肠道微生物与桥本甲状腺炎关系的研究进展

郭红丹，杜文轩，王建辉，武希润※

(山西医科大学第二医院 a.消化内科，b.普通外科，太原 030000)

肠道微生物约占人体总微生物数量的2/3，分布于胃肠道内，是人体微生物群落与外部环境最大的交界面[1]。研究发现，肠道微生物参与维持肠道屏障、合成营养物质、对抗病原体、调节免疫等生理过程[2-3]。在1型糖尿病、类风湿关节炎、多发性硬化、系统性红斑狼疮等自身免疫疾病患者中均观察到肠道微生物的菌群失调及其对自身免疫性疾病发生、发展的作用[4-7]。自身免疫性甲状腺疾病是一种器官特异性自身免疫性疾病，在世界范围内非常常见，患病人数约占世界人口的5%[8]，桥本甲状腺炎(Hashimoto′s thyroiditis，HT)是其中最常见的类型。HT的发病机制为具有遗传易感性的个体在环境因素触发下，发生免疫耐受失衡，产生针对甲状腺自身抗原的自身抗体，破坏甲状腺组织[9]。甲状腺球蛋白抗体和甲状腺过氧化物酶抗体是HT标志性抗体。HT的遗传易感性可能与甲状腺特异性基因与免疫调节基因的多态性密切相关[10-11]。环境因素包括碘硒含量异常、药物、维生素D缺乏及小肠结肠炎耶尔森菌、幽门螺杆菌、丙型病毒感染等[12-14]。然而，关于肠道微生物与HT之间的相互联系尚不十分明确。现就肠道微生物与HT关系的研究进展予以综述。

1 肠道微生物

人体肠道内定植着数量巨大、种类繁多的肠道微生物，在长期进化中与人体共生存在[15]。研究发现，寄住在人体肠道内的微生物数量超过1014，约为人体总细胞数量的10倍，肠道微生物基因总量超过人类基因数量的100倍[16-17]，被称为“第二基因组”[18]。肠道微生物主要由细菌构成，还包括真菌、病毒、噬菌体。在健康人体肠道中，厚壁菌门和拟杆菌门数量较多，为优势菌群，其次还有变形菌门、放线菌门、梭杆菌门、疣微菌门[1]。微生物群在各段肠道内分布的种类、数量也因肠道环境中的pH值、抗生素、氧浓度梯度等的不同而不同[19]。

肠道微生物在维持肠道黏膜完整性、调节免疫系统等方面发挥重要作用。无菌动物指身体任何部位及生活环境中均检测不出任何活细菌、真菌、病毒及寄生虫的动物。无菌动物已成为一种重要的科研工具，在肠道微生物的研究中广泛应用[20-21]。对无菌动物的研究发现，微生物群落的缺乏会使肠道绒毛变短，隐窝变浅，从而减少整体肠道的表面积，同时还会增加肠道通透性，破坏肠道的功能稳态[2]。大肠埃希菌细胞壁上特有的肽聚糖通过核苷酸结合寡聚化结构域蛋白1识别后，可经循环转移至骨髓，增强中性粒细胞的杀伤能力，且血清中肽聚糖浓度越高，杀伤力越强，提高机体免疫力[3]。此外，肠道微生物还参与了维生素等营养物质合成、协同拮抗病原体入侵、肠道消化吸收等生理代谢过程。

2 肠道微生物和HT

2.1肠道微生物和甲状腺功能 HT的发病初患者一般表现为甲状腺功能正常或伴有轻度甲状腺功能亢进(甲亢)，但随着病情的发展，患者会因甲状腺组织结构的破坏而发展为甲状腺功能减退症(甲减)。有学者认为，HT是一个从甲亢到甲减的广阔谱系[22]。而甲状腺功能与胃肠道系统之间的联系早已为人所知。

2.1.1甲状腺功能变化对肠道微生物数量、组成的影响 一项研究表明，甲减患者更有可能发生小肠细菌过度生长，小肠细菌过度生长被定义为小肠抽吸液中微生物浓度高于106菌落集合单位/mL或在小肠中发现结肠型菌落结构[23]。然而，这种过量的细菌生长似乎会导致胃肠道神经肌肉功能受损，从而导致患者出现腹痛、腹胀、腹泻等胃肠道症状，事实上，适当的抗生素治疗抑制肠道内的细菌生长，可以使上述症状改善[24]。另一方面，甲亢也可能导致肠道菌群失调，Zhou等[12]通过实时定量聚合酶链反应分析显示，与甲状腺功能正常的受试者相比，甲亢者肠道内的双歧杆菌和乳酸菌数量显著减少，而肠球菌数量增加。

