌群相关：强化母乳喂养或奶粉喂养(母乳喂养具有保护作用)、入住新生儿重症监护室、婴儿期抗生素的应用、剖宫产、婴儿期家中饲养有毛宠物(观察到保护作用)以及婴儿期抑酸剂的应用。关于婴儿期抗生素应用的影响问题，几个研究均明确认为其与EoE发病存在相关(5项研究中有4项显示出正相关)(图2)。

抑酸剂，特别是质子泵抑制剂(proton pump inhibitors, PPIs)，常用于辅助EoE的诊断和治疗。符合EoE临床特点以及组织学诊断的(每高倍镜下观察到至少15个嗜酸性粒细胞可考虑 EoE 的诊断)患者在应用PPI治疗后得到临床症状缓解及组织学的改善。然而矛盾的是，包括PPI在内的抑酸剂同时也可改变肠道黏膜的通透性[79-81]，进而影响口服耐受。在动物模型和人类研究中均发现，抑酸剂的应用会减少饮食中蛋白质的消化，并使蛋白质IgE抗体产生。此外，一项观察性研究发现妊娠期间应用抑酸剂增加后代患变态反应性疾病的风险[84]。

抑酸剂的应用与EoE疾病进展之间的相关性很低。一项研究表明，在初次胃镜检查后应用PPI的患者复查胃镜时EoE病例数绝对值并未增加，增加PPI剂量也并未增加复查胃镜时EoE的诊断比例[85]。相反，在一项只有3例患者的小样本研究中发现，初始诊断反流性食管炎或感染性食管炎者用PPI治疗后发展成为EoE[86]。有趣的是，在最近的关于生命早期因素与EoE相关性的病例对照研究中发现，婴儿期应用酸抑剂与3岁及以上的EoE诊断之间存在相关性[77]，这种相关性可归因于原发性偏倚，或者是婴儿期即因为出现EoE的相关症状而使用PPI，但延迟至3岁时方明确诊断。因此，需要进一步对于该疾病的发病机制进行研究，评估这些因素与疾病间的相关性。

图 2 抑酸剂与EoE

3 EoE的感染高危因素

3.1 幽门螺杆菌

由于环境因素变化所致感染性疾病的发病呈减少趋势，同时变态反应性疾病发病率不断增加，而幽门螺杆菌感染与变态反应性疾病(包括变应性鼻炎，特应性皮炎和哮喘)的发病呈负相关，这样的假说正得到一些研究的支持[87]。在儿童及成人的相关研究中均发现，幽门螺杆菌与EoE发病也呈负相关性，即存在幽门螺旋杆菌感染，使EoE风险降低[88-91]。这种关系也与在过去的20年EoE发病的增加情况相符，且可用下述机制加以解释：幽门螺杆菌所引起的细胞免疫应答更多的偏向于引起Th1细胞的免疫应答，并且存在Th2细胞免疫应答的缺失[88]。但是这种机制尚未得到实验的证实。

3.2 单纯疱疹病毒

一些个案报道及系列病例报道认为，单纯疱疹病毒(herpes simplex virus，HSV)食管炎和EoE之间可能存在一定的相关性[92-94]。在一项对3例伴有变态反应性疾病儿童的病例报道中最初诊断为HSV食管炎且没有EoE患病证据，但于初诊后的2个月内均并发了EoE[93]。另一项样本量为5例的病例报道中，患有HSV食管炎成人患者在组织学方面和临床症状也同时满足EoE诊断[95]。同样，一项11例免疫功能正常的HSV食管炎患者的回顾性研究表明，有5例患者在随诊时其组织学提示出现新发嗜酸性粒细胞浸润，与EoE的组织学变化一致[96]。尽管研究认为某些患者中HSV食管炎可能与EoE同时发生，但需要进行进一步观察性研究以评估两者潜在相关性。

