炎症性肠病发病机制研究进展

炎症性肠病发病机制研究进展

1亚洲人群ibd越来越多的证据表明，肠微生物群落参与ibd的发病机制：（1）无菌动物不会出现肠道炎症，肠动物模型中肠道细菌和真菌群落的构成发生了变化。（2）在克罗恩病（cd）之后，粪便道没有出现疾病复发，粪便如果恢复，粪便会恢复。（3）imd时肠微生物群落的多样性显著降低。（4）imd时肠微生物代谢产物异常。（5）微生态制剂可以改善mc患者的肠道症状，防止复发。（6）抗生素可以有效地诱导和维持胃肠功能。（7）明显增加的亚洲人民的厌食程度与西方的饮食结构、生活方式、抗生素应用和检疫等因素有关，上述因素可影响肠微生物群落的组成和功能。（8）大多数早期人类生命体征与主动化生物化学没有之间的免疫识别反应有关。2肠道细菌群落肠道微生物包括细菌、古菌、真菌和病毒等,但狭义上主要指细菌群落。以人体肠道细菌群落为例,平均重量约1.5kg,相当于肝脏的重量;细胞数目达1012~1014个,是人体自身细胞数目的10倍;基因数目是人类基因的150倍;目前证实肠道含1000~1150种细菌种属。另外,真菌群落也是肠道微生物群落的重要组成部分,在维持胃肠道屏障功能及胃肠道微生物稳态方面发挥重要作用。人类出生后数天或数周消化道内即出现真菌定植。早期基于培养方法的研究报道70%的健康人消化道内可检测到真菌,其中大部分为念珠菌属和酵母菌属等;其他真菌种属如曲霉菌属、毛霉菌属及隐球菌属等也可检测到,但常将它们归为消化道中的短暂性过路菌。真菌群落在食管胃、空肠、回肠及结肠中的细胞数量分别为0~102、0~102、102~103和102~106CFU/mL,远较消化道各部位细菌细胞数目低。目前绝大多数研究主要针对肠道细菌群落展开,健康及疾病状态下肠道真菌群落的丰度、多样性特征及功能远不及细菌群落研究的透彻。3肠道细菌群落肠道致病性细菌与IBD:有研究认为回肠黏膜上皮侵袭性大肠杆菌及副结核分支杆菌定植与CD关系密切,但仅具有相似的肠炎症状,相关研究结论也并不一致;沙门菌属、空肠弯曲菌属、分枝杆菌属、李斯特菌及普通拟杆菌等相关致病菌感染可能增加IBD发生或复发的风险。IBD住院人群和门诊患者中艰难梭菌感染常见,且两者具有腹泻、腹痛及低热等相似症状,但两者间因果关系仍不清楚。艰难梭菌可刺激肠道促炎症应答反应,促进或加剧IBD的进程,但无证据表明IBD发病前是否存在肠道艰难梭菌感染;同样,IBD时免疫、营养状态、肠道菌群失衡及医源性因素等均可增加艰难梭菌感染的风险。总体上看,单致病菌属似乎并不能完全解释IBD的发病机制,但不否认部分IBD患者肠道内可能存在相关致病菌定植或感染。肠道细菌群落失衡与IBD:越来越多的学者开始关注肠道细菌群落整体失衡在IBD中的作用,涉及粪便/黏膜,溃疡部位/非溃疡部位等不同部位,以及缓解期/急性期等不同IBD疾病状态下的肠道细菌群落构成特征。Frank等利用基于宏基因组学策略的16SrDNA测序技术证实CD和溃疡性结肠炎(UC)患者存在肠道细菌群落失衡,主要表现为拟杆菌门和硬壁菌门含量降低。Ott等对IBD急性期患者结肠各部位黏膜细菌群落进行了基于细菌16SrDNA的测序分析,证实IBD患者肠道内拟杆菌属、真细菌属及乳杆菌属等肠道正常厌氧菌的多样性显著降低。Manichanh等报道恢复期CD患者较健康人群粪便菌群中硬壁菌门多样性降低,以柔嫩梭菌最为显著。