腸道微生態與消化系統疾病關系的研究進展

寧紅建

（廣西醫科大學第一附屬醫院消化內科，廣西 南寧 530021）

人體有胃腸道、口腔、泌尿生殖道、皮膚和呼吸道五大微生態系統，胃腸道微生態對人體最重要，研究最早最多[1]。胃內只有少量乳酸菌屬，小腸菌量較少，臨床上以糞便菌群作為腸道菌群的代表，糞便中以革蘭陽性桿菌、厭氧球菌和革蘭陰性厭氧桿菌為主。人體正常菌群種類達500種，數量達100萬億個，可分為有益菌、中間菌或條件致病菌、有害菌。三者之間相互依存，相互拮抗，維持腸道內環境平衡和穩定是臨床治療的重點[2]。

1 腸道菌群的生理功能

1.1 對宿主的屏障保護作用：菌群首先定殖后，可以讓有害菌及條件致病菌無法在腸道定殖，對抵御外來感染起預防和保護作用。

1.2 幫助宿主獲得營養物質，促進腸道蠕動，促進機體對營養物質的消化吸收。

1.3 腸道細菌產生β-葡萄糖醛酸酶、硫化酶等幫助內源蛋白質的代謝，使之間接或直接為宿主利用。

1.4 雙歧桿菌/乳酸桿菌能清除自由基起到抗衰老作用

1.5 研究發現厭氧棒狀桿菌激活人體內免疫細胞，提高吞噬能力，有防癌和抑癌的作用[3]。

2 腸道菌群失調

腸道菌群失調（intestinal dysbacteriosis）表現為腸道菌群在種類、數量、比例、定位、特性上的改變。可分為三度：Ⅰ度失調較輕為可逆性；Ⅱ度表現為慢性腹瀉，不能自然恢復，需治療；Ⅲ度為少數菌過度繁殖，如偽膜性腸炎必須及時治療。

2.1 影響菌群平衡的生理因素有：飲食結構、環境、氣侯、月經、妊娠、生活習慣、精神狀態、年齡（老年人腸道中雙歧桿菌明顯減少，有害菌芽孢桿菌相對增加）等。

2.2 導致腸道菌群失調的相關疾病因素：抗菌藥物的泛用與濫用；黏膜屏障受損（手術、創傷、外傷、放化療等）；免疫抑制狀態（激素、免疫抑制劑、AIDS等）；消化系統疾病（感染、腫瘤、急性胰腺炎、肝臟疾病、小腸瘀滯等因素）；全身性疾病（感染性疾病、自身免疫性疾病、代謝性疾病、其他系統腫瘤等[4]）。

3 腸道微生態與消化系統疾病的關系

3.1 炎癥性腸病（IBD）：炎癥性腸病的病因研究較多，既往多種證據表明腸道微生物與炎癥性腸病密切相關。國外一項研究顯示，在炎癥性腸病患者中可觀察到硬壁菌門細菌數量明顯減少，而硬壁菌門細菌是短鏈脂肪酸丁酸酯及乙酸酯的提供者，具有強力的抗炎作用，梭菌集群等也在炎癥性腸病中顯著減少，而梭菌集群也與抗炎作用及免疫調節功能相關[5]；另外有研究證實消化道球菌、糞球菌、鼠傷寒沙門氏菌在炎癥性腸病患者標本中檢出，提示炎癥性腸病患者細菌種類及數量的改變可能與炎癥性腸病相關[6]，糞便流轉術可使炎癥性腸病患者腸道炎癥減輕，且停止治療后又逐漸加重[7]；另外益生菌的使用可減輕炎癥性腸病的臨床癥狀[8]。