3.3 半乳糖-α-1,3-半乳糖

蜱作为传播媒介可引起食物变态反应，一项病例对照研究对蜱传半乳糖-1,3-半乳糖(α-gal)致敏IgE与EoE发病的相关性进行了研究。故该研究对成人EoE组患者及对照组患者血清样本的α-gal所致敏特异性IgE进行评估，虽相较于对照组EOE组α-gal致敏IgE比例较高，但其趋势并不具有统计学意义[97]。

3.4 肺炎支原体

一项12例患者的病例研究发现，肺炎支原体IgG在EoE患者的血清检出阳性率达到83%[98]。然而，由于该研究缺乏与对照组的组间血清效价比较，故无法确定其与EoE发病的相关性。

4 EoE地域高危因素

地域因素虽然可能与EoE的发病没有直接因果联系，但可能与疾病发展相关的其他环境因素有关而影响疾病发展。

5 人口密度/地理差异

截止目前，已有4项关于EoE与人口密度差异或城乡居住环境差异间关系的研究，第一项研究是对508例病例的单中心病例对照研究，同时以508例于消化专科门诊就诊患者为临床对照组，另有508例变态反应性疾病对照组，结论显示，与变态反应性疾病对照组相比，EoE组中来自乡村的患者所占比例更高，而EoE患者与胃肠科门诊对照组进行比较时并为发现居住环境差别所致的发病率的不同[22]。另一项对消化科医生和变态反应科医生所进行的关于嗜酸性胃肠道疾病患者的调查结果发现，EoE更多见于乡镇居民。一项全美国EoE患者病例数据库研究选取了14 381例患者和89 754名对照受试者，发现人口密度与EoE风险的增加之间存在剂量-反应的负相关。与人口最多的居住区相比，人口最少的居住区居民EoE风险增加了40%。另一项对爱荷华州57例EoE患者的研究对居住于城镇及乡村患者的患病情况及症状进行了调查，发现尽管城乡患者在EoE患病率上没有明显差异，但城市居民中出现吞咽困难的比例更高，而乡镇居民反酸烧心症状的比例则更高[99]。

6 气候区域/季节因素

另一项关于气候条件与EoE之间的相关性的研究也应用了上文所提到的EoE数据库。该研究认为，相较于温暖气候地区，居住在寒冷气候地区的患者EoE患病风险增加[100]，气候因素对于EoE发病的影响可能与当地植被的分布密切相关，也可与当地特定变应原有关，但这些影响因素仍需要进一步研究验证。

许多单中心研究对季节因素与EoE发病的相关性进行探讨，这些研究中的患者往往在第一次出现症状后很长一段时间才明确诊断，故对于初始症状的研究存在一定难度。其中的一些研究表明，季节因素与EoE发病有关，但另一些研究则认为无关[106-108]。这些研究结论的不一致可能是诊断延迟的原因之一，但由于已知各个气候区域的产花粉植物(类型，数量和时间变化)差异较大，我们依旧认为地域以及气候差异仍可能是影响EoE发病的相关因素。最近一项对对纽约市36名EoE患者进行的关于季节和花粉因素的影响研究发现，夏季(7月至9月)EoE患者症状发作增加，而在秋季(10月至12月)该疾病诊断率增加。该研究对于来自11种不同种类的花粉进行了统计，包括枫树、桦树、白杨、榆树、橡树、山核桃、白蜡树、美洲梧桐、伦敦悬铃木、山毛榉、禾本科和豚草等，发现EoE的症状发作与禾本科花粉的峰值水平正相关[109]。另一项研究通过检索上述EoE数据库，再次通过评估不同气候的方式来解释季节因素与EoE疾病相关性，与预期结论相同，有力地证明了温暖及寒冷气候因素对EoE的影响，即夏季EoE诊断率较高，而诊断量的峰值月份则因气候区不同而异[110]。

