肠道菌群与肠道疾病关系的研究进展

肠道菌群与肠道疾病关系的研究进展
沈男;刘毅;盖中涛
【摘要】The largest microbial community of the human microbiome is located in the digestive tract and performs vital functions. The changes in the composition and function of intestinal microflora can influence the occurrence, development and prognosis of intestinal diseases. Diarrhea, irritable bowel syndrome( IBS) and inflammatory bowel diseases( IBD) are common intestinal diseases, and the relationship between them and intestinal microflora has at-tracted more and more attention.%人类最大的菌群位于消化道,它们执行着重要的生理功能.肠道菌群结构和功能的改变影响着肠道疾病的发生、发展和转归.腹泻病、肠易激综合征(IBS)和炎性肠病(IBD)均为常见的肠道疾病,它们与肠道菌群的关系日益受到关注.
【期刊名称】《基础医学与临床》
【年(卷),期】2018(038)007
【总页数】4页(P1034-1037)
【关键词】肠道菌群;腹泻病;肠易激综合征;炎性肠病
【作者】沈男;刘毅;盖中涛
【作者单位】山东大学齐鲁儿童医院,山东济南250022;济南大学山东省医学科学院医学与生命科学学院,山东济南250022;山东大学齐鲁儿童医院,山东济南250022;山东大学齐鲁儿童医院,山东济南250022
【正文语种】中文
【中图分类】Q145+.1
人体内共生的微生物总数可达100万亿，且种类多样，包括细菌、真菌、病毒和原虫等多种微生物。

这些微生物主要分布在消化道、呼吸道、泌尿生殖道及皮肤，其中最大的微生物群位于消化道，更准确的说是结肠，其所含的微生物约占人体微生物总量的80%，且以细菌为主，据估计有近1014个细菌和超过人类近100倍的基因组[1- 2]。

在进化过程中，肠道菌群已与人类形成了相互适应和互利共生的动态平衡关系。

人类为相对稳定的肠道菌群生态系统提供了温暖湿润及营养丰富的肠道微环境；也会从菌群的高适应性代谢中收益，除了获得必需的非营养因子，如维生素，还大大增加了从食物中获取营养的能力。

而且人体内许多重要的生理机能都有肠道菌群的参与，并发挥着重要的作用，比如：屏障功能、代谢反应、营养效应、宿主的固有性免疫应答和适应性免疫应答的成熟。

所以，当肠道菌群的平衡和生存受到干扰时，相应的疾病就有可能随之发生。

大量的研究表明，肠道菌群与消化系统疾病、代谢性疾病和免疫性疾病，甚至与精神类疾病相关联。

本文就针对国内外关于常见的肠道疾病与肠道菌群关系的相关研究做一个简要论述。

1 腹泻病
腹泻病是一组由多病原、多因素引起的疾病，多指大便的性状发生改变和次数的明显增加，常见于儿童。

由于腹泻时肠道蠕动加快，导致相对稳定的肠道内环境发生改变，使适合正常肠道菌群生存的微环境遭到破坏，从而改变了肠道菌群的多样性结构和各菌种的丰度。

在利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对162例腹泻患者和185例非腹泻人群粪便中菌群对比分析发现：腹泻人群中，主要的肠道共生菌种如大肠杆菌会明显的下降，同样一些肠球菌(屎肠球
菌和酪黄肠球菌)、厌氧的拟杆菌(单形拟杆菌和普通拟杆菌)和梭菌(双酶梭菌、圆
切梭菌、产气荚膜梭菌、共生梭菌和乙二醇梭菌)也会下降；相反，一些芽孢杆菌(地衣芽孢杆菌、莫哈韦芽孢杆菌、短小芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌)有增加趋势[3]。

在腹泻的发作期和缓解期，肠道菌群的多样性结构也不相同，但这些不同并不会在腹泻症状消失后的短期内出现，即使在症状消失2月后的粪便检测中依然没有发
现菌群多样性或菌种丰度的改变[4]。

随着腹泻缓解期的延长，肠道内的氧含量逐
渐降低，兼性厌氧菌的丰度降低，而专性厌氧菌的丰度增加，同时厌氧的环境更有益于产丁酸盐的菌群生存，丁酸盐可促进肠道上皮的生长，加速腹泻后肠道的损伤恢复。

