肠道菌群及其代谢产物在针灸调节肠易激综合征中作用概述＊

王春烨，包春辉，丁邦友，郑寒丹，施 征，程 玲，郑桂芝,3＊＊，吴焕淦

（1.上海中医药大学上海市针灸经络研究所 上海 200030；2.同济大学附属东方医院 上海 200120；3.济宁医学院 济宁 272067）

肠易激综合征（Irritable Bowel Syndrome，IBS）是一组以反复发作的腹痛、腹胀或腹部不适并伴随排便障碍或（和）粪便性状改变为主要表现的肠道功能紊乱的疾病，目前缺乏可靠的形态学改变及生化指标的异常。如今IBS的发病率逐年攀升，全球发病率为11.2%，女性发病风险远高于男性[1]，在中国的发病率为0.82%-5.67%[2]，发病高峰多在30-59岁之间[3]。虽然对IBS的认识在不断深入，但其病因和发病机制尚不明确，国内外学者普遍认为可能是内脏高敏感性、脑-肠轴失调、精神心理异常、肠道菌群失调等多种因素共同作用的结果[4]。目前，西药治疗IBS的疗效尚不肯定，且药物毒副反应以及耐药性使其长久应用受限[5]。相比较而言，针灸疗法毒副反应少，在改善IBS患者腹痛、腹部不适等症状上具有更大优势。近年来，随着微生态学和基因测序技术的不断发展，肠道菌群及其代谢产物与IBS发病机制之间的相关性受到广泛关注，现围绕IBS与肠道菌群及其代谢产物的关系以及针灸可能的调节机制作一概述。

1 IBS患者肠道菌群的变化

人体肠道内的微生物丰富多样，种类繁多，不仅包括细菌，还包括真菌，病毒和原生动物等，是人体重要的“微生物器官”[6]。寄居在健康人肠道内的细菌总数约4×1013个，与人体细胞总数接近1∶1，它们具有保护肠道黏膜完整性、防止病原体侵入、调节免疫系统、改善胃肠道功能和产生代谢产物等主要作用[7,8]。在漫长的进化过程中，这些细菌与宿主之间保持相对平衡的共生关系，维持肠道内的生态稳定。一旦肠道菌群失调，即菌群的数量、菌种的性质以及有益菌与有害菌的比例发生变化时，其与宿主的平衡关系也会被打乱，肠道微生态平衡发生紊乱。

已有不少学者发现IBS患者肠道菌群的数量与健康人比较存在明显的差异[9-12]，主要体现在双歧杆菌和乳杆菌降低，肠杆菌和肠球菌升高。Liu等[13]筛选了13项研究，对IBS患者和健康人的肠道菌群进行Meta分析，发现IBS患者肠道中的双歧杆菌、乳酸杆菌及普拉氏梭杆菌的水平显著降低，而Bacteroides-Prevotella菌、大肠杆菌等水平没有显著改变。Rajilić-Stojanović等[14]对62名IBS患者和46名健康人粪便中的微生物进行分析比对，结果发现Dorea属、瘤胃球菌属和梭菌属的数量显著增加，双歧杆菌属、Faecalibacteriumjun菌属和拟杆菌属的数量显著减少，厚壁菌门/拟杆菌门的比值显著增加。Shukla等[15]运用PCR方法，对IBS患者和健康人粪便中菌群的变化进行了研究，发现双歧杆菌属数量显著减少，韦荣球菌、铜绿假单胞菌和多形拟杆菌数量显著增加，而且铜绿假单胞菌相对于其他细菌数量较多。此外，Noor团队采用PCR-DGGE技术，通过产生条带数量的多少来估计IBS和健康人之间拟杆菌属是否有差异，结果表明IBS条带数明显少于健康人，说明IBS肠道中所含拟杆菌属较健康人明显减少；且Shannon指数也明显低于健康人，说明IBS肠道菌群的多样性较健康人显著降低[16]。

