田亞針，張晨曦，楊 濤，代曉斐，劉維鵬，滿(mǎn)朝新，張 微，姜毓君

（東北農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院，乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江 哈爾濱 150030）

炎癥性腸病是一種尚不明原因的反復(fù)性的慢性胃腸道疾病，臨床癥狀表現(xiàn)為持續(xù)性的腹瀉、腹痛、發(fā)熱和嘔吐等，糞便中通常伴有血液和黏液。根據(jù)發(fā)病位置和特征不同，主要分為潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis，UC）和克羅恩病（Crohn’s disease，CD）[1]。UC和CD的臨床癥狀和病理學(xué)也不完全相同（表1）。UC是彌散性分布的炎癥，往往局限于直腸、結(jié)腸區(qū)域的黏膜層，其組織學(xué)特征是中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，隱窩形成微膿腫，同時(shí)伴隨著杯狀細(xì)胞的耗竭[2]。而CD是以節(jié)段性炎癥為特征，節(jié)段間的界限明顯，病理學(xué)表現(xiàn)為透壁炎癥，且病變可能影響胃腸道的任何部位，但最常病變位置是回腸末端[3]。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，從1990年以來(lái)，歐洲及北美洲等地一直是IBD高發(fā)病率的地區(qū)，近年來(lái)隨著工業(yè)化和城市化的不斷發(fā)展，IBD在亞洲地區(qū)的發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。根據(jù)報(bào)道，香港地區(qū)的發(fā)病率已從1985年的百萬(wàn)分之一上升至2014年的百萬(wàn)分之三十，預(yù)計(jì)到2025年我國(guó)會(huì)有超過(guò)150萬(wàn)的IBD患者，是亞洲IBD高發(fā)病率的國(guó)家之一[4-6]。近年來(lái)的研究表明腸道微生物與IBD的關(guān)系密不可分，基于調(diào)節(jié)腸道微生物群的方法可能成為調(diào)節(jié)或治療IBD的新型靶點(diǎn)[7]。因此，本文對(duì)IBD的發(fā)病因素以及基于腸道微生物調(diào)節(jié)IBD的研究進(jìn)展展開(kāi)綜述。

表1 UC與CD的臨床及病理學(xué)特點(diǎn)Table1 Clinical and pathological characteristics of UC and CD

1 IBD發(fā)病因素概述

IBD的發(fā)病率和流行范圍日益增加，已然成為全球性的健康問(wèn)題，而且IBD難以治愈、反復(fù)發(fā)作，會(huì)對(duì)患者的生活造成極大不便，所以應(yīng)對(duì)其給予高度重視。目前IBD的發(fā)病機(jī)制仍未完全闡明[8]，但許多研究表明是由腸道微生物群失調(diào)、機(jī)體免疫系統(tǒng)異常以及遺傳易感性和環(huán)境等多因素的結(jié)合破壞了腸道內(nèi)環(huán)境的平衡，最終引起疾病的產(chǎn)生[9]。

1.1 遺傳易感性

IBD的產(chǎn)生已經(jīng)被證實(shí)是由多因素綜合作用的結(jié)果，但在不同地區(qū)、種族間的流行特點(diǎn)差異十分顯著，這表明遺傳因素在IBD的發(fā)病中起著重要作用[10]。有研究發(fā)現(xiàn)，約5.5%～22.5%的IBD患者具有IBD家族史[11]。2001年，Hampe等[12]利用全基因組關(guān)聯(lián)分析（genome-wide association study，GWAS）發(fā)現(xiàn)位于16號(hào)染色體的含核苷酸結(jié)合寡聚化域2（nucleotide-binding oligomerization domain-containing 2，NOD2）基因的突變位點(diǎn)與CD的發(fā)病相關(guān)，同年這種相關(guān)性也被Hugot[13]和Ogura[14]等證實(shí)，目前該基因被公認(rèn)為是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)與CD相關(guān)的易感基因。隨后GWAS被廣泛應(yīng)用在IBD的遺傳學(xué)研究中，目前已經(jīng)確定了超過(guò)200 個(gè)與IBD相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)位點(diǎn)，其中約有68%的基因與CD和UC共同相關(guān)[15-17]。據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，東、西方人種IBD基因也具有顯著差異。Cheon[18]對(duì)亞洲地區(qū)的IBD遺傳學(xué)研究現(xiàn)狀進(jìn)行總結(jié)并與西方國(guó)家進(jìn)行比較，結(jié)果表明亞洲地區(qū)人群具有很多與西方國(guó)家不同的易感基因。歐洲地區(qū)人群目前除了已知的NOD2、自噬相關(guān)16樣蛋白1基因（ATG16L1）、白介素（interleukin，IL）-23R、IL-10R、IL-10等，越來(lái)越多的參與細(xì)胞自噬、免疫調(diào)節(jié)、腸黏膜屏障等功能的IBD相關(guān)位點(diǎn)被發(fā)現(xiàn)[19]。在亞洲人群的相關(guān)研究中，確定了腫瘤壞死因子超家族成員15（tumor necrosis factor superfamily 15，TNFSF15）、主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex，MHC）以及IL23/Th17信號(hào)通路相關(guān)基因等為IBD的易感基因[20-21]。通過(guò)GWAS確定了許多與IBD發(fā)病相關(guān)的基因和基因位點(diǎn)，揭示了IBD發(fā)病相關(guān)的多種生物學(xué)途徑，對(duì)腸道炎癥的發(fā)展至關(guān)重要[22]。盡管目前的研究已經(jīng)取得了較多進(jìn)展，遺傳研究只能解釋IBD發(fā)病在遺傳方面的可能性，仍有其他因素如環(huán)境因素等可能在促進(jìn)遺傳易感個(gè)體的腸道炎癥中發(fā)揮了作用[17]。