我国华大基因研究院完成了欧洲124个成人个体的肠道宏基因组测序工作,该研究构建了IBD患者粪便菌群基因集,证实IBD患者与健康个体间粪便细菌丰度存在差异,未来IBD相关的菌群功能基因有待进一步挖掘。另外,肠道细菌代谢产物在IBD中发挥重要作用。丁酸是肠道黏膜上皮细胞的主要能量来源,也可阻止促炎症细胞因子表达的信号传递途径;基于结肠炎动物模型的研究证实产丁酸菌能改善结肠炎大鼠肠道炎症和坏死,给予产丁酸菌的培养上清液可改善肠道炎症反应。有研究指出UC患者肠道内柔嫩梭菌、球形梭菌等产丁酸菌含量减少,同时对丁酸的利用率降低。总体上看,IBD患者肠道细菌群落多样性和丰度较健康人群显著降低,但仍无法回答究竟哪种细菌,细菌群落构成失衡和细菌相关代谢产物异常导致IBD的发病。肠道细菌相关因素究竟是IBD发病的始动因素还是其诱发因素仍有待明确。此外,有观点认为肠易激综合征(IBS)和IBD本质上均为肠道慢性炎症反应,但因受到宿主遗传易感性及环境等其他因素的影响,出现不同的肠道炎症程度以及疾病和临床表型。有研究报道腹泻型IBS和IBD患者粪便细菌群落构成具有相似性,表现为普通拟杆菌、卵圆拟杆菌、单形拟杆菌等拟杆菌属和紫单胞菌属丰度和多样性降低。另外,流行病学研究指出IBD可使罹患结直肠癌(CRC)的风险增加,可能与肠道长期慢性炎症及微生物致瘤效应有关。有研究报道IBD和CRC患者肠道细菌群落及其代谢产物变化也具有相似性,表现为硫酸盐还原菌含量增加,而产短链脂肪酸相关细菌种属含量下降。IBD和IBS间,以及IBD和CRC之间肠道细菌群落构成及相关代谢产物变化的相关性仍有待证实。4抗酿酒酵母抗体目前有证据表明真菌及其群落可能参与IBD,特别是CD的发病机制。基于动物模型的研究证实白色念珠菌可加重结肠炎鼠类模型的肠道炎症反应,表现为中性白细胞增多,组织髓过氧化物酶含量增多,细胞因子TNF-α水平升高,抗真菌治疗后可显著改善。CD患者肠道黏膜炎症部位和血中IL-17及IL-23水平较高,但有研究通过人源性抗IL-17A多克隆抗体治疗CD效果不明显;而动物模型上证实白色念珠菌定植可以增加胃肠道和口腔黏膜中IL-17和IL-23的含量,考虑可能受到肠道真菌因素的影响而导致抗IL-17A多克隆抗体治疗CD疗效不佳。辅助性T细胞家族中的Th17细胞及其分泌的细胞因子类IL-17和IL-23可能在IBD中调节宿主与肠道真菌群落间免疫识别和应答。抗酿酒酵母抗体(ASCAs)是CD的血清学标记物及预测指标之一,白色念珠菌作为一种免疫原可诱导机体产生ASCAs。临床上超过50%的CD患者ASCAs阳性,且ASCAs水平升高与CD患者细胞内NOD样受体家族(NLRs)中的NOD2基因变异有关,但与肠道内白色念珠菌含量并无相关性,白色念珠菌在CD发病中的作用仍有争议。另外,有研究报道UC患者肠道内存在白色念珠菌大量定植,其粪便或炎症黏膜部位定植水平随着病程延长而明显升高,给予UC活动期患者抗真菌药物治疗后,其临床症状及肠道炎症可得到缓解。以白色念珠菌为代表的肠道单个真菌种属无法完全解释IBD的发病,考虑肠道真菌群落整体的变化可能参与IBD的发病机制。总体上看,目前研究证实IBD不同疾病状态下肠道内粪便和黏膜相关细菌群落构成及多样性发生改变,但是真菌群落在IBD患者肠道内的构成及其作用仍知之甚少。