在各亚型IBS患者之间，肠道菌群的数量也存在差异。Krogius-Kurikka等[17]观察腹泻型IBS（IBS-D）患者肠道中放线菌门与拟杆菌门丰度降低，变形菌门和厚壁菌门丰度增加；另有多项研究[15,18,19]显示IBS-D患者肠球菌、大肠杆菌及多形拟杆菌的数量增加，双歧杆菌属和乳酸杆菌属减少。便秘型IBS（IBS-C）患者中拟杆菌、肠杆菌、韦荣球菌及铜绿假单胞菌增高，双歧杆菌、乳酸杆菌类杆菌降低[9,15,19,20]；混合型IBS（IBS-M）患者中大肠杆菌，拟杆菌增加，双歧杆菌，乳酸杆菌减少[18,19]；不定型IBS（IBS-U）患者肠杆菌增加，乳杆菌减少[9]。由此可见，IBS-D、IBS-C、IBS-M与健康人相比均存在双歧杆菌和乳酸杆菌的减少。

此外，IBS中有一部分人存在急性胃肠道感染或急性胃肠炎病史，虽然经过治疗后病原体被清除以及肠道炎症消退，但依然出现IBS样表现，这类人群称为感染后IBS（Postinfectious Irritable Bowel Syndrome），即PI-IBS。有研究发现[21,22]，PI-IBS的发生与食源性的弯曲杆菌、大肠杆菌、沙门氏菌属和志贺氏菌感染相关，主要表现在拟杆菌门显著增加和梭菌属的显著降低。国外的学者以调查问卷的方式研究了544名食物中毒（已确定微生物的细菌性肠炎）的患者6个月后肠道症状的变化，其中有23名发展为PI-IBS，且10%的PIIBS发生与空肠弯曲杆菌的感染相关，而与沙门氏菌属感染的相关性显著降低[23]。Sundin[24]等以PI-IBS、普通IBS以及健康人三类人群为研究对象，观察到PIIBS患者肠黏膜和粪便中微生物的多样性较健康人显著降低，PI-IBS和健康人中拟杆菌门数量较多，普通IBS中厚壁菌门数量更丰富，而且还发现黏膜微生物多样性与上皮内淋巴细胞的CD8+CD45RA+比例、与固有层淋巴细胞的数量呈负相关。此外，动物实验也证明被某些细菌感染后，肠道微生物的数量会发生显著改变。如Barman等[25]给小鼠接种沙门氏菌，3天后远端小肠中的乳酸杆菌和肠球菌显著降低，一周后在小肠全段发现肠杆菌和梭菌属数量显著减少，产气荚膜梭菌数量显著增加。Lupp等[26]观察到柠檬酸杆菌感染的小鼠肠道细菌总数明显减少。

从上述结果可以得出，无论是PI-IBS还是普通IBS皆存在肠道菌群紊乱，同时肠道菌群的丰度和多样性发生不同程度的改变。从目前的结果来看，对于普通IBS，肠道菌群变化的主要共同表现为双歧杆菌和乳酸杆菌的减少；对于PI-IBS，主要是拟杆菌门的增加和梭菌属的减少，但这两种类型的IBS均未发现疾病特异性的菌种。此外，肠道菌群的变化可能也会因为研究方法、观察对象、检测方法的不同而存在差异。比如，Tap[27]发现IBS患者与健康人肠道菌群的组成或丰度没有显著差异；Jeffery等[28]观察到在门水平上，IBS-D患者肠道菌群与健康人无明显差异，这与Krogius-Kurikka的研究结果相悖。

2 肠道菌群代谢产物与IBS的关系

肠道菌群代谢产物主要包括甲酸、乙酸、丙酸及丁酸等短链脂肪酸（short chain fatty acid，SCFAs）以及氢气（H2）和甲烷（CH4）等。SCFAs是一些膳食纤维和抗性淀粉等不易消化的化合物在结肠中经厌氧菌（如乳酸菌、双歧杆菌等）发酵产生，其中乙酸、丙酸、丁酸的含量最高，是肠道中主要的SCFAs。乙酸是绝大多数细菌发酵产生的代谢产物，丙酸和丁酸分别是拟杆菌门和厚壁菌门的主要代谢产物[29]。SCFAs具有降低肠道PH值、抗炎、调节胃肠道动力以及稳定菌群内部结构的作用[29,30]。

