邵瑞飛，楊 艷，鄭志榕，趙世民，陳國兵,*

(1.昆明理工大學(xué) 醫(yī)學(xué)院, 云南 昆明 650500; 2.云南省第一人民醫(yī)院 重癥醫(yī)學(xué)科, 云南 昆明 650032)

膿毒癥(sepsis)被定義為宿主對(duì)感染的反應(yīng)失調(diào)而導(dǎo)致的危及生命的器官功能障礙。它是嚴(yán)重創(chuàng)傷、燒傷、感染、急性胰腺炎、缺血再灌注等疾病的常見并發(fā)癥。當(dāng)膿毒癥出現(xiàn)器官功能障礙時(shí)，會(huì)發(fā)展為嚴(yán)重膿毒癥、感染性休克、多器官功能障礙綜合征(multiple organ dysfunction syndrome, MODS)，最后導(dǎo)致多臟器功能衰竭(multiple organ failure, MOF)[1]。近年來，腸道微環(huán)境和腸道菌群在膿毒癥中的作用引起了人們的重視。膿毒癥發(fā)生時(shí)會(huì)引起腸道菌群紊亂，激活炎性因子，而腸道內(nèi)炎性環(huán)境導(dǎo)致腸道通透性過高，損傷腸黏膜和腸上皮細(xì)胞，導(dǎo)致細(xì)菌從腸腔轉(zhuǎn)移到先前無菌的部位，最終反過來驅(qū)動(dòng)膿毒癥并使炎性反應(yīng)暴發(fā)。

1 腸道微環(huán)境和腸道菌群

1.1 腸道微環(huán)境

腸道微環(huán)境是腸道菌群與腸道內(nèi)間隙液、上皮細(xì)胞等相互作用的微生態(tài)，是微生物生存的空間，直

接或間接影響人類的健康。一般由3部分構(gòu)成：?jiǎn)渭?xì)胞層上皮黏膜、腸腔內(nèi)寄生的微生物群和免疫系統(tǒng)(調(diào)控宿主與微生物群落之間的平衡)[2]。

1.2 腸道菌群

腸道菌群是寄生在人體腸道內(nèi)數(shù)量和種類龐大的微生物群。在腸道菌群的刺激下，腸上皮細(xì)胞才能正常發(fā)育和分化，腸道酸堿性才能保持平衡[3]。腸道菌群通過產(chǎn)生多種消化和黏液分泌酶并參與維生素合成和礦物質(zhì)吸收，從而促進(jìn)營養(yǎng)的吸收。當(dāng)病原體侵入腸道時(shí)，腸道菌群將會(huì)發(fā)揮保護(hù)功能，利用代謝和免疫機(jī)制使病原體難以侵害腸道，使機(jī)體免疫機(jī)制和宿主炎性反應(yīng)保持平衡，從而維持腸道正常的生理功能。

1.3 腸道菌群失調(diào)

腸道菌群失調(diào)是指由于內(nèi)外環(huán)境變化引起的腸源細(xì)菌失衡、細(xì)菌數(shù)量變化和腸道細(xì)菌移位的病理狀態(tài)[4]。革蘭陰性菌與細(xì)胞壁脂多糖(lipopolysaccharides, LPS)的增加呈正相關(guān)，前者的增多會(huì)引起后者的增加，內(nèi)毒素最終破壞腸黏膜引起腸壁滲漏，LPS入血，干預(yù)機(jī)體的免疫應(yīng)答，包括固有應(yīng)答和適應(yīng)性應(yīng)答，來激發(fā)免疫細(xì)胞分泌炎性因子如 IL-1β、TNF-α等。同時(shí)TLR4的刺激表達(dá)能夠通過LPS/TLR4信號(hào)途徑，調(diào)節(jié)細(xì)胞下游信號(hào)通路磷酸化激活核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear transcription factor Kappa B, NF-κB)和轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白1(transcription factor activating protein-1, AP-1)，最終誘導(dǎo)炎性因子、趨化因子和活性氧的表達(dá)增加[5]。

1.4 細(xì)菌易位

當(dāng)腸黏膜屏障被破壞時(shí)，腸道上皮細(xì)胞失去完整性，細(xì)菌及其分解物通過血液遷移到腸系膜淋巴結(jié)、肺等正常無菌組織，引發(fā)全身炎性反應(yīng)以及遠(yuǎn)距離器官受損[6]。在小鼠中，腸系膜淋巴管結(jié)扎可減輕內(nèi)毒素血癥中的肺損傷和中性粒細(xì)胞活化。此外，從危重病小鼠收集的腸系膜淋巴液在健康小鼠靜脈注射后會(huì)誘發(fā)肺損傷。

