朱 瑩 梅啟享 曾 悅

急性胰腺炎(AP)是由膽道疾病、乙醇、代謝障礙等因素導(dǎo)致的胰腺炎性損傷，多數(shù)患者的病情較輕，預(yù)后較好；少數(shù)患者可伴發(fā)多器官功能障礙，病死率較高。根據(jù)患者器官衰竭、胰腺壞死及胰腺感染的情況，可將AP分為輕癥急性胰腺炎(MAP)、中度重癥急性胰腺炎(MSAP)和重癥急性胰腺炎(SAP)[1]。腸道共生菌群是腸道黏膜屏障的重要組成部分，在維持腸道微生態(tài)穩(wěn)定中發(fā)揮重要作用[2]。腸道屏障損傷、菌群移位與AP感染性并發(fā)癥的發(fā)生有關(guān)，腸道共生菌群失調(diào)可能參與了這一過(guò)程。本文就腸道共生菌群影響AP發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制及其在AP治療中作用的研究進(jìn)展作一綜述，以期為治療AP、延緩AP的重癥化提供新的策略。

1 共生菌群概述

共生菌群是人體固有的正常菌群，腸道是人體內(nèi)共生菌群最多的部位，細(xì)菌數(shù)量可達(dá)100萬(wàn)億。正常成年人的腸道共生菌群以擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)為主，兩者占90%以上，另外還包括幾種豐度較低的細(xì)菌門(mén)，如變形菌門(mén)、放線菌門(mén)和疣微菌門(mén)等[3]。不同個(gè)體的腸道共生菌群構(gòu)成并不完全相同，可能與年齡、地域、性別、基因、飲食等相關(guān)[4]。腸道共生菌群對(duì)維持機(jī)體健康具有重要作用，其生理功能主要包括營(yíng)養(yǎng)代謝、防止外源性致病菌侵入、維護(hù)腸道屏障、免疫調(diào)節(jié)等[5]。

共生菌群與宿主免疫系統(tǒng)之間可相互作用，菌群在宿主內(nèi)生存依賴于免疫耐受的形成，而腸道免疫系統(tǒng)的發(fā)育和免疫細(xì)胞的激活受到共生菌群的調(diào)控。這種相互作用的實(shí)現(xiàn)依賴于腸上皮細(xì)胞和腸道免疫細(xì)胞的模式識(shí)別受體(PRR)與細(xì)菌表面的配體即微生物相關(guān)分子模式(MAMP)的結(jié)合[6]。PRR包括Toll樣受體(TLR)和NOD樣受體(NLR)等，結(jié)合相應(yīng)的MAMP后，可誘導(dǎo)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)相關(guān)的細(xì)胞因子、趨化因子和共刺激分子等，從而啟動(dòng)免疫應(yīng)答[7]。TLR信號(hào)激活后可招募髓樣分化因子88(MyD88)，并激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和干擾素調(diào)節(jié)因子(IRF)，促進(jìn)細(xì)胞因子和趨化因子如TNF-α、IL-6、IL-12、干擾素-α(IFN-α)和IFN-β等的表達(dá)[8]。共生菌群參與誘導(dǎo)Th1、Th2、Th17、Treg等免疫細(xì)胞的分化，以及免疫球蛋白A(IgA)的分泌，維持免疫耐受并調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)[9]。

共生菌群失調(diào)可能導(dǎo)致腸道通透性增高，以及腸道黏膜免疫系統(tǒng)功能障礙，與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。共生菌群失調(diào)參與了多種炎性疾病、代謝性疾病、自身免疫性疾病和神經(jīng)障礙性疾病的發(fā)生，如腸易激綜合征[10]、炎癥性腸病[11]、肥胖[12]、哮喘[13]、帕金森病[14]、惡性腫瘤[15]等。

