杜志榮，尹佳，李論，劉娟，李俊達(dá)，高翔

食物過敏是一種機(jī)體暴露于致敏食物后出現(xiàn)的異常免疫反應(yīng)。病因尚不明確，遺傳因素與環(huán)境因素參與其中。目前全球食物過敏的發(fā)病率顯著升高，在發(fā)達(dá)國家，其發(fā)病率高達(dá)10%。我國0～36月齡嬰幼兒食物過敏患病率高達(dá)9.82%[1]。配方奶喂養(yǎng)、剖宮產(chǎn)、生命早期抗生素使用可增加過敏性疾病的風(fēng)險(xiǎn)，而嬰兒早期家畜和寵物暴露可以降低該風(fēng)險(xiǎn)[2]。由此可見，環(huán)境因素在食物過敏的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮重要作用。

人體腸道內(nèi)定居著數(shù)量龐大、種類繁多的微生物群落，這些微生物與宿主構(gòu)成了復(fù)雜的共生關(guān)系。生活方式及環(huán)境暴露因素可影響人類腸道菌群的組成及功能，從而影響免疫功能。越來越多的證據(jù)表明腸道菌群與食物過敏的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[3- 4]。本文對腸道菌群與食物過敏的關(guān)系，及其在食物過敏發(fā)生和發(fā)展中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 腸道菌群與食物過敏的關(guān)系

“衛(wèi)生學(xué)假說”首次指出微生物在過敏性疾病發(fā)生中的潛在作用[5]。后續(xù)多項(xiàng)研究表明，腸道菌群與食物過敏的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[6]，且不同種類的食物過敏腸道菌群特征不同[6- 8]。美國一項(xiàng)多中心隊(duì)列研究表明，毛螺菌科與疣微菌科與雞蛋致敏相關(guān)(PERMANOVAP=5.0×10-4)[7]。意大利一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，牛奶過敏嬰兒腸道菌群Shannon多樣性指數(shù)更高，毛螺菌科及疣微菌科含量更豐富[9]。Savage等[10]研究發(fā)現(xiàn)食物過敏兒童腸道菌群中枸櫞酸桿菌屬、顫螺菌屬、乳球菌屬及Dorea表達(dá)減少。尹佳等[11]研究表明，腸道微生物的改變可能與小麥依賴-運(yùn)動誘發(fā)嚴(yán)重過敏反應(yīng)的發(fā)病存在潛在關(guān)聯(lián)。動物研究進(jìn)一步證實(shí)了腸道菌群與食物過敏的關(guān)系。在易患食物過敏的Il4raF709小鼠模型中，患有食物過敏的小鼠腸道中毛螺菌科，乳桿菌科，理研菌科及紫單胞菌科存在過表達(dá)[4]。為進(jìn)一步探究腸道菌群在食物過敏中的作用，人們逐漸開始開展糞便菌群移植。將食物過敏小鼠的腸道菌群移植到無菌小鼠中，無菌小鼠容易出現(xiàn)食物過敏[4]。正常嬰兒的腸道菌群可保護(hù)無菌小鼠免于出現(xiàn)牛奶過敏[12-13]。梭菌屬組合(Ⅳ，ⅩⅣa，ⅩⅧ)及擬桿菌目則可保護(hù)小鼠避免出現(xiàn)食物過敏[14-16]。

腸道菌群與食物過敏的臨床發(fā)展進(jìn)程相關(guān)。寄居人體的腸道菌群處于不斷變化當(dāng)中，但它在生命早期的變化速度最快。Bunyavanich等[8]對226例牛奶過敏嬰兒進(jìn)行長期隨訪，發(fā)現(xiàn)3～6月大嬰兒的腸道菌群組成與8歲前牛奶過敏是否緩解有關(guān)(PERMANOVAP=0.047)，其中發(fā)生牛奶過敏緩解的嬰兒，其腸道菌群中富含梭狀芽胞桿菌與厚壁菌門，但在牛奶過敏未緩解的兒童中，其早期的腸道菌群無此特征。而且超過6月大嬰兒的腸道菌群與牛奶過敏進(jìn)程無關(guān)。Tanaka等[17]對56名日本嬰兒進(jìn)行隨訪，發(fā)現(xiàn)2月大時(shí)的腸道菌群與2歲時(shí)是否發(fā)生食物過敏相關(guān)。2歲時(shí)出現(xiàn)食物過敏的兒童，2月大時(shí)的腸道菌群中明串珠菌屬、魏斯菌屬、韋榮球菌屬含量減少。小鼠模型也支持腸道菌群對機(jī)體的影響受時(shí)間影響，早期將多種微生物定植到無菌小鼠體內(nèi)，可防止食物過敏的發(fā)生[18]。

