肠道菌群与炎症性肠病1

现代消化及介入诊疗2010年第15卷第3期ModernDigestion&Intervention2010,Vol.15,No.3肠道菌群与炎症性肠病钱家鸣沈冰冰*·专家笔谈·作者单位：100730中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院消化科*原北京协和医院消化科博士研究生【提要】本文简述了肠道菌群与炎症性肠病（IBD）发病和诊治的关系，并展望未来对IBD进行肠道微生态的靶向治疗可能成为一种治疗新途径。【关键词】肠道菌群；炎症性肠病；诊断；治疗溃疡性结肠炎（ulcerativecolitis,UC）和克罗恩病（Crohn′sdisease,CD）统称为炎症性肠病（inflam－matoryboweldisease,IBD），是一类病因和发病机制尚不十分清楚的肠道炎症性疾病。有关IBD发病机制方面的研究主要集中在遗传易感性、免疫异常和肠道菌群改变。其中肠道菌群是免疫损伤过程的重要激发因素，被认为是IBD发病的一个重要环节。一、肠道菌群参与IBD发病肠道内固有菌丛与IBD的关系是近年的研究热点。早有研究发现，在目前应用较多的小鼠DSS模型存在肠道菌群的变化，主要为拟杆菌和梭状芽胞杆菌的增多，提示肠道菌群很可能参与小鼠DSS结肠炎的发病[1]。用转基因或敲除基因方法造成免疫缺陷的IBD动物模型[2,3]，在肠道无菌环境下不会发生肠道炎症，但如重新恢复肠道正常菌丛状态，则出现肠道炎症。NOD2基因变异和防御素的缺陷使得肠道细菌与IBD发病联系起来。研究发现，在IBD病人中存在着微生态失衡，即有害菌超过有益菌。研究发现IBD病人粪便和肠道黏膜菌群组成较正常人有显著不同，而且在疾病不同时期肠道菌群的组成也存在差异。Seksik等[4]采用rRNA分子探针定量检测CD患者粪便标本发现细菌浓度明显高于正常对照组，且超过30%属未定型菌种，活动期和静止期结肠CD患者结肠黏膜黏附有大量大肠杆菌，且侵入黏膜深层。Swidsinski等[5]应用16SrRNA基因序列分析技术分析了305例肠道炎症患者和40名对照者的结肠镜活检标本，发现肠道炎症患者黏膜细菌含量显著高于对照者，以CD患者为著。Darfeuille-Michaud等[6]检测了63例CD患者和16例非IBD对照者的回肠标本，发现21.7%的CD慢性病变可检出致病性黏附侵袭性大肠杆菌，而对照者仅6.2%检出此细菌。UC患者急性期肠杆菌、肠球菌和小梭菌增加，而双歧杆菌和乳酸杆菌减少，缓解期拟杆菌和双歧杆菌较急性期明显上升，而小梭菌数量下降；急性期CD患者肠杆菌和酵母菌增加，而双歧杆菌和乳杆菌下降，缓解期双歧杆菌有回升，但仍明显低于正常，缓解期与急性期相比双歧杆菌的数量有明显差异。尽管细菌黏附现象并非IBD独有特征，但IBD黏附细菌的密度和组成不同于IBS、自限性肠炎等其他肠道疾病。IBD患者肠黏膜黏附细菌浓度≥109/ml，以脆弱类杆菌和肠杆菌为主，占60%以上，而真杆菌则不到30%[7]。多个研究认为肠道致病菌的感染与IBD发病相关。最近有研究发现黏膜相关的细菌组成与CD术后复发的高风险相关[8]。GarcíaRodríguezLA等[9]一项有关急性肠道感染与IBD发病相关性的大规模流行病学调查发现，感染尤其是最近1年内有感染者发生IBD的风险是无感染者的2.4倍。临床上观察到抗生素用于CD和UC的治疗，如预防CD术后并发症、囊袋炎或肛周病变等[10]。这种有效性亦证实致病菌可能影响IBD的自然病程。肠道致病菌感染使得IBD复发或加重。活动性IBD病人中肠道感染占9%～13%[11,12]。近期一项前瞻性的研究发现[13]，活动期不到10%IBD病人存在致病性肠道细菌感染，而且感染不影响IBD的预后。60%活动期IBD和33%缓解期IBD病人血培养阴性情况下血清中可以检测到细菌DNA的存在。以CD为例，按照疾病活动度分层，细菌DNA的存在与炎症反应增强相关，而与不同的临床表现无关[14]。