2 AP患者共生菌群的變化

AP可導(dǎo)致腸道共生菌群的構(gòu)成發(fā)生改變，主要表現(xiàn)為條件致病菌數(shù)量增多及益生菌數(shù)量減少。Tan等[16]發(fā)現(xiàn)與MAP患者相比，SAP患者腸球菌數(shù)量增多，雙歧桿菌數(shù)量減少，同時(shí)SAP患者中腸道共生菌群發(fā)生改變者與未發(fā)生明顯改變者相比，多器官功能衰竭和感染性并發(fā)癥的發(fā)生率更高。Chen等[17]檢測(cè)了急性壞死性胰腺炎(ANP)大鼠模型的腸道共生菌群構(gòu)成變化，發(fā)現(xiàn)在門(mén)水平，Saccharibacteria菌門(mén)和軟壁菌門(mén)減少；在屬水平，埃希菌-志賀菌屬和考拉桿菌屬明顯增多，而Candidatus_Saccharimonas、Prevotellaceae_UCG-001、Lachnospiraceae_UCG-001等益生菌數(shù)量減少，且伴有腸道屏障損傷，這提示菌群失調(diào)可能通過(guò)破壞腸道屏障而促進(jìn)AP進(jìn)展。此外，不同病情嚴(yán)重程度的AP患者的腸道共生菌群構(gòu)成也不完全相同，在MAP、MSAP、SAP患者中腸道優(yōu)勢(shì)菌群分別為擬桿菌屬、埃希菌-志賀菌屬和腸球菌屬[18]。Zhu等[19]的AP動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，經(jīng)抗生素治療的小鼠和無(wú)菌小鼠的胰腺炎性反應(yīng)減輕，但是經(jīng)糞菌移植(FMT)治療的小鼠的胰腺炎性反應(yīng)反而加重，這進(jìn)一步證實(shí)了腸道共生菌群在AP病程的發(fā)展中起著重要作用。以上研究結(jié)果表明，腸道共生菌群可能導(dǎo)致AP病情加重，其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。

3 共生菌群加重AP病情的可能機(jī)制

腸道動(dòng)力障礙、微循環(huán)障礙和缺血-再灌注損傷、腸上皮細(xì)胞凋亡壞死、緊密連接破壞、炎性因子過(guò)度釋放等因素均可導(dǎo)致AP患者腸道共生菌群失調(diào)[20]。共生菌群失調(diào)可引起免疫系統(tǒng)功能障礙及腸道通透性增高，導(dǎo)致腸道菌群移位和腸源性感染加重，從而影響AP病情嚴(yán)重程度。

3.1 腸道屏障損傷

腸道屏障主要包括物理屏障、化學(xué)屏障、微生物屏障和免疫屏障。多項(xiàng)研究表明，AP可導(dǎo)致腸道屏障損傷，腸道通透性增高，主要表現(xiàn)為緊密連接蛋白表達(dá)水平降低、腸道黏液層被破壞，以及腸道免疫功能紊亂[21-22]。Chen等[17]發(fā)現(xiàn)，ANP患者腸道屏障損傷加重，血清和末端回腸中TNF-α、IL-1β和IL-17A的表達(dá)水平升高，且潘氏細(xì)胞抗菌肽、溶菌酶和α-防御素-5的表達(dá)水平降低。此外，AP患者通常存在腸道菌群移位。Li等[23]的研究發(fā)現(xiàn)，AP患者的外周血中可檢測(cè)到腸源性的條件致病菌，如大腸桿菌、志賀菌、不動(dòng)桿菌、腸球菌等。Tsuji等[24]發(fā)現(xiàn)腸道共生菌群可激活胰腺腺泡細(xì)胞的NOD1受體，從而誘導(dǎo)促炎因子表達(dá)，加重胰腺損傷，這提示腸道屏障損傷時(shí)腸道共生菌群發(fā)生移位，可加重AP病情嚴(yán)重程度。

共生菌群失調(diào)可影響腸道屏障功能。研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)度增殖的腸桿菌可表達(dá)乙?；嗵?LPS)，并通過(guò)TLR4信號(hào)通路誘導(dǎo)炎性反應(yīng)，從而加重腸道屏障損傷[25]。Zheng等[26]的研究發(fā)現(xiàn)在ANP小鼠模型中，共生菌E.ColiMG1655可通過(guò)激活腸上皮細(xì)胞的TLR4/MyD88/p38 MAPK信號(hào)通路和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，加重胰腺損傷和腸道屏障損傷。Li等[27]發(fā)現(xiàn)腸道菌群可通過(guò)與NLRP3炎性小體的相互作用影響AP病情嚴(yán)重程度。

