腸道菌群在系統性紅斑狼瘡中的研究進展

王旭霞 趙春苗 王軼奇 安 佳 張冰瑩 陳俊偉

（山西醫科大學第二醫院風濕免疫科，太原030001）

系統性紅斑狼瘡（systemic lupus erythematosus，SLE）是一種以分泌多種自身抗體及多臟器受累為主要特征的慢性自身免疫性疾病，其發病機制較為復雜，其中遺傳、環境等因素改變可導致機體免疫功能紊亂，并引發自身免疫耐受紊亂，破壞免疫平衡［1］。SLE病因復雜、起病急驟、病情發展快，近年研究表明，調節性T細胞（regulatory T cells，Tregs）數量減少或功能減退可能是導致SLE患者病情進展的主要原因。研究發現，腸道菌群對機體免疫系統十分重要，腸道黏膜免疫作為機體固有免疫的一部分，對機體健康具有重要作用，腸道菌群與人體宿主形成共生關系，有益菌群及其產物可促進腸道Tregs分化，從而維持腸道內外甚至整個機體的免疫功能［2］。腸道菌群發生改變可影響Tregs分化，導致機體免疫系統紊亂，進而導致疾病發生發展。文獻報道，由于腸道菌群具有多樣性，有益菌群及菌群內有效成分是調節腸道及機體免疫狀態的物質基礎，腸道菌群改變與自身免疫性疾病相關［3-10］。本文就腸道菌群在常見自身免疫性疾病-SLE中的研究進展進行綜述。

1 腸道菌群概述

人類與外界環境接觸后，細菌在腸道定植構成腸道微生態，促進腸道黏膜免疫發育和成熟，并與機體互利共生，共同參與并影響機體生長發育。人體內大約存在1013至1014數量級的腸道菌群，主要由擬桿菌屬、厚壁菌屬及變形菌屬組成［11］。盡管年齡、性別、種族和飲食習慣等因素不同，但從食道到大腸，正常情況下，上消化道定植的菌群不同于大腸內菌群組成，每一類腸道菌維持其豐度的相對穩定，使其菌群結構處于動態平衡的狀態，這種共同的特點在整體上是一致的，與腸道黏膜緊密結合以構成腸道的生物免疫屏障，共同阻止致病細菌、病毒和食物等抗原的入侵［2，12］，其亦可參與人體多種正常的生理代謝過程，有助于宿主對食物的消化以及對營養物質的吸收，亦參與維生素的合成、金屬離子的吸收等過程，對機體的生長發育至關重要［13］。

2 腸道菌群與宿主免疫系統

正常情況下，機體腸道菌群對宿主免疫系統的正常發育及維持尤為重要，表面積巨大的胃腸道極易接觸大量多種多樣的外源性抗原，在腸道黏膜表面經常發現Tregs，人體腸道黏膜中γδT細胞比例可達10%～18%，小鼠腸道黏膜中γδT細胞比例接近50%［14］。因此，γδT細胞亞群中的γδTregs在維持腸道穩態及誘導免疫耐受方面發揮重要作用。因腸道菌群所處部位特殊，易受外界因素如抗生素的干擾導致菌群結構及數量發生變化，腸道菌群異常會反過來影響宿主免疫功能。當腸道菌群多樣性被破壞，腸道上皮內CD4+T淋巴細胞數明顯減少，菌群與宿主的互惠關系難以維系，致使腸道黏膜免疫功能受損［15-17］。腸道黏膜免疫的主要參與者包括B、T淋巴細胞及sIgA［18］。腸道菌群通過各種分子通路影響B、T淋巴細胞數量及功能，從而影響機體免疫狀態，T細胞抗原受體（TCR）參與其中，作為T細胞表面特有標志物識別抗原，正常情況下大量且多樣化的TCR庫促使免疫系統識別并響應各種入侵病原體［19］。腸道菌群主要通過以下2種方式參與機體免疫調節。

