具核梭杆菌与炎症性肠病相关性的研究进展

陆世珉 魏舒纯 董卫国

炎症性肠病(IBD)是一种病因不明的慢性非特异性肠道炎症性疾病，包括溃疡性结肠炎(UC)和克罗恩病(CD)[1]。目前，IBD被认为由肠道菌群紊乱、宿主免疫、环境、遗传易感性等多种因素导致[1]。肠道菌群作为消化道免疫和代谢系统的重要组成部分，被证实与IBD的发生发展密切相关[1-4]。有研究表明，与健康受试者相比，IBD患者肠道菌群的多样性明显降低，且潜在有害细菌的比例升高[5-6]。具核梭杆菌(F.nucleatum)是一种重要的牙周条件致病菌，近年来被发现可在肠道富集、定植，并参与肠黏膜屏障功能的损伤和免疫反应的激活[7-8]。本文从F.nucleatum的概述、F.nucleatum与IBD的相关性、F.nucleatum影响IBD发生发展的机制等3个方面进行综述。

一、F.nucleatum概述

F.nucleatum属于梭杆菌属，形状细长，是一种常见的革兰阴性厌氧菌。F.nucleatum丰度受环境因素影响，且在吸烟人群体内可增加[7-9]。F.nucleatum具有很强的定植能力，可以侵袭口腔上皮细胞并促进促炎细胞因子释放[7,10]。同时，由于其具有长杆状结构和多种表面膜蛋白，F.nucleatum可先粘附在牙齿表面的链球菌上，再介导二次定植菌(牙龈卟啉单胞菌等)的定植，对牙菌斑生物膜的形成至关重要[6,9]。研究表明，F.nucleatum的检出率和定植数量与牙周组织的炎症、破坏程度之间存在正相关性[11-12]。在过去十年间，F.nucleatum作为条件致病菌，被证明与口腔以外的多种疾病关系密切，引起广泛关注[7-8]。近年研究发现，F.nucleatum可富集于肠道组织中，编码产生FadA、Fap2、RadD、aid1等黏附蛋白，并可作用于多种免疫细胞[内皮细胞、自然杀伤细胞(NK细胞)、单核细胞等]和(或)蛋白(免疫球蛋白、钙黏蛋白等)，以逃避宿主防御，同时诱导宿主的异常免疫反应[8-15]。其中FadA黏附蛋白仅在F.nucleatum和牙周梭杆菌中表达，故可作为检测F.nucleatum感染的特异性生物标志物[8,14]。此外，有研究发现IBD患者中牙周炎、龋齿等口腔疾病的发病率明显高于健康对照者，提示口腔条件致病菌如F.nucleatum等可能与IBD的发生发展有关[16-17]。

二、F.nucleatum与IBD的相关性

越来越多的研究发现，F.nucleatum可能与IBD的发生发展相关。有学者从CD患者和健康对照者肠道活检组织中分离出菌株进行测序分析发现，69%的梭杆菌属为F.nucleatum，而且在50%的病例组组织和17.6%的对照组组织中检测到F.nucleatum[18-19]，可见IBD患者肠道F.nucleatum的检出率明显高于对照者。2014年，一项研究通过对新发且未经治疗的儿童或青少年CD患者肠道活检组织进行宏基因组测序结果表明，F.nucleatum及梭杆菌科等的丰度在CD患者中明显增加[6]。另也有研究发现，在IBD患者的粪便及肠道活检组织中，F.nucleatum的丰度上调[20-22]。由此可见，IBD的发生可能与F.nucleatum在肠黏膜组织中的定植密切相关。

此外，多项研究提示，F.nucleatum与IBD的病情严重程度相关[18-19]。Allen-Vercoe等[19]研究发现，从活动期CD患者肠道活检组织中分离出的F.nucleatum较从健康对照者及缓解期CD患者肠道活检中分离出的F.nucleatum具有更强的侵袭性。其中，从对照组中分离出的高侵袭性F.nucleatum与从CD缓解期组分离出的低侵袭性F.nucleatum相比，后者的侵袭能力有上调趋势[18-19]。另有研究证实，F.nucleatum丰度与Mayo评分及白细胞介素(IL)-6、C反应蛋白(CRP)、干扰素(IFN)-γ等的表达水平呈正相关[20]。此外，CD患者粪便中的F.nucleatum丰度在CD活动期较缓解期增加更为显著，提示F.nucleatum感染与CD的疾病活动度相关[21-22]。近年来，本团队致力于F.nucleatum与肠道免疫功能的研究，前期研究采用荧光原位杂交技术检测UC和CD患者肠黏膜组织中的F.nucleatum水平，通过与健康对照者比较发现，F.nucleatum丰度与IBD的临床活动度呈正相关[23-25]。上述研究结果均表明F.nucleatum与IBD的发生发展密切相关。

三、F.nucleatum影响IBD的作用机制

IBD被认为是由肠道菌群紊乱、宿主免疫、环境、遗传易感性等多种因素综合作用所致。研究表明，F.nucleatum可能通过参与破坏肠黏膜屏障完整性、参与肠道免疫调节及与其他微生物相互作用，共同影响IBD的发生发展。

