江益凡 孫 洋 張 艷 李 靜

1.蚌埠醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院檢驗科，安徽蚌埠 233004；2.蚌埠醫(yī)學院臨床醫(yī)學院，安徽蚌埠 233004

眾多免疫性以及胃腸道相關疾病的發(fā)生、發(fā)展過程都被發(fā)現(xiàn)與腸道菌群有關，恢復腸道菌群平衡、重建免疫環(huán)境就顯得尤為重要。近年來對菌群的研究不斷深入，目前臨床上細菌產(chǎn)物、細菌毒素、益生菌等微生物制劑已經(jīng)用于免疫耐受的重建［1］。菌群已被證實可促進對自身抗原的耐受，并且可以調(diào)節(jié)腸道運動和分泌，維持腸黏膜屏障的完整性，并維護免疫系統(tǒng)的正?；顒拥龋?］。本研究從腸黏膜免疫耐受的建立機制、腸道菌群調(diào)控免疫系統(tǒng)在腸黏膜免疫耐受形成中的機制、共生菌群誘導免疫耐受等方面作一綜述。

1 腸黏膜免疫耐受的建立機制

腸道作為人體最大的免疫器官，與食物等多種物質(zhì)直接接觸，承受了較大的抗原負荷。腸黏膜的存在可分隔人體內(nèi)部和外部環(huán)境，形成“腸屏障結構”，阻止抗原、毒素和微生物通過，同時保證機體對于食物抗原和腸道菌群的免疫耐受［3］。此外，腸相關淋巴組織（gut-associated lymphoid tissue，GALT）也在腸黏膜免疫耐受中扮演了重要角色，GALT 組織解剖學上的特點，使機體既能夠抵御病原體的侵襲，又能避免對食物抗原和共生微生物發(fā)生免疫應答，為誘導免疫耐受提供了條件［4］。

1.1 腸黏膜屏障結構在腸黏膜免疫耐受中的作用機制

在腸道黏膜的免疫耐受中，腸黏膜屏障結構發(fā)揮重要作用。腸黏膜屏障以其獨特的組成和解剖結構維持其對食物抗原和腸道菌群的耐受性。腸黏膜屏障結構由細胞外成分和細胞成分共同構成。細胞外成分包括覆蓋在腸黏膜上方的黏液層，其中含有糖萼、微生物群、分泌性IgA、黏蛋白和抗菌肽等［5］。細胞成分包含腸上皮結構中的各類細胞，主要包括分泌黏液的杯狀細胞，分泌防御素的Paneth細胞，其他分泌激素和神經(jīng)肽的細胞等，這些細胞參與維持腸屏障結構的完整性、抵御有害物質(zhì)并維持免疫耐受［6］。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，黏液層中的糖萼有助于腸上皮細胞吸收營養(yǎng)，保持上皮的水合作用，并且保護腸黏膜免受腔內(nèi)剪切應力和消化酶的影響［7］。此外，糖萼還參與上皮細胞的更新和分化，通過信號傳導限制腸道抗原的免疫原性，從而維持腸黏膜的免疫耐受［8］。在維持腸黏膜免疫耐受的過程中，糖萼中高糖基化的黏蛋白MUC2起主要作用。糖萼中的MUC2 與galectin-3-Dectin-1-FcγRIIB 受體結合，形成復合物，激活β-catenin，誘導具有抗炎特性的樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）形成。β-catenin可進一步通過抑制NF-κB下游炎癥相關基因的轉錄，從而干擾DCs 表達促炎細胞因子，但不影響DCs 表達誘導免疫耐受相關的抗炎細胞因子。因此，糖萼不僅可形成非特異性的物理屏障，還可通過MUC2蛋白調(diào)控DCs 的分化，傳遞免疫耐受信號，限制腸道抗原的免疫原性［9］。

1.2 腸相關淋巴組織在腸黏膜免疫耐受中的作用機制

GALT 是機體中最大的淋巴器官，在調(diào)節(jié)腸道黏膜免疫耐受中具有重要作用。當免疫系統(tǒng)檢測到危險信號時，GALT及時反應并將其清除；對于無害信號的刺激，GALT可調(diào)動其免疫耐受機制，維持腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定［10］。