同样在动物模型中也可以发现腹泻组与非腹泻组菌群的结构差异[5]。

虽然腹泻病的病因较多，但感染仍为其主要的致病因素，肠道微生态学的发展已为其诊断和治疗提供了新的方向。

在诊断方面，通过16s RNA基因测序分析粪便中菌群的多样性、菌群的结构和特定菌的丰度可以更明确的鉴别艰难梭菌感染性腹泻和非艰难梭菌感染性腹泻[6]。

在治疗上，微生态制剂和粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)已经逐渐普及临床，它们可以恢复肠道菌群
多样性，重建菌群平衡，修复肠道黏膜屏障，维持肠道内环境稳定，对腹泻症状的缓解和病程的缩短都有着积极的意义。

轮状病毒感染性腹泻是婴幼儿死亡的第二位病因，在研究疫苗的同时，益生菌治疗也渐成为研究热点。

在轮状病毒感染的新生鼠和体外Caco- 2细胞模型中，瘤胃乳酸杆菌SPM0211、长双歧杆菌SPM1205 和长双歧杆菌SPM1206均可以激活干扰素基因的转录、表达，提高干扰素-α和
干扰素-β的浓度水平，抑制轮状病毒的感染和复制[7]。

同样在轮状病毒感染的猪肠上皮细胞试验中，婴儿双歧杆菌MCC12和婴儿双歧杆菌MCC1274可以明显
降低感染细胞内的轮状病毒滴度[8]。

即使在发作反复、耐药性高的艰难梭菌感染
性腹泻治疗中，通过肠道菌群结构的重建也可以取得很好的治疗效果。

在回顾性分析10例粪菌移植治疗的反复性艰难梭菌感染的腹泻中，90%的患者临床症状缓解，
仅1例治疗无效[9]。

目前，肠道微生态治疗已融入临床，并有着广阔的前景，但
肠道菌群与腹泻病相互作用的机制尚不完全明确，仍待进一步研究。

2 肠易激综合征
肠易激综合征(irritable bowel syndrome，IBS) 是一种以腹痛或腹部不适伴有排
便习惯改变和(或)粪便性状改变为特点的功能性胃肠道疾病，但临床上不能用形态学、生化学、影像学及内镜下的异常来解释这些症状。

目前该病病因和发病机制尚不清楚，且IBS又分3种亚型:便秘型IBS、腹泻型IBS、交替型IBS，使IBS的病理机制更加复杂。

尽管很多研究数据显示IBS的病因可能多种多样，但随着微生态学的快速发展以及分子生物学技术的广泛应用，肠道菌群与IBS的相关性越发受到人们的关注。

目前，大量研究数据已经表明肠道菌群发生改变是IBS病因的一部分。

在通过16S rDNA扩增子测序和定量PCR技术对比IBS组(21例)、非IBS非健康组(163例)和健康组(74名)小肠抽取液中菌群的分析研究中，显示IBS患者的十二指肠菌群多样性明显降低，并伴随菌属丰度的改变：埃希杆菌属和气单胞菌属丰度显著增加，不动杆菌属、柠檬酸杆菌属和微枝杆菌属丰度明显降低[10]。

在相关研究中，厚壁菌门/拟杆菌门的比例升高，乳酸菌和双歧杆菌的丰度降低，链球菌和
瘤胃球菌的丰度增加也陆续被报道[11- 12]。

这些研究结果中，IBS肠道菌群的改
变不尽一致，可能与地域性差异、实验室环境、样本检测方法以及IBS不同亚型等因素有关。

IBS的临床症状也受肠道菌群的影响，之前就有研究表明IBS患者的排便频率与双歧杆菌和乳酸杆菌有关；症状评分与厚壁菌、变形菌和瘤胃球菌有关。

近期也有研究发现，肠道菌群的多样性与IBS症状的严重程度呈负相关，且根据肠道菌群结构特征可以鉴别重度IBS、轻/中度IBS和健康人群[13]，更加说明了肠
道菌群和IBS症状之间具有相关性。