1.2 環(huán)境因素

流行病學(xué)研究表明，環(huán)境因素如吸煙、藥物、飲食和生活環(huán)境等同樣也是導(dǎo)致IBD易感人群發(fā)病的重要原因。吸煙一直是IBD研究最多的環(huán)境因素之一，臨床研究發(fā)現(xiàn)吸煙對(duì)CD患者有害，其原因可能是吸煙會(huì)影響細(xì)胞自噬，對(duì)腸道免疫細(xì)胞和黏液分泌細(xì)胞產(chǎn)生毒性，并誘導(dǎo)腸道微生物菌群的變化[23]。另外，藥物的使用，尤其是抗生素，也與增加幼兒患IBD的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[24]。這通常是由于兒童早期使用抗生素后導(dǎo)致腸道微生物群的變化，而微生物對(duì)免疫細(xì)胞的發(fā)育及發(fā)揮功能起著關(guān)鍵作用[25]。除此之外，飲食中過(guò)多攝入加工肉類(lèi)，其中的脂肪和動(dòng)物蛋白均會(huì)增加患IBD的風(fēng)險(xiǎn)，而攝入高纖維的食物會(huì)被腸道細(xì)菌分解為具有抗炎特性的短鏈脂肪酸，對(duì)腸道起到一定的保護(hù)作用[26]。顯然，不同的飲食和生活方式對(duì)IBD的發(fā)病具有一定的影響。

1.3 上皮屏障功能受損

隨著研究的不斷深入，在IBD患者中發(fā)現(xiàn)了上皮屏障的破壞和腸道通透性的改變，提示上皮屏障在IBD的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。腸道上皮屏障是由腸上皮細(xì)胞（intestinal epithelial cells，IECs）和上皮細(xì)胞層以及細(xì)胞間的連接復(fù)合物共同構(gòu)成的。IBD的異常免疫反應(yīng)會(huì)逐步降解腸道上皮細(xì)胞，導(dǎo)致黏膜受損和腸道通透性增加，病原菌及抗原、毒素等進(jìn)入黏膜下層，再進(jìn)一步加劇腸黏膜損傷，損害屏障的完整性[27-29]。研究表明，結(jié)腸炎小鼠緊密連接中的閉鎖小帶蛋白1（zonula occludens 1，ZO-1）、閉合蛋白（Occludin）和密封蛋白（Claudin）-1的基因和蛋白表達(dá)量出現(xiàn)異常，促進(jìn)腔內(nèi)細(xì)菌和抗原穿過(guò)上皮屏障，觸發(fā)炎癥反應(yīng)；CD患者腸道活檢的分析結(jié)果顯示，緊密連接中上皮鈣黏素（E-cadherin的基因表達(dá)量下調(diào)，從而揭示了構(gòu)成腸道屏障的重要組成部分——緊密連接在IBD炎癥中的重要性[30]。此外，腸上皮細(xì)胞被杯狀細(xì)胞分泌的黏蛋白形成的黏液所覆蓋，可以形成保護(hù)性黏液屏障，避免細(xì)菌與腸上皮細(xì)胞的直接接觸[31]。UC患者腸道中杯狀細(xì)胞的功能異常，黏液分泌量大幅減少，導(dǎo)致結(jié)腸黏液層變薄或消失，使細(xì)菌侵襲上皮細(xì)胞，加劇機(jī)體炎癥[32]。因此腸道屏障的恢復(fù)與重建可作為治療IBD的新思路。

