肠-眼轴：中医药防治疑难性眼病的新视角

梁丽娜，李亚敏

人体体表和体腔内存在大量的微生物，它们定植于胃肠道、皮肤、口腔、呼吸道等部位，与其生存的微环境共同构成人体微生态系统，许多研究证实人体微生态系统与健康的维持和疾病的发生关系密切，其中以肠道微生态系统最为重要[1]。肠道菌群是肠道微生态系统中主要的活性成分，目前已发现并证实的肠道菌群包含约70种细菌，其中拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门（Firmicutes）约占细菌总数95%以上[2]。肠道菌群参与人体营养代谢、生长发育、免疫力调节及维持肠道结构和屏障的完整性等[3]。肠道菌群的改变不仅与胃肠道本身疾病有关，而且与许多急慢性疾病的发病机制有关，例如糖尿病、肥胖症、炎症性肠病、克罗恩病、阿尔茨海默氏病和抑郁症等[4-10]。近几年越来越多的研究表明，肠道菌群失调可能在一些疑难性眼病的发生和发展中也发挥着重要作用，如糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）、年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration，AMD）、葡萄膜炎和原发性开角型青光眼 （primary open-angle glaucoma,POAG）等，肠-眼轴成为眼科基础研究和临床研究的新焦点。与其它学科相比，肠道微生态在眼科尤其是中医眼科领域的研究报道还很少，因此，本文拟对肠道菌群与眼病之间的相关性研究进行综述，并从肠-眼轴角度探讨中医药对眼病的防治，希望为攻克疑难性眼病的研究提供一些新思路。

1 肠道微生态与眼病的相关性

1.1 糖尿病视网膜病变

糖尿病与肠道微生态失调的相关性已被许多研究证实[11-15]，近年来学者们采用先天性糖尿病模型小鼠（db/db）探讨肠道菌群对DR发生的影响。Grant等[16]发现间断性禁食（intermittent fasting，IF）可以延长db/db小鼠生存期、促进脂质代谢、改善肝功能、减少DR的发病率，菌群检测显示，IF干预后小鼠肠道中影响胆汁酸代谢的关键菌群增加达到正常水平，提示IF可能通过重塑小鼠肠道微生态平衡防止DR发生。最近，发表在内分泌知名杂志《Diabetes》上的一篇研究[17]亦发现，与正常小鼠相比，db/db小鼠肠道中疣微菌门 （Verrucomicrobia）及软壁菌门（Tenericutes）含量较正常小鼠明显增加，而拟杆菌门（Bacteroidetes）及厚壁菌门（Firmicutes）含量明显下降，经过IF干预后，尽管糖化血红蛋白含量没有变化，但是IF干预组小鼠生存期明显延长，DR的发病率显著降低。肠道微生物分析显示，与自由采食饲养的db/db小鼠相比，干预组厚壁菌门（Firmicutes）水平升高，拟杆菌门 （Bacteroidetes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）含量减少，这种菌群变化与肠道粘蛋白、杯状细胞数量、绒毛长度的增加及血浆肽聚糖减少有关。胆汁酸代谢测量表明，IF组小鼠牛磺熊去氧胆酸 （TUDCA）（一种神经保护性胆汁酸）含量显著增加，自由采食组小鼠则没有。这些发现进一步支持通过间断性禁食可以重塑肠道微生态，产生对神经具有保护作用的物质，进而阻止DR的发生。