3.2 結直腸腫瘤：菌群失調有一定的致癌作用，研究認為微生物菌群失調的致癌機制包括以下幾個方面：①微生物菌群失調導致腸道炎癥加重，嚴重的胃腸道黏膜炎癥可引發腸道上皮脫落及修復，最終可導致腫瘤甚至惡性腫瘤的形成[9]；②部分腸道細菌可直接毒害腸黏膜細胞，也可通過旁路作用機制引起毒性作用，引發腸黏膜細胞的凋亡及性質改變；③腸道內營養物質代謝過程中可通過特定微生物分解成對上皮細胞有毒害作用的物質，長期受損的上皮組織發展成腫瘤。國內研究證實，腸球菌產生的細胞外活性氧物種可誘導結腸上皮細胞的DNA損傷[10]；④大腸埃希菌株可產生Colibactin的毒素，這種毒素可誘導宿主細胞DNA斷裂，激活DNA損傷的信號級聯反應，導致細胞異常有絲分裂、染色體畸變及基因突變頻率增加，引起結直腸發病早期遺傳事件，促進癌癥的發生[11]。

3.3 腸易激綜合征（IBS）：目前研究認為腸道菌群與IBS的病因的關系主要為以下幾個方面：①腸道菌群的改變及失衡：國外研究表明，IBS患者糞便中乳酸菌、雙歧桿菌及大腸桿菌明顯減少[12]；Swidsinski等[13]對結腸黏膜檢查發現IBS患者較正常人厭氧菌、大腸埃希菌及類桿菌增加。②腸道內微生物代謝物增加：IBS癥狀中腹脹、脹氣可能與腸道微生物數量增加，導致氣體發酵增加，過多的氣體可改變腸道運動功能。一項臨床研究表明，抗生素及益生菌的使用可減少IBS患者腸道及脹氣問題，可能與抗生素減少細菌代謝產物相關[14]。

3.4 與肝臟疾病的關系：腸道通透性增加、細菌異位、內毒素血癥及炎癥均對非酒精性脂肪肝、肝硬化等肝病過程的發生發展存在影響。基因組學研究也證實肝硬化患者糞便內擬桿菌明顯降低，但蛋白菌及梭桿菌含量則增加[15]；張靜怡等[16]采用測序技術對非酒精性脂肪肝患者腸道微生物狀況進行檢測，結果顯示與對照組樣本比較，非酒精性脂肪肝病組樣本菌落多樣性更高；臨床研究表明，對非酒精性脂肪肝患者給予微生態制劑后，其腸道菌群結構明顯恢復，肝功能指標也有所緩解[17]因此菌群種類及數量的變化可能參與肝病的進展；腸道菌群失調可導致內毒素升高，內毒素持續增高則是造成非酒精性脂肪肝病程進展的重要因素；另外腸道內毒素通過血運到達肝臟可增加toll樣受體活性，激發轉錄因子及促炎因子的釋放，促進肝臟損傷及纖維化[18]。

3.5 膽石癥：腸道微生態的失衡會引起慢性炎癥和引起腸道運動功能障礙，而這二者是在膽石形成過程中的重要發病機制。研究發現膽石形成過程中膽汁經常受到腸道細菌污染，其中主要以腸桿菌科和鏈球菌屬較為常見；膽道梗阻時腸道的通透性增加、細菌發生易位而在膽汁中出現、炎性反應增加，這些原因都參與或加重了結石的形成[19]。

3.6 乳糜瀉：乳糜瀉的病因尚不明確，可能是是一種遺傳易感宿主對麥膠不耐受而引起的小腸黏膜慢性炎性反應性疾病，小腸的微生態是目前研究的盲區之一，從機制上推測腸道致病微生物感染或失衡狀態可能觸發腸道持續性的炎性反應，從而使腸道免疫學穩態遭到破壞而參與乳糜瀉的病理生理過程[20]

3.7 HP感染：目前研究表明H.p ylori感染不僅影響胃內菌群導致相關性胃病，還可能引起腸道菌群的改變[21]，機制可能是Hp感染時會使得胃酸和胃泌素分泌改變，通過黏膜共同免疫反應等機制而改變腸道微生態環境；根除Hp治療中抗菌藥物的使用引起腸道菌群失調主要原因，其對胃腸道菌群的影響程度與抗生素的種類、療程以及給藥途徑等有關。質子泵抑制劑會抑制酸分泌升高pH值，導致消化道內環境破壞而打破菌群穩態，馬來西亞一項研究報道，根除Hp后18個月腸道菌群的組成仍不同于基線水平[22]。因此，根除Hp可能導致腸道菌群其失衡，其短期影響尤為明顯，但遠期影響尚不明確。Oh等[23-24]研究顯示，在Hp根除治療方案中加入益生菌可減輕抗生素引起的腸道菌群紊亂和菌群功能基因的影響，從而減少含硒化合物生成和減輕腸道刺激和炎性反應。另外根除Hp可能使腸道菌群部分細菌產生選擇性耐藥[25]。