SCFAs的种类和数量受到肠道菌群和宿主生理状态等多种因素的影响[31]，因此可以通过检测患者SCFAs的种类和数量来推测相应肠道菌群的丰度和多样性，继而判断患者与健康人肠道菌群的不同。Farup[32]采用气相色谱分析方法对25位IBS和25位健康人粪便样品中的SCFAs（包括乙酸、丙酸、丁酸、异丁酸、戊酸和异戊酸）含量进行测定，发现IBS粪便中丁酸的含量显著降低，而丙酸含量无显著变化，且丁酸和丙酸在IBS以及各亚组间的显著性差异最具诊断性质，可以作为诊断IBS有效的生物标记。Ringel-Kulka[33]等分析了114名IBS和33名健康人粪便中SCFAs（包含乙酸、丙酸、丁酸和乳酸）的含量，发现SCFAs的总量在IBS与健康人之间没有显著差异，但是在IBS各亚型之间显现出差异性，IBS-C粪便中SCFAs（包含乙酸、丙酸、丁酸和乳酸）的含量明显低于IBS-D、IBS-M和健康人。

正常情况下，由于胃酸过多和小肠蠕动度较快，细菌在胃和小肠定植较少，但是当小肠蠕动缓慢，动力失调时，细菌便会转移到小肠，使小肠内的细菌增多，导致小肠细菌过度生长（SIBO）。以乳果糖为基质的氢呼气试验（LHBT）可以用来检测SIBO，LHBT产生的主要气体（如氢气、甲烷、二氧化碳等）被认为是肠道微生物发酵底物所产生的[34]。有学者研究发现[30,35-37]，IBS患者出现腹胀、腹痛症状是由于细菌对碳水化合物或者肠道底物发酵产生过多的气体所导致。已有研究指出SIBO可能是诱发IBS的因素之一，近半数的IBS患者存在SIBO，从这些IBS患者中常分离出大肠杆菌、肠球菌、肺炎克雷伯杆菌等菌株，存在腹胀症状的患者出现SIBO更为常见[38-41]。已有研究通过抑制SIBO来改善IBS腹胀、腹痛等症状[42,43]。

3 从肠道菌群及其代谢产物调节探讨针灸干预IBS的研究思路

在我国古医籍中并没有记载“肠易激综合征”这个病名，如今祖国医学根据其主要临床症状表现，归于“泄泻”、“腹痛”、“便秘”、“飧泻”、“肠郁”等范畴。众多医家对这类病症的病因病机作了较为详细记载。《素问·举痛论》载“寒客于小肠，小肠不得成聚，故后泄腹痛矣”。《素问·阴阳应象大论》：“湿盛则濡泄”。张介宾在《景岳全书》中提到：“凡遇怒气便作泄者，必先怒时挟食致伤脾胃，单有所犯即随触而发，此肝脾二脏之病也，盖以肝木克土，脾胃受伤而然”。由此可见，古代医家对该病的病因病机已有一定的认识。