1.2 葡萄膜炎

人体白细胞抗原B27 （human leucocyte antigen B27，HLA-B27）是急性葡萄膜炎的主要相关抗原之一。Lin等[18]采用“代表性生物组原位核型分析”技术结合16S rRNA基因测序方法，将HLA-B27和人β-微球蛋白转基因大鼠的盲肠菌群与野生型大鼠的菌群进行了比较，结果发现，与野生型大鼠相比，转基因大鼠（Paraprevotella spp）和普通拟杆菌（Bacteroides vulgatus）增加，理研菌科（Rikenellaceae）丰度降低，提示肠道菌群可能参与了自身免疫性葡萄膜炎的发生。关于肠道菌群在葡萄膜炎发病机制中的确切作用目前尚不清楚，有学者提出假说[19]：肠道菌群紊乱引发肠道粘膜炎症，肠道粘膜的炎症进一步引起肠系膜通透性改变，导致微生物或其代谢物质迁移至眼部，直接或者通过分子模拟、致敏引发葡萄膜炎。Nakamura等[20]发现，诱发自体免疫性葡萄膜炎小鼠的肠道菌群发生了改变，随着葡萄膜炎的持续加重，与对照组的差异变得更加明显，口服抗生素后视网膜中调节性T细胞的数量增加、外周淋巴组织中的效应T细胞和细胞因子的水平下降，葡萄膜炎病变程度减轻。在随后的报道中，该研究小组使用荧光蛋白标记的转基因小鼠，首次证明了葡萄膜炎中淋巴细胞在肠道和眼睛之间的迁移[21]。最近，Janowitz等[22]研究发现，与未免疫的小鼠相比，实验性自身免疫性葡萄膜炎 (experimental autoimmune uveoretinitis,EAU) 小鼠的肠道在眼部炎症发作之前表现出α 多样性降低，在葡萄膜炎最严重阶段，EAU小鼠肠道菌群中普雷沃氏菌属（Prevotella）、乳杆菌属（Lactobacillus）、厌氧原体属（Anaeroplasma）、Parabacteroides、厚壁菌门（Firmicutes）和梭菌属（Clostridium）含量增加，回肠中的抗菌肽 （例如Reg3c，S100A8和lipocalin）的含量亦增加，上述研究支持肠道菌群参与了自身免疫性葡萄膜炎的发生及发展。

1.3 青光眼

原发性开角型青光眼主要的病理特征是视网膜神经节细胞丧失，引起不可逆转的视功能下降甚至失明，全球约7960万人罹患此病[23]。本病的发病机制尚不清楚，Chen等[24]研究发现，眼内压（intraocular pressure,IOP）的升高可以诱导T细胞渗入视网膜，这种T细胞浸润导致视网膜神经节细胞变性，即使在IOP恢复到正常水平后变性仍然持续存在，但在没有共生菌群环境下饲养的小鼠不会发生青光眼T细胞浸润反应及神经节细胞的变性，提示共生菌群引发的T细胞浸润在青光眼的发病机制中可能有重要作用。Gong等[25]对肠道菌群和青光眼的相关性做了进一步研究，采用Illumina MiSeq平台对来自30名POAG患者和30名健康受试者粪便中的细菌进行16SrRNA V4基因测序，并基于气相色谱/质谱（GC-MS）方法检测所有受试者血清样品中的代谢产物，分析肠道微生物种类、宿主循环代谢产物和临床表型之间的关系。与对照组相比，POAG患者中普雷沃氏科（Prevotellaceae）、不明肠杆菌科（unidentified Enterobacteriaceae）和大肠杆菌（Escherichia coli）显著增多，而巨单胞菌属（Megamonas）和普通拟杆菌属（Bacteroides plebeius）明显减少。POAG患者代谢组学改变包括5种氨基酸、2种激素衍生物、1种嘌呤衍生物、1种胆汁酸衍生物和1种有机酸。还表明柠檬酸与巨单胞菌属（Megamonas）呈正相关，而Lγ-谷氨酰-L-丙氨酸、3-甲氧基-4-羟基苯乙二醇（3-methoxy-4-hydroxyphenylglycol，MHPG）、胆酸葡萄糖醛酸和次黄嘌呤与巨单胞菌属（Megamonas）呈负相关。平均视力与布劳特氏菌属（Blautia）呈负相关，平均视野缺损值与柔嫩梭菌属（Faecalibacterium）呈负相关，平均神经纤维层厚度与链球菌（Streptococcus）呈正相关。研究发现POAG患者和健康个体的肠道菌群组成以及血清中代谢产物存在明显差异，证实青光眼的发病机制与肠道菌群具有相关性。