2 腸道菌群對食物過敏的作用機(jī)制

2.1 調(diào)節(jié)宿主免疫應(yīng)答

食物過敏反應(yīng)與Th2型免疫應(yīng)答過強(qiáng)，特異性IgE抗體產(chǎn)生有關(guān)。無菌小鼠模型證明菌群可調(diào)節(jié)Th2型免疫反應(yīng)。與野生型小鼠相比，無菌小鼠更容易被牛奶致敏，且致敏的無菌小鼠對激發(fā)試驗(yàn)反應(yīng)更強(qiáng)烈、系統(tǒng)性Th2免疫應(yīng)答更強(qiáng)[12]。Ohnmacht等[19]發(fā)現(xiàn)一類表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子維甲酸相關(guān)孤核受體γt(RORγt+)的Foxp3+ Treg細(xì)胞，微生物可以通過維甲酸依賴途徑誘導(dǎo)產(chǎn)生RORγt+Treg細(xì)胞。RORγt+Treg細(xì)胞可有效抑制Th2型免疫應(yīng)答[19]。菌群移植對食物過敏易感的無菌小鼠具有保護(hù)作用[14]，此過程與RORγt+Treg細(xì)胞的擴(kuò)增有關(guān)。RORγt+Treg細(xì)胞可抑制IgE應(yīng)答，增強(qiáng)IgA應(yīng)答[14]。在生命早期，需多種微生物定植以抑制單克隆IgE產(chǎn)生，降低過敏性疾病的易感性[18]。與野生型小鼠相比，無菌小鼠體內(nèi)存在CD4+T細(xì)胞依賴的單克隆高IgE應(yīng)答[18]。鼠李糖乳桿菌GG(LGG)可減少IL- 4表達(dá)，增強(qiáng)IL-10及IFN-γ表達(dá)，從而減少Th2應(yīng)答[20]。

短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)包括醋酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽，是由細(xì)菌降解膳食纖維產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。SCFAs可調(diào)節(jié)Treg細(xì)胞池的大小及功能[21]，促進(jìn)腸道調(diào)節(jié)T細(xì)胞抑制肥大細(xì)胞增殖及脫顆粒[22]，對許多免疫疾病具有保護(hù)作用[23]。高纖維膳食可通過SCFAs與免疫細(xì)胞及上皮細(xì)胞上的受體GPR43和GPR109a作用，保護(hù)小鼠避免出現(xiàn)食物過敏[24]。給小鼠喂食外源性SCFAs，可以增加RORγt+Treg細(xì)胞[19]。但外源性SCFAs是否可以保護(hù)機(jī)體免于出現(xiàn)食物過敏尚無定論。此外，高脂飲食的小鼠腸道菌群多樣性減少，腸道肥大細(xì)胞聚集，食物過敏風(fēng)險(xiǎn)增高。將小鼠體內(nèi)高脂飲食相關(guān)的微生物移植到無菌小鼠體內(nèi)，受體小鼠食物過敏易感性增加，表明高脂飲食導(dǎo)致的腸道菌群改變可能通過調(diào)節(jié)肥大細(xì)胞增殖和/或招募，增加食物過敏易感性[25]。

2.2 調(diào)節(jié)免疫成熟和免疫耐受

小鼠免疫成熟需要小鼠特異性微生物的定植。無菌小鼠與人體微生物定植的小鼠相比，CD4+和CD8+T細(xì)胞水平低，T細(xì)胞增殖速度低，樹突狀細(xì)胞少，以及抗菌肽的表達(dá)低?？赡苁怯捎谛∈笾械娜梭w菌群利用樹突狀細(xì)胞從腸腔攝取變應(yīng)原的能力減低，從而減少下游T細(xì)胞活化和增殖。將小鼠的共生菌群-分段絲狀細(xì)菌定植到無菌小鼠中，可部分恢復(fù)CD4+RORγt+T細(xì)胞計(jì)數(shù)，但無法增加CD4+Foxp3 細(xì)胞計(jì)數(shù)，表明特定的宿主特異性微生物參與特定的免疫成熟過程[26]。