3.2 產(chǎn)生短鏈脂肪酸的菌群減少

短鏈脂肪酸(SCFA)是腸道菌群的代謝產(chǎn)物之一，包括乙酸、丙酸、丁酸等。正常情況下，SCFA可通過(guò)G蛋白偶聯(lián)受體41(GPR41)和GPR109A調(diào)節(jié)免疫功能，在誘導(dǎo)T細(xì)胞分化、抑制炎性因子分泌等方面具有重要作用[28]。SCFA可以促進(jìn)抗菌肽的分泌及腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白的表達(dá)，并可促進(jìn)腸上皮細(xì)胞分化，從而維持腸道穩(wěn)態(tài)[29]。SCFA主要由厚壁菌門(mén)和擬桿菌門(mén)產(chǎn)生[30]，在AP進(jìn)展過(guò)程中，兩者數(shù)量均減少，導(dǎo)致腸道SCFA水平降低。Zhu等[19]的研究發(fā)現(xiàn)AP患者腸道SCFA水平降低，伴有可產(chǎn)生SCFA的細(xì)菌屬如Bacteroides、Alloprevotella、Blautia和Gemella豐度的下降。SCFA水平降低后，其保護(hù)腸道屏障、調(diào)節(jié)黏膜免疫的作用減弱，這可能是引起菌群移位、誘發(fā)腸源性感染的因素之一。因此，調(diào)節(jié)腸道菌群或補(bǔ)充其代謝產(chǎn)物有望延緩AP的重癥化。

4 調(diào)節(jié)共生菌群在AP治療中的作用

益生菌是腸道共生菌群的重要組成部分，在調(diào)節(jié)腸道屏障功能、改善菌群失調(diào)中發(fā)揮重要作用，被認(rèn)為是AP潛在的輔助療法。Hooijmans等[31]的薈萃分析結(jié)果顯示，益生菌治療雖然不能有效降低AP的病死率，但是可以減輕胰腺的病理?yè)p傷和抑制菌群移位。然而，荷蘭的一項(xiàng)為期4年的臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，預(yù)防性應(yīng)用益生菌不僅未能降低SAP患者感染性并發(fā)癥的發(fā)生率，而且增高了患者死亡風(fēng)險(xiǎn)[32]。Bongaerts等[33]重新評(píng)估了該研究結(jié)果，指出腸上皮細(xì)胞受損、益生菌補(bǔ)充量不足、腸內(nèi)營(yíng)養(yǎng)多糖補(bǔ)充過(guò)多可能是導(dǎo)致益生菌治療組病死率升高的原因。目前對(duì)于應(yīng)用益生菌治療AP的療效仍存在爭(zhēng)議，其有效性和安全性需進(jìn)一步探究。

部分益生菌及其產(chǎn)物可調(diào)節(jié)腸道菌群，保護(hù)腸道屏障，預(yù)防AP的進(jìn)展。Pan等[34]發(fā)現(xiàn)，共生菌Clostridiumbutyricum可以減輕AP所致的腸道炎性反應(yīng)和腸道屏障損傷，并改善菌群失調(diào)。另有研究指出，丁酸鈉可通過(guò)調(diào)節(jié)高遷移率族蛋白B1(HMGB1)和炎性因子的表達(dá)，抑制NK-κB信號(hào)通路，從而減輕SAP引發(fā)的多器官功能損傷[35]。此外，補(bǔ)充丁酸可降低ANP患者的病死率，減少細(xì)菌播散，改善腸道菌群失調(diào)[36]。Sharmila等[37]發(fā)現(xiàn)，在AP動(dòng)物模型中，BacillussubtilisCFR5產(chǎn)生的堿性蛋白酶bacillopeptidase CFR5可減少I(mǎi)L-6、IL-1β、TNF-α等炎性因子的釋放，上調(diào)腸上皮緊密連接蛋白和抗菌肽的表達(dá)，從而恢復(fù)腸道屏障功能，并升高SCFA的表達(dá)水平。

5 總結(jié)與展望

AP發(fā)病時(shí)腸道屏障受損、黏膜免疫系統(tǒng)失調(diào)、菌群移位，可導(dǎo)致感染性并發(fā)癥的發(fā)生，引起多器官功能障礙。腸道共生菌群的穩(wěn)定可維護(hù)腸道屏障功能，防止致病菌入侵，而AP患者腸道共生菌群失調(diào)是導(dǎo)致疾病惡化的重要因素，因此調(diào)節(jié)腸道菌群有可能預(yù)防AP的發(fā)生和發(fā)展。目前，共生菌群促使AP病情加重的具體機(jī)制尚未完全闡明，共生菌群失調(diào)可能通過(guò)直接和間接的方式破壞腸道屏障，引起菌群移位。進(jìn)一步探究腸道共生菌群加重AP病情的分子機(jī)制，以及何種細(xì)菌在這一過(guò)程中起到關(guān)鍵作用可為延緩AP的重癥化提供新的思路。