張幼芬,王耀文
作者單位: 315010 寧波,寧波市第一醫(yī)院
阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(OSAHS)是一種常見的睡眠呼吸障礙性疾病,主要表現(xiàn)為夜間睡眠時上氣道塌陷引起呼吸暫停、通氣不足、睡眠結構紊亂、打鼾、頻發(fā)血氧飽和度降低等[1]。慢性間歇低氧(CIH)是OSAHS 最重要的病理生理學特征[2]。OSAHS 與高血壓、2 型糖尿病、代謝綜合征、肥胖及腦卒中等各系統(tǒng)疾病相關[2-3]。腸道菌群失調是近年的研究熱點,正常情況下,腸道菌群與宿主相互依賴、制約,維持著動態(tài)平衡,當腸道菌群動態(tài)平衡被打破時,會導致腸道菌群失調[4]。腸道菌群失調與肥胖、動脈粥樣硬化、糖尿病、高血壓、炎癥性腸病及結腸癌等疾病的發(fā)生發(fā)展關系密切[5-10]。近年來,越來越多的研究表明腸道菌群失調與OSAHS存在相關性。隨著對腸道菌群研究的深入,越來越多的動物模型實驗及回顧性研究證明OSAHS能引起腸道菌群紊亂?,F(xiàn)對OSAHS 相關的腸道菌群失調主要表現(xiàn)進行綜述。
成人腸道定植細菌細胞數(shù)量多達1014個,種類超過500 種,主要為厭氧菌,其中絕大多數(shù)腸道菌群屬于厚壁菌門和擬桿菌門。Moreno-India 等[11]分別將10只小鼠在常氧與CIH 環(huán)境中刺激6 周后,對兩組小鼠行糞便微生物分析發(fā)現(xiàn)兩組小鼠糞便微生物組成、豐度存在差異;同時通過對糞便與腸內氧濃度的測定,發(fā)現(xiàn)腸內氧濃度隨著間歇低氧的波動而波動。王麗娟等[2]分析了不同嚴重程度OSAHS患者的腸道菌群的多樣性、豐度及組成,通過對門屬水平的分析發(fā)現(xiàn)腸道菌群與OSAHS 及其嚴重程度相關。由上述研究可知,OSAHS 引起腸道菌群多樣性、豐度及組成改變,其機制可能與CIH 導致腸道氧濃度改變有關。同時,腸道菌群失調與OSAHS 嚴重程度有關。
腸道細菌能發(fā)酵食物中不能分解的碳水化合物,將其轉化為短鏈脂肪酸(SCFA),主要包括乙酸、丙酸與丁酸,為宿主提供能量,為細菌生長繁殖提供營養(yǎng)。腸道菌群也可以與宿主共代謝,參與膽汁酸及脂肪代謝等[10]。Ko 等[5]通過對93例OSAHS 患者及20 名正常人行腸道微生物組分析及相關血清炎癥因子檢測發(fā)現(xiàn),OSAHS引起的腸道菌群紊亂與SCFA及其產生細菌的減少有關。OSAHS 患者糞便中產生SCFA 的細菌減少,病原體增加,伴隨著血清中IL-6 水平升高;同時,糞便中乳酸菌水平與血清中同型半胱氨酸(HCY)水平相關。Ganesh等[6]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)會減少大鼠盲腸醋酸鹽水平,增加盲腸IL-1 和IL-6 的mRNA 水平,加重炎癥反應。Jin 等[12]通過動物實驗證實了間歇低氧(IH)可改變腸道菌群及其代謝產物,腸道環(huán)境的變化可影響腸道通透性、炎癥反應、微生物代謝產物三甲胺 N-氧化物/三甲胺(TMA/TMAO)、膽汁酸和脂質代謝。因此,OSAHS 能引起腸道菌群某些代謝產物變化,并導致腸道局部及全身炎癥反應的發(fā)生發(fā)展,同時影響膽汁酸及脂質等代謝。
腸道菌群是人體抵御病原體入侵的重要屏障之一。腸道內共生菌與腸道病原菌競爭腸上皮粘附位點,抵制病原菌侵入腸上皮;同時腸道部分細菌能產生細菌素,抑制機會致病菌生長[10]。有研究證明CIH 導致腸道厭氧菌增加,同時釋放內毒素,進而導致腸道上皮受損及通透性增加,使腸道菌群異位,同時進一步導致腸道菌群失調[5,6,8,12-13]。
OSAHS會導致腸道菌群失調,影響相關代謝產物的改變,致使腸道上皮細胞損傷,腸道通透性改變,加重炎癥反應,并與多種疾病的發(fā)生發(fā)展相關。同時,腸道菌群也為疾病的診斷、治療提供了新思路,通過調節(jié)或改善腸道菌群紊亂,起到治療疾病的目的。目前已有動物實驗支持這一假設,通過應用益生菌可以改善腸道上皮損傷,減輕腸道菌群失調,預防高血壓的形成[6]。
