腸道共生菌群在急性胰腺炎中作用的研究進展

朱 瑩 梅啟享 曾 悅

急性胰腺炎(AP)是由膽道疾病、乙醇、代謝障礙等因素導致的胰腺炎性損傷，多數患者的病情較輕，預后較好；少數患者可伴發多器官功能障礙，病死率較高。根據患者器官衰竭、胰腺壞死及胰腺感染的情況，可將AP分為輕癥急性胰腺炎(MAP)、中度重癥急性胰腺炎(MSAP)和重癥急性胰腺炎(SAP)[1]。腸道共生菌群是腸道黏膜屏障的重要組成部分，在維持腸道微生態穩定中發揮重要作用[2]。腸道屏障損傷、菌群移位與AP感染性并發癥的發生有關，腸道共生菌群失調可能參與了這一過程。本文就腸道共生菌群影響AP發生、發展的機制及其在AP治療中作用的研究進展作一綜述，以期為治療AP、延緩AP的重癥化提供新的策略。

1 共生菌群概述

共生菌群是人體固有的正常菌群，腸道是人體內共生菌群最多的部位，細菌數量可達100萬億。正常成年人的腸道共生菌群以擬桿菌門和厚壁菌門為主，兩者占90%以上，另外還包括幾種豐度較低的細菌門，如變形菌門、放線菌門和疣微菌門等[3]。不同個體的腸道共生菌群構成并不完全相同，可能與年齡、地域、性別、基因、飲食等相關[4]。腸道共生菌群對維持機體健康具有重要作用，其生理功能主要包括營養代謝、防止外源性致病菌侵入、維護腸道屏障、免疫調節等[5]。

共生菌群與宿主免疫系統之間可相互作用，菌群在宿主內生存依賴于免疫耐受的形成，而腸道免疫系統的發育和免疫細胞的激活受到共生菌群的調控。這種相互作用的實現依賴于腸上皮細胞和腸道免疫細胞的模式識別受體(PRR)與細菌表面的配體即微生物相關分子模式(MAMP)的結合[6]。PRR包括Toll樣受體(TLR)和NOD樣受體(NLR)等，結合相應的MAMP后，可誘導信號級聯反應，產生免疫調節相關的細胞因子、趨化因子和共刺激分子等，從而啟動免疫應答[7]。TLR信號激活后可招募髓樣分化因子88(MyD88)，并激活轉錄因子NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和干擾素調節因子(IRF)，促進細胞因子和趨化因子如TNF-α、IL-6、IL-12、干擾素-α(IFN-α)和IFN-β等的表達[8]。共生菌群參與誘導Th1、Th2、Th17、Treg等免疫細胞的分化，以及免疫球蛋白A(IgA)的分泌，維持免疫耐受并調節宿主的免疫反應[9]。

共生菌群失調可能導致腸道通透性增高，以及腸道黏膜免疫系統功能障礙，與多種疾病的發生、發展密切相關。共生菌群失調參與了多種炎性疾病、代謝性疾病、自身免疫性疾病和神經障礙性疾病的發生，如腸易激綜合征[10]、炎癥性腸病[11]、肥胖[12]、哮喘[13]、帕金森病[14]、惡性腫瘤[15]等。

2 AP患者共生菌群的變化

AP可導致腸道共生菌群的構成發生改變，主要表現為條件致病菌數量增多及益生菌數量減少。Tan等[16]發現與MAP患者相比，SAP患者腸球菌數量增多，雙歧桿菌數量減少，同時SAP患者中腸道共生菌群發生改變者與未發生明顯改變者相比，多器官功能衰竭和感染性并發癥的發生率更高。Chen等[17]檢測了急性壞死性胰腺炎(ANP)大鼠模型的腸道共生菌群構成變化，發現在門水平，Saccharibacteria菌門和軟壁菌門減少；在屬水平，埃希菌-志賀菌屬和考拉桿菌屬明顯增多，而Candidatus_Saccharimonas、Prevotellaceae_UCG-001、Lachnospiraceae_UCG-001等益生菌數量減少，且伴有腸道屏障損傷，這提示菌群失調可能通過破壞腸道屏障而促進AP進展。此外，不同病情嚴重程度的AP患者的腸道共生菌群構成也不完全相同，在MAP、MSAP、SAP患者中腸道優勢菌群分別為擬桿菌屬、埃希菌-志賀菌屬和腸球菌屬[18]。Zhu等[19]的AP動物模型研究發現，與對照組相比，經抗生素治療的小鼠和無菌小鼠的胰腺炎性反應減輕，但是經糞菌移植(FMT)治療的小鼠的胰腺炎性反應反而加重，這進一步證實了腸道共生菌群在AP病程的發展中起著重要作用。以上研究結果表明，腸道共生菌群可能導致AP病情加重，其具體機制仍需進一步探究。

3 共生菌群加重AP病情的可能機制

腸道動力障礙、微循環障礙和缺血-再灌注損傷、腸上皮細胞凋亡壞死、緊密連接破壞、炎性因子過度釋放等因素均可導致AP患者腸道共生菌群失調[20]。共生菌群失調可引起免疫系統功能障礙及腸道通透性增高，導致腸道菌群移位和腸源性感染加重，從而影響AP病情嚴重程度。

