大连医声医事丨王晓艳教授：IBD炎症与肠道菌群

人体肠道菌群中，超过99%的肠道细菌属于厚壁菌门、拟杆菌门、变形杆菌门和放线菌门，其中厚壁菌门和拟杆菌门在健康成人的肠道微生物群中占主导地位。最新研究表明，IBD患者肠道中硝化应激及氧化应激增强，导致专性厌氧菌拟杆菌门和厚壁菌门和需氧菌放线菌门丰度降低，兼性厌氧菌变性菌门丰度增加，微生物的多样性降低（图1）¹，导致肠黏膜的损害，引发肠道炎症。而炎症会刺激产生IFNγ，并通过固有免疫细胞的吞噬产生活性氧（ROS），这些自由基最终形成厌氧呼吸的产物。兼性厌氧菌利用这些产物开始生长，导致细菌多样性下降。而有害菌群的扩大可能进一步促进真菌的生长，尤其是念珠菌，而真菌又会通过几丁质和T_H1途径中的β-葡聚糖抗原呈递细胞（APC）激活而加剧炎症反应。同时，有害菌群与噬菌体的数目和丰度增加有关，其反过来将会使肠道菌群多样性进一步降低（图2）²。Yilmaz B等研究发现CD患者的菌群紊乱程度更甚于UC患者，而肠菌变化特征与患者的年龄、病变部位、BMI等临床特征及抗TNF-α药物疗效密切相关³。

图1 炎症性肠病相关细菌种类系统进化树

图2  IBD炎症与肠道菌群失调的相互作用

肠道免疫分为固有免疫和适应性免疫。肠道共生菌调节固有免疫细胞如黏膜相关恒定的T淋巴细胞（MALT）、γδT细胞、3型固有淋巴细胞（ILC3）、iNKT细胞等的活化和功能。例如，微生物来源的核黄素代谢产物促进MALT的发育，而共生菌诱导产生的细胞因子IL-1β和IL-23促进γδT细胞，这两种细胞都能产生IL-17A，诱发细胞炎症。而分节丝状菌（SFB）的定植可促使ILC3细胞产生IL-22，进而发挥抑炎作用（图3）⁴。共生菌定植促进效应T细胞（Th2、Th17等）、调节性T细胞（Treg）和B细胞的适应性免疫应答。例如SFB和双歧杆菌的定植可促进Th17细胞的局部分化。梭状芽胞杆菌定植促进了RORγt⁺ Foxp3t⁺ pTreg细胞聚集，其反过来限制了结肠Th2和Th17细胞反应。总之，多种因素引起菌群失调，其中病原菌通过Th1和Th17效应细胞激活炎症应答，而有益菌减少致使Treg细胞、B细胞、DC细胞和固有淋巴样细胞（ILC）功能失调，细胞因子失衡和黏膜屏障破坏诱发黏膜炎症，诱导IBD产生。

图3 肠道微生物与固有免疫应答

图4 肠道微生态与适应性免疫应答

肠道微生态的变化导致肠黏膜的损伤，那么，改变肠道微生态结构，是否可以抑制炎症反应？有研究通过增加专性厌氧细菌，减少兼性厌氧菌等方式以维持肠道微生态的平衡，减轻肠道炎症，这也是目前使用肠道微生物治疗的一种主要策略¹。目前粪菌移植（FMT）治疗IBD是研究热点，有研究发现^5,6其在轻中度UC中有一定疗效，而在重度UC中，其疗效有待继续研究。目前尚无随机对照研究（RCT）评估FMT在治疗CD中的应用。此外，FMT的标准化和安全性也是难题，因此，筛选有益的单菌也是目前的一个研究方向。有研究发现⁷，口服嗜黏蛋白阿卡曼氏菌（AKK菌）治疗可预防肥胖及相关并发症，但目前发现的能够用于人体的有益菌并不多。

目前，FMT治疗CD疗效尚无定论。王教授团队招募了37例CD患者，最终，有17例完成胃镜FMT试验，16例完成肠镜试验。结果显示，在FMT治疗后，随访8周CD患者的治疗应答率维持在51.5%~67.9%之间，缓解率维持在45.5%~57.6%之间，同时C反应蛋白（CRP）和红细胞沉降率（ESR）降低，提示在CD中FMT有一定的短期抑制炎症作用，安全性尚可，但其长期疗效有待进一步观察（图5）⁸。