腸系膜淋巴結（mesentric lymph nodes，MLN），是一群位于腸系膜內(nèi)的大淋巴結，屬于GALT 的一部分。DCs 在腸道中一般處于未激活狀態(tài)，充當哨兵的作用，一旦被激活則可以通過淋巴管遷移到MLN以呈遞抗原，這也使腸道黏膜的固有層內(nèi)形成了一個相互連接的免疫網(wǎng)絡。通過體外共聚焦腸淋巴管成像和腸引流淋巴管取樣證實，CD103+DCs是不斷遷移到MLN 的遷移細胞群［11］。DCs 和巨噬細胞均屬于專職抗原呈遞細胞，可吞噬加工抗原并通過細胞表面的MHC-II將抗原呈遞至T細胞，抗原呈遞細胞向MLN 遷移后，識別食物抗原和共生菌，誘導Treg細胞等免疫抑制細胞分化，參與啟動和維持對食物抗原和共生菌群的免疫耐受［12］。在腸道內(nèi)，上皮細胞通過產(chǎn)生胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素（thymic stromal lymphopoietin，TSLP）、轉化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）以及維甲酸（retinoic acid，RA）等指導因子，很大程度上影響腸道內(nèi)CD103+DCs。到達MLN 的腸源性CD103+DCs的印記表型可以誘導主要表達Foxp3的Treg 細胞生成，Treg 可以通過減少腸道炎癥降低對飲食和環(huán)境抗原的反應性，促進腸黏膜免疫耐受，從而維護腸道內(nèi)的免疫環(huán)境［13］。

1.3 腸黏膜對食物蛋白質(zhì)的免疫耐受

機體對于食物蛋白質(zhì)的免疫耐受是由胃腸道黏膜免疫系統(tǒng)介導的。胃腸道黏膜在建立免疫耐受中的作用機制是復雜的，并且依賴于諸多因素，包括腸道上皮細胞及其分泌產(chǎn)物形成的物理屏障，抗原的腔內(nèi)消化以及Treg 的保護作用等［14］。當食物蛋白質(zhì)通過胃和十二指腸時，胃酸和其他消化酶破壞其構象和線性表位，分解為二肽和三肽，降低其免疫原性，同時允許肽和氨基酸作為營養(yǎng)物質(zhì)被吸收。若腸道中含有逃避消化的蛋白質(zhì)，腸道黏膜屏障可以通過捕獲和分泌IgA，阻止食物蛋白通過腸道上皮吸收［15］。此外，腸黏膜中含有特殊的細胞結構，可以維持對食物的免疫耐受，如M 細胞（microfold cells），它是一種特殊的上皮細胞，位于Peyer 結上的穹狀上皮中，可以吸收顆粒抗原，從而能有效地將其傳遞給固有層的免疫細胞［16］；另一種細胞為腸上皮細胞（intestinal epithelial cells，IECs），它也可以通過細胞間緊密連接結構運輸可溶性抗原，并由DCs 延伸至腸腔內(nèi)的樹突捕獲，一旦抗原被DCs 捕獲并呈遞給T 細胞，即可誘導Treg 細胞分化，以抗原特異性的方式抑制效應T細胞的反應，從而產(chǎn)生對于食物蛋白質(zhì)的免疫耐受［17］。

2 腸道菌群與腸黏膜免疫耐受

腸道菌群中的益生菌、有害菌、中性菌分別以不同的機制調(diào)節(jié)腸黏膜免疫系統(tǒng)，其不僅影響免疫系統(tǒng)中的組織屏障，而且同樣影響免疫細胞。此外，腸道菌群的代謝產(chǎn)物也可以引起腸道內(nèi)的免疫耐受。研究發(fā)現(xiàn)，若菌群紊亂，可打破腸道中的免疫環(huán)境，影響多種疾病的進展，比如自身免疫性疾病、胃腸道疾病等［18］。通過維持菌群穩(wěn)態(tài)，誘導免疫耐受重建，可為多種疾病的控制和治療提供臨床思路。

2.1 先天性免疫

先天性免疫是機體免疫系統(tǒng)抵御病原體入侵的第一道防線。參與先天性免疫的細胞如單核/巨噬細胞、DCs、粒細胞、自然殺傷（natural killer，NK）細胞等，這些固有免疫細胞可表達模式識別受體（pattern recognition receptor，PRR），識別一種或多種病原相關分子模式（pathogen associated molecular pattern，PAMP），從而啟動固有免疫應答［19］。

菌群在構建GALT的結構和維持其免疫穩(wěn)態(tài)中也發(fā)揮著重要作用。作為腸道黏膜防御的前線，GALT中的天然免疫細胞主要功能是非特異性識別病原體，啟動天然免疫應答，并呈遞抗原，激活下游的適應性免疫系統(tǒng)。此外，GALT 可維持共生菌群的免疫耐受性。腸道菌群通過PRR-PAMP 識別和其產(chǎn)生的代謝物如短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）等，調(diào)控GALT 免疫細胞組成，并啟動免疫反應，啟動宿主防御功能，維持對共生細菌的耐受［20］。

