溫 華,李 茜,路 寧,蘇媛媛,馬培晗,張明鑫

溫華,蘇媛媛,西安醫(yī)學院 陜西省西安市 710000

溫華,李茜,路寧,蘇媛媛,張明鑫,西安醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 陜西省西安市 710077

馬培晗,張明鑫,陜西中醫(yī)藥大學第二臨床醫(yī)學院 陜西省咸陽市712046

溫華,主要從事腸道菌群與消化道疾病的研究.

0 引言

健康人腸道菌群的特點是微生物豐富，物種多樣性高.有人把腸道菌群稱作“第二基因組”.據(jù)報道人類腸道菌群包含1013-1014個微生物，以及超過5×106個決定了腸道菌群的基因[1，2].在這種微環(huán)境中，細菌為優(yōu)勢菌，分為有害菌、中性菌及有益菌.其中厚壁菌門和擬桿菌門是主要的細菌門，占微生物總數(shù)的85%-90%，而放線菌門和變形菌門數(shù)量較少，最多占10%[3]（表1）.一般情況下，中性菌及有益菌種類比有害細菌種類多.但是，當腸道微生態(tài)被打亂時，有害細菌就會增多，一些菌群生理功能就會相應喪失[4，5].在這種不良環(huán)境中，腸細胞之間的緊密連接減少，導致粘膜屏障完整性的功能受損;這種被稱為“腸漏”的變化有時會導致細菌移位（圖1），并在胃腸道和全身性疾病的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[6].近年來，人們逐漸意識到腸道菌群在人類健康和疾病中起著重要的作用，如炎癥性腸病、腸易激綜合征、阿爾茨海默病和糖尿病等疾病均跟腸道菌群有關(guān)[1-10].同理，腸道菌群對胰腺炎也有著重要的作用及影響[11]，研究者們相信腸道菌群與胰腺之間存在著一個生物交互系統(tǒng)，即“菌群-腸道-胰腺軸”[12].本文就腸道菌群與胰腺炎的相互影響，做了相關(guān)論述，希望能為這方面的研究者提供一些借鑒和思考.

1 腸道菌群與急性胰腺炎

急性胰腺炎（acute pancreatitis，AP）是腺泡內(nèi)胰蛋白酶原和其他蛋白水解酶過早激活的結(jié)果，導致胰腺腺泡損傷、炎癥介質(zhì)上調(diào)、細胞因子釋放、全身炎癥反應和微循環(huán)損傷[13]，多跟暴飲暴食、膽石癥、酒精、高脂血癥、高鈣血癥及家族遺傳史等這些因素有關(guān).多項研究表明腸道菌群跟AP也密切相關(guān).

1.1 腸道菌群與AP密切相關(guān) Zhang等[14]研究顯示AP患者的樣本含有更多的擬桿菌和變形桿菌，而厚壁菌和放線菌較少（表1）.既往研究也發(fā)現(xiàn)AP患者腸球菌、腸桿菌等潛在致病菌含量顯著高于非感染組，而雙歧桿菌等益生菌含量顯著低于非感染組;由此可見，腸道菌群失衡可能是導致AP易位感染的的重要原因.盡管細菌可能不是胰腺炎的誘因，但炎癥環(huán)境可能使這些微生物進入胰腺，并使局部和全身炎癥狀況惡化.有研究表明AP患者的淋巴結(jié)樣本、漿膜標本、血液標本中可以培養(yǎng)出細菌，這些細菌大多來自下消化道，其中最常見的微生物是大腸桿菌（54%）[15].

AP改變腸道菌群的機制可能是炎癥導致腸屏障功能受損[16]（圖1），從而增加了腸道的通透性.這可能是通過降低claudin 2/4的表達改變腸道的緊密連接來實現(xiàn)的[17].器官衰竭和更大程度壞死的AP患者中具有較多的致病菌群[18，19].Tsiotos等[20，21]研究也顯示約30%胰腺壞死的無菌病例，最終會被感染致病菌群，而且具有更高的致死率（20%-30%）.這些研究都為“腸漏”機制提供了證據(jù).

1.2 胰腺分泌抗菌肽可以抑制腸道菌群 抗微生物肽（CRAMP）是一種通過細菌膜具有抗微生物活性的蛋白質(zhì)[22，23].這種胰腺分泌的抗菌肽可以抑制腸道菌群（圖1）[24，25].Orai1是胰腺抗菌肽胞吐所需的Ca2+通道，在AP發(fā)展過程中，由于胰腺腺泡損傷或者Orai1通道的破壞導致胰腺分泌抗菌肽減少，可能使腸道菌群失調(diào)，有害菌群大量繁殖.而有害菌群的增多又可能通過“腸漏”及炎癥等機制反過來加重胰腺炎.