2.1.2肠道微生物对甲状腺功能、甲状腺激素代谢的调节作用 虽然肠道微生物对甲状腺激素合成的影响并没有受到很多关注，但仍有研究证实了肠道微生物组成的变化是甲状腺功能及甲状腺激素的变化的原因。例如，Vought等[25]在大鼠实验中通过放射性碘摄取分析显示，与对照组相比，无菌大鼠或用卡那霉素处理的大鼠甲状腺功能降低；有研究也表明，与肠道菌群正常的小鼠相比，无菌小鼠的促甲状腺激素增加了25%[26]。此外，肠道微生物也可能对甲状腺激素的新陈代谢发挥重要作用。体外研究表明，大肠埃希菌(一种革兰阴性杆菌，是正常肠道菌群的主要成分)可以高亲和力结合并摄取三碘甲腺原氨酸和甲状腺素；另外，在这些培养的细菌中，检测到存在甲状腺素脱碘、脱羧及脱氨基过程[27]。DiStefano等[28]证实了使用放射性标记的三碘甲腺原氨酸和甲状腺素可以在正常大鼠的粪便和盲肠内容物中可逆性结合，而在进行抗生素治疗的大鼠中这种结合会减少甚至消失，因此可以推测，肠道微生物可能与体内甲状腺激素池的稳定维持有关。另外，肠道微生物似乎还参与了甲状腺激素的肠肝循环。在肝脏，硫酸化共轭和葡糖醛酸化在碘化甲腺原氨酸代谢中起重要作用，肝脏代谢生成的共轭甲状腺激素，通过胆汁进入肠道后，在肠道微生物的作用下，可以被重新吸收进入体循环[29]。因此，肠道微生物的功能状态可能是影响甲状腺激素在体内代谢的关键步骤。

2.2肠道菌群失调与HT 正常情况下，肠道微生物与人体共生存在，维持着动态平衡，这种平衡被打破，就会出现肠道菌群失调，即一系列环境和宿主相关的因素扰乱微生物生态系统，并超出其抵抗和恢复能力，引起微生物的组成和功能改变[30]。最近，Zhao等[31]的研究发现，HT患者存在肠道菌群失调，该研究分别对28例HT患者和16例健康对照者的粪便标本进行16SrRNA基因测序，发现HT组微生物结构表现为厚壁菌门丰度显著增加，拟杆菌门丰度减少；同时，此研究在科的水平对肠道微生物进行检测，发现HT组微生物结构表现为毛螺旋菌科、消化链球菌科、链球菌科丰度增加，拟杆菌科、普雷沃氏菌科丰度减少，并测得了肠道其他菌群的数量变化，直观地显示HT患者肠道微生物组成的改变。然而，Ishag等[32]研究发现，在门水平上，29例HT患者的厚壁菌门丰度较12例健康对照者显著减少，而在科水平上，拟杆菌科丰度增加，Zhao等[31]的研究结果与之相反。探究两项研究结果不同的原因，可能为：①甲状腺功能状态不同：Zhao等[31]的研究中HT患者均为甲状腺功能正常者，而Ishag等[32]的研究中HT患者均有甲减患者；②是否患有其他自身免疫性疾病：在Zhao等[31]的研究中明确指出许多其他自身免疫性疾病可以合并HT的发生，导致无法明确肠道菌群失调与哪一方相关，因此被排除在外，而在Ishag等[32]的研究中仅排除了既往有胃肠道疾病的患者，未提及其他自身免疫性疾病。目前，HT患者肠道菌群失调已被证实，但仍需大量及更严谨的研究验证HT患者肠道微生物组成及数量的具体变化，而对肠道菌群的检测可能成为诊断HT的新指标。

2.3肠道微生物诱导HT形成的机制 肠道黏膜上皮连同其分泌的因子形成了一个屏障，将宿主与外部环境隔开，在病理条件下，黏膜上皮的渗透性可能受到损害，允许管腔中的毒素、抗原和细菌进入血液循环，形成所谓的“肠道渗漏”[33]。肠道微生物对肠道屏障的发育及功能均有重要的作用，在无菌动物中，由于缺乏细菌的刺激，肠道黏液层的厚度极度减少，较薄的黏液层会削弱肠道的屏障作用；同时，在黏液层中，存在多种分泌的抗菌蛋白，抗菌蛋白可以清除病原体、控制肠道共生细菌的定植，反过来，一些抗菌蛋白的产生又受肠道微生物群和(或)其产物的调节[34-35]。例如，胰岛再生源蛋白3γ是将肠道共生细菌与肠道上皮物理分离所必需的抗菌蛋白[36]，据研究报道，胰岛再生源蛋白3γ在酒精中毒患者及经酒精处理的小鼠中受到抑制[37-38]，而增加益生菌乳酸杆菌和双歧杆菌可以恢复胰岛再生源蛋白3γ的特性，并控制细菌过度生长[38]。一项研究显示，在HT患者中已经检测到十二指肠远端肠上皮细胞的超微结构形态学改变，透射电镜观察到微绒毛厚度的变化以及相邻微绒毛间距的增大，且在这些患者中，通过乳果糖/甘露醇测试对肠道通透性进行了评估，结果显示，与对照组相比，这些患者已出现“肠道渗漏”[39]。表明肠道微生物群和上皮屏障在HT的发病过程中起重要作用。

