益生菌对炎症性肠病发病机制的影响

益生菌对炎症性肠病发病机制的影响

炎症性肠病（ibd）包括克罗恩病（cd）和溃疡性胃炎（iu），其病因和发病机制尚不清楚。1992年Fuller将益生菌定义为:经饮食摄取的能促进宿主机体微生态平衡的活微生物。益生菌作为一种有益于人体健康的肠道微生物,具有改善肠道内环境、增强免疫和抗肿瘤等多种作用。临床应用显示其安全、有效,在消化道疾病中尤为突出。临床研究发现,IBD患者肠道内存在菌群失调,补充益生菌则可使IBD病情缓解,提示IBD与肠道菌群有关。1肠道细菌感染IBD的发病涉及环境、遗传易感性和免疫异常,发病的触发点可能是肠道内致病菌与正常细菌比例失调。肠道内致病菌增多,分泌的肠毒素使肠上皮通透性增高;致病菌分泌免疫抑制性蛋白,导致黏膜免疫失调;致病菌直接侵袭、损伤肠上皮细胞;某些过度生长的细菌影响肠上皮细胞的能量代谢,导致上皮细胞损伤,诱发肠道炎症的发生。1.1肠道菌群与cd肠道内固有菌群与IBD的关系是近年研究的热点。IBD多见于直肠、结肠、回肠等肠道接触细菌最多的部位,因此许多学者推测肠道内某种细菌可能是IBD的潜在病因。动物实验中,酸葡聚糖钠(DSS)诱导IBD小鼠模型存在肠道菌群变化,主要为拟杆菌和梭状芽孢杆菌增多;免疫缺陷IBD模型在肠道无菌环境下不发生肠道炎症,但在恢复正常肠道菌群状态时则出现肠道炎症。显示肠道菌群是形成IBD的必需条件。有研究表明,IBD患者肠腔内和肠黏膜内含有某些高浓度的细菌。Sanderson等发现在CD患者损伤的肠黏膜表面,副结核分支杆菌DNA的检出率很高。另外,从CD患者的肠黏膜、肠系膜肉芽肿中也可以分离出分支杆菌,提示副结核分支杆菌可能与CD有关。Masseret等检测33例慢性复发性回肠CD患者回肠损伤肠黏膜处的rRNA,24例患者检出某一型大肠杆菌rRNA,检出率63.6%,明显高于正常对照的42.9%,说明该型大肠杆菌与CD发病关系密切。Fite等用RT-PCR技术发现UC患者的肠黏膜活检标本中100%有脱硫弧菌属的脱硫菌(SRB),SRB在大肠中将硫酸盐转化成硫化物,后者对结肠上皮有细胞毒作用。某些肠道菌群可引起肠道丁酸代谢紊乱,进而导致肠黏膜UC样改变。Ohkusa等用变形梭菌(Fvarium)培养上清液灌注小鼠,24h后小鼠结肠细胞的变化与用丁酸溶液灌注相同,都出现黏膜下溃疡、炎性细胞聚集及细胞凋亡样表现。推测Fvarium的致病因子为丁酸,后者对结肠Vero细胞有细胞毒作用。随后在对活动性UC患者的结肠黏膜组织活检中证实,Fvarium可侵入结肠黏膜并在隐窝内生存,其产生的丁酸直接对肠上皮有细胞毒性作用。虽然上述研究提示肠道菌群可能参与IBD发病,但迄今为止流行病学研究资料尚未发现任何IBD特异性致病菌。临床上应用抗生素治疗IBD的疗效亦不明显,而激素治疗IBD却有效,因此难以用致病菌感染解释IBD的发病。1.2免疫反应的表现肠道内存在的大量致病菌、食物抗原及其他种类的抗原引起肠上皮细胞的炎症反应,而消化道相关淋巴组织(GALT)则可保护宿主免受潜在病原体的攻击或抑制由肠道内抗原引起的异常免疫反应。这是一个抑制和激活相互拮抗的过程。通常引起消化道病变的免疫反应有以下几个特点:(1)在IBD炎症肠段的固有层中,T、B细胞较非炎症区域表达更多的细胞活化标志物。(2)Th1/Th2失衡可能是IBD的重要发病机制之一,CD患者的异常免疫反应以Th1型占优势,表现为其肠道组织中IL-12和IFN-γ的表达明显增高;而UC患者的异常免疫反应以Th2型占优势,UC患者肠黏膜的IL-4、IL-10表达升高。(3)激活固有层T细胞引起炎症反应的是记忆性抗原,并以组织增生为主,与正常黏膜免疫反应的抗原和表现不同。(4)与正常对照比较,IBD患者分泌IgA的细胞减少,而分泌IgG和IgM的细胞增多。(5)在IBD患者中递呈抗原的肠上皮细胞激活的是CD4+Th细胞,而不是CD8+Ts细胞。在异常免疫反应的开始阶段,黏膜屏障缺损似为一个重要的原因。在一个用N-钙黏素阴性基因取代正常E-钙黏素基因的小鼠模型中,其肠黏膜中既有正常肠黏膜区域也有较薄弱区域,在其较薄弱区域中表现出慢性IBD样改变。Dionne等在肠活检组织中观察到,在细菌刺激下,肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1(IL-1)、白介素-1受体拮抗物(IL-1RA)增加。在UC患者的直肠活检组织中,TNF-α非刺激性分泌明显增加,且与炎症的严重程度相关联。