肠道菌群在溃疡性结肠炎中的研究进展

刘鸿程，宋光

(哈尔滨医科大学附属第一医院消化内科，哈尔滨 150001)

溃疡性结肠炎是一种病因未明的慢性非特异性肠道炎症疾病，以反复发作的腹痛、腹泻及黏液脓血便为主要症状，是结肠黏膜层和黏膜下层连续性炎症，疾病通常先累及直肠，逆行向近端发展，可累及全结肠甚至回肠末端[1]。部分患者还会引发关节炎、眼部疾病、皮肤黏膜病变等多种肠外表现。少数重症患者可表现为中毒性巨结肠、肠穿孔、出血、癌变等，危及人们的生命安全。研究表明，溃疡性结肠炎的发病高峰为20～40岁，男性略高于女性，其发病率在世界范围内为(5.5～24.3)/10万，且具有明显的地区及种族特异性[2]。据统计，欧洲地区发病率显著高于亚洲、非洲及南美洲地区，城市发病率高于农村，白种人发病率高于黄种人和黑种人，犹太人发病率高于非犹太人，同卵双胞胎、兄弟姐妹及一级亲属的发病率显著升高，其中同卵双胞胎发病率最高，一级亲属发病率为普通人群的10～15倍，而我国溃疡性结肠炎的患病率约为11.6/10万[3-5]。目前认为，溃疡性结肠炎的发病与环境因素、遗传因素、免疫因素及肠道菌群因素等多种因素相关。近年来，随着研究方向不断向分子生物领域发展，对于溃疡性结肠炎发病机制的研究也取得了极大进步，普遍认为患者肠道菌群失衡是溃疡性结肠炎发病的重要原因[6]。现就肠道菌群在溃疡性结肠炎中的研究进展予以综述。

1 肠道菌群

1.1肠道菌群的构成 肠道菌群是人体胃肠道内存在的细菌、真菌、病毒等群体的总称，其中以细菌为主。人体胃肠道内寄居的细菌有1013～1014个，共500余种，主要分布于小肠和结肠[7]，共同组成人体内独特的肠道黏膜屏障。人体的肠道菌群是一个不断变化的过程，胎儿时期，由于在母体的子宫内，因而肠道处于相对无菌的状态；出生后，通过与外界环境的接触，肠道内开始出现菌群；随着个体的生长，由于接触到的环境的差异以及饮食的差别，人体肠道菌群在保持相对恒定特点的同时，也具有差异性的特点。

1.2肠道菌群的分类 人体胃肠道为肠道菌群提供寄居环境，肠道菌群则为人体提供屏障，依据肠道菌群与宿主之间的关系，可将肠道菌群大致分为三类，即益生菌、中性菌和有害菌[8]。益生菌为肠道的优势菌群，大多为专性厌氧菌，定植于肠道黏膜的深层，起到保护宿主的作用，如双歧杆菌、乳酸菌等；中性菌群是具有双重作用的菌群，正常情况下与益生菌协同并拮抗有害菌，从而维护宿主的健康，一旦失控，将导致甚至加重宿主的损伤，如大肠埃希菌；有害菌则以外源性病原菌为主，是肠道黏膜屏障破坏、肠道疾病发生发展的重要原因，如沙门氏菌等；这些肠道菌群依据细菌的代谢特点还可分为需氧菌、厌氧菌和兼性厌氧菌；而依据种属关系又可分为拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门以及变形菌门[9]。

2 肠道菌群与溃疡性结肠炎

2.1肠道菌群的功能

2.1.1屏障功能 肠道黏膜屏障由化学屏障、免疫屏障、机械屏障以及生物屏障共同构成。其中，由肠道菌群与肠黏膜紧密结合组成的生物屏障，将外源性致病菌和毒素控制在肠腔内，抑制其定植和增殖；同时，肠道菌群还参与了隐窝结构的形成和肠上皮细胞的分化，从而抑制病原菌的生长[9]。肠道菌群通过抑制肠上皮细胞凋亡和促进关键成分蛋白的合成来改善或恢复肠道黏膜的屏障功能[10-13]。肠道菌群可以分泌乳酸和短链脂肪酸，在维护肠道酸碱平衡的同时也为肠道黏膜屏障提供能量。

2.1.2免疫功能 肠黏膜相关淋巴组织是人体最大的淋巴器官，包含人体内半数以上的免疫细胞，由分布于肠道的派尔集合淋巴小结、固有层内淋巴细胞、上皮内淋巴细胞、孤立淋巴滤泡等共同组成。肠道菌群可以刺激肠道淋巴组织的分化，无菌动物体内无明显的生发中心，在菌群刺激派尔集合淋巴小结后，诱导T淋巴细胞生成，进而激活B淋巴细胞发育成熟，从而促进分泌型免疫球蛋白A分泌，增强肠道黏膜屏障的功能[14]。肠道菌群通过Toll样受体的介导过程改变肠道黏膜免疫系统，上调抗炎细胞因子的同时减少促炎细胞因子[15-18]。肠道菌群参与T淋巴细胞的增殖、分化，诱导辅助性T淋巴细胞生成，共同调节肠道免疫应答。