2.1 腸道菌群自身及表面有效成分發揮免疫調節作用 腸道菌群及其有效成分作為免疫調節的重要組成成分，在維持腸道免疫穩態中具有重要作用。雙歧桿菌及其表面有效成分β-葡聚糖/半乳聚糖（CSGG）可誘導Tregs外周分化，且具有樹突狀細胞（dendritic cells，DCs）依賴性［20］。脆弱類桿菌可通過其菌體成分-莢膜多糖A（PSA）活化并誘導IL-10產生，促進Tregs分化抑制機體炎癥反應［21］。腸道菌群可通過分泌免疫調節劑誘導腸道固有層黏膜細胞產生B細胞激活因子（B cell activating factor，BAFF）、增殖誘導配體（a proliferation-inducing li‐gand，APRIL）和TGF-β促進B細胞增殖活化與分化，進而分泌抗體產生炎癥反應，如IgA［22］；另外，腸道菌群還可通過分泌免疫調節劑誘導腸道固有層黏膜細胞產生TGF-β誘導T細胞分化從而抑制炎癥反應。另一方面，免疫調節劑還可作用于巨噬細胞及DCs促進其分泌細胞因子，如IL-10和TGF-β［20］，二者共同作用抑制炎癥反應，提示處于動態平衡的腸道菌群對維持機體正常的免疫系統反應至關重要。機體對正常的腸道菌群免疫耐受，一旦失衡將導致免疫耐受機制異常，進而導致腸道局部黏膜免疫異常，甚至導致全身性疾病發生。

2.2 腸道菌群通過代謝產物發揮免疫調節作用 不僅細菌本身對機體至關重要，某些細菌的代謝產物通過特定信號通路誘導腸道黏膜免疫反應，對機體免疫系統產生重要作用，如腸道菌代謝產物-短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA），其代表物質有丁酸鹽、醋酸鹽、丙酸鹽，丁酸鹽可激活腸上皮細胞G-蛋 白 偶 聯 受 體43（G-protein coupled receptors，GPR43）和G-蛋白偶聯受體41（G-protein coupled re‐ceptors，GPR41），誘導Tregs產生，促進機體產生保護性免疫反應，丁酸鹽和丙酸鹽還可通過增強DCs組蛋白H3乙酰化誘導Tregs分化［12，23-24］。此外，SC‐FAs還可從能量吸收、內毒素血癥、膽堿、膽汁酸代謝和腦-腸軸等多種途徑影響宿主健康［15］。

綜上，無論是菌群自身還是其代謝產物，腸道內微生物平衡狀態遭到破壞，生物拮抗作用減弱，條件致病菌將激活腸黏膜固有性免疫，打破腸道免疫穩態，引發早期炎癥反應。

3 SLE患者腸道菌群變化與免疫功能的關系

3.1 SLE患者腸道菌群變化 SLE是一種T、B淋巴細胞功能與數量異常的自身免疫性疾病，其T淋巴細胞數量與功能發生變化可導致B淋巴細胞功能亢進，分泌大量自身抗體沉積于SLE患者各臟器中，導致各種臨床癥狀，嚴重影響患者生存質量。既往研究認為SLE發病機制與遺傳、免疫、環境等因素相關，但受限于各種技術，SLE的發病機制尚未完全明確。隨著新興測序技術的興起，越來越多的研究者證實，腸道免疫穩態失衡參與自身免疫性疾病發生發展［25］。

研究發現，SLE患者及小鼠模型中存在腸道菌群數量或功能失調的現象［26］。SLE患者腸道內雙歧桿菌、脆弱類擬桿菌等非致病性細菌數量較正常對照組明顯減少，而鏈球菌等條件致病菌數量較正常組明顯增多［27］。雙歧桿菌作為腸道黏膜免疫重要的參與者，其減少可導致腸道黏膜免疫耐受缺陷，表明SLE患者腸道菌群多樣性降低導致的腸道黏膜免疫異常是自身免疫功能紊亂的重要原因；國外一項病例對照研究發現，20例病情緩解的SLE女性患者腸道厚壁菌與擬桿菌比例較健康人群降低［28］。國內一項研究分析不同表型SLE之間腸道菌群變化情況，發現狼瘡腎炎及胃腸道損害的SLE患者腸道菌群中，厚壁菌門減少、變形菌門增多，而變形菌門、腸桿菌科及大腸志賀菌相對增多［29］。同樣在SLE模型小鼠中觀察到腸道菌群異常，雌性MRL/lpr3小鼠腸道微生物菌群與年齡匹配的健康對照組相比，乳酸桿菌屬顯著降低而毛螺菌屬明顯增加［30］。狼瘡易感小鼠腸道中，乳桿菌減少及毛螺菌增加在早期即可出現，與病情嚴重程度相關并持續至疾病晚期［31］。不論是SLE模型小鼠還是SLE患者，以上數據均表明SLE與腸道菌群結構或數目紊亂相關。