先天性淋巴細胞（innate lymphoid cells，ILCs）是GALT 中重要的組成部分，其中ILC3是ILCs 中一個重要的細胞亞群。研究表明，腸道共生菌群除了影響ILC3 的抗菌作用外，還參與了ILC3 與其他免疫成分甚至非免疫細胞之間的相互作用，導致大量的下游效應，其中包括對免疫耐受的調(diào)控作用［21］。在誘導耐受性方面，ILC3能夠向CD4+T細胞呈遞共生細菌的抗原，T 細胞快速響應來自管腔環(huán)境的信號并啟動炎癥和抗炎反應，分泌IL-17 和IL-22，調(diào)節(jié)Th17/Treg 細胞分化平衡，進而共同調(diào)控免疫反應［22］。此外ILC3 和CD4+T 細胞之間存在細胞因子驅動的互惠效應，這為解釋菌群和免疫應答之間復雜的免疫耐受提供了另外一種可能機制［23］。

另一個與腸道菌群密切相關的免疫細胞群是吞噬細胞，包括巨噬細胞、DCs 和其他非免疫細胞。腸道吞噬細胞在維持腸道穩(wěn)態(tài)方面起關鍵作用，尤其是在共生菌的免疫耐受方面。在穩(wěn)態(tài)條件下，環(huán)境抗原、食物和共生細菌觸發(fā)PRR 后，腸道上皮細胞釋放的因子（細胞因子、趨化因子、維生素代謝物等）產(chǎn)生免疫耐受反應。共生細菌產(chǎn)生的SCFAs是促進抗原呈遞細胞和淋巴細胞啟動和分化的關鍵介質(zhì)，其通過觸發(fā)PRR 使CD103+DCs 到達MLN，指導CD4+T 細胞分化為Treg，從而調(diào)節(jié)免疫耐受功能［24］。

目前的研究觀點指出，共生菌群和強大的免疫系統(tǒng)是建立免疫耐受的關鍵，菌群失調(diào)可能改變局部免疫系統(tǒng)和破壞耐受性。

2.2 適應性免疫

腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)需要固有和適應性免疫細胞的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡以及它們與共生菌群的相互作用來共同維持。共生菌群通過腸道適應性免疫來保護宿主免受外來病原體的入侵進而維持腸道的穩(wěn)態(tài)。腸道駐留菌群誘導的腸道適應性免疫、免疫耐受、腸屏障完整性以及腸道穩(wěn)態(tài)方面與腸道上皮內(nèi)淋巴細胞（intraepithelial lymphoid lymphoels，IELs）、腸道集合淋巴結（Peyer's patches，PP）、腸道黏膜上皮及固有層（lamina propria，LP）中的CD4+T 細胞以及產(chǎn)生IgA的B細胞分化有關［25］。

漿細胞樣樹突細胞（plasmacytoid dendritic cells，pDCs）可誘導口服免疫耐受，且誘發(fā)非感染性抗體反應致使腸道中的漿細胞產(chǎn)生IgA。IgA 的產(chǎn)生、親和力成熟和種類轉換重組大都發(fā)生在PPs，且依賴B細胞和DCs細胞的相互作用［26］。DCs攜帶細菌抗原誘導B 細胞分化為IgA+漿細胞，限制局部黏膜免疫。IgA包裹的共生細菌促進黏膜中DCs向耐受性表型轉變、Treg 細胞擴增和IL-10 的產(chǎn)生，從而抑制黏膜和系統(tǒng)性自身免疫［27］。由于腸道菌群對IgA的影響，并通過腸道內(nèi)IgA與其他免疫細胞相互作用，間接影響腸道內(nèi)的免疫耐受。

SCFAs等細菌產(chǎn)物是Treg和B細胞的有效誘導因子，在穩(wěn)態(tài)條件下，菌群代謝產(chǎn)物通過Treg和IgA促進腸道的免疫耐受。當腸道免疫環(huán)境失衡時，F(xiàn)oxp3+Treg 譜系受到菌群的影響，Treg 失去Foxp3表達，并以菌群依賴的方式轉化為效應T 細胞［28］。耐受性DCs通過分泌IL-10促進Treg和IgA的產(chǎn)生，同時，PPs中的濾泡輔助性T細胞（follicular helper T cell，Tfh）分泌的IL-21 也有助于細菌特異性IgA 的分泌［29］。

總之，共生菌群調(diào)節(jié)腸道適應性免疫系統(tǒng)的發(fā)育和成熟，穩(wěn)態(tài)下，黏膜適應性免疫細胞，特別是Treg 和Tfh，以及IgA 與腸道上皮細胞、DCs 和ILCs協(xié)同形成腸道生態(tài)環(huán)境的免疫耐受，維持腸道穩(wěn)態(tài)以及宿主與菌群之間的互惠互利關系，從而保持對感染源有效免疫的能力。在失調(diào)的情況下，平衡被擾亂，可導致慢性炎癥和自身免疫性疾病。