2.1.3代谢与营养功能 肠道菌群将体内不消化的多糖(如淀粉酶等)，通过酵解的方式为人体提供能量，同时产生酵解产物丁酸盐，丁酸盐在肠道内一方面可以增强肠道黏膜的屏障作用，另一方面可促进T细胞的增殖分化，从而减少炎症反应[19]。肠道菌群中的拟杆菌等菌属可以转运胆汁酸，促进胆汁酸的分解和排出；另外，肠道菌群也参与多种营养物质的合成吸收，如大肠埃希菌可以促进维生素K的合成等[20]。肠道菌群还参与了药物和毒物的代谢，如双歧杆菌与柳氮磺吡啶作用使其在肠道释放5-氨基水杨酸，从而达到治疗的目的[21]。

2.2肠道菌群调节 肠道菌群与人类宿主之间存在相互依存共生的关系，在这种共生关系中，宿主为菌群提供了一个营养丰富的栖息地，而肠道菌群则通过各种生理功能维护并支持宿主的身体健康状态。

益生菌中厚壁菌门、放线菌门(如乳酸杆菌、双歧杆菌)的增多，可以合成人体需要的维生素等物质，同时还起到抑制致病菌生长的作用。杜小东和罗利飞[22]采用实时荧光定量聚合酶链反应技术对活动期溃疡性结肠炎患者的肠道菌群进行分析，结果显示，双歧杆菌和乳酸杆菌的数量均显著减少，提示活动性溃疡性结肠炎患者中存在肠道菌群紊乱。相反，有害菌(如沙门氏菌、艰难梭菌、产气荚膜杆菌等)的数量一旦失控，大量生长繁殖，会引起多种疾病，甚至产生致癌物质，如果溃疡性结肠炎患者感染，则会加重其病情进展及演变[23]。中性菌在正常数量下，对人体健康有益，但一旦增殖失控，或者发生肠道菌群移位，会产生败血症、感染性休克等多种危害人体的疾病，如变形菌门中的大肠埃希菌，作为人体内的正常栖居菌，不仅可以抑制肠道内部分微生物的生长，减少蛋白质分解产物对人体的危害，还可以合成维生素，但如果大肠埃希菌数量增多或进入胆囊、肝脏等，则会导致严重感染，甚至危及生命[8]。

肠道菌群在长期的动态演变过程中，通过个体适应和自然选择，已经形成菌群的不同种类之间、菌群与宿主之间以及菌群、宿主与环境之间的动态平衡，形成一个互相依存又互相制约的体系，当这种共生关系被破坏时(如行胃肠道手术、应用抗生素、应用免疫抑制类药物等)，会引起肠道菌群的急剧改变，导致胃肠功能紊乱、假膜性肠炎、炎症性肠病等多种胃肠道疾病[24-25]。肠道菌群失调使肠道内致病菌数量增多，肠黏膜上皮细胞能量代谢减少，肠黏膜通透性增加，使致病菌及毒素更易通过肠道黏膜进入肠肝循环，进一步损伤肠道黏膜，诱导肠道免疫反应，具体表现为肠道对变化的肠道菌群不能耐受，超过肠道黏膜屏障能力，进而导致肠道和全身慢性炎症[25]。

3 肠道菌群在溃疡性结肠炎治疗中的应用

由于溃疡性结肠炎的标准化治疗效果不佳，故寻求一种有效的治疗方法显得尤为重要。而通过益生菌以及益生菌联合肠道粪菌移植来补充和替代药物修复肠道微生物菌群、改善溃疡性结肠炎患者肠道病变，已成为近年来研究的热点及未来溃疡性结肠炎治疗突破的关键点。

3.1微生态制剂

3.1.1微生态制剂的分类 微生态制剂一共有3种，即益生菌、益生元和合生元。益生菌指对人体有利而无害的活菌群和(或)包含菌体组分及代谢产物的死菌，可以是单一的一种菌株，也可以是多种菌株的复合产物，主要的益生菌制品包括双歧杆菌、乳酸杆菌、酵母菌等；益生元是一类非消化的物质，可被肠道内菌群分解、利用，分解产物可以促进肠道内的益生菌生长繁殖，从而增加肠道内益生菌的数量，改善肠道功能，主要包括乳果糖、果糖、麦芽糖等；合生元是益生菌和益生元的合剂，两者相互协同增加肠道益生菌的活性。