OSAHS 會引起腸道菌群改變,同時,腸道菌群失調也會影響睡眠結構。Badran 等[14]將小鼠分別暴露在IH 和空氣(RA)環(huán)境中6 周后,將兩組小鼠糞便微生物群移植(FMT)至正常小鼠,用16s rRNA 測序分析兩組小鼠腸道菌群后發(fā)現(xiàn)相較FMT-RA 組,F(xiàn)MT-IH 組出現(xiàn)嗜睡增加。由此證明,腸道菌群失調能引起睡眠結構紊亂。
OSAHS 引起的腸道菌群失調與糖尿病存在相關性。Khalyfa 等[15]通過動物實驗發(fā)現(xiàn),IH 能引起腸道微生物群變化,增加腸道通透性,并改變血漿外泌體,誘導脂肪細胞功能障礙,致使胰島素抵抗增加。已有動物實驗證實,將OSAHS小鼠糞便微生物轉移至受體小鼠后,受體小鼠出現(xiàn)了胰島素抵抗[9,15]。因此,OSAHS 引起的腸道菌群失調可以導致胰島素抵抗。
50%的OSAHS 患者同時患有高血壓。目前,大量OSAHS 動物模型證實了,OSAHS引起的高血壓病與腸道菌群失調有關。Durgan 等[16]發(fā)現(xiàn)高脂肪飲食和OSA同時作用大鼠時,會導致大鼠血壓增高,腸道菌群改變(包括產生短鏈脂肪酸丁酸鹽的細菌類群)。而將OSA 和高脂飲食共同刺激下的高血壓大鼠的盲腸內容物移植至飲食、血壓正常的受體大鼠中,會導致與受體大鼠血壓增高。由此證實,OSA 引起的高血壓與腸道菌群失調,特別是腸道中丁酸鹽的減少有關。Ganesh 等[6]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)OSAHS 導致大鼠盲腸醋酸濃度降低,腸上皮功能障礙,并加劇了神經炎癥和高血壓;而增加盲腸醋酸鹽濃度可以減少腸道生態(tài)失調和上皮損傷,預防神經炎癥和高血壓。由此推斷,腸道醋酸鹽產生受損是OSAHS 誘導的高血壓生成的重要機制之一。同時,Ganesh 等[6]提出OSAHS 相關的高血壓與腸道的神經炎癥有關,腸道中的乙酸鹽通過腸神經元上的SCFA 受體向大腦傳入信號,造成血壓變化。通過上述研究發(fā)現(xiàn)OSAHS 相關的腸道菌群失調通過多種途徑導致血壓升高。
OSAHS 引起動脈粥樣硬化也與腸道菌群失調有關。Hu 等[17]以16sRNA 測序技術檢測對照組、AS 組、AS+CIH 組三組小鼠腸道菌群,發(fā)現(xiàn)CIH 會改變腸道菌群,加重AS 小鼠動脈粥樣硬化,其機制與微生物復制重組和修復蛋白功能、聚糖合成和代謝,以及輔因子和維生素代謝有關。Jin等[12]對比常氧組、IH組、間歇性高碳酸(IC)組小鼠腸道菌群及動脈粥樣硬化情況,發(fā)現(xiàn)IH 比IC 更能引起腸道菌群改變,微生物及其代謝產物則通過炎癥與脂質代謝途徑促進動脈粥樣硬化。因此,OSAHS 通過腸道微生物代謝、脂質代謝途徑及炎癥反應等影響動脈粥樣硬化。
OSAHS 與腸道菌群失調存在相關性。OSAHS 相關的腸道菌群失調主要表現(xiàn)為:(1)腸道菌群的多樣性、豐度及組成的改變。(2)腸道細菌代謝產物的變化。(3)腸道上皮屏障的損傷。同時,OSAHS引起的腸道菌群失調與高血壓、睡眠障礙、動脈粥樣硬化及胰島素抵抗等存在相關性。腸道菌群失調是當下的研究熱點,同時也伴隨著巨大的挑戰(zhàn),OSAHS 相關的腸道菌群失調尚在研究早期,其機制、影響途徑等目前尚不明確;腸道菌群數(shù)量龐大、組成復雜,這些都為進一步的探索與研究造成了阻礙。從另一方面來看,腸道菌群的研究存在無限可能。腸道菌群失調的預防與治療方法多樣便捷,包括改善飲食習慣、合理運用抗生素、糞菌移植及益生菌的應用等[18-19]。改善腸道菌群失調,為高血壓、糖尿病等疾病的診治、預防提供了新思路。而腸道菌群復雜的組成與功能,可能預示著OSAHS 相關的疾病與腸道菌群之間存在多方位的關系,而這些有待進一步的實驗與研究。