楊 陽 薛沾枚 陳 昭 劉玉鵬 趙 蕊（黑龍江八一農墾大學，大慶163319）

炎性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）已經發(fā)展為一種全球性疾病，且其患病率在各國均逐漸上升［1］。根據(jù)癥狀的不同，IBD可分為3類：潰瘍性結腸炎（ulcerative colitis，UC）、克羅恩?。–rohn′s disease，CD）和未分類的IBD型（inflammatory bowel disease type unclassified，IBDU）［2］。既往IBD的發(fā)病被認為是由遺傳、環(huán)境和免疫因素共同所致，但近年來研究發(fā)現(xiàn)微生物通過與免疫系統(tǒng)相互作用同樣參與IBD。

1 IBD過程中微生物對Th17∕Treg平衡的影響

IBD是一種易復發(fā)的慢性炎癥性腸道疾病，同時也是一種由T細胞介導的自身免疫病［3］。腸道微生物群被稱為人類的“第二基因組”，其可與CD4+T細胞進行復雜而動態(tài)的對話，并將T細胞極化為四大 類：T-bet+Th1、GATA3+Th2、RORγt+Th17和FOXP3+Tregs［4-5］，見表1。目前認為輔助性Th17細胞（T helper cell 17，Th17）和調節(jié)性T細胞（regulatory cells，Treg）的失衡是導致IBD發(fā)病的重要原因［6］。Th17細胞不僅參與IBD發(fā)病過程中促炎細胞因子的啟動和分化，其產生的IL-17還可刺激結腸樹突狀細胞（dendritic cell，DC）產生IL-12和IL-23，加重腸道炎癥。Treg則是抑制腸道炎癥的關鍵細胞，其可抑制異常激活的免疫反應并維持腸道免疫耐受，但在IBD患者中，Treg水平明顯下降［7］。腸道菌群的失調普遍存在于IBD患者中，主要表現(xiàn)為腸道菌群多樣性的降低、以厚壁菌門為代表的產短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA）的有益菌減少，Ruminococcusgnavus等可溶解黏液的細菌及一些致病菌，如黏附-侵襲性大腸桿菌（adherent-invasiveEscherichia coli，AIEC）水平的增加［8-9］。SCFAs作為一類菌群的代謝產物，可與Treg表面受體Ffar2作用，從而作為一種組蛋白脫乙酰酶抑制劑（histone deacetylase inhibitor，HDACI）促進Treg增殖；且口服SCFAs可通過上調小鼠結腸Treg歸巢相關受體GPR15的表達介導Treg向腸道的遷移，進而改善IBD癥狀［10-11］。因此，SCFA相關菌的減少將難以維持腸道內的Treg水平，并導致IBD癥狀惡化。微生物產生的信號還可影響Treg的發(fā)育和功能。例如，某些外膜表達卵清蛋白肽的非致病性大腸桿菌定植于小鼠腸道內可增加Treg的數(shù)量，并增加機體對腸道微生物抗原的耐受［12］。但在IBD患者中，共生菌的缺失促使AIEC等致病菌成為患者腸道內的優(yōu)勢菌種。AIEC可通過FimH黏附素及細胞黏附分子6定植于黏膜，并在M細胞作用下進入腸道固有層，隨后與免疫細胞互作［13］。VILADOMIU等［14］指出，與非AIEC菌株相比，從患有脊椎關節(jié)炎的CD患者中分離出的AIEC可誘導無菌小鼠和特異性無病原體小鼠的Th17黏膜免疫。這表明，AIEC可誘導Th17極化。此外，脆弱芽孢桿菌等在正常腸道條件下可通過誘導產生Treg發(fā)揮抑制炎癥的作用，而在缺乏Treg的情況下則增強Th1∕Th17細胞的發(fā)育［15］。

表1 菌群對T細胞極化方向的影響Tab.1 Influence of microbiota on polarization direction of T cells