Treg細(xì)胞在維持免疫耐受和調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫應(yīng)答中發(fā)揮主要作用。微生物可通過促進(jìn)Treg細(xì)胞增殖[27- 28]，從而保護(hù)機(jī)體免于出現(xiàn)食物過敏[29]。將梭狀芽胞桿菌菌株定植到小鼠口腔，可刺激腸道上皮細(xì)胞分泌轉(zhuǎn)移生長因子β(TGF-β)，促進(jìn)結(jié)腸Treg細(xì)胞增殖。菌株特異性梭狀芽胞桿菌定植可誘導(dǎo)Treg細(xì)胞中的關(guān)鍵抗炎分子(IL-10和ICOS)，抑制促炎性細(xì)胞因子、趨化因子及趨化因子受體的產(chǎn)生，減輕過敏癥狀[16]。此外，特定的梭狀芽胞桿菌菌株可增加Treg細(xì)胞中ICOS+細(xì)胞的比例，增加細(xì)胞毒T淋巴細(xì)胞抗原- 4(CTLA- 4)的表達(dá)，兩者均是Treg細(xì)胞發(fā)揮抑制作用的重要表面分子。雖然多項(xiàng)動物研究發(fā)現(xiàn)梭狀芽胞桿菌對宿主有保護(hù)作用，但在人體研究中，梭狀芽胞桿菌與特應(yīng)性疾病風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性尚不明確。此外，Treg細(xì)胞異質(zhì)性高，不同Treg細(xì)胞亞型調(diào)節(jié)活性不同，如表達(dá)GATA- 3的Foxp3+Treg細(xì)胞可產(chǎn)生IL- 4，促進(jìn)食物過敏的發(fā)生[30]。

微生物可生成一系列產(chǎn)物作用于人體免疫系統(tǒng)。它們可將色氨酸代謝為芳香基碳?xì)浠衔锸荏w配體，這些配體可促進(jìn)Treg細(xì)胞發(fā)育[31- 32]，抑制花生過敏[33]。此外，部分微生物產(chǎn)物也可促進(jìn)過敏性疾病的發(fā)生。12，13-diHOME 是一種由腸道細(xì)菌產(chǎn)生的亞麻油酸代謝物[34]，其可作用于樹突狀細(xì)胞及T細(xì)胞，促進(jìn)Th2型免疫應(yīng)答。在易患哮喘或特應(yīng)性疾病的新生兒糞便中12，13-diHOME含量高，它可增加肺部炎癥，減少抗炎性細(xì)胞因子的分泌并減少體外Treg細(xì)胞的數(shù)量。

2.3 調(diào)節(jié)腸道黏膜屏障

腸道菌群可促進(jìn)IgA分泌，減少過敏原攝入，提高腸道黏膜屏障功能[24]。例如，花生灌胃后，梭狀芽胞桿菌定植的無菌小鼠循環(huán)中花生Arah2 和Arah6蛋白濃度減少，從而推測梭狀芽胞桿菌可影響腸道屏障對食物變應(yīng)原的通透性[15]。IL- 22是一種通過促進(jìn)杯狀細(xì)胞粘液分泌，保護(hù)腸道上皮屏障的細(xì)胞因子。在梭狀芽胞桿菌定植的無菌小鼠的固有層淋巴細(xì)胞中，IL- 22的基因表達(dá)上調(diào)，產(chǎn)粘液的杯狀細(xì)胞數(shù)量增加，其糞便中IgA的水平得到恢復(fù)[15]。丁酸鹽可通過促進(jìn)緊密連接的組裝，增強(qiáng)腸道屏障[35]。腸道菌群也可通過刺激腸道連蛋白釋放而影響腸道屏障功能[36]。但并未發(fā)現(xiàn)食物過敏相關(guān)腸道菌群與小鼠腸道屏障相關(guān)基因表達(dá)水平的關(guān)聯(lián)[25]。故腸道菌群與腸道屏障之間的關(guān)系尚待進(jìn)一步研究。

綜上所述，腸道菌群失衡可能通過增強(qiáng)Th2型免疫應(yīng)答，干擾免疫成熟，減少Treg細(xì)胞，破壞腸道黏膜屏障，從而促進(jìn)食物過敏的發(fā)生。但不同研究的結(jié)論不完全一致，而且這些機(jī)制的探討大部分腸道菌群與固有免疫，適應(yīng)性免疫及腸道黏膜之間相互作用：(1)調(diào)節(jié)2型免疫應(yīng)答：微生物可以通過維甲酸依賴途徑誘導(dǎo)產(chǎn)生RORγt+Treg細(xì)胞，調(diào)節(jié)樹突狀細(xì)胞(DC)的共刺激功能，有效的抑制Th2型免疫應(yīng)答，在腸道菌群信號缺失的情況下，腸道上皮IL- 33表達(dá)增強(qiáng)，可刺激Th2細(xì)胞；(2)腸道微生物可影響免疫發(fā)育及免疫耐受：微生物的定植可促進(jìn)Treg細(xì)胞的增殖，從而抑制肥大細(xì)胞增殖及脫顆粒；(3)腸道菌群可促進(jìn)IgA分泌，減少過敏原攝入，提高腸道黏膜屏障功能基于動物模型，尚未在人體得到證實(shí)。腸道菌群干預(yù)治療可能有助于緩解食物過敏，但其有效性尚待進(jìn)一步研究。

圖1 腸道菌群在食物過敏發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制