3 腸道菌群誘導免疫耐受在炎癥性腸病中的作用

大量臨床和實驗數(shù)據(jù)表明，腸道菌群與自身免疫反應密切相關［30］。腸道菌群及其代謝產(chǎn)物可以通過調(diào)節(jié)免疫細胞從而影響自身免疫性疾病的發(fā)生發(fā)展，如類風濕關節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）。

3.1 菌群紊亂-免疫耐受紊亂

IBD 包括潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）和克羅恩?。–rohn's disease，CD），是一種慢性且反復發(fā)作的腸道炎癥性疾病。盡管IBD發(fā)病率在全球范圍內(nèi)不斷上升，但確切病因仍不清楚，治療IBD的方法也尚未發(fā)現(xiàn)。新一代測序技術已經(jīng)確定了IBD中腸道微生物群在組成和功能方面的改變［31］。與健康個體相比，IBD 患者腸道中具有抗炎能力的細菌減少，具有致炎能力的細菌增加。在CD 患者體內(nèi)，腸桿菌屬（主要是大腸桿菌）相對豐度增加。文獻報道，與CD 疾病發(fā)生發(fā)展相關的大腸桿菌是粘附侵襲性大腸桿菌（adhesion-invasive E. coli，AIEC），且具有促炎特性，最初是從成人CD 患者糞便中分離出來的［32］。粘附腸道上皮的致病菌增多，影響腸道的通透性，改變腸道菌群的多樣性和組成成分，而腸道菌群的破壞影響著與IBD 發(fā)病機制有關的菌群代謝產(chǎn)物，例如在IBD患者中，由于產(chǎn)生丁酸鹽的細菌增多，導致SCFAs 濃度下降［33］。SCFAs產(chǎn)量的減少影響Treg細胞的分化和擴增，以及上皮細胞的生長，這些細胞在維持腸道免疫耐受中起重要作用。這也足以證明腸道菌群的改變與IBD的發(fā)病機制有關。

3.2 菌群治療-免疫耐受重建

腸黏膜耐受誘導依賴于多種因素，如抗原本身、抗原劑量、微生物等。這些因素，無論是通過鼻腔、舌下或者口腔途徑，旨在誘導特異性Treg細胞，阻斷抗體遷移以及控制全身和局部過敏反應。研究證實，細菌產(chǎn)物、細菌毒素、益生菌等微生物制劑已經(jīng)用于免疫耐受的重建［34］。細菌毒素（如霍亂毒素、大腸桿菌耐熱毒素）是非常有效的黏膜佐劑。野生型的霍亂毒素常用于過敏反應的實驗模型，以打破食物耐受性，但其解毒功能作為輔助作用常被保留；與抗原共用時，幾乎無腸毒性，并且可以改善耐受性誘導［35-37］。廣泛應用于臨床的益生菌可與多種PRR 受體結合，如TLR2、TLR4 或DC-SIGN，并已經(jīng)證明可以誘導Treg應答。菌群治療、重建免疫環(huán)境也許會成為治療免疫性疾病的潛在靶點［38］。

基于UC 動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）對UC模型小鼠有顯著的療效，通過對標本檢測可發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT治療后，UC模型中的Th1 細胞與Th17 細胞顯著減少，Th2 細胞與Treg 細胞顯著增多。FMT 可能是通過細菌產(chǎn)物調(diào)節(jié)腸道中的Th1/Th2 細胞平衡、Th17/Treg 的細胞比例等機制來誘導機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生免疫耐受，從而達到治療目的［39］。這也再次證明了菌群可以改善腸道免疫環(huán)境，保持微環(huán)境的平衡。但是目前臨床上對于菌群治療改善免疫微環(huán)境的研究尚處于起步階段，針對腸道內(nèi)不同的微生物，尚未研發(fā)出特異性、靶向性藥物，菌群功能和組成的不同是否影響藥物應答以及作用機制都有待探討。為此，動物實驗需與臨床研究相結合，探索增強免疫治療反應的最佳策略。

大量臨床證據(jù)證明，改善腸道菌群環(huán)境在預防和治療胃腸道疾病中具有重要作用。目前，腸道菌群與疾病的關系一直是研究的熱點，益生菌制劑以及FMT 也已廣泛應用于胃腸道疾病的治療。高效改善腸道菌群環(huán)境，維持腸道內(nèi)共生菌群的平衡將作為治療胃腸道或免疫性疾病的新靶點。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突