炎症性肠病的发病机制及肠道微生态研究进展

炎症性肠病的发病机制及肠道微生态研究进展

栖息在人体胃肠道的微生物群是出生后获得的器官，数量超过1014，是人细胞总数的10倍。它的含量从胃十二指肠（10.102cf肠内容物）到肠道（1011.1014cf肠内容物）的10倍增加到约500至1000km的范围。其中90%以上为厌氧菌,常见厌氧菌包括双歧杆菌、梭状芽孢杆菌、类杆菌、优杆菌等;需氧菌主要有大肠杆菌、肠球菌属和链球菌属,是维持机体稳态的必要组成成分。这些微生物在宿主体内构成一个极其复杂的微生态系统,具有营养代谢、参与宿主肠道防御、免疫调节等功能,直接影响人类的健康。炎症性肠病(IBD)主要包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC),是一类病因不明的肠道炎性疾病。研究显示肠道微生物在IBD的发病中起重要作用:(1)IBD的病变部位位于肠道细菌浓度最高的回肠末端和结直肠;(2)T细胞受体(Tcellreceptor,TCR)αβ基因缺陷小鼠在无菌环境中不会发生结肠炎,而予白细胞介素(IL)-10基因缺陷无菌小鼠粪肠球菌后可诱发结肠炎;(3)粪便转流术能使CD患者肠道炎症减轻但复原后加重;(4)抗生素对IBD有一定疗效。近年肠道微生态(即由病毒、细菌、寄生虫、真菌等构成的生物群落)在IBD致病中的作用日益受到重视,本文通过对该领域的新进展作一概述,旨在加深对肠道微生态与IBD关系的认识以及探讨治疗IBD的新策略。一、肉芽肿中aiec表达变化大肠杆菌为人体胃肠道内常见的革兰阴性需氧菌,在婴儿出生后数小时内即开始定植于肠道系统,对维持肠道稳态起关键作用,除宿主肠道屏障破坏或免疫功能低下外,一般不会致病,但其中一些菌株由于转座子、质粒、噬菌体和致病岛DNA水平转移以及为适应环境需要可产生致病性AIEC。CD患者回肠末端黏膜AIEC浓度较高,且多见于术后早期复发灶;CD患者肉芽肿细菌DNA中AIEC阳性率高达80%,因此AIEC与IBD的发生密切相关。动物实验显示大肠杆菌的黏附侵袭性在狗肉芽肿性结肠炎中的作用与其对人类的致病作用相似;从CD患者中分离的AIEC在体外可诱发肉芽肿;血清学研究发现CD患者AIEC外膜蛋白C(outermembraneporinC,OmpC)抗体阳性率(37%~55%)显著高于对照组(5%)。AIEC的致病机制未明,可能是AIEC:(1)通过菌毛与CD患者回肠末端高表达的癌胚抗原相关细胞黏附分子6(carcinoembryonicantigen-relatedcelladhesionmolecule6,CEACAM6)作用而黏附至黏膜上;(2)具有黏附侵袭性,能越过肠道黏膜表面的黏液层侵入上皮细胞;(3)在肠壁固有层巨噬细胞中存活并不断复制;(4)诱导肿瘤坏死因子(TNF)-α分泌后进一步启动后续的免疫反应而导致肉芽肿形成。但结肠型CD患者的结肠黏膜并不高表达CEACAM6,AIEC在该部位的浓度也不高,因此尚可能存在其他发病机制。二、map作为cd的发病机制和免疫病理可能具有很强的免疫抑制作用CD的病变特点与动物的Johne病具有很多相似之处,如病理上的肉芽肿性炎。过去几十年中,人们一直在积极寻求CD患者存在MAP感染的证据,尤其是近二十年分子生物学、免疫学、微生物学技术和方法的飞速发展使这方面的研究达到了新的高度,对MAP作为CD的病因既有支持也有反对意见,但更多的研究表明MAP肠炎缺乏典型T细胞介导的免疫反应,与CD的免疫病理改变不符,且CD患者对常规抗分枝杆菌治疗的反应也不太支持该观点。目前为止,仍没有直接证据证明MAP为IBD的病因。