2 膿毒癥致腸道菌群失調(diào)誘發(fā)腸衰竭

膿毒癥時(shí)，腸道微環(huán)境被破壞，腸道菌群失調(diào)，腸道菌群比例和數(shù)量會(huì)發(fā)生明顯改變，主要表現(xiàn)為腸內(nèi)益生菌減少，而銅綠假單胞菌、肺炎克雷伯桿菌、鮑曼不動(dòng)桿菌、變形桿菌和真菌等腸內(nèi)條件致病菌因失去定植菌而大量增殖，成為優(yōu)勢(shì)菌群[7]。同時(shí)，腸道通透性增加，活性氧大量釋放，腸黏膜受損，原存在于腸道內(nèi)的細(xì)菌和內(nèi)毒素透過腸壁滲漏到體循環(huán)中，經(jīng)腸系膜淋巴結(jié)侵入遠(yuǎn)隔臟器并大量增殖，進(jìn)而進(jìn)入血液循環(huán)，引起全身感染，加重膿毒癥患者病情，最終導(dǎo)致MODS。在ICU感染的患者中，90%以上的患者至少有1次與上消化道相同的細(xì)菌感染[8]，說明在感染病理狀態(tài)下人類腸道細(xì)菌確實(shí)會(huì)發(fā)生易位。

膿毒癥后期炎性因子的釋放會(huì)損傷腸道上皮細(xì)胞，促使細(xì)胞凋亡，最終誘發(fā)腸衰竭。研究顯示，無菌小鼠與感染銅綠假單胞菌肺炎的小鼠相比死亡率顯著增加，這種死亡率的差異與腸道細(xì)胞凋亡的改變有關(guān)，而局部炎性反應(yīng)和腸道上皮細(xì)胞的凋亡是由腸道細(xì)菌介導(dǎo)的[9]。因此，腸道菌群與免疫細(xì)胞間穩(wěn)態(tài)的破壞是膿毒癥發(fā)病的重要誘因。

3 “腸-肺”軸在膿毒癥中的作用

3.1 “腸-肺”軸

人類的上、下呼吸道微生物多樣性基本是一致的，而且它們之間具有較高同源性，也稱之為“地貌連續(xù)性”[10]，通常肺部感染的發(fā)生受腸道菌群的影響?！澳c-肺”軸主要指正常的腸道菌群以免疫為中介，通過調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的信號(hào)通路，加強(qiáng)肺部抵抗和消除病原菌的能力以及減少或減緩呼吸道變性疾病的發(fā)生發(fā)展；同時(shí)當(dāng)很多肺部疾病發(fā)生時(shí)相應(yīng)的消化道也出現(xiàn)病癥[11]。關(guān)于腸道微生物和肺部感染之間的作用關(guān)系，目前認(rèn)為可能與機(jī)體局部、宿主菌群和全身免疫狀態(tài)的改變有關(guān)。

3.2 腸道菌群與肺部感染

“腸-肺”軸表明腸道和肺部緊密聯(lián)系且相互影響。在機(jī)體出現(xiàn)創(chuàng)傷和感染等應(yīng)激情況下，腸道菌群失衡，釋放大量活性氧，腸道屏障功能受損，細(xì)菌入血并通過血液擴(kuò)散至宿主的其他組織或器官，最終引發(fā)一系列的炎性因子級(jí)聯(lián)反應(yīng)大暴發(fā)，發(fā)展成嚴(yán)重膿毒癥。細(xì)菌移位后，肺是最先受到損傷的器官，說明腸源性感染是急性肺損傷的誘因。研究表明，出生后兩周，小鼠肺微生物由厚壁細(xì)菌、變形桿菌轉(zhuǎn)變?yōu)榧倬€菌群落結(jié)構(gòu)[12]。臨床實(shí)驗(yàn)中，急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome, ARDS)患者支氣管肺泡灌洗液中腸道細(xì)菌含量較高，和全身炎性程度有相關(guān)性。這些結(jié)果表明膿毒癥小鼠與ARDS患者的肺部微生物被腸道細(xì)菌占據(jù)，膿毒癥后肺部菌群的主要來源可能是下消化道，而不是上呼吸道[11]，說明腸道菌群是肺與腸之間的橋梁。

腸道菌群在一定程度上可以為呼吸道感染提供廣泛的保護(hù)。腸道菌群減少的小鼠可導(dǎo)致免疫反應(yīng)受損和呼吸道細(xì)菌或病毒感染。用去除腸道菌群的小鼠與正常小鼠共同建立鏈球菌肺炎模型，前者存活率較低，肺部炎性和損傷程度較高，細(xì)菌更易向其他部位擴(kuò)散[13]，說明正常腸道菌群可通過TLR4的表達(dá)來清除大腸埃希菌的肺部感染。同時(shí)研究已經(jīng)證實(shí)，腸道菌群不平衡可激活LPS/TLR4通路，從而上調(diào)流感病毒所致的小鼠肺組織炎性，加重流感病毒引起的肺組織病理狀態(tài)[14]。ARDS患者腸道黏膜屏障功能和腸道菌群的變化尚未見報(bào)道，“腸-肺”軸相互作用的具體機(jī)制尚不清楚，但腸道菌群可引發(fā)肺部感染的發(fā)現(xiàn)為以后嚴(yán)重膿毒癥的微生物治療提供了新的思路。