3.1 腸道屏障損傷

腸道屏障主要包括物理屏障、化學屏障、微生物屏障和免疫屏障。多項研究表明，AP可導致腸道屏障損傷，腸道通透性增高，主要表現為緊密連接蛋白表達水平降低、腸道黏液層被破壞，以及腸道免疫功能紊亂[21-22]。Chen等[17]發現，ANP患者腸道屏障損傷加重，血清和末端回腸中TNF-α、IL-1β和IL-17A的表達水平升高，且潘氏細胞抗菌肽、溶菌酶和α-防御素-5的表達水平降低。此外，AP患者通常存在腸道菌群移位。Li等[23]的研究發現，AP患者的外周血中可檢測到腸源性的條件致病菌，如大腸桿菌、志賀菌、不動桿菌、腸球菌等。Tsuji等[24]發現腸道共生菌群可激活胰腺腺泡細胞的NOD1受體，從而誘導促炎因子表達，加重胰腺損傷，這提示腸道屏障損傷時腸道共生菌群發生移位，可加重AP病情嚴重程度。

共生菌群失調可影響腸道屏障功能。研究發現，過度增殖的腸桿菌可表達乙酰化脂多糖(LPS)，并通過TLR4信號通路誘導炎性反應，從而加重腸道屏障損傷[25]。Zheng等[26]的研究發現在ANP小鼠模型中，共生菌E.ColiMG1655可通過激活腸上皮細胞的TLR4/MyD88/p38 MAPK信號通路和內質網應激，加重胰腺損傷和腸道屏障損傷。Li等[27]發現腸道菌群可通過與NLRP3炎性小體的相互作用影響AP病情嚴重程度。

3.2 產生短鏈脂肪酸的菌群減少

短鏈脂肪酸(SCFA)是腸道菌群的代謝產物之一，包括乙酸、丙酸、丁酸等。正常情況下，SCFA可通過G蛋白偶聯受體41(GPR41)和GPR109A調節免疫功能，在誘導T細胞分化、抑制炎性因子分泌等方面具有重要作用[28]。SCFA可以促進抗菌肽的分泌及腸上皮細胞緊密連接蛋白的表達，并可促進腸上皮細胞分化，從而維持腸道穩態[29]。SCFA主要由厚壁菌門和擬桿菌門產生[30]，在AP進展過程中，兩者數量均減少，導致腸道SCFA水平降低。Zhu等[19]的研究發現AP患者腸道SCFA水平降低，伴有可產生SCFA的細菌屬如Bacteroides、Alloprevotella、Blautia和Gemella豐度的下降。SCFA水平降低后，其保護腸道屏障、調節黏膜免疫的作用減弱，這可能是引起菌群移位、誘發腸源性感染的因素之一。因此，調節腸道菌群或補充其代謝產物有望延緩AP的重癥化。

4 調節共生菌群在AP治療中的作用

益生菌是腸道共生菌群的重要組成部分，在調節腸道屏障功能、改善菌群失調中發揮重要作用，被認為是AP潛在的輔助療法。Hooijmans等[31]的薈萃分析結果顯示，益生菌治療雖然不能有效降低AP的病死率，但是可以減輕胰腺的病理損傷和抑制菌群移位。然而，荷蘭的一項為期4年的臨床試驗結果顯示，預防性應用益生菌不僅未能降低SAP患者感染性并發癥的發生率，而且增高了患者死亡風險[32]。Bongaerts等[33]重新評估了該研究結果，指出腸上皮細胞受損、益生菌補充量不足、腸內營養多糖補充過多可能是導致益生菌治療組病死率升高的原因。目前對于應用益生菌治療AP的療效仍存在爭議，其有效性和安全性需進一步探究。

部分益生菌及其產物可調節腸道菌群，保護腸道屏障，預防AP的進展。Pan等[34]發現，共生菌Clostridiumbutyricum可以減輕AP所致的腸道炎性反應和腸道屏障損傷，并改善菌群失調。另有研究指出，丁酸鈉可通過調節高遷移率族蛋白B1(HMGB1)和炎性因子的表達，抑制NK-κB信號通路，從而減輕SAP引發的多器官功能損傷[35]。此外，補充丁酸可降低ANP患者的病死率，減少細菌播散，改善腸道菌群失調[36]。Sharmila等[37]發現，在AP動物模型中，BacillussubtilisCFR5產生的堿性蛋白酶bacillopeptidase CFR5可減少IL-6、IL-1β、TNF-α等炎性因子的釋放，上調腸上皮緊密連接蛋白和抗菌肽的表達，從而恢復腸道屏障功能，并升高SCFA的表達水平。

5 總結與展望

AP發病時腸道屏障受損、黏膜免疫系統失調、菌群移位，可導致感染性并發癥的發生，引起多器官功能障礙。腸道共生菌群的穩定可維護腸道屏障功能，防止致病菌入侵，而AP患者腸道共生菌群失調是導致疾病惡化的重要因素，因此調節腸道菌群有可能預防AP的發生和發展。目前，共生菌群促使AP病情加重的具體機制尚未完全闡明，共生菌群失調可能通過直接和間接的方式破壞腸道屏障，引起菌群移位。進一步探究腸道共生菌群加重AP病情的分子機制，以及何種細菌在這一過程中起到關鍵作用可為延緩AP的重癥化提供新的思路。