3.2 SLE中腸道菌群變化對免疫功能的影響SLE患者菌群變化異常，但腸道菌群具體對免疫細胞、免疫功能及免疫系統有何作用，如何影響SLE發生發展有待進一步研究。研究表明，給予2種自發性SLE模型小鼠羅伊乳酸菌，實驗組小鼠外周血Tregs明顯增多，SLE被有效控制［32］。將SLE患者糞便中分離出的微生物進行體外培養，發現其促進淋巴細胞活化和初始CD4+T淋巴細胞分化的能力強于正常菌群［33］。雙歧桿菌、脆弱類擬桿菌可通過菌群本身及有效成分誘導Tregs產生，提示腸道菌群紊亂可能通過影響機體免疫細胞，尤其是Tregs，干擾免疫系統導致SLE發生發展。

SLE患者存在腸道菌群失調及其可能導致的免疫異常，通過補充特定菌群或菌群代謝產物類似物糾正菌群失調狀態，是否有助于SLE病情緩解值得進一步研究。研究表明，給予狼瘡易感小鼠酸性飲用水，其SLE疾病進展變緩，自身抗體及促炎因子水平比飲用中性水小鼠降低，對小鼠腸道微生物進行進一步分析發現，酸性水可促進腸道厚壁菌生長，說明通過改變飲用水PH可改變腸道微環境，進而調節腸道微生物，降低狼瘡發病率［33］。KHO‐RASANI等［34］研究發現，給予狼瘡模型小鼠乳酸菌，同時設置潑尼松和未治療對照組，結果顯示相較于其他2組，喂養乳酸菌的小鼠抗dsDNA、RNP抗體水平下降，Foxp3表達及抗炎因子IL-10、TGF-β水平升高，Foxp3為調節Tregs發育成熟的關鍵轉錄因子之一。同時發現Tregs增多，與Foxp3水平升高相一致，蛋白尿、肌酐水平等狼瘡腎炎表現得到改善。提示改變腸道菌群結構，調整其比例，恢復其動態平衡狀態，可能緩解SLE模型小鼠病情。基于前期動物模型實驗，如何將實驗結果應用于臨床治療成為重點［35］。目前改變菌群結構療法，即糞便微生物菌群移植（FMT）成為研究熱點，但仍處于探索階段，如何將其應用于臨床仍需進一步研究。FMT技術可能存在無法預知的潛在問題，要求研究者謹慎前行。最近發表于《新英格蘭醫學雜志》上的文章指出，FMT存在感染風險，并可危及生命，且風險往往在事后才能被確定［36］。因此，由于安全方面的考慮及黏膜免疫難以獲得的原因，需要在將來進行大量實驗改進FMT技術，評估其效益與風險，將此項技術更好地應用于自身免疫性疾病治療。其次與腸道菌群相關且較易獲得的治療方法—益生菌成為研究重點，如雙歧桿菌、乳酸桿菌等，臨床試驗發現類風濕關節炎患者口服乳酸桿菌、雙歧桿菌益生菌8周后，炎癥相關指標明顯改善［37］。益生菌群具有促進調節細胞因子產生的能力，如IL-10、TGF-β等，從而調節全身免疫功能，有望用于自身免疫性疾病治療［20］。

4 結論與展望

綜上所述，當腸道菌群功能和多樣性紊亂時，受損的黏膜表面不乏是一個觸發新抗原生成的位點，與自身免疫性疾病的發生發展密切相關。SLE是一種較為復雜的自身免疫性疾病，近年研究表明SLE患者存在明顯的腸道菌群改變，且腸道菌群可影響免疫細胞數量及功能，進而影響免疫系統，參與疾病發生發展，干預或恢復這體內菌群正常水平可緩解病情，為腸道菌群治療自身免疫性疾病研究提供有力證據及可行思路，為研究SLE發病機制指明方向。益生菌、FMT等治療是目前研究熱點，但目前得到的益生菌可靠結果大多來源于動物模型試驗，其臨床療效如何、具體通過哪些分子通路發揮免疫細胞、免疫功能作用調節、可引發哪些潛在不良反應、通過何種機制發揮作用，有待更深層次的研究，為腸道菌群的臨床治療方法提供依據。