于堯 韓毓梅 周金哲 李蘭英
1同濟大學(xué)附屬上海市第四人民醫(yī)院皮膚科200080;2復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院皮膚科,上海200030;3上海市第十人民醫(yī)院普外科200040
通信作者:李蘭英,Email:Sy?lly@hotmail.com
隨著醫(yī)學(xué)研究的不斷進步,越來越多的研究[1?2]發(fā)現(xiàn),腸道菌群失調(diào)與結(jié)締組織病有關(guān)。本文通過簡述人體腸道菌群失調(diào)與常見結(jié)締組織病的相關(guān)性,概述腸道菌群失調(diào)在皮膚科常見結(jié)締組織病的研究進展。
人體微生物群落由約100萬億個細菌、原生動物、真菌和病毒組成,可通過許多生物過程影響人體,如能量提取、調(diào)節(jié)代謝、產(chǎn)生維生素和調(diào)節(jié)炎癥及免疫系統(tǒng)等[3?4]。人體微生物最豐富的部位是腸道,有約500 000個物種。大多數(shù)腸道菌群屬于四大菌門,包括厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門和變形菌門[5?6],其中擬桿菌門和厚壁菌門占腸道菌90%以上[6?7]。
研究[1]表明,腸道菌群的多樣性在成年期增加,然后逐漸減少。這些微生物通過數(shù)量的增減來調(diào)節(jié)人體免疫反應(yīng)和維持體內(nèi)平衡[8]。正常人體腸道菌群具有高度多樣性的特點,任何菌種的多樣性喪失都可能導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)。多個研究[1]發(fā)現(xiàn),腸道菌群失調(diào)與炎癥、代謝疾病及免疫性疾病之間相互作用,并參與到多種疾病發(fā)病過程中,如肥胖、癌癥、哮喘以及自身免疫性疾病如炎癥性腸病、克羅恩病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等。
腸道菌群失調(diào)與結(jié)締組織病的相關(guān)性受到越來越多的關(guān)注。這些腸道菌群在自身免疫環(huán)境中可能是保護性的、中性的或有害的[2]。它們以不同的方式影響自身免疫和結(jié)締組織病的發(fā)展。腸道有益菌群可以通過增加調(diào)節(jié)性T細胞(Treg)數(shù)量及活性,減少促炎因子,增加抗炎因子,降低細胞毒性,從而恢復(fù)免疫穩(wěn)態(tài)[9]。而且部分益生菌擁有非選擇性T細胞受體,這些受體可作為自身免疫的潛在配體,與自身抗原交叉反應(yīng),進而減少自身免疫造成的組織損傷。而有害菌群則可通過增加循環(huán)中促炎性細胞因子及自身抗體的產(chǎn)生,參與炎癥及自身免疫過程[8]。不僅如此,許多先天免疫傳感器可被有害微生物成分(致病基因相關(guān)分子模式)激活,而且這些微生物代謝物可能是整個自身免疫過程鏈中的一部分[2]。
1.相關(guān)性:在對狼瘡小鼠的研究中,Zhang等[10]發(fā)現(xiàn),易患狼瘡的小鼠腸道菌群中,乳酸菌明顯減少,毛螺菌明顯增多,而且腸道菌群多樣性更大。此外,狼瘡小鼠的腸道菌群具有性別依賴性,雌性小鼠的腸道菌群多樣性明顯高于雄性;特別是毛螺菌屬在雌性小鼠的腸道微生物群中更為豐富,這表明它可能與雌性小鼠狼瘡癥狀相對嚴重有關(guān)[10]。
此外,動物模型進一步揭示了腸道菌群失調(diào)與狼瘡腎炎的關(guān)系。典型的狼瘡性腎炎小鼠模型中[11],腸道菌群中乳酸菌明顯減少;而增加腸道中乳酸菌數(shù)量僅改善雌性和去勢雄性小鼠的腎功能,延長生存期,但無法改善正常雄性小鼠的腎功能,這表明腸道菌群可能以性激素依賴的方式參與狼瘡腎炎。