1.4 腸道微生物的變化

人體腸道中定植著細(xì)菌、真菌、病毒等眾多微生物，數(shù)量達(dá)到1014個(gè)，這些微生物群在腸道中相互作用，構(gòu)成了腸道的微生物屏障。宿主可為腸道微生物群提供營(yíng)養(yǎng)和生存環(huán)境，而微生物群又能參與和調(diào)節(jié)宿主的一系列生理活動(dòng)，這種互利的共生關(guān)系共同維持著機(jī)體的腸道穩(wěn)態(tài)。在IBD患者中，由于受到內(nèi)源性或外源性因素的刺激，腸道的穩(wěn)態(tài)被打破，因此與健康個(gè)體相比，IBD患者中的腸道微生物群組成的種類(lèi)和數(shù)量都大不相同[33]。IBD患者腸道內(nèi)有益微生物群的豐度大幅下降，例如厚壁菌門(mén)中的乳酸桿菌屬（Lactobacillus）、梭菌屬（Clostridium）等，而有害微生物，如變形菌門(mén)和放線(xiàn)菌門(mén)中的腸桿菌科包括大腸桿菌（Escherichia coli）和黏附侵襲性大腸桿菌以及活潑瘤胃球菌（Ruminococcus gnavus）的比例則顯著增加（表2）[34]。Yilmaz等[35]對(duì)UC和CD患者進(jìn)行了腸道活檢，結(jié)果表明Blautia、Faecalibacterium和Ruminococcus是UC和CD患者腸道中的關(guān)鍵菌群。另外一項(xiàng)關(guān)于CD患者在手術(shù)后以及6 個(gè)月后的黏膜相關(guān)菌群組成的研究中發(fā)現(xiàn)，厚壁菌門(mén)中的有益菌普氏棲糞桿菌（Faecalibacterium prausnitii）可分泌抗炎代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸，該菌豐度的降低與節(jié)段性回腸炎術(shù)后復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[36]。同樣有研究對(duì)116 名UC患者在活動(dòng)期和緩解期的糞便菌群進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明在UC患者的活動(dòng)期中F. prausnitzii的定植同樣存在缺陷[37]。因此，無(wú)論UC還是CD患者均存在著嚴(yán)重的菌群失調(diào)，腸道優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的細(xì)菌數(shù)量減少和生物多樣性降低對(duì)IBD的反復(fù)復(fù)發(fā)產(chǎn)生了一定影響。

表2 IBD患者或小鼠的腸道菌群變化Table2 Dysbiosis of the gut microbiome in patients and mice suffering from IBD

1.5 免疫調(diào)節(jié)功能紊亂

腸道固有免疫又稱(chēng)非特異性免疫，是機(jī)體長(zhǎng)期進(jìn)化形成的天然防御機(jī)制。固有免疫系統(tǒng)是由屏障結(jié)構(gòu)、免疫細(xì)胞（包括樹(shù)突細(xì)胞（dendritic cells，DC）、自然殺傷細(xì)胞（natural killer cells，NK）、巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞等）以及免疫分子組成，能夠通過(guò)模式識(shí)別受體識(shí)別微生物，并促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞產(chǎn)生抗菌肽消滅致病微生物，此外還能通過(guò)信號(hào)傳遞刺激T細(xì)胞和B細(xì)胞分化，分泌抗炎細(xì)胞因子，抑制部分T細(xì)胞亞群如輔助性T細(xì)胞（T helper，Th）1和Th17的應(yīng)答[17]。巨噬細(xì)胞和DCs作為腸道主要的吞噬細(xì)胞，與IBD發(fā)病密切相關(guān)。在炎癥初期，腸道的中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，黏膜屏障損傷，并刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)[48]。研究表明，CD患者的先天性免疫系統(tǒng)缺陷，中性粒細(xì)胞募集受損，從而促進(jìn)抗原微生物穿透腸道黏膜，導(dǎo)致CD14＋巨噬細(xì)胞不僅產(chǎn)生大量的炎性因子，如IL-6、IL-23和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α），同時(shí)刺激單核細(xì)胞產(chǎn)生高水平的干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）[49]。