但目前为止，肠道菌群的特异性改变与IBS
的特定临床症状之间的关系仍需进一步明确，这或许能为以后的IBS诊断和治疗提供一个新的方向。

重建肠道菌群的多样性和恢复肠道菌群的平衡在IBS治疗中也显
得尤为重要，益生菌和粪菌移植的应用已取得了良好的临床收益。

乳酸菌或双歧杆菌的补充不仅可以减轻感染后IBS(PI-IBS)的肠道黏膜炎性反应[14]，还可以明显改善腹泻和便秘症状[15- 16]。

在难治性IBS接受粪菌移植的治疗中，症状改善率已达70%[17]。

但目前粪菌移植技术缺乏大量的临床数据和循证医学支持，且研究多为小样本形式，所以粪菌移植在IBS的治疗仍待进一步研究。

3 炎性肠病
炎性反应性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)是一种慢性反复发作的炎性反应性疾病, 包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)和克罗恩病(Crohn’s disease, CD). IBD作为一种特殊的慢性肠道炎性疾病,常经久不愈，其病因和发病机制尚不完全明确, 目前多认为是由遗传、环境、肠道菌群和免疫应答等多种因素共同作用所致[18]。

近年来, 随着肠道微生物学理论研究的不断进展以及分子技术的逐渐成熟，IBD与肠道菌群的关系不断呈现出新的热点。

虽然目前为止尚未发现与IBD发病相关的特异性肠道菌, 但有相关研究数据表明, 肠道菌群的失调可能作为IBD发生和发展的起始因素。

曾有研究证明肠道黏膜自身免疫机制出现异常并引发炎性反应，是引起IBD发病的最主要原因，而肠道菌群的结构和多样性变化在免疫紊乱过程中起着关键作用。

其中，具有强力抗感染作用的肠道共生菌-厚壁菌门在IBD患者的肠道中普遍减少，甚至消失，提示厚壁菌门可能参与了IBD的发病机制[19- 20]。

另外，肠道菌群及其代谢产物可以作为抗原不停的刺激肠黏膜上皮细胞, 使肠上皮屏障的完整性遭到破坏, 继而影响到定植于肠道的微生物稳定性, 使肠道条件致病菌和优势菌在肠道菌群中的比例发生改变, 从而引起自体免疫反应诱发IBD[21]；且肠道菌群失调也会造成肠道微生物代谢功能改变而诱发肠道炎性反应[22]。

在一项对IBD患者10种具有代表性的(亚)优势肠道菌群的情况进行研究中发现，UC组肠球菌属、酵母菌属、拟杆菌、双歧杆菌、消化球菌、乳杆菌属及小梭菌的数目明显高于对照组，真杆菌的数目相对低于对照组；而CD组肠
球菌属、酵母菌属、拟杆菌、双歧杆菌、消化球菌及乳杆菌属的数目明显高于对照组，真杆菌及肠杆菌属的数目相对低于对照组[23]；表明不同亚型的IBD患者均
存在较大程度的肠道菌群失调症状，尤以肠球菌属、酵母菌属、拟杆菌、双歧杆菌、消化球菌以及乳杆菌属的菌群数目失调更为明显，与之前国外的报道结果一致[24]。

亦有肠道病毒组在CD患者中丰度增加的报道[25]，这一变化提示病毒组的变化或许会引起肠道炎性反应的发生，因为肠道菌群的丰度和多样性减少无法解释病毒组的改变。

但病毒与CD的关系仍有待于进一步深入研究。

4 问题与展望
经过漫长的进化，肠道菌群已与人的身心健康和生理功能息息相关，肠道菌群的平衡也影响着相关疾病的发生、发展和转归。

目前，肠道菌群越发受到关注，研究已涉及多系统疾病的同时，其相关病理生理机制也逐渐成为热点，但总的来说，肠道菌群与消化系统疾病的因果关系以及作用机制仍处于探索阶段，也没有相关疾病的特定菌群结构或专属优势菌被发现。

在治疗方面，益生菌或粪菌移植虽取得了很好的临床效益，却依旧缺乏特异性或确切的理论机制。

肠道菌群的研究目前还处于初级阶段，但已取得了显著的临床收益，甚至更新了既往的治疗方法。

所以，肠道菌群的研究有着广阔的应用前景，也将会逐渐深入，在未来的一段时间里，重建肠道菌群结构预防疾病发生、依据肠道菌群结构特征诊断疾病以及在特定肠道部位增减特定菌而发挥精准靶向治疗都有可能在临床上普及，并使更多患者受益。

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