目前几项研究均未发现疾病活动性与细菌或其产物的相关性，表明炎症在缓解期可能仍存在，治疗仅能控制症状[15]。161--现代消化及介入诊疗2010年第15卷第3期ModernDigestion&Intervention2010,Vol.15,No.3Gutiérrez等[16]研究发现34%缓解期IBD病人可检测到细菌DNA和高浓度的炎症介质，包括免疫抑制剂在内的治疗前后比较细菌DNA无显著变化。虽然上述研究提示肠道菌群可能参与IBD发病，但迄今为止流行病学资料尚未发现任何IBD特异性致病菌。临床上应用抗生素治疗IBD的疗效并不明显，而激素治疗IBD有效，说明致病菌感染的连接作用很难解释IBD发病。二、肠道菌群在IBD发病及诊断中的作用进一步研究发现在IBD时肠道免疫系统对肠道内已发生变化的菌群不能耐受。Duchmann等[17]发现，将活动性IBD患者炎症肠段的黏膜固有层单个核细胞（LPMC）在体外与自身肠道内细菌裂解液共育后，LPMC发生强烈的增殖反应，伴有大量的细胞因子如IL-2、IFN-7、IL-10等分泌，而正常人LPMC对自身肠菌裂解液不发生增殖反应，说明正常人对自身的肠菌存在耐受，IBD患者的这种耐受打破。肠道菌群对肠道通透性改变的影响也引起了人们的注意。肠屏障功能受损，通透性增高，肠腔内的抗原、内毒素等促炎症物质进入肠黏膜固有层，诱发免疫反应。Madsen等[18]探讨了先天性IL-10缺陷小鼠肠道通透性增高与肠道炎症的关系，置有菌环境中的基因缺陷小鼠2周龄时肠道尚未有损伤表现，肠道通透性即有增高，并且肠黏膜内TNF-α、IFN－γ的浓度也开始增高，肠道通透性增高与这两种细胞因子浓度相平行。而置于无菌环境中的基因缺陷小鼠肠道通透性正常，浓度也正常。该实验表明先天性IL-10缺陷的小鼠对肠道菌群的黏膜免疫反应发生异常，导致肠道通透性增加，且先于肠道炎症反应。为了解肠黏膜免疫系统对细菌的免疫反应，对IBD患者肠黏膜组织和血清学的特异性抗体和T细胞亚群进行了研究。研究发现多数IBD病人可以检测到一些特异性针对细菌抗原成分的抗体，如ASCA、Ompc、I2、CBirl以及抗葡聚糖抗体等，这些抗体不仅表明IBD存在针对正常肠腔成分的肠道黏膜免疫紊乱，同时提示IBD相关抗体与临床表型存在相关性。ASCA是一种针对真菌菌属的抗体，为酿酒酵母菌细胞壁甘露聚糖的血清反应性抗体，ASCA甘露糖不仅存在于酵母菌，在分支杆菌和其他细菌中也发现其存在。大约2/3病人ASCA的IgG、IgA均阳性，0%～19%病人仅IgA阳性。研究表明CD患者ASCA阳性率为50%～80%，UC为2%～14%。国内吕红等总结北京协和医院1983～2007年住院CD患者ASCA阳性率38.8%，较国外报道低。ASCA阳性/p-ANCA阴性CD患者回肠受累（68%～76%）多于单纯结肠受累（34%～46%）[19,20]。ASCA阳性与狭窄（70%）和穿孔（51%）疾病行为相关，具有小肠切除的高风险，因此ASCA阳性预示疾病进展迅速易形成并发症[21]。Ompc是针对大肠杆菌外膜蛋白C复合物的抗体，可用ELISA方法检测其IgA抗体。有报道55%CD病人Ompc抗体阳性，但在儿童和年轻CD病人阳性率只有24%，在ASCA阴性CD病人中Ompc阳性率为5%～15%，可作为ASCA阴性CD病人的辅助诊断。UC病人Ompc抗体阳性率为5%～11%。Mow等研究发现Ompc阳性组CD病人对布地奈德联合环丙沙星和甲硝唑的治疗具有较高的缓解率，而Ompc阴性组CD病人对单独布地奈德治疗有效[21]。由此可以认为，对于存在抗细菌抗原成分抗体的CD病人给予抗生素治疗以控制肠道菌群可能更为有效。Landers通过分析CD患者针对微生物（Ompc、I2）及自身抗原（ASCA、p-ANCA）的血清学反应发现，85%病人至少对一种抗原反应，在微生物抗原中78%病人至少对一种抗原反应，57%病人两种抗原反应，26%对三种抗原反应，反应水平随疾病活动改变[22]。