細(xì)菌性肺炎是卒中后死亡的最常見的并發(fā)癥[15]。在卒中后感染的患者中發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)微生物通常是定植在腸道內(nèi)的常見的共生細(xì)菌。另外，在缺血性卒中小鼠模型中，只有在無特定病原體的設(shè)施中出生和長大的小鼠才能觀察到卒中后感染，而在無菌設(shè)施中出生和長大的小鼠則未見這種情況。通過高通量16 S rRNA基因擴(kuò)增序列分析和生物信息學(xué)分析，證明卒中后小鼠肺部微生物群落來源于宿主小腸[16]。

4 腸道菌群失調(diào)的調(diào)節(jié)治療

4.1 腸道選擇性去污

腸道選擇性去污是使用口咽和胃腸道不能夠吸收的抗生素，來清除定植于腸道的移位菌群，抑制腸道內(nèi)機(jī)會(huì)性致病菌增殖，該治療在一定程度上減少腸道菌群易位的發(fā)生。使用腸道選擇性去污可以減低ICU患者的病死率，但也應(yīng)警惕腸道多重耐藥菌的出現(xiàn)[17]。

4.2 益生菌治療

“益生菌”是一類選擇性地可將不能消化的食品成分，于結(jié)腸內(nèi)被刺激發(fā)酵成對(duì)機(jī)體具有健康益處的微生物[18]。益生菌通過調(diào)節(jié)腸源性微生物菌群的結(jié)構(gòu)組成，調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞的炎性潛能和免疫細(xì)胞的活性，來保護(hù)腸上皮細(xì)胞和腸黏膜屏障。例如，補(bǔ)充腸道雙歧桿菌，可能將腸道革蘭陰性桿菌的數(shù)量減少而減少內(nèi)毒素的釋放，進(jìn)而達(dá)到控制內(nèi)毒素血癥的目的；乳酸桿菌也是最常用的益生菌之一，能夠刺激產(chǎn)生細(xì)胞因子，增強(qiáng)宿主免疫應(yīng)答[19]。因此，通過生產(chǎn)下一代益生菌可以克服安全性和臨床變異性，和糞便微生物菌群移植有針對(duì)性的使用可以抵抗致病菌的發(fā)展并預(yù)防后期抗生素耐藥病原菌的感染。

4.3 糞便微生物群移植

糞便微生物菌群移植(fecal microbial transplantation, FMT)是一種將健康人糞便中提取功能菌植入患者腸道，達(dá)到重建正常腸道菌群的新型方法。FMT已被用作治療ICU中嚴(yán)重的艱難梭菌感染的有效措施[20]?；贔MT的理論機(jī)制，發(fā)現(xiàn)它能治療耐藥菌感染與腹瀉等疾病，同時(shí)通過利用腸道微生物群可以抵消生態(tài)失調(diào)，從而治療膿毒癥[21]。這些發(fā)現(xiàn)為其他微生物群相關(guān)的治療途徑和微生物數(shù)據(jù)庫建立提供了基礎(chǔ)。目前認(rèn)為，菌群移植短期是比較安全的，大多為移植途徑建立所引起的不良反應(yīng)(如放置鼻胃管和鼻腸管)。但是也有研究表明FMT治療引入了一種新的細(xì)菌群，可能導(dǎo)致過度的免疫反應(yīng)和減少黏膜完整性，促使炎癥性腸病的發(fā)生[22]。長期不良反應(yīng)主要為可能的病原體傳播及目前未能明確的因素對(duì)全身其他系統(tǒng)的交互影響。由于移植菌群來自外源性供體的捐贈(zèng)，理論上存在腸道病原體的傳播，這就需要對(duì)供體人群進(jìn)行嚴(yán)格篩選。此外相關(guān)的倫理問題仍然存在爭(zhēng)議[23]。在這些療法的真正臨床相關(guān)性得到確認(rèn)之前需要進(jìn)行廣泛的臨床試驗(yàn)。

5 問題與展望

腸道微生態(tài)的平衡是維持腸道和全身免疫穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵。膿毒癥發(fā)生時(shí)，腸道存在菌群紊亂，但腸道菌群導(dǎo)致肺部感染的機(jī)制尚不明確，肺部感染如何影響腸道功能還有待深入研究。展望未來，隨著臨床細(xì)菌耐藥的逐年增加，可供選擇的抗生素也越來越少，通過使用益生菌和糞便微生物菌群移植調(diào)節(jié)腸道菌群紊亂，可能為膿毒癥的治療提供新的思路。