炎症性肠病的发病机制及研究进展

炎症性肠病的发病机制及研究进展

炎症肠病（ibd）包括溃疡性胃炎（rc）和克罗恩病（cd）。IBD发病涉及遗传、环境、免疫反应异常等因素。近年来研究显示肠道细菌与IBD的发生发展关系密切。NOD2/CARD15是CD易感基因,研究发现NOD2/CARD15可识别细菌肽聚糖,故推测肠道细菌与肠道炎症的发生有关。由于肠道菌群繁多、复杂,导致炎症的确切机制不明。目前认为其机制可能为:存在永久性病原菌、肠黏膜屏障通透性异常、大量细菌移位、免疫系统异常如效应分子活性异常和抵御细菌感染的免疫调节细胞活性降低,或者是肠道益生菌和致病菌的比例失调,后者称为微生态失衡。本文就微生态失衡与IBD之间的关系作一综述。1小鼠肠道感染时拟杆菌volgatu实验性结肠炎动物模型均是在有肠道细菌时发生的。各模型遗传背景不同,包括IL-10基因敲除小鼠、T细胞受体αβ缺陷性小鼠、T细胞受体α缺陷性小鼠、CD3-5转基因小鼠以及HLA-B27转基因鼠等。上述研究的共同特点是未观察肠道炎症发生前或发生时肠道菌丛之间的自然联系。模型中结肠炎的发生依赖于个体宿主与微生物之间的关系。Waidmann等发现IL-2基因敲除小鼠在无菌情况下,若转染非致病菌埃希氏菌属coli,发生结肠炎,而转染拟杆菌vulgatus,则不发生结肠炎;若同时转染上述两种菌属,也不会发生结肠炎,提示拟杆菌vulgatus有保护结肠黏膜避免炎症发生的作用。拟杆菌vulgatus诱导角叉胶诱导的豚鼠、T细胞受体α基因敲除鼠和HLA-B27转基因大鼠可在无菌条件下发生结肠炎。实验结果显示具有黏附能力的Ecoli(Nissle菌株)不能诱导结肠炎发生,而无黏附能力的Ecolimpk却可以诱导结肠炎发生,提示细菌致病的毒力因子尚未确定,微生物与微生物之间的相互作用可能影响疾病的发生发展。益生菌治疗IBD的机制可能涉及纠正肠道菌群失调、调节肠道黏膜屏障功能和肠黏膜通透性、调节肠黏膜免疫功能以及上调抑炎因子和下调促炎因子等。益生菌治疗的基本思路是针对肠道微生态失衡。乳酸菌亚系reuteri可减轻IL-10基因敲除小鼠肠黏膜的通透性、避免结肠炎症的启动,减轻已有炎症病变。若暴露于寄生虫的环境中,可以减弱三硝基苯磺酸结肠炎模型肠道Th1型炎症反应;若暴露于血吸虫卵,可降低IFN-γ水平,提高IL-4和IL-10mRNA的表达,避免发生小鼠致死性炎症。但是究竟何种菌或者益生菌的何种成分与IBD的发生关系最为密切,以及它们之间的相互作用如何,是今后研究亟待解决的问题。实验性结肠炎动物模型的研究提示某些细菌对肠道具有保护作用,可避免炎症启动和减轻炎症;而某些细菌则可以成为致病菌,诱发炎症发生或加重炎症。目前IBD微生态失衡的动物模型尚未成功建立。2细菌免疫反应多项IBD患者肠道菌群的分析研究具有一些共同特征。早期研究采用粪便培养、细菌分离技术发现CD、UC和袋囊炎患者厌氧菌浓度增加,而对照组不增加。研究还发现CD患者Ecoli数量增加,而CD、UC和袋囊炎患者肠道益生菌数量明显减少。目前,肠道菌群研究存在以下问题:第一,大多数研究虽然采用细菌生物学技术如聚合酶链反应(PCR)、原位杂交、流式细胞术、DNA探针微序列测定以及基因芯片分析技术等,但不可能完成庞大的肠道细菌研究,仅能分离约30%的肠道菌群。16SrRNA探针技术有望提高细菌检测率。第二,CD患者肠道细菌种类繁多,多属于不正常菌属。即使是正常个体也有多达70%的肠道细菌未能分类。所以哪些菌种与IBD的关系密切尚不清楚。第三,应该区分肠黏膜菌丛和粪便菌丛,因为两者的菌种完全不同。