2 IBD過程中腸道微生物對B細胞的影響

B淋巴細胞是一類在骨髓中分化和發(fā)育的多功能免疫細胞，其可在抗原刺激下分化為效應B細胞并分泌抗體從而介導體液免疫；同時其也可提供刺激信號激活T細胞，進而介導細胞免疫［16］。有研究表明，移植IBD母代及其子代小鼠的糞菌給無菌小鼠會減少受體小鼠記憶B細胞數(shù)量，說明B細胞發(fā)育可受腸道微生物調節(jié)［17］。B細胞經抗原刺激可分化為漿細胞并分泌免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig），而可結合Ig的糞便細菌的百分比和IBD疾病活動直接相關。IgA可作為保護黏膜的一線屏障，健康人體的腸道IgA可抑制包含EEHI序列的大腸桿菌，又可弱結合益生菌（如雙歧桿菌）來維持腸道穩(wěn)態(tài)。與非IBD患者相比，IBD患者IgA結合細菌的頻率增加。此外，在健康受試者中沒有發(fā)現(xiàn)IgG結合的細菌，但發(fā)現(xiàn)IgG子集常與IBD患者的共生細菌結合［18-19］。以上結果表明，在IBD患者中，IgA和IgG對共生菌的適應性免疫應答增強，且往往會推動IBD的進展。腫瘤壞死因子家族中的B細胞活化因子是B細胞存活、成熟以及行使生理功能的積極因子，IBD患者血清BAFF水平升高且與UC患者的疾病程度有顯著相關性，提示BAFF可能參與IBD的發(fā)病過程。而共生細菌可通過與高水平BAFF協(xié)作擾動腸道的內穩(wěn)態(tài)，致使IgA水平升高并進一步破壞黏膜［20］。

調節(jié)性B細胞（regulatory B cells，Breg）是一類獨立于效應B且具有負向免疫調節(jié)能力的B細胞亞群。Breg可調節(jié)Th1、Th17、Treg間的平衡，還可將效應T細胞轉化為Tr1細胞從而抑制炎癥［21-22］。具有相反效應的B細胞和Breg同時存在于同一個體中促使B淋巴細胞在自身免疫性疾病中發(fā)揮雙向調節(jié)作用，并可在一定程度上調節(jié)疾病。革蘭氏陰性菌細胞壁上的脂多糖是能刺激產生TGF-β1分泌型Breg的主要物質。有研究表明，脂多糖與卵清蛋白混合免疫C57BL∕6小鼠可使小鼠體內產生分泌IL-10的CD4+Treg，并能夠抑制CD8+T細胞介導的免疫應答。某些細菌裂解物在體外具有刺激B細胞免疫調節(jié)的能力，在體內受其刺激產生的IL-10+B細胞可通過活化Treg在慢性結腸炎中起保護作用［23-24］。完整的腸道菌群可通過增加小鼠中IL-6的產生促進脾臟和腸系膜淋巴結中IL-10+B細胞的分化，并且這些B細胞可通過依賴TLR2、MyD88和PI3K的方式改善慢性T細胞介導的結腸炎［25］。這些研究表明，常駐腸道細菌可激活腸道產IL-10的Breg并維持對腸道菌群的黏膜穩(wěn)態(tài)。然而無論是UC患者還是CD患者Breg的免疫調節(jié)功能均存在缺陷且伴隨菌群失調，因此通過微生物調節(jié)Breg或許可以成為IBD治療的新方向。

3 IBD過程中腸道微生物對巨噬細胞的影響

腸道中含有大量巨噬細胞，其可區(qū)分無害抗原和潛在病原體以維持口服耐受性，這對于維持腸道黏膜穩(wěn)態(tài)及持續(xù)進行的上皮更新至關重要。異常狀態(tài)的腸巨噬細胞會導致對常見細菌和食物抗原的耐受性喪失，被認為是IBD慢性炎癥的基礎［26］。有證據(jù)表明，IBD患者腸道炎癥的難以解決與單核-巨噬細胞分化改變間存在因果關系。在穩(wěn)態(tài)過程中，血源性單核細胞浸潤固有層，產生有利于CD4+CD25+T增殖的巨噬細胞。然而，這一過程在IBD患者中是失調的，導致炎癥性單核細胞在炎癥結腸中的積聚［27］。這些細胞表現(xiàn)出異常的形態(tài)學成熟，促使具有誘導致病型Th17細胞的胞內細菌存活時間延長，推動了IBD進程［28］。腸道微生物區(qū)系對建立腸巨噬細胞的無能表型有重要作用，其直接途徑是通過釋放來自飲食成分代謝的短鏈脂肪酸和芳香烴受體配體，并通過誘導腸上皮產生耐受性信號從而實現(xiàn)腸巨噬細胞的無能表型［29］。在IBD患者體內，某些動物源性飲食蛋白可通過依賴腸道菌群的方式增加促炎性巨噬細胞，加劇結腸炎。但在微生物豐富的腸道微環(huán)境中，成熟的巨噬細胞通過基因印跡多種細胞因子，如IL-10和TGF-β，并通過產生免疫調節(jié)因子在固有層局部維持和促進CD4+CD25+Treg的二次增殖，從而實現(xiàn)對微生物刺激的低反應性［30］。微生物代謝物丁酸酯可通過激活GPR109a信號傳導對結腸巨噬細胞賦予抗炎特性，從而誘導Treg和產IL-10的T細胞分化。但IBD患者產丁酸菌及丁酸的水平均有下降，而某些促炎因子，如NF-κB水平卻呈上升狀態(tài)［31］。羅伊氏乳桿菌6475（Lr）可分泌一種可溶性細菌酶甘油二酯激酶，后者可將宿主細胞膜表面的甘油二酯轉化為磷脂酸，從而降低1型受體引起的蛋白激酶C磷酸化及NF-κB的激活，最終降低腸道炎癥水平［32］。JANG等［33］發(fā)現(xiàn)短乳桿菌G-101可通過抑制NF-κB、MAPK和AKT途徑將“經典激活”的促炎性M1型巨噬細胞極化為“交替激活”的M2巨噬細胞表型，從而改善小鼠的結腸炎。這些發(fā)現(xiàn)表明，微生物可與巨噬細胞相互作用并影響IBD的發(fā)展。