3.1.2微生态制剂的治疗方法 传统的溃疡性结肠炎治疗方法包括一般治疗和药物治疗(氨基水杨酸制剂、糖皮质激素、免疫抑制剂、生物制剂、抗生素等)。有研究显示，将益生菌应用于溃疡性结肠炎患者一方面可以调节患者肠道菌群，重塑肠道防御屏障结构，达到提高患者肠道抵抗力的目的；另一方面益生菌可以促进柳氮磺吡啶在肠腔内的分解利用，增加其疗效[21]。Shigemori和Shimosato[26]研究指出，益生菌可以诱导多种细胞因子产生，通过调节机体免疫，改善肠道微环境，治疗溃疡性结肠炎。汤权[27]通过收集对比72例活动期溃疡性结肠炎患者的治疗数据发现，在使用柳氮磺吡啶的同时配合使用益生菌和康复新液治疗，其效果优于单独应用柳氮磺吡啶治疗。招杰[28]通过对溃疡性结肠炎患者的临床治疗进行对照研究，发现联合使用双歧杆菌和美沙拉嗪较单独使用美沙拉嗪治疗效果更好。目前，益生菌治疗溃疡性结肠炎的研究还处于临床观察状态，确切疗效尚不完全清楚，仍需进一步探索。

3.1.3微生态制剂的安全性 益生菌是肠道黏膜内的定植菌群，传统观点认为益生菌制剂是安全的，但仍有影响益生菌制剂安全性的因素，主要包括：①益生菌的致病性和感染性，益生菌一般没有致病性，但是可能会随着菌群移位导致感染，尤其是使用免疫抑制剂、激素以及免疫缺陷病的患者，可能会导致严重的不良后果；②传递耐药因子，在同时使用抗生素和益生菌制剂的患者体内，益生菌所能达到的功效以及益生菌是否传递耐药因子至机体中的其他细菌，这些问题均需要长时间的基础研究与临床观察[29]。

3.2肠道粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)

3.2.1FMT治疗方法 FMT是将健康人粪便中的功能菌群通过灌胃、灌肠或口服胶囊等方式移植到患者肠道内，重建患者肠道菌群，达到治疗溃疡性结肠炎等胃肠道疾病的目的。1958年，Eiseman等[30]首次报道了应用FMT对常规抗生素治疗无效的伪膜性肠炎进行治疗，并最终获得成功。Uygun等[31]对30例中重度溃疡性结肠炎患者进行FMT治疗，结果显示，FMT对大部分溃疡性结肠炎患者有一定效果。章科清等[32]对50例溃疡性结肠炎患者进行FMT治疗，结果发现，FMT治疗能快速改变溃疡性结肠炎患者的肠道微环境，使过度免疫的肠道得到改善，从而减轻患者的黏液脓血便、腹泻、腹痛等症状。

有研究显示，FMT在治疗溃疡性结肠炎中未达到良好的效果，虽然在接受FMT治疗的成年溃疡性结肠炎患者的肠道微生物区观察到显著的结构变化，但经过FMT治疗后，症状未缓解[33-34]。由此推测，周期性重复的FMT对于维持溃疡性结肠炎患者的肠道微生态稳定可能具有重要作用[35]。

3.2.2FMT治疗的安全性 自首次用于治疗肠道及全身性疾病以来，FMT一直在经历补充和完善，但仍有一些问题亟待解决：①操作流程不规范。迄今为止，对于FMT供体前和受体前后肠道菌群的变化缺乏对比观察，且对FMT的制备方式、应用的时间等问题，目前国际上尚无确切的标准化流程，对于FMT治疗的最佳方式仍处于摸索中。②耐药菌的传递及感染。FMT可能传递耐药菌，尤其在应用免疫抑制剂和免疫缺陷的患者中，可能会造成严重的不良后果。据悉，目前已经有2例免疫功能不全的成人在接受研究性FMT后发生了侵袭性感染，且其中1例已经死亡；对此，美国食品药品管理局提出警示：肠道菌群可能导致多重耐药菌感染并致死，并明确指出，临床试验中对标准疗法无效的艰难梭菌感染患者应谨慎使用FMT[36-37]。每种新技术从无到有、再到优化、最后到实现临床，均要经历一个相当漫长的时期，希望FMT技术能尽快完善，以造福广大患者。

4 小 结

目前对于溃疡性结肠炎病因的研究仍处于摸索阶段，研究重点包括肠道菌群的具体变化、特定菌群种类的参与、菌群在溃疡性结肠炎中的具体免疫机制等。因此，不仅需要进行前瞻性研究(进行动物实验明确肠道菌群在溃疡性结肠炎病程中所扮演的角色)，还需要应用先进的分子生物学技术(在基因及分子层面对溃疡性结肠炎进行研究)。这样才能有效控制病因，积极预防溃疡性结肠炎的发病，从肠道菌群治疗作用靶点针对性治疗溃疡性结肠炎，以延缓溃疡性结肠炎的进展，改善溃疡性结肠炎患者的症状及预后，提高患者的生活质量。