基于该4种细菌抗原的血清学反应的比例和类型不同，故推测这些抗体与黏膜细菌的组成以及微生态失衡情况呈对应关系。细菌在IBD如何作用一直是难解的问题，自从人们发现NOD2/CARD15基因在CD病人存在变异，提出了细菌及其代谢产物在人体作用的方式。NOD2/CARDl5基因在CD患者胃肠道之间联合存在，该基因的畸变导致巨噬细胞不识别和缺乏清除侵袭细菌能力，潘氏细胞抗菌能力降低。因此初步揭示了IBD基因易感、肠道菌群、黏膜免疫三者间的关系。三、总结与展望虽然迄今尚未发现特异的细菌与IBD的发病相关，亦未发现IBD时有特征性的肠道菌群变化，但IBD患者粪便菌群和肠黏膜菌群的组成确与健康个体存在差异，故认为肠道细菌在IBD的发病机制中起有重要作用，可能是参与IBD发病的始动和持续因素。现有肠道细菌的研究方法仅能分离约30%的肠道菌群，16SrRNA探针技术有望提高细菌（下转至第166页）162--现代消化及介入诊疗2010年第15卷第3期ModernDigestion&Intervention2010,Vol.15,No.3检测率。随着实验方法和技术的不断发展和应用，以及对肠道微生态在IBD发病中作用认识的深入，将有可能对IBD患者进行肠道微生态的靶向治疗，从而为IBD的治疗提供新的途径。参考文献1HansW,Sch觟lmerichJ,GrossV,etal.Theroleoftheresidentin－testinalflorainacuteandchronicdextralsulfatesodium-inducedcolitisinmice.EurJGastroenterolHepatol,2000,12:267-273.2SellonRK,TonkonogyS,SchultzM,etal.Residententericbacteriaarenecessaryfordevelopmentofspontaneouscolitisandimmunesystemactivationininterleukin-10-deficientmice.InfectImmun,1998,66:5224-5231.3TaurogJD,RichardsonJA,CroftJT,etal.Thegermfreestatepre－ventsdevelopmentofgutandjointinflammatorydiseaseinHLA-B27transgenicrats.JExpMed,1994,180:2359-2364.4SeksikP,Rigottier-GoisL,GrametG,eta1.Alterationsofthedom－inantfaecalbacterialgroupsinpatientswithCrohn′sdiseaseofthecolon.Gut,2003,52:237-242.5SwidsinskiA,LadhoffA,PernthalerA,eta1.Mucosalflorainin－flammatoryboweldisease.Gastroenterology,2002,122:44-54.6Darfeuille-MichaudA,BoudeauJ,BuloisP,eta1.Highprevalenceofadherent-invasiveEscherichiacoliassociatedwithilealmucosainCrohn′sdisease.Gastroenterology,2004,127:412-421.7SwidsinskiA,Loening-BauckeV,HerberA.MucosalflorainCrohn′sdiseaseandulcerativecolitis-anoverview.JPhysiolPhar－macol,2009,60(Suppl6):61-71.8SeksikP,VasquezN,LepageP,etal.Alowproportionoffi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