7 EoE行为高危因素

我们已经知道吸烟和酗酒的生活习惯与胃肠道反流病的发病相关，而非甾体类抗炎药(nonster-oidal anti-inflammatory drug，NSAID)的应用则与变态反应性疾病以及其他包括显微镜下结肠炎在内的炎症性胃肠疾病发病有关[111-114]。目前只有一项关于上述因素对EoE患者发病影响的研究，包括115例研究对象，另有一项因食管功能障碍而进行胃镜检查作为对照对象的单中心病例对照研究，在进行胃镜检查和诊断前对225例相关患者进行问卷调查，收集吸烟、酗酒和应用NSAID使用的数据。结果显示，有吸烟史以及正在应用NSAID的人群EoE风险较低。饮酒习惯与EoE呈中度相关性，但校正年龄、性别、种族、教育程度、吸烟习惯和变态反应性疾病等因素后其影响减弱[115]。而其他混杂因素，特别是与吸烟相关的因素与EoE诊断的关系尚未得到评估。

8 遗传学和表观遗传学与环境

8.1 基因-环境相互作用

一些关于基因-环境相互作用的研究为我们提供了新的基因以及环境暴露因素，亦或二者兼具或二者兼无时，与疾病风险相关性。这些研究可以提高对疾病发病机制的理解，同时也有助于疾病易感人群(如EoE患者的同胞)避免相关可诱发疾病的环境因素。目前仅有一项关于环境因素相关的遗传易感性标志物的研究，尽管样本量较小(n=248)，但该研究仍观察到母乳喂养对那些在rs6736278位点上有突变的人群是在避免EoE发病的保护作用[116]。对于那些有易感基因变异的人群仍需要进行更多的研究，验证不同的环境因素是如何与潜在的遗传易感因素相互作用，从而增加或降低该疾病的发病风险。

8.2 表观遗传修饰与环境因素

表观遗传的研究揭示了儿童哮喘和变态反应发展的新发病通路和机制，而环境因素则与表观遗传甲基化和组蛋白修饰模式的变化有关。在EoE患者中，关于表观遗传修饰的研究程度尚不深入，但也为我们理解环境因素如何导致疾病风险增加(或降低)提供了信息。这些研究为发展该疾病的靶向治疗在发病机制层面提供了重要的见解。

8.3 EoE表型异质性

值得注意的是，尽管大多数关于EoE发病环境因素影响的研究主要源自对变态反应性疾病危险因素的研究，但是EoE患者的合并疾病却存在着表型异质性，30%的患者显示该病与其他变态反应性疾病无关，但实际上伴发自身免疫性疾病者更多见，包括乳糜泻、克罗恩病/溃疡性结肠炎、风湿性关节炎、IgA缺乏症、多发性硬化症、常见变异免疫缺陷和自身免疫性甲状腺疾病等[123 -125]。

另外，尽管70%的EoE伴发气管食管瘘管患者至少并发1个及以上变态反应性疾病，但研究仍认为EoE与气管食管瘘管发病有关。此外，EoE也被认为与遗传性结缔组织病(connective tissue diseases，CTDs)有关，一项单中心研究显示，3.3%EoE患者同时存在CTD(马凡综合征、马凡氏相关综合征、Ehlers-Danlos综合征、Ehlers-Danlos相关综合征、Loeys-Dietz综合征等)，而一般人群CTD的患病率约为0.02%[126-128]，同时EoE患者中伴发变态反应性疾病与伴发CTD并无相关性。目前对EoE有关环境因素的研究，并没有根据患者是否同时并发变态反应性疾病或其他疾病进行区分。