1.4 年龄相关性黄斑变性

AMD是发达国家50岁以上人群首要的致盲性眼病[26]，肥胖是AMD发生的危险因素之一[27]。Admas等[28]研究表明，在男性受试者中，腰/臀比每增加0.1，发生早期和晚期AMD的几率分别增加了13%和75%。众所周知，饮食是导致肥胖症发生的主要因素，一项研究探讨了高血糖和低血糖饮食对肠道菌群和AMD发展的影响，发现饲喂高血糖饮食的衰老小鼠视网膜出现了早中期AMD病理改变，表现为视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）色素沉着萎缩、脂褐素沉积和光感受器变性，而低糖饲养小鼠未见上述改变。有趣的是，将高糖饮食喂养的小鼠后期改用低糖饮食后，视网膜病变停止发展甚至恢复，进一步的菌群检测显示AMD风险与梭菌目（Clostridiales）丰度增加有关，而对AMD的保护与拟杆菌门（Bacteroidetes）增多有关。同高糖饮食相似，高脂饮食也可引起肠道菌群改变。另一项动物实验显示[29]，与常规饮食饲养的小鼠相比，高脂饮食饲养小鼠肠道拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度降低，而厚壁菌门（Firmicutes）丰度提高，激光诱导的脉络膜新生血管CNV病变程度明显加重。Zinkernagel等[30]对AMD患者和对照组的肠道宏基因组进行了序列测定，发现在AMD患者中，厌氧棍状菌属（Anaerotruncus）、颤杆菌克（Oscillibacter）、瘤胃球菌属（Ruminococcus torques）、优杆菌属（Eubacterium ventriosum）相对富集，而在对照组中，埃氏拟杆菌属（Bacteroides eggerthii）相对较多。AMD患者肠道微生物富含L-丙氨酸发酵、谷氨酸降解和精氨酸生物合成途径的基因表达增加，而脂肪酸延长途径相关基因的表达减少。上述研究表明，肠道菌群变化和AMD之间有重要关联性[31-32]。

2 肠道微生态与中医药的相关性

2.1 肠道微生态与中医理论

近十余年来，中医药与肠道微生态的相互关系日益受到关注。从理论上讲，中医整体观认为人与环境密切相关，人是自然界的一部分。一方面，自然界的变化影响人体的生命和活动；另一方面，人体通过自身的调节机能与自然界保持统一。此外，地理环境、社会环境亦是影响人体机能的重要因素。微生态学认为肠道微生态与宿主及环境相互作用、相互依赖，肠道微生物的组成和功能通常会随着宿主的基因、饮食和环境等因素的变化而改变，与上述的中医整体观很相似[33]。在发病机制方面，中医认为“正气存内，邪不可干，邪之所凑，其气必虚”，所以治病注重扶正祛邪，阴平阳秘。微生态学认为，当肠道微生态平衡因某种因素被破坏导致微生态失调，外袭菌和致病菌在体内定植，诱发肠道代谢紊乱及机体免疫功能失调而发病。因此，致病与否决定于微生态平衡与失调的转换过程，所以，治疗不是单纯杀菌和抑菌，而是使微生态重新恢复健康的平衡状态，正常菌群充分发挥生物拮抗作用，将致病菌驱除，这与中医扶正祛邪理论异曲同工[34]。著名的微生物学家魏曦教授曾指出：“中医的四诊八纲是从整体出发，探讨人体平衡和失调的转化机制，并通过中药使失调恢复平衡。因此，微生态学很可能成为打开中医奥秘大门的一把金钥匙。”

2.2 肠道微生态与中药

传统中药多经口服方式进入体内，首先与之接触的就是胃肠道，中药进入肠道后与肠道菌群的相互作用是近年来的研究热点，目前的发现主要集中在两个方面：首先，中药通过调节肠道菌群的种类和数量发挥治疗作用。例如，谭周进等[35]研究发现，四磨汤可以增加患者肠道细菌总数、减少乳酸菌数量、增加双歧杆菌数量，有效缓解脾虚性便秘。仝小林等[36]对450例糖尿病合并脂代谢紊乱患者进行多中心随机双盲对照临床研究发现，降糖调脂复方与二甲双胍都可以显著增加肠道布劳特氏菌属（Blautia spp）丰度，除此之外，降糖调脂方还能富集柔嫩梭菌属（Faecalibacterium spp），这些菌群的改变与血糖和血脂的改善呈显著相关性，提示降糖调脂复方与二甲双胍可能都是通过调节肠道微生物群结构来改善血糖和血脂的代谢。另一方面，中药在肠道菌群代谢影响下其化学成分发生改变，使药物吸收增加、毒性降低。人参皂苷Rb1本身的生物利用度很低，经肠道菌群代谢后去糖基化形成人参二醇，后者能很好地被肠道吸收，增加生物利用度[37-38]；乌头碱是附子、川乌等药用植物中的主要有毒成分，同时也是其消炎、止痛的有效成分，乌头碱经口服后在肠道菌群代谢作用下变为苯甲酰乌头原碱，这种新的脂类生物碱具有与乌头碱同样的药理活性，但其毒性明显低于乌头碱［39］。还有一些中药经细菌代谢后产生了新的活性成分，番泻苷本身无泻下作用，口服后番泻苷经肠道菌群代谢产生的番泻苷元泻下作用明显［40］。类黄酮广泛存在于葛根、黄芩、槲寄生、桑白皮、银杏叶等常见中药中，一篇发表于《Science》上的研究证实流感小鼠肠道中的梭状芽胞杆菌（Clostridium orbiscindens）能将类黄酮代谢成为脱氨基酪胺酸（desaminotyrosine，DAT），后者能大幅降低流感病毒引发的肺部伤害［41］。