多年来，针灸疗法在胃肠疾病的防治中已显现出一定的优势[44]。多项研究表明，针灸可以改善IBS患者的临床症状，且疗效显著优于西药治疗[45-47]。本课题组多年来基于中医理论对IBS的认识，并结合现代科学技术手段，对针灸（艾灸为主）治疗IBS临床疗效和作用机理进行了探索。临床研究观察隔药灸治疗IBS-D患者疗效，将患者分为隔药灸组和西药组，隔药灸组采用附子、肉桂、红花等中药研成粉末，加黄酒调成糊状制成直径约2 cm，厚度约0.5 cm的药饼，将高约2 cm直径1 cm的艾炷放在药饼上，并置于足三里、气海、中脘或上巨虚、天枢、大肠俞穴位上，两组穴位交替进行，每天1次，每次每穴各灸2壮，12次为1疗程，共灸5个疗程；西药组服用氟哌酸、思密达药物治疗，连服1个月为1疗程，共治疗3个疗程，结果显示隔药灸组总有效率达92.7%，西药组总有效率为62.5%，隔药灸组疗效显著优于西药组[48]；另一项多中心随机对照试验观察温和灸治疗IBS-D患者的远期疗效，将104名患者随机分为温和灸组和假温和灸组，穴位均选取双侧的天枢和足三里穴，每次每穴各灸30 min，每周治疗3次，共治疗6周，随访18周，结果显示在6周治疗结束时温和灸组患者总有效率为76.92%，显著优于假温和灸组42.31%的总有效率；IBS病情严重度评分（SSS）总分以及五个亚维度（腹痛程度、腹痛天数、腹胀程度、排便习惯满意度及IBS对生活影响）均较假温和灸组显著改善；粪便性状评分（BSS）、排便次数和排便急迫感也均得到明显改善，且疗效一直维持至24周，提示温和灸可以显著改善IBS-D患者临床症状，控制疾病活动度，且具有较好的远期疗效[49]。机理研究显示，艾灸可抑制IBS患者结肠黏膜5-HT的高表达；升高患者外周血异常降低IgM水平以及CD3+T淋巴细胞与CD8+T淋巴细胞数，纠正CD4+T/CD8+T淋巴细胞的比值，从而调节机体免疫功能紊乱[50,51]。此外，从艾灸缓解IBS内脏痛的角度观察到，艾灸可降低IBS模型大鼠在20 mmHg、40 mmHg、60 mmHg强度刺激下腹部撤回反射（AWR）评分，提高痛阈，下调下丘脑促肾上腺皮质激素释放激素mRNA的表达水平[52]；调节IBS内脏痛大鼠结肠肌间神经丛神经元P2X2和P2X3以及中枢神经系统中P2X3的异常表达，缓解慢性内脏痛过敏状态[53,54]；降低慢性内脏痛大鼠结肠组织中前动力蛋白1和前动力蛋白1受体蛋白的含量和mRNA的表达[55]；增加IBS模型大鼠脊髓相应节段的内源性阿片肽（强啡肽、内吗啡肽、脑啡肽）含量[56]；

随着研究的深入，我们发现IBS存在肠道菌群紊乱，主要表现为有益菌减少和有害菌增加，同时肠道菌群及宿主也会影响肠道菌群代谢产物。因此我们推测，肠道菌群及其代谢产物可能在IBS发生发展中具有重要作用。针灸治疗IBS具有良性调节作用，但其效应机制尚不明确。针灸疗法在改善患者腹痛、腹泻、腹胀等肠道不适的症状的同时，对患者肠道菌群及其代谢产物是否存在调节作用？针灸是否是通过调节肠道菌群及其代谢产物来改善患者的临床症状？针灸又是通过哪些途径对肠道菌群及其代谢产物进行调节？其作用的具体通路又是什么？前期我们观察到温和灸能显著降低IBS模型大鼠普氏菌（Prevotella）、拟杆菌（Bacteroides）和Clostridium XI DNA相对丰度，增加乳酸杆菌（Lactobacillus）和Clostridium XIVa DNA相对丰度，增加肠道菌群α多样性[57]。在今后的研究中，笔者认为，可以从临床试验和动物实验两个层面入手，应用宏基因组学、16S rDNA等测序技术研究针灸对IBS肠道菌群在门、纲、目、科、属、种这6个水平上组成结构、丰度以及多样性调节，筛选与针灸干预IBS肠道菌群密切相关的核心菌种，挖掘针灸的相关作用靶点和通路；其次，探索针灸调节IBS肠道菌群代谢产物可能的干预靶点和作用机制；再次，从针灸对IBS肠上皮细胞和细胞因子表达的调控机制入手，深入研究针灸干预肠道菌群与宿主-肠黏膜免疫互作的调节机制，从而为针灸调节IBS的效应机制提供一定的科学资料。