圖1 腸道菌群與胰腺炎的相關(guān)機制.AP使胰腺腺泡損傷或者Orai1通道的破壞導致胰腺分泌抗菌肽減少,從而使腸道變形菌和擬桿菌增加,厚壁菌和放線菌減少,有害菌的增多又可能導致腸道屏障受損從而形成“腸漏”.CP和AIP主要通過影響胰腺外分泌功能,從而改變腸道菌群的種類和數(shù)量,在有害菌和炎癥的刺激下使腸道屏障受損形成“腸漏”.在AIP早期,對自身抗原或分子擬態(tài)（H.pylori）的初始反應是通過減少CD8T細胞,誘導產(chǎn)生IFN-γ、TNF-α等炎癥因子,補體系統(tǒng)的經(jīng)典通路可能被IgG免疫復合物激活,從而通過漿細胞樣樹突狀細胞產(chǎn)生IFN-α和IL-33,最終介導慢性纖維炎癥反應.AP:急性胰腺炎;CP:慢性胰腺炎;AIP:自身免疫性胰腺炎;H.pylori:幽門螺桿菌.

1.3 改變AP相關(guān)腸道菌群，有望改善疾病預后 日本相關(guān)指南認為急性重癥胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP）及胰腺壞死者應早期使用抗菌藥物.其依據(jù)來自一項臨床研究，該研究結(jié)果顯示預防用藥組顯著降低了死亡率及胰腺感染性壞死發(fā)生率[26].有研究認為乳酸桿菌和雙歧桿菌等益生菌可能有助于維持腸道屏障功能，限制致病菌群的生長[27，28].也有研究發(fā)現(xiàn)高負荷益生菌混合物可能對治療有害[29].由于目前益生菌對SAP患者的影響存在較大爭議，故還需要進一步的研究予以證明.

2 腸道菌群與慢性胰腺炎

慢性胰腺炎（chronic pancreatitis，CP）是一種以胰腺腺泡、導管和胰島細胞持續(xù)性破壞及進行性纖維化為主要特征的慢性炎癥性疾病，因為胰腺結(jié)構(gòu)的破壞從而導致外分泌和內(nèi)分泌功能受損[30，31].臨床表現(xiàn)主要有腹痛、胰腺外分泌功能不全和高血糖等，嚴重影響生活質(zhì)量[32]，同時CP患者也表現(xiàn)出與病原菌生長相關(guān)的生物失調(diào)[33].

2.1 腸道菌群與CP的相互作用 和AP一樣，腸道菌群與CP也存在著相互影響.有研究指出CP患者腸道菌群中擬桿菌的相對豐度顯著增加，厚壁菌的相對豐度降低[34].CP通過影響胰腺外分泌功能，從而可以改變腸道菌群的種類和數(shù)量[35].腸道菌群的改變可以使腸道屏障功能受損及通透性增加，進而促使腸道菌群移位至胰腺，進一步加重CP[36-38]（圖1）.目前腸道菌群具體通過什么途徑進入胰腺還不清楚，需要進一步的研究.

2.2 胰酶替代療法可以改善CP患者的腸道菌群 胰酶替代療法（pancreatic enzyme replacement therapy，PERT）是胰腺外分泌不足（pancreatic exocrine insufficiency，PEI）治療的基石.通常認為糞便排泄異常，脂肪瀉和體重減輕的患者是PERT的適用人群，PERT可以幫助CP患者脂肪吸收，改善患者的營養(yǎng)狀況[39].一些研究認為PERT可以直接改變腸道菌群，但具體機制目前仍不清楚.有研究發(fā)現(xiàn)用PERT治療的小鼠中有相對豐富的阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）和羅伊拉桿菌（Latobacillus reuteri）.特別是阿克曼菌，在PERT組中發(fā)現(xiàn)高達58倍，，它可以通過促進粘液厚度和緊密連接蛋白表達來增強腸屏障功能，從而減少“腸漏”[40，41].綜上，PERT可能有助于改善腸道菌群，從而緩解CP患者癥狀.

2.3 微生物制劑可能改善CP患者的臨床癥狀 Dos Santos等[42]發(fā)現(xiàn)使用由干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、嗜酸乳桿菌、雙歧桿菌和果寡糖組成的合生元能改變CP患者的腸道微環(huán)境，從而改善CP患者的臨床和實驗室結(jié)果.Dylag等[43]也認為益生元可以使雙歧桿菌增多，致病菌減少，從而維持腸道微生態(tài)[44].這提示微生物制劑可能是一種治療選擇，但其臨床相關(guān)性還需要更多的研究支持.