抗原入侵后，抗原呈遞細(xì)胞（antigen-presenting cells，APCs）便會(huì)對(duì)抗原進(jìn)行加工呈遞以供識(shí)別，啟動(dòng)一系列的炎性因子和抗炎因子的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，刺激T細(xì)胞和B細(xì)胞的增殖分化并激活機(jī)體適應(yīng)性免疫應(yīng)答途徑[50-52]。研究發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞在IBD的發(fā)生發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。受到抗原刺激后，初始CD4＋T細(xì)胞在特定的細(xì)胞因子的誘導(dǎo)下分化為不同功能的T細(xì)胞亞群，如Th1、Th2、Th17、調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（regulatory T cells，Tregs）等[53]。CD的透壁炎癥是由Th1和Th17的過(guò)度反應(yīng)引起的，而UC黏膜炎癥的發(fā)病則與Th2有關(guān)[54-56]。UC患者中Th2相關(guān)的細(xì)胞因子IL-4、IL-5、IL-13的分泌量增加，例如IL-13可促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的凋亡，改變緊密連接功能，從而加重黏膜潰瘍[57]。在CD患者體內(nèi)，APCs和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的炎性因子IL-12、IL-18和IL-23等的分泌刺激了Th1和Th17的增殖分化，進(jìn)而Th1和Th17分泌炎性因子IL-17、IFN-γ和TNF-α，形成一個(gè)自我增殖的循環(huán)，又進(jìn)一步刺激巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等分泌IL-1、IL-6、IL-8、IL-12等炎癥因子[58-60]。

值得注意的是，Tregs是一類(lèi)具有免疫抑制功能的T細(xì)胞亞群，可以分泌IL-10、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）并表達(dá)叉頭框蛋白3（forkhead box protein 3，F(xiàn)oxp3）和CD25，抑制初始T細(xì)胞向Th1/Th17分化[62]。Treg具有與Th17細(xì)胞相反的生物活性，兩者的比例對(duì)IBD的發(fā)病至關(guān)重要[63]。對(duì)IBD患者的外周血液檢測(cè)的研究發(fā)現(xiàn)，Treg細(xì)胞的比例下降而Th17細(xì)胞的比例上升，該平衡紊亂會(huì)導(dǎo)致腸道黏膜損傷[64]。平衡Tregs/Th17的比例對(duì)于調(diào)節(jié)IBD的腸道微生態(tài)穩(wěn)態(tài)也具有重要意義[65]。最早關(guān)于微生物群影響Th17細(xì)胞分化的研究來(lái)自Ivanov[66]等，與SPF小鼠共同喂養(yǎng)后，無(wú)菌小鼠小腸中Th17數(shù)目顯著增加，因此共生菌群對(duì)Th17的分化起重要的作用，而且腸道菌群的組成可以調(diào)節(jié)小腸中Th17/Treg細(xì)胞的平衡，這可能影響腸道免疫和IBD。Furusawa等[67]研究發(fā)現(xiàn)，厚壁菌門(mén)中的柔嫩梭菌屬（Clostridium leptum）通過(guò)產(chǎn)生丁酸鹽促進(jìn)Foxp3的表達(dá)，使初始CD4＋T細(xì)胞向Treg細(xì)胞分化，進(jìn)而減少炎癥的發(fā)生?？傊c道菌群和免疫系統(tǒng)的相互作用在IBD的發(fā)生和發(fā)展中具有重要意義。

IBD涉及的發(fā)病機(jī)制總結(jié)見(jiàn)圖1。

圖1 IBD涉及的發(fā)病機(jī)制[61]Fig. 1 Mechanisms involved in the pathogenesis of IBD[61]

2 益生菌靶向調(diào)節(jié)IBD的研究進(jìn)展

炎癥性腸病臨床治療主要以緩解炎癥反應(yīng)、減少疾病的惡化和并發(fā)癥、提高患者生活質(zhì)量為目標(biāo)。目前臨床上治療IBD的藥物主要有氨基水楊酸類(lèi)藥物，如5-氨基酸水楊酸、皮質(zhì)類(lèi)固醇類(lèi)藥物以及生物和免疫制劑類(lèi)的藥物，這些藥物對(duì)IBD的治療起到了一定的積極效果，但長(zhǎng)期服用會(huì)給機(jī)體帶來(lái)相當(dāng)大的副作用。近年來(lái)多種研究表明腸道微生物在IBD的發(fā)生發(fā)展中具有重要意義，因此基于調(diào)節(jié)腸道微生物的方法如益生菌、益生元、合生元、糞菌移植（fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）以及微生物代謝產(chǎn)物等受到了廣泛關(guān)注[68-70]?；谀壳暗闹委煬F(xiàn)狀，通過(guò)微生態(tài)制劑來(lái)改變宿主腸道微生物是一種有潛力的治療策略，具有重要的研究?jī)r(jià)值。