有研究证实IBD患者结肠黏膜均可检测到真菌序列,克隆文库中发现43个不同的分类单元,但其占肠道微生物群落的比重非常低;特别是该研究证实IBD结肠黏膜相关真菌群落多样性显著增高。但是,现有研究仍未能发现CD和UC疾病显著相关性真菌种属。另外,最近有研究通过凝集素受体家族(CLRs)的Dectin-1将UC和肠道真菌群落联系起来,加深了我们对IBD真菌致病因素的理解。真菌群落是肠道微生物群落的重要组成部分,IBD患者肠道内真菌群落构成变化明显,多样性显著增高,但是其改变是继发于肠道细菌群落的失衡,还是IBD的独立病原学因素有待进一步研究。5调节性/免疫调节作肠道共栖共生微生物群落在IBD的发生发展中扮演重要角色,针对对肠道共生微生物群落的宿主免疫应答异常激活可能是IBD的其潜在发病机制之一;T淋巴细胞调节功能及肠道黏膜免疫对肠道共生微生物群落免疫应答功能受损在慢性肠道炎症反应中发挥重要作用。IBD遗传易感个体可能对其肠道共栖共生微生物正常的免疫耐受及调节功能失调,肠道微生物对遗传易感宿主免疫系统提供一个持续性的刺激,进而导致肠道免疫应答反应增强。宿主通过肠道病原模式识别受体(PRRs)识别内源性或外源性细菌和真菌,并参与维持宿主肠道黏膜先天性和获得性免疫系统的平衡。肠道上皮单核吞噬细胞、树突状细胞、中性粒细胞、固有层淋巴细胞等均参与IBD患者肠道微生物识别和应答。肠道黏膜上皮细胞持续与腔内菌群接触,可通过细胞外Toll样受体(TLRs)、NLRs以及CLRs等PRRs识别内源性和/或外源性微生物病原成分。TLRs家族中的TLR1-9可分别或共同识别细菌和真菌细胞组分而激活TLRs信号传导通路;TLRs在IBD患者肠道微生物识别和黏膜免疫调节中发挥重要作用。NLRs家族中的NOD2基因单核苷酸多态性可增加西方人群罹患CD的风险,并参与调节性T淋巴细胞功能和肠道上皮通透性,进而影响IBD宿主对肠道微生物的免疫应答。CLRs主要识别病原体或自身抗原的聚糖类组分,动物模型证实IBD时宿主SIGNR3和Dectin-1等CLRs参与识别肠道共栖共生真菌群落并影响肠道黏膜免疫功能。此外,肠道上皮细胞PRRs激活后可产生防御素类和内源性抗菌多肽类物质等抗微生物肽类,其具有广谱抗微生物和免疫调节作用,参与宿主抵御微生物的第一道防线,并促进中性白细胞、单核细胞及T细胞等募集和致病原的清除。有研究报道UC活动期患者肠道防御素类和内源性抗菌多肽类物质水平可下调。6微生态制剂的临床应用益生菌制剂是临床应用最为广泛的微生态制剂。基于动物模型的研究证实诸多益生菌制剂,如乳杆菌等可通过增强肠道黏膜屏障功能、调节肠道黏膜免疫及恢复肠道微生物群落构成失衡等来改善结肠慢性炎症反应。目前关于微生态制剂治疗和/或预防IBD的临床随机对照研究和荟萃分析较多,旨在通过其改善IBD相关肠道炎症及微生态失衡。常用于IBD治疗的益生菌制剂有乳杆菌类、多菌株混合制剂及布拉氏酵母菌等。总体上看,UC缓解期患者辅助应用微生态制剂可改善结肠炎相关症状,并预防术后复发,但针对活性期UC患者,益生菌制剂对临床症状、肠道炎症内镜及组织学改变等方面的改善并不明显。另外,在CD患者诱导缓解/维持以及术后治疗中,微生态制剂的作用也不明确。笔者认为,益生菌制剂治疗IBD的疗效不确切,可能受到益生菌菌株和宿主免疫等因素的影响,未来需有针对性的