超抗原金黄色葡萄球菌肠毒素A(SEA)可刺激TNF-α的分泌,而超抗原金黄色葡萄球菌肠毒素B(SEB)更强,在炎症组织中尤为明显。IL-1RA也由细菌刺激产生,在炎症组织中,炎症因子TNF-α和IL-1分泌增加,而抗炎因子IL-1RA只由正常肠上皮细胞分泌,IL-1RA/IL-1失衡。Bene等发现,CD及UC患者的抗微生物热休克蛋白65(HSP65)抗体明显低于健康人群,故推测可能是由细菌HSP65或其抗原决定簇引起的宿主针对肠道细菌感染的免疫反应紊乱亦参与其间。过去一直认为肠上皮细胞只是被动地应对细菌的侵袭,现在发现肠上皮细胞在对病原微生物的识别及随后的一系列反应中都起着积极的作用。用细菌内毒素刺激体外培养肠上皮细胞,可发现细胞低表达内毒素受体TLR-4。在内毒素影响下,肠上皮细胞还可调节内毒素结合蛋白分泌,增强杀菌渗透性蛋白。核因子(NF)-κB和丝裂原活化蛋白(MAP)激酶在肠上皮细胞内调节内毒素诱导的反应,而核受体过氧化物酶增殖物激活受体(PPAR)-γ途径可抑制前两者的活化途径。在结肠炎模型中,治疗性激活PPAR-γ途径可减轻炎症的严重程度。1.3小鼠肠道透皮吸收异常肠道屏障功能受损、通透性增高,导致肠腔内的抗原、内毒素等促炎症物质进入肠黏膜固有层,诱发免疫反应。Madsen等发现,先天性IL-10缺陷小鼠置有菌环境中,2周龄小鼠在肠道尚未有损伤表现时,其肠道通透性即增高,并且肠黏膜内INF-γ、TNF-α的浓度也开始增高,肠道通透性增高与INF-γ、TNF-α的浓度相平行;而置无菌环境中的小鼠肠道通透性正常,肠黏膜内INF-γ、TNF-α的表达也正常。这项实验说明先天性IL-10缺陷小鼠对肠道菌群的黏膜免疫反应异常,导致肠道通透性增加,并且肠道通透性的增加先于肠道炎症的发生。IBD患者肠道通透性存在异常,但其原因目前仍有争议,可能与遗传、肠道炎症、环境因素等有关。肠道细菌在人IBD肠道通透性增高中的作用是否与动物结肠炎模型类似,尚需更多的研究证实。2肠道内菌群失调益生菌可直接或间接作用于肠上皮而发挥有益作用,改善肠道菌群,增强肠屏障功能,调节黏膜免疫系统。IBD患者肠道内菌群失调,正常菌群中的某些细菌如乳酸杆菌、双歧杆菌等数量明显减少。因此,有学者设想,如果给IBD患者补充益生菌,纠正肠道内菌群失调,IBD患者的病情可能会缓解。Guandalini等让4位男性青少年CD患者在接受糖皮质激素治疗的同时口服乳酸杆菌(LGG),其中3位患者1周后临床症状就有明显缓解,激素也很快减量。该实验初步显示了益生菌对IBD的治疗作用。2.1益生菌的活性益生菌在肠道内定植后能抑制肠道内致病微生物对肠上皮细胞的黏附,减少了肠上皮细胞受损伤的机会,阻止细菌移位;益生菌在肠道内还能与致病微生物竞争生长,有效抑制致病微生物繁殖;益生菌还能诱导肠黏膜上皮细胞表达黏蛋白(MUC),抑制致病微生物黏附肠上皮细胞以及向肠黏膜内移位,避免肠道免疫细胞的激活和炎症因子的释放。在一项随机对照的临床试验中,Ishikawa等用含有双歧杆菌的牛奶作为日常食物提供给UC患者,持续1年。试验结束后发现在试验组(11例)中3例病情加重,而在对照组(10例)中9例病情加重。试验组患者粪便中肠杆菌属及丁酸盐类的浓度较对照组明显降低。推测双歧杆菌有抑制肠杆菌而预防UC复发的作用。2.2益生菌制剂治疗益生菌能调节肠道上皮细胞间的联结,改善肠上皮的物理屏障功能。Madsen等在先天性IL10缺陷小鼠结肠炎性损伤高峰时期,给予益生菌制剂。结果显示,治疗组小鼠结肠上皮细胞屏障功能较未治疗组明显改善,结肠损伤指数明显降低,肠黏膜中促炎性细胞因子如TNF-α、TNF-γ的表达下调。2.3lactabac城鱼道正常细菌和小鼠uc的变化IBD患者可能对肠道内某些食物等抗原成分存在不耐受,益生菌能降解肠道内某些抗原物质,从而下调人体免疫系统对肠道内抗原的高反应性。Borruel等取10例CD患者切除的炎症肠段黏膜,并与几种肠道正常细菌共孵育24h,与Lactobacilluscasei和Lactobacillusbulgaricus共育的肠黏膜分泌TNF-α明显减少,黏膜上皮细胞层内CD4淋巴细胞数目也减少。Schultz等用Lactobacillusplantarum299V治疗IL-10基因敲除的小鼠UC模型,发现炎症过程明显和缓,黏膜中IgG、ITF-γ和IL-12含量降低。如继续使用,则在组织学上可看到明显改善。由此推论,肠道正常细菌如乳酸杆菌、双歧杆菌等下调炎症肠组织表达促炎性细胞因子,可能是由于这些细菌与肠道组织中的免疫细胞之间存在信号转导,并起到调节免疫细胞的功能。3b.注重生物