2.1 益生菌對(duì)IBD的影響

益生菌是一類(lèi)攝入足夠劑量后會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生有益影響的活微生物[71]。目前大量的研究表明，益生菌制劑可以通過(guò)抗氧化、增強(qiáng)腸道屏障功能、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)和改善腸道菌群的組成等在不同程度上緩解臨床IBD患者或動(dòng)物模型的炎癥反應(yīng)。最常見(jiàn)的益生菌有雙歧桿菌、乳酸桿菌等（表3），但是不同的益生菌制劑在成分、劑量和與宿主的相互作用方面均存在顯著差異，因此在使用前必須充分考慮這些因素。由于UC和CD的臨床癥狀及病理學(xué)特征不完全相同，益生菌對(duì)二者的改善情況也不盡相同。目前大多數(shù)的研究多集中在益生菌對(duì)UC的改善作用，使用益生菌緩解CD的研究十分有限，同時(shí)結(jié)果顯示益生菌對(duì)CD沒(méi)有明顯的緩解和治療[72]，這可能是由于CD的發(fā)病機(jī)制更加復(fù)雜[73]。

表3 益生菌在臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用Table3 Application of probiotics on IBD in clinical and animal experiments

2.2 益生菌調(diào)節(jié)IBD的機(jī)制

2.2.1 緩解氧化應(yīng)激反應(yīng)

研究表明，IBD的發(fā)病與活性氧（reactive oxygen species，ROS）的過(guò)量產(chǎn)生和抗氧化系統(tǒng)的破壞有關(guān)[82]。ROS是機(jī)體內(nèi)重要的信號(hào)分子，中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的激活可促使ROS的過(guò)量產(chǎn)生，進(jìn)而引發(fā)一系列的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[83]。過(guò)量ROS會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞的氧化損傷，并激活腸道的炎癥因子引發(fā)炎癥反應(yīng)[84]，影響多條炎癥信號(hào)通路及相關(guān)作用蛋白的表達(dá)，進(jìn)而加重IBD的組織損傷，加速I(mǎi)BD的發(fā)展進(jìn)程[85]。IBD的嚴(yán)重程度也與超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的水平有關(guān)。SOD是機(jī)體重要的抗氧化酶，是清除氧化自由基的首要物質(zhì)，其歧化作用是細(xì)胞防御氧化應(yīng)激最主要的作用。研究表明，可以產(chǎn)生SOD和過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）的干酪乳桿菌BL23可以顯著增加2,4,6-三硝基苯磺酸（2,4,6-trinitrobenzenesulfonic acid，TNBS）誘導(dǎo)的CD模型小鼠的腸道酶活性，降低炎癥反應(yīng)[86]。用短乳桿菌處理的結(jié)腸炎小鼠的血清代謝物分析表明，短乳桿菌可提高與氧化應(yīng)激相關(guān)的血清代謝物水平[87]。另一方面，益生菌也可以通過(guò)調(diào)節(jié)與氧化應(yīng)激相關(guān)的信號(hào)通路來(lái)緩解氧化反應(yīng)，目前的研究發(fā)現(xiàn)乳酸菌可參與調(diào)控NF-κB、磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）、核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor E2 related factor 2，Nrf2）等通路，其中Nrf2/ARE通路主要刺激SOD、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px/GPx）基因的表達(dá)。植物乳桿菌與兩歧雙歧桿菌通過(guò)激活Nrf2通路上調(diào)UC小鼠的結(jié)腸組織的抗氧化酶相關(guān)因子（SOD1、SOD2、GPx2、CAT）的相對(duì)表達(dá)量，提高血清中抗氧化酶（SOD、GSH-Px、CAT）的活性[88]。