臨床試驗發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)性紅斑狼瘡(SLE)患者腸道微生物菌群的多樣性與健康人體存在顯著差異,其中厚壁菌門與擬桿菌門的比例——“好”與“壞”細菌——被用作腸道菌群失調(diào)的指標(biāo)[12?13]。對狼瘡患者糞便中微生物的研究發(fā)現(xiàn)[12?13],擬桿菌門的數(shù)量顯著高于健康對照組,而厚壁菌門/擬桿菌門的比例比對照組減小約2.5倍,這表明腸道菌群失調(diào)和紅斑狼瘡之間存在密切關(guān)系。
2.機制及假說:SLE 患者糞便有害菌群的增加更能促進淋巴細胞活化、Th17 細胞增殖,引起Treg/Th17/Th1 細胞比例失衡,同時增加白細胞介素16(IL?16)、IL?17等炎性因子,從而維持炎癥反應(yīng)[14]。同時,有益菌群的減少減弱了識別磷酸化膽堿的IgM抗體生成,此種IgM可增加凋亡細胞的吞噬作用,抑制自身免疫和動脈粥樣硬化中的炎癥通路,SLE患者菌群失調(diào)減弱了天然IgM的保護作用[14]。
目前關(guān)于腸道菌群失調(diào)與狼瘡之間的作用機制存在較多假說。部分學(xué)者認為狼瘡患者微生物失調(diào)可能是因為抗生素的使用導(dǎo)致腹瀉,使有益細菌通過消化道流失,進而產(chǎn)生免疫性疾?。?5]。也有部分學(xué)者提出一種衛(wèi)生假說,即由于醫(yī)學(xué)的進步和衛(wèi)生水平的提高,接觸微生物和寄生蟲的機會明顯減少,這種暴露的減少導(dǎo)致免疫系統(tǒng)未得到充分利用,不再需要對抗更多的感染,從而增加了自我攻擊,導(dǎo)致更多的過敏和自身免疫性疾病[16]。有研究[17]表明,西非的SLE發(fā)病率遠低于生活在歐洲或美國的非洲人。這些現(xiàn)象皆與上述假說一致。
3.治療及機制:目前研究[10?13]已明確紅斑狼瘡與腸道菌群失調(diào)存在相關(guān)性,因此學(xué)者們提出了許多通過糾正腸道菌群失調(diào)來治療紅斑狼瘡的手段。有學(xué)者[16]根據(jù)上述衛(wèi)生假說,提出可以用寄生蟲治療自身免疫紊亂。例如蠕蟲及其衍生物已被證明對其他自身免疫性疾病如炎性腸病、1型糖尿病、多發(fā)性硬化癥和類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎有效[18],但對紅斑狼瘡是否有效,還需進一步實驗證實。目前動物模型[10]已經(jīng)證實,口服乳酸菌和維A 酸可減輕狼瘡患者的炎癥反應(yīng)。其中維A 酸能改善紅斑狼瘡癥狀,可能與其可以調(diào)節(jié)免疫宿主反應(yīng),又可以改變微生物組成有關(guān)[19]。乳酸桿菌可降低腸內(nèi)IL?6 和增加IL?10 的產(chǎn)生、誘導(dǎo)Treg 細胞,從而促進抗炎;也可減少IgG2a,進一步減少小鼠腎臟的免疫物沉積[11,20]。雙歧桿菌也被證明可以促進Treg極化和Th17在體內(nèi)的減少,緩解體內(nèi)免疫及炎癥反應(yīng)[14]。
1.相關(guān)性:Mehta等[21]使用一種由含有拓撲異構(gòu)酶1的樹突細胞免疫誘導(dǎo)的新型鼠硬皮病模型,發(fā)現(xiàn)早期接觸抗生素會增加小鼠皮膚和肺部的晚期纖維化??诜溍顾亟o藥即使在早期撤回,也可能引起長期的腸道生態(tài)失調(diào),使厚壁菌門/擬桿菌門比值降低[21]。此研究提出了一個新的概念,即早期的腸道菌群改變可能促進硬皮病的發(fā)病,對晚期纖維化具有潛在持久的影響。
不僅如此,大數(shù)據(jù)臨床研究也證實了腸道菌群失調(diào)與系統(tǒng)性硬化病的相關(guān)性。來自兩個不同地理和種族的大樣本研究[22?23]表明,腸道菌群失調(diào)在系統(tǒng)性硬化病發(fā)病早期很常見。與健康對照組相比,系統(tǒng)性硬化病患者有益共生菌(如糞脂菌、梭狀芽胞桿菌和擬桿菌)降低,病原菌(如梭桿菌、普氏菌和歐文氏菌)增加;某些菌屬(如擬桿菌、梭狀芽胞桿菌和乳酸菌)可預(yù)防胃腸癥狀,部分菌屬(如梭桿菌和普氏桿菌)則可加重系統(tǒng)性硬化病胃腸道癥狀[23?24]。增加有益菌、減少有害菌可能成為治療伴有消化道功能障礙的系統(tǒng)性硬化病患者的干預(yù)靶點。