三、螺杆菌家族在id发病中的作用螺杆菌家族有两类,一类主要定居于宿主胃内,称胃螺杆菌,占已知螺杆菌家族的1/3,以幽门螺杆菌(H.pylori)为代表;另一类主要定居于肠道和肝胆系统内,称为肠肝螺杆菌,占2/3,包括肝螺杆菌(H.hepaticus)、犬螺杆菌(H.canis)等。H.pylori在胃炎和消化性溃疡中的作用被证实后,有学者进一步研究了螺杆菌家族在IBD发病中所扮演的角色,结果显示H.hepaticus能诱导重度联合免疫缺陷小鼠发生IBD。H.hepaticus和其他螺杆菌家族成员在IL-10基因缺陷小鼠动物模型中可诱发类似IBD的结肠炎。检测IBD患者肠黏膜活检标本的研究显示肠肝螺杆菌DNA阳性率为14%,而对照组仅为4%。另一项研究也表明IBD组肠肝螺杆菌阳性率(92%)显著高于对照组(25%)。因此螺杆菌家族成员可能与IBD的发病有关。然而,Basset等检测了35例IBD患者和37例对照者的肠腔冲洗物和结肠黏膜,未发现螺杆菌与IBD相关,CD患者肠黏膜仅分离出H.pylori,无其他螺杆菌属。并发肠道狭窄和瘘管的CD患者抗H.pyloriIgG抗体滴度明显降低。由于研究方法的差异、样本量较小等因素,螺杆菌在IBD中的作用尚需进一步证实。四、动物组织学和临床研究流行病学资料显示,发达国家IBD的发病率明显高于发展中国家,这可能与发达国家卫生条件优越、较少接触寄生虫以及黏膜免疫未受到相应挑战有关,因此推测寄生虫感染可能在IBD中起保护作用,目前已有动物实验和临床研究为这一推测提供了依据。以三硝基苯磺酸诱导BALB/c鼠和STAT6缺陷鼠发生结肠炎后,再予曼氏血吸虫虫卵处理,其组织炎症、致死率等均较未予曼氏血吸虫虫卵处理的对照组明显改善。对伴寄生虫感染的动物结肠炎细胞因子和化学因子的进一步研究表明,寄生虫通过调节辅助性T细胞(Th1和Th2细胞)功能而改善结肠炎的组织学和免疫学改变。临床研究亦表明以猪鞭虫卵治疗CD患者24周后,多数患者病情得到缓解(72.4%)。五、设置对操作人群的证据病毒尤其是副黏病毒在IBD发病中的作用曾一度受到重视,但缺乏相应证据。近年一项大规模人群研究发现麻疹、腮腺炎、风疹等病毒与IBD的发病无明显相关性。因此,病毒在IBD发病中的作用尚待证实。六、微生态制剂:微清从细胞生长和免疫IBD患者肠道内的有益菌如双歧杆菌、乳酸杆菌等明显降低而有害菌如拟杆菌属、大肠杆菌属等增高,提示恢复肠道菌群平衡可改善甚至治疗IBD。近年微生态制剂在IBD中的应用引起高度关注。微生态制剂包括益生菌(probiotics)和益生元(prebiotics),前者指摄入后可发挥本身的营养作用并能起促进健康作用的活菌或活菌性膳食补充剂,这些活菌除可改善微菌群平衡外,还具有免疫调节作用,如乳酸杆菌属、双歧杆菌等;后者指可选择性刺激结肠内一种或若干种细菌生长和活动、有益于健康的非消化性食物成分,如菊粉、乳果糖等。益生菌和益生元合并应用的微生态制剂称为合生元(synbiotics),可增进双歧杆菌在食物中的存活率以及到达结肠的活菌数量,从而调节机体菌群失调。微生态制剂能改善IBD尤其是UC和贮袋炎的症状、组织学和免疫学改变,其机制可能为:(1)改变肠道黏膜表面的菌群比例,使双歧杆菌等有益菌的数量和比例明显增加,从而拮抗有害菌;(2)调节免疫系统,下调促炎因子,减轻炎症反应;(3)增强肠黏膜上皮的屏障功能。目前未发现微生态制剂的明显毒副作用,然而也存在一些尚待解决的问题,即如何根据患者情况选择最佳菌株、剂量和疗程,尤其在我国尚缺乏此方面的大规模多中心随机对照临床研究,其安全性和有效性也有待评估。综上所述,作为人体