2.2.2 修復(fù)腸道屏障

根據(jù)腸道黏膜的組成和功能，可將腸道屏障分為機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障和微生物屏障。不同的屏障發(fā)揮不同的生理功能并受到不同分子機(jī)制的調(diào)控，同時(shí)又通過(guò)不同的信號(hào)通路有機(jī)地結(jié)合在一起，共同防御外來(lái)抗原物質(zhì)的侵襲（圖2）[89]。IBD患者腸道炎癥與腸道屏障功能受損相關(guān)已被研究者廣泛接受并研究。多種研究表明不同的益生菌可以改善受損的腸道上皮屏障。結(jié)腸炎小鼠的腸黏膜屏障功能受到嚴(yán)重影響，在口服益生菌大腸桿菌Nissle 1917后，可顯著提高緊密連接蛋白ZO-1的表達(dá)，并對(duì)結(jié)腸炎誘導(dǎo)的黏膜對(duì)管腔中物質(zhì)的通透性增加提供保護(hù)[90]。鼠李糖乳桿菌CNCMI-3690能夠通過(guò)抑制腸道通透性的增加，刺激杯狀細(xì)胞分泌黏蛋白，增加小鼠黏液層的厚度，以及調(diào)節(jié)MUC2的表達(dá)來(lái)保護(hù)結(jié)腸炎小鼠的黏液屏障功能[27]。羅伊氏乳桿菌R2LC能夠上調(diào)緊密連接蛋白Occludin和ZO-1的基因和蛋白表達(dá)，增加了口服乳酸菌組的結(jié)腸炎小鼠的黏液層厚度，從而改善屏障功能[81]。復(fù)合益生菌VSL#3是由8 種益生菌組合成的混合物，Mennigen等[91]研究了其對(duì)葡聚糖硫酸鈉（dextran sulfate sodium salt，DSS）誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎上皮屏障的影響。結(jié)果表明，VSL#3通過(guò)維持緊密連接蛋白Occludin、ZO-1、Claudin-1、Claudin-3、Claudin-4等的表達(dá)以及抑制腸上皮細(xì)胞的細(xì)胞凋亡來(lái)保護(hù)上皮屏障。

圖2 腸道屏障Fig. 2 The intestinal barrier

2.2.3 調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)

IBD是一種非特異性的腸道炎癥疾病，其發(fā)生主要與自身免疫系統(tǒng)紊亂有關(guān)[92]，腸道免疫細(xì)胞因子和信號(hào)通路在IBD的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用[93]。益生菌可以通過(guò)激活先天免疫誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫，并進(jìn)一步調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞如DCs、巨噬細(xì)胞、Tregs，以及多種信號(hào)通路如Toll樣受體（toll-like receptor，TLR）、NF-κB等途徑來(lái)調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，降低炎性因子的產(chǎn)生，促進(jìn)抗炎因子的分泌，從而達(dá)到減輕炎癥的目的（圖3）[94-96]。羅伊氏乳桿菌ATCC55730治療40 例的活動(dòng)期UC患兒的臨床研究表明，與美拉沙嗪組相比，羅伊氏乳桿菌與美拉沙嗪聯(lián)合使用的UC患兒腸道的抗炎因子IL-10水平顯著增加，炎性因子IL-1β、TNF-α和IL-8的水平降低，提示益生菌可作為輔助藥物改善UC患者的腸道炎癥[97]。對(duì)短雙歧桿菌緩解結(jié)腸炎的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，短雙歧桿菌CCFM683可以顯著降低DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠的DAI，并通過(guò)下調(diào)炎癥標(biāo)志物MPO的活性和炎性因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）表達(dá)，上調(diào)結(jié)腸抗炎細(xì)胞因子IL-10及核受體PPAR-γ的表達(dá)來(lái)保護(hù)結(jié)腸黏膜層完整性，維護(hù)腸道黏膜屏障[45]。植物乳桿菌A、嗜酸乳桿菌ATCC 4356和鼠李糖乳桿菌ATCC 53103可增加結(jié)腸炎小鼠CD11c＋、DCs和Tregs的表達(dá)量，同時(shí)下調(diào)炎性因子IL-17、IFN-γ和TNF-α，改善結(jié)腸炎[98]。