3 腸道菌群與自身免疫性胰腺炎

自身免疫性胰腺炎（autoimmune pancreatitis，AIP）是一種特殊類型的胰腺炎，常以梗阻性黃疸或腹痛為主要癥狀，且伴有胰腺組織淋巴漿細胞浸潤及纖維化，治療上對類固醇激素敏感[45，46].它有兩種不同的表型，分為1型和2型.目前，1型AIP被認為是系統(tǒng)性免疫球蛋白G4相關(guān)疾?。↖gG4-RD）的胰腺表現(xiàn)[47]，它與血清IgG4濃度升高、淋巴漿細胞浸潤和胰腺靜脈炎有關(guān).與1型AIP不同，2型AIP只影響胰腺，血清IgG4濃度正常，組織學上表現(xiàn)為中性粒細胞炎癥[48].有研究指出AIP和CP的腸道菌群在門類水平上無明顯差異，但是卵形擬桿菌、蘆葦鏈球菌、戈登鏈球菌、乳酸發(fā)酵梭菌、拉瓦爾梭菌在CP患者中較AIP患者更常見[49]（表1）.

表1 胰腺炎患者腸道菌群的變化

3.1 腸道菌群可能與AIP相關(guān) 近期有人研究了幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，H.pylori）感染與AIP之間的可能聯(lián)系[50-53].Guarneri等[53]提出H.pylori感染可能通過分子模擬或抗體交叉反應在遺傳個體中引發(fā)AIP（圖1）.Frulloni等[50]研究表明H.pylori的a-碳酸酐酶（a-CA）與人類的a-碳酸酐酶-Ⅱ（a-CA-Ⅱ）以及H.pylori的纖溶酶原結(jié)合蛋白（PBP）與胰腺腺泡上皮細胞的泛素蛋白連接酶E3-n識別蛋白2存在一定同源性，同區(qū)段含有DRB1*0405的結(jié)合序，大多數(shù)AIP患者也表現(xiàn)出IgG反應活性.同時，95%的AIP患者血清抗體PBP陽性，這提示H.pylori與胰腺自身蛋白的分子擬態(tài)可能是AIP發(fā)病的刺激因子.所以，H.pylori感染易感人群后可能會通過分子模擬誘發(fā)異常的免疫應答，造成嚴重的組織損傷，導致AIP發(fā)病.

3.2 腸道菌群的先天免疫反應參與了AIP的發(fā)展 先天免疫激活有助于AIP和IG4相關(guān)性疾?。↖G4-RD）的發(fā)生發(fā)展[54-56].IG4-RD的特點是漿細胞樣樹突狀細胞（pDCs）產(chǎn)生IFN-a和IL-33，從而介導慢性纖維炎癥反應.有研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群失調(diào)可以通過激活pDCs，從而增加對AIP的敏感性;另外，使用廣譜抗生素可以抑制胰腺產(chǎn)生IFN-a和IL-33介導的血小板聚集，從而抑制AIP的發(fā)展[57].

4 未來展望

近年來已有一些關(guān)于腸道菌群與胰腺炎關(guān)系的研究報道（表2）.腸道有益菌群可以通過維持腸道完整性和調(diào)節(jié)腸道屏障通透性可以抵御病原微生物，所以理論上菌群的調(diào)節(jié)可能有助于胰腺炎和相關(guān)并發(fā)癥的治療.但目前SAP患者是否應該使用益生菌治療尚未達成共識.益生菌可能對于改善SAP的腸黏膜屏障有一定作用，但尚需進一步臨床評價[58].另外，不同菌株的表現(xiàn)也不盡相同，因為不同的細菌有不同的粘附位點和不同的免疫效果[59，60].因此，益生菌的種類可能導致臨床結(jié)果的差異.比如Cui等[61]發(fā)現(xiàn)類似于雙歧桿菌的益生菌可以顯著改善感染程度及減輕癥狀.而Gou等[62]認為益生菌對預測SAP患者的臨床結(jié)局既無益處也無副作用;他們的研究還發(fā)現(xiàn)在益生菌的類型、劑量和治療時間方面存在顯著的異質(zhì)性，這可能導致了臨床結(jié)局的異質(zhì)性.

表2 腸道菌群與胰腺炎關(guān)系的研究

目前在不同研究中使用的益生菌類型和治療策略還有較大差異，所以在進行臨床試驗之前，應考慮益生菌及其制劑的適當劑量和治療時間.另外，考慮到一些益生菌的風險，進一步的臨床試驗應該仔細設(shè)計，以避免任何潛在的有害影響.同時，對胰腺炎相關(guān)菌群檢測技術(shù)的選擇及升級也很重要，菌群檢測常見的方法有細菌培養(yǎng)、聚合酶鏈式反應技術(shù)（PCR）、基于PCR基礎(chǔ)上的16SrRNA技術(shù)、熒光原位雜交、基因芯片、宏基因組測序以及單一菌株或者人體完整菌群的移植、用免疫系統(tǒng)確認致病原因、用機器學習等高級算法整合多組學數(shù)據(jù)等，有時候選擇合適的檢測技術(shù)及方法，往往能達到事半功倍的效果.當然，菌群特異性改變的分析還可以利用易于收集的樣本，如根據(jù)血液、唾液和糞便等來開發(fā)出用于相應檢測的新工具.