2.機制:目前尚未發(fā)現(xiàn)腸道菌群失調(diào)與系統(tǒng)性硬化病患者年齡、病程、疾病亞型或皮膚纖維化程度有關(guān),且目前腸道菌群失調(diào)與系統(tǒng)性硬化病之間的分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究比較少。一項針對兒童克羅恩病患者的大型隊列研究[25]發(fā)現(xiàn),部分菌群與纖維化表型有關(guān)。這些菌群或其代謝產(chǎn)物可能介導(dǎo)其他纖維化疾病(如系統(tǒng)性硬化?。┌l(fā)病機制中涉及的纖維化通路[26]。急性結(jié)腸炎小鼠模型中口服益生菌嗜酸乳桿菌,可以糾正Tregs/Th17失衡,顯著減少結(jié)腸膠原沉積[27]。目前我們僅能根據(jù)其他疾病中腸道菌群與纖維化的關(guān)系來推測腸道菌群參與系統(tǒng)性硬化病的機制,還需要進一步的臨床及動物實驗來印證兩者間的作用機制。
3.治療:益生菌已被證實對治療系統(tǒng)性硬化病患者的胃腸道癥狀有效。研究[28]發(fā)現(xiàn),口服益生菌2 個月后可顯著改善系統(tǒng)性硬化病患者的食道反流、腹脹癥狀,提高胃腸道總體評分。
1.相關(guān)性:de Paiva等[29]分別研究了干燥綜合征小鼠模型及該病患者腸道菌群的變化,發(fā)現(xiàn)在小鼠干燥綜合征模型中,糞便中腸桿菌屬、假單胞菌及埃希氏桿菌屬/志賀氏桿菌比值增加,梭狀芽胞桿菌減少;干燥綜合征患者中假丁弧菌、鏈球菌及埃希氏桿菌屬/志賀氏桿菌比值更高,而類桿菌、糞桿菌和普氏菌屬的數(shù)量降低[25]。此外,干燥綜合征小鼠模型及患者中,眼部和全身疾病的嚴重程度與微生物多樣性成反比[29],表明無論是在小鼠模型還是人類宿主中,腸道菌群失調(diào)都可能是干燥綜合征的一個標(biāo)志。另有研究[30]發(fā)現(xiàn),F(xiàn)-鈣網(wǎng)蛋白作為一種胃腸道炎癥的標(biāo)志物,在患有嚴重腸道生態(tài)失調(diào)的干燥綜合征患者中顯著升高,提示干燥綜合征患者腸道菌群失衡與胃腸道炎癥是一致的。
2.機制與假說:盡管腸道菌群失調(diào)與干燥綜合征的相關(guān)性已明確,但仍無法確定是腸道失調(diào)導(dǎo)致了干燥綜合征的炎癥及免疫過程,還是系統(tǒng)性疾病影響胃腸道菌群。有一種假說[14]認為,腸道菌群失衡會增加腸道中Th17細胞數(shù)量,更多的Th17 細胞進入循環(huán),并遷移到外分泌腺及其他組織,進而促進干燥綜合征外分泌腺疾病和局部炎癥。
除了紅斑狼瘡、系統(tǒng)性硬化病、干燥綜合征,皮膚科常見的結(jié)締組織病還有皮肌炎等。但目前未發(fā)現(xiàn)腸道菌群與皮肌炎相關(guān)文獻報道。眾多研究已明確,腸道菌群失調(diào)與皮膚科常見結(jié)締組織病相關(guān),因此通過飲食誘導(dǎo)等手段來調(diào)節(jié)腸道菌群失調(diào),進而影響自身免疫性皮膚病的進展已成為研究熱點。糾正腸道功能紊亂一般采用口服益生菌、膳食纖維和糞便微生物移植等方法。益生菌主要包括可以產(chǎn)生乳酸的細菌,如乳酸菌和雙歧桿菌等,可通過不同機制來恢復(fù)微生物群的菌群平衡[31]。大量研究[10,25,32?33]表明,它們對過敏性疾病(如哮喘和濕疹)、肥胖、代謝綜合征、胃腸道疾病、SLE等有益。膳食纖維、糞便微生物移植及其他調(diào)節(jié)腸道菌群的治療手段對自身免疫性皮膚病是否有效,還需更多的研究。
利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突