图5 FMT治疗CD患者疗效

FMT治疗CD存在多种并发症，因此，筛选针对CD的有益菌种更具有广泛的应用前景。王教授团队收集了湖南省的CD患者和健康对照者，使用16S rRNA测序技术分析其肠道菌群⁹。结果发现CD患者肠道菌群多样性较健康志愿者有所下降。其中，罗斯氏菌属、毛螺旋菌属、拟杆菌属等丰度降低，肠球菌属、梭杆菌属、大肠埃希菌属等丰度升高。在种水平上，肠罗斯氏菌丰度下降最为明显，其机制与肠罗斯氏菌通过肠上皮诱导树突状细胞活化，促进辅助T细胞分化抑制炎症有关。

王教授团队在国际上首次分离出肠罗斯氏菌的鞭毛蛋白，并发现其能通过肠上皮TLR5，下调IDOI的表达，减少胞内色氨酸消耗，降低犬尿氨酸/色氨酸比例，最终导致肠腔内色氨酸浓度增加，吲哚-3-甲醛等物质大量产生并释放，释放的吲哚进一步通过AhR促进肠黏膜内NCR⁺ILC3活化及IL-22分泌，发挥抑炎作用¹⁰。该研究明确了肠罗斯氏菌的鞭毛蛋白是其抑炎的关键作用成分，为IBD的靶向精准治疗提供全新的理论基础。

如果筛选到CD相关的益生菌，那么服用之后，益生菌会在肠道定植下来吗？有研究使用猪作为动物模型发现有40%的动物出现了益生菌定植抵抗。因此，益生菌难以有效定植是限制其作用的关键因素。王教授团队使用磁性纳米颗粒Fe₃O₄（MIONs）帮助肠罗斯氏菌（R. intestinalis）定植¹¹。发现MIONs能被肠罗斯氏菌内化，且对肠罗斯氏菌、细胞和组织没有明显毒性。在小鼠实验中发现，R. intestinalis^MIONs能显著缓解实验性大鼠结肠炎，同时MIONs能显著增强R. intestinalis在大鼠肠道中的存留与定植（图6），其为益生菌的应用提供了有前景的方法。

图6 MIONs能显著增强R. intestinalis在大鼠肠道中的定植

肠道菌群是近期研究热点，其在IBD发病过程中发挥重要作用。肠道菌群中的有益菌可通过调节免疫细胞，发挥免疫抑制作用。部分有害菌也可通过免疫细胞受体或其代谢产物，促进炎症细胞分泌炎性因子，造成肠道损伤。所以，肠道菌群会影响免疫反应。同时，肠道炎症也会影响肠微生态。近期在Gastroenterology上发表的文章，提示IBD患者肠道中硝化应激及氧化应激增强，导致有害菌增强、有益菌减少，肠道微生态平衡被打破，所以这两者是相互作用，是因是果还需要进一步研究。在临床应用方面，粪菌移植（FMT）是目前研究的热点，但距离走向临床还有一段时间。针对肠道菌群的治疗，目前提倡个体化治疗，通过检测16S rRNA等一些方便的方法，了解肠道菌群的改变，再进行个体化的治疗，我认为这是未来的一个研究方向。本次的全国IBD学组年会暨亚太消化学会IBD研讨会，主题之一就是调整和抑制免疫反应。抑制免疫的方法有很多，包括药物抑制，如美沙拉嗪、激素、免疫抑制剂，生物制剂等；调节肠道菌群，例如有些有益菌可通过调节肠上皮细胞和免疫细胞，进而抑制炎症反应；还有干细胞治疗，因此我们可以通过多种途径调节肠道免疫反应。而内镜对IBD诊治，包括疾病筛查、预后及癌变监测、并发症控制及干预等都发挥举足轻重的作用。总之，IBD诊断和治疗任重而道远，我们要大力培养年轻的IBD医生，这样IBD学科的发展才会欣欣向荣。