9 总结与展望

尽管目前有大量对于环境因素与EoE关系的研究，但这一研究体系仍不够完善。很多研究支持抗生素在婴儿时期的应用与EoE发病之间存在关联，但研究方法均为回顾性分析，故获得的结论可能存在一定的偏差。此外，其他不确定因素可能对该结果也产生影响，例如哮喘等因素可与生命早期使用抗生素相关，也可能与EoE有关。尽管有些对抗生素使用情况的研究中表明感染可能增加变态反应性疾病患病风险，但在抗生素的应用研究中并没有验证感染是否与该疾病发病有关，以及是否为抗生素应用的先决条件。因此，我们尚不能明确在EoE发病中抗生素的应用究竟是起决定性作用，还是仅仅是其他发病机制中的中间步骤。

对于EoE发病机制和临床观察性研究中,支持抑酸剂特别是于婴幼儿时期应用抑酸剂，可促进EoE的发展，然而，这仍需要进行更深入的研究，理想的研究是进行可确定相关时间点的前瞻性研究。前瞻性研究还可以评价某些特定受试者(如过敏性疾病)应用酸抑剂是否会增加EoE的发病机会[129-131]。

目前存在明确的证据认为，幽门螺杆菌于EoE之间存在负相关，但仅通过横断面数据进行了这种相关性的描述，而此二者之间的关系究竟是因果关系亦或是平行关系仍不得而知。其他的感染因素，包括HSV食管炎和支原体肺炎与EoE之间相关性的研究也需要经过严格设计的病例对照或病例队列研究进行验证，并选择合适的对照组提供对照。

对地理因素的相关研究提出了季节和气候与EoE病发病相关，并提出了空气中的变应原可能与该病的发病相关。然而，季节气候对于空气变应原有直接影响，并且得到的二者相关的结论未排除其他与气候和季节有关的因素(如颗粒物、污染物和季节性农业因素)可能带来的干扰。对人口密度因素的研究则得到了较复杂的结论，尽管目前最大样本的研究表明乡镇地区EoE的发病风险更大，但人口密度无疑会受到各种各样因素的影响，因此需要进一步研究来除外这些其他因素的影响。

一项对成年人的行为因素的单中心研究表明，即使在成年时期也可能存在降低EoE发病风险的可能性。这是一个需要进一步深入研究的领域。然而，我们目前遇到的挑战主要集中在疾病持续时间及暴露因素是否促进疾病的发展。对于患有慢性结缔组织疾病的成年人可能不太适合进行成年期的暴露因素的研究，目前在评价环境因素和EoE相关性的文献中普遍存在缺乏时间相关性的问题，解决这个问题的方法是建立一个EoE的前瞻性纵向队列，以进行该疾病发病相关因素的研究。然而，尽管目前EoE发病率和患病率不断上升，但建立一个用以评估导致EoE风险因素的前瞻性队列极具挑战性。目前可以应用基于普通人口的数据库进行相关研究统计，但暴露因素数据的细节常不完整。我们期待通过多中心研究，特别是跨多个区域案例的共享，对构建这一证据体系所需样本量的完善至关重要。变态反应性疾病儿童队列有可能会用于EoE的研究，但即使是在这个高风险人群中，由于EoE相对异质性也将使研究充满挑战，可根据EoE的表型或所并发疾病情况应用大样本研究来评估这些影响因素是否对EoE发病作用存在差异。

另一种环境因素对EoE影响的研究方法是同胞间的对照研究设计，特别对于已被纳入研究病例及其同胞的暴露因素差异进行研究。这样的实验设计，或许可达到控制其他干扰因素影响的作用。而由流行病学研究所得出的假说及相关性需要进一步进行体内、体外实验和建立实验动物模型以分析疾病的发生机制并确认因果关系。

总之，关于环境因素与EoE的关系还有很多问题值得我们去学习和探索。随着这一领域的研究不断完善，研究时的实验设计应更严谨、对照组的选择应更均衡、暴露因素应更清晰，也应收集更多的基因表型资料。这些研究将继续提高我们对疾病发展相关因素的识别，而环境因素数据与基于组学数据资料整合的相关研究有助于我们深入了解发病机制，为我们通过改变行为模式或用新疗法缓解疾病提供新的途径。