2.4益生菌与HT的关系 经过人们长期的观察、研究及总结，最终对益生菌的定义达成共识，即益生菌是一种“活的微生物，当摄入足够的量时，对宿主的健康有益”[40]。益生菌的种类主要包括乳酸杆菌、双歧杆菌和肠球菌。在乳酸杆菌中，嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌和罗伊氏乳杆菌已得到广泛的研究和记载[41]。目前，多项研究已证实了益生菌对自身免疫性疾病的积极作用[42-43]。早期口服益生菌VSL#3可减少非肥胖糖尿病小鼠胰岛炎症和β细胞破坏率，预防非肥胖糖尿病小鼠的1型糖尿病发展[44]。同样，在结肠炎中益生菌VSL#3不仅可以降低结肠的炎症程度，还显著降低了复发性结肠炎小鼠的体重减轻情况及病死率[45]。沿着这个方向，猜想益生菌对HT的影响也可能是积极的。但关于益生菌与HT的研究却得出了与上述结果不同的结论。在体外实验中，某些益生菌可能会通过其自身蛋白诱导形成自身抗体攻击甲状腺组织来促成HT的发生，而通过计算机程序模拟发现，双歧杆菌属和乳酸杆菌属特定菌株的蛋白成分与甲状腺球蛋白、甲状腺过氧化物酶的氨基酸序列有同源性，并在体外通过酶联免疫吸附测定法检测到双歧杆菌属和乳酸杆菌属的某些蛋白质会与天然抗原甲状腺球蛋白、甲状腺过氧化物酶竞争，选择性结合甲状腺球蛋白抗体、甲状腺过氧化物酶抗体；而在包含甲状腺过氧化物酶抗体和不包含甲状腺过氧化物酶抗体的血清样本中，前者抗体与肠道微生物抗原发生交叉反应的概率是后者的3倍[44]。当出现肠道炎症、肠道通透性增加时，肠道中某些益生菌蛋白质成分进入人体血液循环中，诱导自身抗体生成，攻击与其有同源性氨基酸序列的自身抗原，造成组织损伤，可能是HT等自身免疫性疾病发生的因素。尤其是对于有遗传易感性的人群，肠道微生物可能作为一种环境因素，促进HT的产生。然而，Zhou和Gill[45]的研究将皮下注射甲状腺球蛋白的小鼠作为对照组，将皮下注射甲状腺球蛋白并喂养鼠李糖乳杆菌HN001和乳双歧杆菌HN019的小鼠作为实验组，结果显示，16.67%～50%的小鼠发生轻度的实验性自身免疫性甲状腺炎，且甲状腺中有淋巴细胞浸润；而益生菌喂养的小鼠不会诱导全面的实验性自身免疫性甲状腺炎，实验组与对照组相比，脾脏重量指数、淋巴细胞增殖、脾脏细胞增殖指数差异均无统计学意义。

综上所述，益生菌可能作为一个中立者，既没有减轻实验性自身免疫性甲状腺炎的炎症反应，也不会诱导或帮助发展实验性自身免疫性甲状腺炎。虽然，益生菌有助于预防和治疗其他自身免疫性疾病，但就目前而言，益生菌对于HT的影响仍不明确，仍需通过体内、体外、动物实验等多种手段进行求证。探索两者之间的关系，可能会为HT的预防和治疗提供新的思路。

3 小 结

肠道微生物与人体的免疫、代谢、营养等方面息息相关，也影响着自身免疫性疾病的发生、发展和转归。目前，肠道微生物与HT之间相互影响的研究仍处于初步认识阶段。肠道微生物调节了甲状腺激素的分泌，从而改变了甲状腺功能。依靠肠道微生物形成的肠道屏障一旦出现肠道渗漏也可以诱导HT的发生，同时，HT也会反作用于肠道，引起肠道菌群紊乱。然而，肠道微生物是否影响HT的遗传易感性、触发HT的具体机制、对HT患者自身免疫如何调节、益生菌对于HT的作用等问题仍是未知。相信随着对问题研究的深入，会为肠道微生物与HT的关系及作用机制提供更有力的证据，为HT的预防、诊断、治疗提供新的思路。