它们之间的差异在IBD发病中可能具有重大意义。推测IBD与针对黏膜相关细菌的免疫应答反应失调有关。IBD患者粪便培养和肠黏膜菌群分析显示厌氧菌和Ecoli菌比例显著增加,而双歧杆菌比例显著降低。Schultsz等采用16SrRNA探针技术结合原位非荧光杂交技术发现,大部分UC肠黏膜增加的细菌定植于直肠黏膜层。Swidsinski等研究了UC和CD稠厚黏膜层细菌,发现黏膜细菌浓度CD高于UC,回肠高于结肠。通过同步细菌群分析、并用定量PCR技术以及荧光原位杂交技术分析发现50%的CD主要菌种为Ecoli或拟杆菌。Kleessen等用16SrRNA探针发现UC与CD存在不同的肠黏膜相关菌种。Schultsz等及Swidsinski等在对照组样本中却未发现细菌定植,也未发现入侵细菌与黏膜炎症程度之间的相关性。相反,Kleesen等研究却发现对照样本中细菌种类增加,且黏膜炎症愈重,细菌种类愈多。各家研究结果的不同原因可能是病例选择不同、以及采用的研究手段不同所致。为了解肠黏膜免疫系统对细菌的免疫反应,对IBD患者肠黏膜组织和血清学的特异性抗体和T细胞亚系进行了研究。Furrie等对从IBD分离的35种肠道细菌的免疫反应进行了同步定量分析研究,结果UC对消化链球菌属非产气菌的免疫反应产生的抗体明显增高,而与此对应的是结肠黏膜中消化链球菌属非产气菌数量也增加。同样,Landers等进行了一项CD大样本研究,目的是探讨选择性细菌抗原和免疫反应的一致性,发现对4种细菌抗原的血清学反应的比例和类型不同,故推测这些抗体与黏膜细菌的组成以及微生态失衡情况呈对应关系。益生菌和益生元治疗IBD的研究方兴未艾。动物模型的研究阐明了共生菌对黏膜免疫功能和黏膜完整性的作用。但是目前尚无好的随机对照临床实验应用于IBD治疗。以往研究曾将袋囊炎作为微生态失衡的指标,VSL#3可预防袋囊炎的发生和发展及CD袋囊炎的复发。“有害菌”加重IBD炎症和“有益菌”减缓炎症保护黏膜的作用机制现在还不清楚。拟杆菌和梭状菌属菌种具有产生肠毒素及水解蛋白的特性,使黏膜通透性加大,细菌繁殖增多。UC和袋囊炎患者细菌代谢产生的硫化物具有害作用。硫化氢可阻止肠上皮细胞利用短链脂肪酸,而短链脂肪酸是结肠细胞的营养物质。然而,DSS结肠炎模型显示硫化物在发病中并未起重要作用。另外一些研究将兴趣集中在探究肽聚糖、脂多糖和细菌CpGDNA上。研究发现具有黏附力和侵袭力的Ecoli常定植于CD的回肠病变部位。这些细菌似乎具有各种毒力,如定植肠黏膜的能力、穿过上皮屏障的能力、与上皮内巨噬细胞相互作用的能力,以及诱导感染的上皮细胞和巨噬细胞合成促炎因子的能力等。3新生儿肠道菌群的组成假设微生态失衡是IBD发病机理中的一个关键因素,那么最令人疑惑的问题是,微生态失衡的源头在哪里?以往认为肠道菌群是由个体遗传背景决定的。IBD患者健康亲属的粪便中细菌成分发生改变提示遗传因素在IBD的发展中具有举足轻重的地位。然而,IBD患者近亲中的成员也处于共同的生活环境,这些相同的遗传背景以及肠道菌群组成的环境在IBD发病中占有多少比重尚不清楚。环境因素可以影响正常菌群的类别,如:分娩方式、定植于母亲肠道和阴道的细菌类别、断奶的时间和方式、局部环境改变等。对新生儿的研究显示分娩后新生儿肠道定植菌快速增加,但是决定细菌组成的因素尚不清楚。另一个问题是,IBD患者什么时候发生肠道微生态失衡呢?微生态失衡是IBD的继发事件还是IBD的发病原因?有人认为微生态失衡是IBD的继发事件,宿主的免疫表型对肠道微生物的组成影响很大。以往的文献认为,人一