4 IBD過程中腸道微生物對DC的影響

DC通過指導先天和適應性免疫應答，在調節(jié)針對微生物的致耐受性和免疫原性中發(fā)揮關鍵作用。健康機體腸黏膜中不同表型的DC亞群保持耐受狀態(tài)，但在IBD期間會轉變?yōu)榇傺妆硇?，雖然表型轉變的機制尚未完全明確，但有研究表明，腸道微生物參與了這個過程［34］。針對腸腔內微生物群的免疫反應是IBD患者腸道炎癥加劇的主要原因。HANSEN等［35］指出，病理條件下微生物進入固有層會引入大量IgA免疫復合物（IgA immune complex，IgAIC）以被腸道免疫系統(tǒng)識別。IgA-IC的存在向人腸道CD103+SIRPα+DC傳遞了第二種信號，該信號可強烈促進這些原本耐受細胞的促炎反應，并增強促炎細胞因子如TNF、IL-6和IL-23的產生。在IBD發(fā)病期間，上皮細胞和黏液層的破壞加劇了DC對抗原的攝取和呈遞。例如，克雷伯氏菌屬中菌株Kp-2H7可從口腔易位并定植于腸道，隨后經TLR4通路激活DC并引發(fā)Th1型炎癥反應［36］。鼠傷寒沙門氏菌可通過CX3CR1+DCs進入上皮屏障，并被巨噬細胞吸收。隨后利用沙門氏菌致病島2編碼的第2個3型分泌系統(tǒng)進入固有層DCs，完成其在細胞質液泡室中的復制，加劇腸道炎癥［37-38］。另外，IBD患者腸道內腸球菌和空腸球菌對腸上皮細胞的附著可促進IL-8分泌，IL-8進而介導中性粒細胞、DCs募集。募集的細胞與內在菌群相互作用將進一步導致NFκB的激活和促炎細胞因子的產生［39］。然而，益生菌雙歧桿菌PRL1細胞表面的多糖可通過表達TLR2的調節(jié)性DC誘導產生Treg，且體外補充該菌的多糖可緩解小鼠實驗性結腸炎［40］。

5 結語

機體內存在數(shù)以萬計的免疫細胞，其中T、B細胞各亞群間的平衡對維持機體免疫穩(wěn)態(tài)至關重要。而IBD患者腸道內菌群的失調往往會誘導T、B淋巴細胞極化為炎性亞群。此外，致病菌成為患者腸道內的優(yōu)勢菌種將增加巨噬細胞和DC識別抗原的機會，并促進其從耐受表型向炎癥表型的轉換，進一步加重疾病進程。

目前臨床使用療效較好的方式是通過生物制劑治療，但無論是TNF單抗還是白細胞介素單抗均會改變患者腸道菌群的特征，且TNF單抗療效與菌群的代謝功能相關，說明菌群與免疫細胞的相互作用不僅參與IBD的發(fā)病，還可影響IBD的治療效果。因此，重建微生態(tài)屏障或許能夠成為治療IBD的一條新思路。近年來，基于腸道菌群治療IBD的研究取得了重要進展。有研究表明，糞菌移植治療UC療效顯著，且靶向宿主免疫的益生菌、益生元制劑也處于積極研發(fā)中［41-42］。但依然存在諸多問題，如：IBD的患病原因較為籠統(tǒng)；腸道微生物和每種免疫細胞的精準作用機制尚未完全明確；廣譜有效副作用低且價格低廉的新藥仍未得到應用等，值得進一步研究和探討。