圖3 益生菌激活機(jī)體免疫Fig. 3 Probiotics activates the immune system

2.2.4 調(diào)節(jié)腸道菌群的平衡

益生菌在調(diào)節(jié)體內(nèi)腸道菌群和保持腸道微生物平衡中發(fā)揮著重要的作用。益生菌定植于腸道黏膜后可形成微生物屏障，并通過(guò)空間位阻效應(yīng)阻止病原菌對(duì)腸道的黏附與入侵，使機(jī)體免受感染[99]。臨床試驗(yàn)已證明益生菌可有效改善IBD患者的腸道菌群紊亂，Dinca等[78]利用干酪乳桿菌對(duì)輕度UC患者采用直腸給藥的方式進(jìn)行為期8 周的干預(yù)，結(jié)果顯示直腸給藥組患者的腸道乳桿菌數(shù)量上升而腸桿菌的數(shù)量下降，表明干酪乳桿菌DG改善了UC患者的腸道微生物組成，從而發(fā)揮緩解炎癥的作用。益生菌能通過(guò)調(diào)節(jié)微生物的組成緩解IBD模型動(dòng)物的腸道炎癥也已經(jīng)得到驗(yàn)證。例如Jang等[100]的研究表明DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠的腸道菌群發(fā)生了改變，而在灌胃發(fā)酵乳桿菌KBL374和KBL375后，乳桿菌屬和Akkermansia屬的豐度顯著升高，改變了腸道的菌落結(jié)構(gòu)并提高了腸道微生物多樣性。同時(shí)還有研究表明結(jié)腸炎小鼠腸道中的變形菌門(mén)的豐度增加、厚壁菌門(mén)的豐度降低，而短雙歧桿菌CCFM683在屬水平上可以顯著抑制由菌群失調(diào)導(dǎo)致的擬桿菌屬、臭桿菌屬、雙歧桿菌屬和脫硫弧菌屬的增加，并增加有益菌Peptostreptococcaceae的豐度，從而重新平衡IBD模型小鼠的腸道微生物組成[45]。因此適當(dāng)補(bǔ)充益生菌，在腸道內(nèi)形成非致病性細(xì)菌的優(yōu)勢(shì)菌群，維持腸道微生態(tài)平衡，可以有效預(yù)防IBD的發(fā)生發(fā)展[101]。

大量研究都表明益生菌可以調(diào)節(jié)或輔助治療IBD，但目前對(duì)于益生菌嚴(yán)格的臨床實(shí)驗(yàn)很少，且效果不盡如人意，因此益生菌并未大范圍應(yīng)用。針對(duì)這一問(wèn)題，一方面需要建立更多嚴(yán)格的隨機(jī)、雙盲、安慰實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證益生菌的臨床價(jià)值；另一方面則對(duì)益生菌緩解IBD的機(jī)制進(jìn)一步深入研究，以便對(duì)處于不同階段、不同癥狀的IBD患者采用適合的益生菌制劑進(jìn)行治療，最后開(kāi)發(fā)新型、功能強(qiáng)大的益生菌制劑，開(kāi)啟治療或輔助治療IBD的新局面。

3 糞菌移植在IBD中的研究進(jìn)展

3.1 糞菌移植對(duì)IBD的影響

FMT是將健康供體的糞便懸濁液輸入到患病人群的腸道中來(lái)治療某些難愈疾病。健康人群的糞便通過(guò)稀釋、勻漿再過(guò)濾，并與生理鹽水和甘油混合制得糞便懸濁液，再導(dǎo)入到患者的腸道內(nèi)達(dá)到治療的目的，其最佳利用時(shí)間為6 h以?xún)?nèi)，且不應(yīng)超過(guò)24 h[102]。1983年首次有臨床研究通過(guò)FMT治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染，結(jié)果顯示治療效果非常顯著，但在當(dāng)時(shí)的作用機(jī)制并不清楚[103]。近些年FMT在治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染取得的成就，使FMT作為新型方法對(duì)其他疾病的影響的研究也受到了關(guān)注。1989年，Bennet等[104]首次利用FMT法治療IBD，證實(shí)了FMT對(duì)UC患者的臨床癥狀具有緩解作用。此后，F(xiàn)MT治療IBD的療效及安全性的研究越來(lái)越多（表4）。Burrello等[105]研究了FMT對(duì)結(jié)腸炎小鼠腸道黏膜固有和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的功能影響，結(jié)果表明FMT可以改變腸道微生物群的組成，同時(shí)通過(guò)激活不同的免疫途徑產(chǎn)生抗炎因子IL-10降低炎癥反應(yīng)，最后揭示FMT可作為有價(jià)值的治療方案從而應(yīng)用在免疫相關(guān)疾病中。Paramsothy等[106]采用FMT對(duì)UC患者進(jìn)行了一項(xiàng)隨機(jī)雙盲的臨床實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明41 名FMT治療的患者中有27%的患者臨床癥狀得到改善，而且腸道微生物多樣性也隨著糞菌移植次數(shù)的增加而增加，但仍有一部分患者產(chǎn)生了不良反應(yīng)，提示FMT可作為治療UC的新選擇，但要精確定義治療的最佳強(qiáng)度以及尋找更匹配的捐助者和接受者。盡管FMT對(duì)IBD患者具有一定的緩解作用，但其作用機(jī)制仍不清楚。研究表明FMT可以通過(guò)重建IBD患者的腸道優(yōu)勢(shì)菌群、增加腸道有益菌和微生物群的比例、恢復(fù)微生物群的生態(tài)失調(diào)、調(diào)節(jié)黏膜免疫系統(tǒng)來(lái)緩解炎癥反應(yīng)。