3.8 急性胰腺炎：胰腺分泌液通過主胰管與腸道相通，胰液泌人十二指腸促進食物消化同時影響腸道微生態，胰液和胰酶的分泌種類以及量都可影響腸道微生態。近年來較多研究認為，腸道微生態與胰腺多種疾病的發展有關，尤其是急性胰腺炎（AP）時腸道微生態失調，使得腸黏膜免疫放大胰腺及全身炎癥而使得使輕癥迅速發展至重癥，因此，了解此時腸胰間微生態參與的相互作用，有助于在防治急性重癥胰腺炎（SAP）方面獲得新思路[26]。

4 腸道微生態與消化系統疾病研究的方向

4.1 菌群失調的確定：計算雙歧桿菌/乳桿菌（B/E）值1表示腸道菌群正常。B/E值＜1表示菌群失調，B/E值越小提示菌群失調越嚴重。

4.2 病原菌的發現、分離、培養以及糞菌移植治療均是目前研究的熱點，糞便流轉術可使炎癥性腸病患者腸道炎癥減輕，但停止治療后又逐漸加重[7]。

4.3 對腸道屏障作用的研究：乳果糖和甘露醇排出率比值（L/M），能真實地反映腸黏膜通透性的變化，是一種無創的診斷腸黏膜屏障功能的方法。

4.4 對腸道動力作用的研究：腸道菌群移植后，作全腸道傳輸時間、頻率的研究，電阻抗、測壓等大腸桿菌培養上清液促進人結腸收縮。

4.5 對腸道感覺作用的研究：檢測內臟感覺和相關細胞因子表達。IBS患者的內臟高敏感度和輕度炎癥可通過糞菌移植傳遞給大鼠。

4.6 對腸道免疫作用的研究：刺激免疫細胞的產生、促進吞噬細胞的活力、促進B細胞產生抗體。

5 腸道微生態研究中的新技術

傳統的研究技術（腸道分離微生物和涂片法/培養法等）不能表達分離物間的系統發育關系。而各種分子生物技術的應用使得各菌株間的比較和的鑒定成為可能[27]：

5.1 聚合酶鏈式反應（PCR）沈永才等發現利用PCR鑒定菌株的特異性和靈敏性都較高。

5.2 脈沖場凝膠電泳（PFGE）可建立微生物的PFGE圖譜的數據庫，以便各菌株間的比較。

5.3 變性梯度凝膠電泳（DGGE）能發現存在的新分離物或供人們利用的益生菌。

5.4 熒光原位雜交（FISH）IIarmsen等曾設計7種16SrRNA寡核苷酸探針來檢測人糞便樣品中6種厭氧菌，能檢測細菌總數。

5.5 隨機擴增多態性技術（randomam-polymorphicDNA）可直接檢測DNA多態性的產生，并用于DNA指紋分析。

5.6 基因的限制性片段長度多態性（RFLP）RFLP顯示了各菌株之間DNA差異，這使得RFLP可作為種以下菌株間的鑒定成為可能。

總之，腸道微生態的失衡可能導致全身及消化系統疾病，它與消化系統疾病之間的關系是目前研究的熱點和方向，宏觀的或微觀的，診斷的或治療的研究均在進行中，主要集中在腸道微生態與消化系統相關疾病發病機制、免疫、代謝以及治療療效等的關系方面。但許多疾病狀態的微生態變化，尤其是小腸微生態的情況仍缺乏深入的研究，近年來隨著內鏡技術及檢測技術的提高，腸道微生態的研究方興未艾。