李军 刘俊英
擎免疫微生态学科新旗帜 擘画健康医疗发展新蓝图
正常成年人肠道内的细菌总重量约1~1.5千克,包含的细菌数量可达到100万亿个,肠道菌群是可以通过影响人体代谢和免疫功能,进而影响机体各脏器的功能,因此被称为“人体的第二器官”。
免疫微生态是生命科学和风湿病学的新方向,肠道微生态是最主要且最复杂的微生态体系,目前有关肠道菌群与人类健康和疾病关系的研究日益增多,并初步揭示了肠道菌群参与调控免疫相关疾病、代谢性疾病、心血管疾病及神经精神疾病等多种疾病的因果机制。菌群、免疫相互作用平衡参与维持人类健康,二者之间相互作用失衡可导致免疫相关疾病的发生、发展。
肠道微生态失衡是造成Treg细胞减少,机体免疫功能紊乱,免疫耐受缺陷,最终导致发病的根本原因。李小峰团队在国内外开展了众多免疫微生态相关研究和实践,通过实验发现,在调节肠道微生态平衡促进Treg细胞生长,抑制Th17生长,纠正免疫耐受缺陷,恢复免疫平衡是治疗风湿性疾病的关键,因此,在慢性病防治过程中,注重防止免疫失衡带来的肠道菌群紊乱,为维护三者和谐统一具有关键性作用。该理念和方法从发病源头上治疗疾病,提高了疗效,降低了感染和死亡的风险,挽救无数患者的生命。
呼吸道分为上下两部分,是机体传导气体的通道,上呼吸道直接与外界相通,是环境中粉尘、异物及病原体进入人体的主要门户。尽管上呼吸道内存在完整的粘膜免疫系统,机体也能通过喷嚏、咳嗽等反射排出入侵物,但仍有大量微生物定植于其中,与宿主和平共处。在某些疾病状态下,由于人体呼吸和吞咽功能协调性下降,微量吸入变得更为频繁,胃食管功能障碍和反流的出现也能加速微生物群的迁入,这在严重的肺部疾病患者中非常常见,即使细菌的迁移率没有改变,相同的微生物数量也会分配到一个更小的地区,这可能部分解释了在严重破坏性肺病患者中观察到的细菌负荷增加原因。
微生物体以群落形式定植于人体皮肤、肠道、呼吸道内,被认为是人体黏膜免疫的重要一环,广泛影响机体所必需的生理和免疫活动。在人体呼吸道菌群生理运行中,上下呼吸道复杂的交互作用不仅会影响微生物与宿主之间的相互作用,还会影响微生物间的相互作用,这两种相互作用都可能参与致病过程。健康呼吸道中正常微生物群落能获取更多必需营养物质及其副产品,相较于一部分有致病潜力的微生物群落更有生长优势,并能促进宿主免疫防御,增强其识别及消灭病原体的能力。
黃河象征祖国的母亲之河,同理,肠道系统亦是人体的生命源泉。肠道微生态是最主要且最复杂的微生态系统,从免疫学角度来说,微生物被视为病原体理应被宿主免疫系统识别并清除。然而大部分的肠道菌群为非致病性,而且与肠上皮细胞处于共生关系,健康的肠道菌群主要在宿主营养代谢、药物代谢、维持肠黏膜屏障完整性、抵御原微生物和免疫调节方面发挥重要作用。同时,免疫系统与肠道菌群相互协同、共同进化,促进免疫系统的发育成熟和功能完善。
消化系统疾病与肠道菌群往往关系密切,研究二者关系对临床工作者在认识相关疾病、病因等方面颇有帮助,更利于患者救治。通过注重培养肠道健康良好菌株“土壤”以维持人体健康肠道环境,促进免疫系统与肠道菌群的相互协同、共同进化,为免疫系统的发育成熟和功能完善提供良好条件。