1.F.nucleatum参与破坏肠黏膜屏障完整性

研究发现，F.nucleatum可通过表达FadA蛋白，粘附并侵袭宿主的上皮和内皮细胞，从而破坏肠黏膜屏障完整性，加重炎症反应[14,26]。FadA通过与肠上皮细胞E-钙黏蛋白(E-cadherin)的EC5域相结合，增强F.nucleatum对肠上皮细胞的侵袭能力[14]。另有研究表明，F.nucleatum通过FadA与血管内皮细胞钙黏蛋白(VE-cadherin)结合并介导VE-cadherin的分布改变，破坏细胞间的紧密连接，增加血管内皮细胞通透性，进而引起甚至加重炎症反应[26]。此外，F.nucleatum感染可显著抑制血管内皮细胞增殖，调控内皮细胞黏附分子CD31、CD34的表达，导致细胞间紧密连接减少、未分化的内皮细胞增多，同时促进促炎细胞因子IL-1α、肿瘤坏死因子(TNF)-α等的释放[27]。在对F.nucleatum感染的葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导UC小鼠实验模型研究中也发现，促炎细胞因子表达水平明显上调，肠道损伤加重[28]。此外，本团队的研究结果表明，F.nucleatum可明显下调正常肠上皮细胞间紧密连接蛋白的表达水平，且给予F.nucleatum灌胃后，DSS诱导的UC小鼠肠黏膜损伤加重[25]；通过对自噬相关通路的检测，发现F.nucleatum感染可激活肠上皮细胞的自噬性死亡，从而加重肠道炎症[29]。由此可见，F.nucleatum可能通过参与破坏肠黏膜屏障完整性影响IBD的发生发展。

2.F.nucleatum参与肠道免疫调节

既往研究表明，F.nucleatum可诱导巨噬细胞释放促炎细胞因子，激活核因子(NF)-κB、p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)等信号通路，增加NK细胞和树突状细胞(DC细胞)的数量，同时下调CD3+T细胞数量[30-33]。在F.nucleatum感染的DSS诱导的UC小鼠模型中也发现NF-κB经典通路激活、巨噬细胞极化、促炎细胞因子表达水平上调，提示F.nucleatum可能参与UC的固有免疫调节[20,24,34]。研究证实，UC患者中的F.nucleatum丰度与外周血及肠道内的M1型巨噬细胞水平呈显著正相关，并在UC小鼠模型中证实F.nucleatum可通过AKT2途径诱导巨噬细胞的M1极化，同时促进促炎细胞因子的释放[20]。此外，F.nucleatum产生的胞外囊泡富含脂多糖可通过内吞作用在Toll样受体2(TLR2)的介导下参与肠上皮细胞中NF-κB通路的激活[34]。而F.nucleatum感染可促进Synbindin敲除的巨噬细胞活化，增加Synbindin敲除小鼠对DSS的敏感性，提示在结肠炎中，肠道微生物群可能是促进巨噬细胞活化、加重肠道损伤的主要驱动因素[35]。此外，本团队前期研究发现，F.nucleatum可通过上调半胱天冬酶募集结构域3(CARD3)表达水平激活IL-17F信号传导至NF-κB通路，从而上调促炎细胞因子(IL-1β、IL-6、TNF-α等)的表达水平[24]。因此，F.nucleatum可能通过参与肠道免疫调节，进而影响IBD的发生发展。

3.F.nucleatum与其他微生物相互作用共同影响IBD的发生发展

研究表明，F.nucleatum可以与其他许多微生物相互作用，且当F.nucleatum与其他致病菌共同感染时可表现出毒力的协同作用[7,11,36]。F.nucleatum可提高大肠杆菌穿过血管内皮细胞的效率[26]。IBD患者肠道菌群的丰富度和多样性均降低，在条件致病菌如F.nucleatum等丰度增高的同时伴益生菌如普拉氏梭杆菌平均相对丰度的下调[22,37]。F.nucleatum的培养上清液对普拉氏梭杆菌、乳双歧杆菌有明显的抑制作用，且高浓度下可降低鼠李糖乳杆菌的活性[38]。此外，Duan等[28]研究发现，鼠李糖乳杆菌可显著改善由F.nucleatum感染导致的肠上皮细胞损伤。多种益生菌已被证实有助于维持肠道屏障完整性，缓解或预防DSS诱导的UC小鼠肠道炎症，而F.nucleatum可能通过与这些益生菌相互作用进而影响IBD的复发[28,38-41]。上述研究均表明，F.nucleatum可能通过与其他微生物的相互作用共同影响IBD的发生、发展，但具体作用及机制尚不明确。

四、小结

F.nucleatum广泛分布于人体肠道内，与IBD的发生、发展密切相关。本文从F.nucleatum参与破坏肠黏膜屏障完整性、参与肠道免疫调节、与其他微生物相互作用等方面探讨了其在IBD发生发展过程中可能的作用机制，旨在为IBD发病机制的研究提供新思路，但F.nucleatum感染与IBD发生发展的因果关系及确切的致病机制仍不明确，需要进一步探索。