3 从肠-眼轴看中医药防治疑难性眼病

3.1 对病因病机的再认识

脾具有运化水谷精微的功能，脾胃运化功能正常，正气充盛，邪不外侵，卫气化源充足，卫外有权。“脾”的这种“运化”和“抗邪”功能与肠道菌群对机体代谢、免疫功能的作用相似，后者可能是中医“脾”生理功能的生物学基础之一。当肠道菌群保持相对稳态时，机体营养代谢功能正常，脾胃化生水谷精微；当肠道微生态紊乱时，机体代谢发生异常，脾失健运，或化生气血不足，或产生湿热、浊毒等邪实[42-44]。精、气、血是维持眼生理活动的物质基础，而脾主化生元气，是精、气、血的主要来源，故脾胃异常是眼病病机的关键。李东垣在《脾胃论》中言：“胃气一虚，耳、目、口、鼻，俱为之病”，《兰室秘藏》曰：“夫五脏六腑之精气，皆禀受于脾，上灌于目，脾者诸阴之道也，目者血脉之宗也，故脾虚则五脏之精气皆失所司，不能归明于目矣”。AMD属“视瞻昏渺”“视直如曲”范畴，虽然临床上所见证型复杂，但其主要病机是由于肝、脾、肾功能失调所致[45-46]，其中脾气虚弱是早期AMD的主要证候类型[47]。脾气虚弱、肝肾亏虚导致精血不足，生化无源，精气不能上荣于目，目失濡养而目视不明；脾气虚弱则水湿运化无度，气机不利，清阳不升，浊阴不降，痰瘀之邪内生，变生玻璃膜疣、渗出、出血等。葡萄膜炎的发病受体质、环境、外感、饮食、劳倦等因素影响，其病因病机也与肝、脾、肾功能的失调有关。肝主疏泄，开窍于目，肝经风热或肝郁化火，热邪上扰，灼伤瞳仁；脾胃失职，运化水湿失调，湿热内蕴上蒸于目，黄仁受累；肝肾阴虚，虚火上炎，熏伤黄仁。其中湿性重浊黏滞，为病缠绵难愈，日久还可化热，故葡萄膜炎与“湿”的关系最为密切，是葡萄膜炎反复发作的主要病因[48]。古代中医文献没有DR的病名，王肯堂在《证治准绳·消瘅》云：“三消久之，精血既亏，或目无见，或手足偏废如风疾，然此证消肾得之为多，但用治下消中诸补药，滋生精血自愈”。现代中医各家对DR的认识各不相同，但多数认为本病病机为本虚标实。本虚为气阴两虚、阴阳两虚，标实为瘀血阻络。有医家认为本病病机早期以脾虚、气血不足为主，后期以肝肾阴虚、肾精不足为主，血瘀贯穿本病始终[49]。以上论述可以发现眼病的发生与肝、脾、肾功能失调有关，近年来中医证候研究发现脾虚证、脾虚湿热证、肾阳虚衰证与肠道微生态失调相关，其中脾虚证与肠道微生态之间关系更为密切[50-51]。因此，肠道微生态失调可能是上述眼病发生的启动病因，由之产生的病理产物及相关细胞因子通过肠系膜的血循环上达于目，改变了眼部微环境，导致眼病的发生。借助宏基因组学、代谢组学等系统生物学的方法，分析不同眼病肠道微生态的菌落特征，阐明致病菌及其代谢毒素引起的中医证候的分子机制，一方面可以通过标志性代谢产物相关代谢途径，探索证的物质基础，另一方面也为辨证论治、异病同治提供理论依据。