随着学者对肠道菌群的深入研究,发现脑、肠之间存在着一种双向作用的调控,为了更好地描述大脑和肠道之间复杂的网络关系,“脑——肠轴”应运而生。它是由中枢神经系统、神经内分泌系统、神经免疫系统、自主神经系统(交感神经和副交感神经)、肠神经系统和肠道菌群组成的一种双向信息调节通路,反映出肠道菌群能够通过“脑——肠轴”在宿主的健康和疾病的发生、发展过程中产生重要作用。
人类健康的标志应包含身体健康和心理精神健康两个方面,肠胃的好坏与情绪有关,与思虑有关,二者相互制约相互影响。肠道作为人体最大“免疫卫士”,掌管人体70%以上的免疫力,因此,注重肠道健康对维护身体良好状态具有至关重要的作用。当下人类正进入“脑的世纪”,随着“脑——肠轴”概念的提出,在精神疾病领域的研究不断增加,其作为心灵与精神发生、发育、发展的重要因素,在防治慢性病过程中起着举足轻重的作用。患者在出现精神状况不佳且同时存在消化功能紊乱时,应根据病情合理安排饮食,降低对消极情绪的体验,达到减轻胃肠道负担、恢复消化功能的目的。
关于内分泌与免疫的相关研究正呈上升趋势,Ⅰ型糖尿病本身作为自身免疫性疾病,研究表明肠道屏障功能与微生物免疫失调均与Ⅰ型糖尿病有密切关系。Ⅱ型糖尿病占糖尿病病体总量的95%,因此被称为糖尿病大户。当前,医学科研团队开始注重运用益生菌与粪便微生物移植治疗Ⅱ型糖尿病,其有望将其应用于医学临床应用。与此同时,近年来研究表明,肥胖也可影响机体的免疫功能,不仅可以影响机体的非特异性免疫,还可影响机体的特异性免疫,使体液免疫和细胞免疫功能发生改变,从而使细菌感染的机会多而且严重,降低体重常常能逆转肥胖者的免疫功能。
随着新型测序技术的成熟,宏基因组、宏转录组、代谢组等组学技术的开展,转基因动物及无菌动物模型的完善,将为研究肠道菌群与Ⅰ型糖尿病之间的关系提供有力的研究手段和工具。肠道微生物结构与功能的变化与Ⅰ型糖尿病发生、发展的因果關系尚需要更科学的实验方法和大样本量的人群研究来论证。是否可能通过持续监测宿主肠道微生物的结构及功能变化了解宿主在不同阶段的自身免疫功能,从而提供更有效的生物学标志物来检测Ⅰ型糖尿病的发生仍有待考察。通过研究肠道菌群与Ⅰ型糖尿病之间的关系,将为该疾病的防治开辟一条崭新的道路。
机体与肠道微生物之间存在着共生关系,饮食因素是最有效的肠道微生物组成和功能的调节剂之一,不同的膳食结构不仅会改变肠道微生物的组成部分,而且会影响微生物的代谢,从而对人体生理和疾病过程产生影响。膳食纤维在人们日常饮食中具有相当重要的生理作用,因此,注重膳食纤维的摄入与吸收对于维持人体机能健康运转具有至关重要的作用。建议在日常饮食中应遵循“平衡均细化”饮食原则,少食白盐、白糖、白色肥肉,多食植物性食物等。
饮食中的碳水化合物包括人体可吸收利用的简单碳水化合物(如单糖、双糖、多糖)和不能被消化吸收的复杂碳水化合物,简单碳水化合物可快速影响肠道微生物群的组成和代谢活动,过多摄入糖类物质,通过改变肠道微生态平衡促进了自身免疫病的发生、发展。高糖水平可促进T细胞中线粒体活性氧生成,通过诱导Th17细胞分化,导致自身免疫病病情加重。长期摄入含糖的甜味碳酸饮料或含高果糖的玉米糖浆甜味软饮品、水果饮料等与关节炎的发生风险增高相关,减少精制碳水化合物的摄入,增加全谷物等富含膳食纤维的食物摄入,有助于改善肠道微生态平衡和机体免疫功能,促进长期健康,预防慢性疾病。