表4 FMT在臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用Table4 Application of FMT on IBD in clinical and animal experiments

3.2 糞菌移植的安全性

FMT在IBD治療中已經(jīng)表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，但目前仍未形成統(tǒng)一的治療方案，移植途徑、供體的篩選、受體的選擇、FMT的最佳劑量和頻率、術(shù)后不良反應(yīng)的評(píng)估等未完全解決的問(wèn)題仍在進(jìn)一步的探討中[113]。例如，F(xiàn)MT術(shù)后出現(xiàn)的輕微自限性不良反應(yīng)，包括腹部不適、腹痛、腹瀉、惡心和大便頻率改變，部分患者出現(xiàn)短暫發(fā)熱和血液CRP水平升高[114]。另外，由于新鮮糞便中除細(xì)菌外還含有真菌、病毒和寄生蟲(chóng)等多種微生物，供體糞便中致病菌可能會(huì)對(duì)患者造成潛在傳播感染的風(fēng)險(xiǎn)，因此糞便的制備方法、保存方式也是較為關(guān)注的問(wèn)題[115]。同時(shí)不同的移植途徑可能會(huì)給患者帶來(lái)不適反應(yīng)，上消化道途徑（口服、胃鏡等）的不良反應(yīng)多且療效低于下消化道途徑（結(jié)腸鏡、灌腸等）[110]。鑒于以上問(wèn)題，應(yīng)該對(duì)糞便供體進(jìn)行“多維標(biāo)準(zhǔn)”的嚴(yán)格篩選，避免感染不良事件的發(fā)生，并針對(duì)不同患者個(gè)性化地選擇移植方式以及采用嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室方法確保糞菌液的質(zhì)量。總之，縱觀(guān)目前的研究，F(xiàn)MT作為治療IBD的新興策略雖然存在結(jié)果不一的問(wèn)題，但不可否認(rèn)其總體上是一種相對(duì)安全的調(diào)節(jié)菌群失調(diào)的方法，未來(lái)還需要更多高質(zhì)量、安全性高、樣本數(shù)據(jù)大的臨床和實(shí)驗(yàn)研究作為支撐。

4 結(jié) 語(yǔ)

近年來(lái)IBD在我國(guó)的發(fā)病率有上升趨勢(shì)，由于IBD難以治愈而且會(huì)產(chǎn)生很多并發(fā)癥，必須對(duì)其加以重視。IBD的發(fā)病因素主要涉及到遺傳易感因素、環(huán)境因素、腸黏膜屏障的損壞、腸道微生物群的失調(diào)和免疫紊亂等。隨著對(duì)腸道菌群與宿主相互作用的研究逐漸深入，基于調(diào)節(jié)腸道微生物治療IBD可能是一個(gè)新型靶點(diǎn)。利用益生菌和FMT來(lái)重建腸道微生態(tài)進(jìn)而緩解IBD的治療策略在臨床和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中取得了良好的改善效果。但由于數(shù)據(jù)的不足，益生菌和FMT對(duì)UC和CD的療效以及其不良反應(yīng)存在一定的爭(zhēng)議。在未來(lái)的研究中，應(yīng)開(kāi)展更多嚴(yán)格的隨機(jī)、雙盲、安慰臨床實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的探究，同時(shí)對(duì)益生菌的最佳濃度、不同菌株間的差異性和安全性以及FMT的最佳灌注量、理想干預(yù)方式、供體的篩選等進(jìn)行探究，為基于微生物法調(diào)節(jié)IBD提供合理有力的依據(jù)。