3.2 对中医药防治眼病的新思考

随着人们对肠道微生态在疾病发生发展中作用的认识，如何纠正肠道菌群失调亦成为研究的热点，粪群移植（fecal microbiota transplantation,FMT）作为一项新型技术吸引了广泛关注。FMT是将健康人粪便中的功能菌群移植到患者肠道内，重建新的肠道菌群，实现肠道内、外疾病的治疗[52]。追溯FMT发展历史，早在东晋（317～420年）时期，葛洪著《肘后备急方》 中的黄龙汤可能是最早的粪便移植疗法：“绞粪汁，饮数合至一二升，谓之黄龙汤，陈久者佳”。清朝叶天士也用金汁治疗热入营血证，如《温热论》中“营分受热……若加烦躁、大便不通，金汁亦可加入”。中药中还有很多其他动物的排泄物，如《素问·腹中论》中鸡矢醴，目前临床还在应用的五灵脂和夜明砂，五灵脂是鼯鼠的粪便，是常用的活血祛瘀药；夜明砂是蝙蝠的粪便，具有清肝明目、散瘀消积功效，临床用于青盲、雀目、目赤肿痛等疾病的治疗[53]。当时中医使用这些粪便入药并未考虑肠道微生态，只是长期经验积累发现这些粪便对某些疾病有效。目前研究证实FMT对肠炎、肝病、肥胖症、多发性硬化症等多种疾病具有良好的疗效[54]，世界上已有数十万例患者接受了FMT治疗，这种新型疗法使越来越多的患者受益，但是FMT的预期治疗费用极其昂贵，很多患者将无法承受。另外，从治疗的规范性来看，人类粪便中的微生物和代谢物含量在个体之间以及个体内随时间的变化而存在很大差异，除非其活性成分经过鉴定和纯化，否则很难保证产品不同批次的一致性[55]。因此，FMT尚没有在临床广泛应用，目前也没有FMT治疗眼病的研究报道。除了直接移植正常菌群的方法外，是否可以用其它方法使失调的肠道微生态恢复至正常？ 阴平阳秘是中医理论的核心，调节平衡是中医治疗的最大特色。临床研究及动物实验已经证实中药提取物、中药有效成分及中药复方具有调节肠道菌群、重塑肠道微生态作用，如熟地黄的水提物可以使中年肥胖女性患者肠道中放线菌门（phylum Actinobacteria）和双歧杆菌属（genus Bifidobacterium）等益生菌丰度增加，同时使厚壁菌门（phylum Firmicutes）和布劳特氏菌属（genus Blautia）减少[56]；盐酸小檗碱可显著增加糖尿病大鼠肠道内双歧杆菌数量，显著降低大肠杆菌数量，同时血糖、胰岛素抵抗指数等均呈下降趋势［57］；多项研究表明中药复方能扶植益生菌乳杆菌属（Lactobacillus）、双歧杆菌属（Bifidobacterium）等生长，抑制致病菌肠球菌属（Enterococcus）、大肠杆菌（Escherichia coli）等的繁殖，对肠道菌群具有显著的调节作用。一方面，可以将这些研究成果应用到眼病的防治中；另一方面，也可以从肠道微生态的角度探讨中医药防治疑难性眼病的作用机制，比如，参苓白术散和黄芪建中汤常用来治疗脾虚湿困型AMD患者［58-59］，而有研究显示参苓白术散可有效改善脾虚小鼠肠道菌群紊乱，显著增加益生菌双歧杆菌和乳酸杆菌的数量［60］。基于前述AMD患者及动物模型肠道中拟杆菌属下降的事实，推测参苓白术散可能是通过重塑肠道微生态从而起到治疗AMD的作用，至于如何通过肠-眼轴发挥作用，具体的分子机制是什么还需要进一步探讨。

4 小结

随着系统生物学的逐步建立与发展，肠道菌群的研究倾向于其整体性及多样性，如通过宏基因组学、宏转录组学及其代谢组学来探索肠道内共生微生物的群体行为，解释其与宿主的生理及病理关系[61-62]。今后，将有更多的证据显示出肠-眼轴是眼病防治的靶点，肠道微生态的研究为认识眼病的发生规律和药物药效的机制提供了崭新的视角，也为靶向肠道微生物的药物研发提供了越来越多的理论和技术支撑。通过中医药调节肠道菌群改善肠道微生态，改变宿主的代谢状况，进而阻断或逆转疑难性眼病的发生和发展是未来新的研究方向。