肠道菌群与自身免疫性甲状腺疾病的研究进展

祝 青，王雪琴

(1 南通大学医学院，南通 226001；2 江苏省南通市第一人民医院内分泌科)

肠道菌群是定植于人体胃肠道内的庞大微生物有机群体，参与了机体生理功能的维持，与营养物质的吸收消化、内分泌激素的代谢平衡、免疫反应的调节应答密切相关，二者相互作用，使宿主保持相对稳定[1]。当机体受到各种因素的影响使菌群发生定量或定性的改变时，称为肠道菌群紊乱。自身免疫性甲状腺疾病(autoimmune thyroid disease,AITD)是一种以甲状腺相关抗原暴露激活为特征的器官特异性自身免疫性疾病，主要包括桥本甲状腺炎(Hashimoto′s th yroiditis,HT)和Graves 病(Graves′ disease,GD)。肠道菌群紊乱会扰乱免疫平衡并破坏对自身抗原的兼容性，从而导致自身免疫性疾病的发生。本文就肠道菌群紊乱与AITD 之间的相关性研究进展作一综述。

1 肠道菌群

成人胃肠道中定植着约1014个微生物，其数量是人体体细胞数的10 倍，重达1～1.5 kg，编码约330万个基因，是人类基因数量的150 多倍[2]。它们以渐进的方式分布在人体的肠道中，胃和十二指肠中较少，空肠和回肠中增加，然后在结肠中达到最大浓度[3]。出生时人胃肠道微生物群的组成相对简单，随着时间的推移其复杂性逐渐增加，在成年后保持相对稳定，但受长期饮食变化、药物影响(抑酸剂或免疫抑制剂)及局部或全身病理变化的干扰而发生改变[4]。人类肠道菌群可分为7 大门，其中厚壁菌门占50%～60%、拟杆菌门占10%～48%、放线菌门和变形菌门占比＜1%[2]，真菌、病毒、螺旋体等占比更少。肠道菌群有重要的生理功能，包括摄取食物中的能量、参与物质的代谢、形成黏膜屏障、促进免疫系统发育与成熟及保护宿主免受病原攻击等[5]。同时，肠道菌群也受宿主遗传、饮食和环境等因素影响，具有多样性和宿主特异性，二者相互作用，使宿主保持相对稳定。

2 肠道菌群与甲状腺稳态

肠道菌群对于宿主的发展、消化的维持和免疫的稳定至关重要[6]。当微生物群稳态受损发生生态失调时，上皮屏障功能障碍会导致消化道和全身性疾病，主要为免疫和代谢性疾病。肠道在营养物质、药物和激素的代谢中发挥至关重要的作用，包括外源性和内源性碘甲状腺原氨酸和涉及甲状腺体内平衡的微量营养素[7]。

2.1 肠道菌群与甲状腺相关微量营养素 甲状腺是内分泌系统重要的调节器官。硒和碘在维持甲状腺体内平衡方面起关键作用。迄今为止，对这两种营养素在胃肠道的吸收尚未完全了解[8-9]。

碘是重要的甲状腺激素分子构成元素。尿碘排泄是碘含量和状态可靠的衡量指标。吸收性黏膜显著减少和微生物群组成的变化，似乎可稳定地改变尿碘排泄[7]。硒是参与甲状腺激素代谢的重要微量元素，在甲状腺素(thyroxine,T4)向三碘甲状腺原氨酸(triiodothyronine,T3)的转化中起着重要的作用，并能保护甲状腺免受激素合成过程中氧化应激反应的损伤。甲状腺腺体富集了人体绝大多数的硒[10]。人体内甲状腺激素的代谢受硒的含量和状态的影响[11]。肠道菌群对硒的亲和力、硒蛋白合成的必需元素(脱碘酶、谷胱甘肽过氧化物酶等)，能够影响宿主中硒的可用性。在硒短缺的情况下，亲和力的增加会降低宿主中硒蛋白的可用性。但在硒供应充足时，这种竞争是否对人类产生生理作用尚不清楚[9]。

2.2 肠道菌群与碘化甲腺原氨酸的代谢 脱碘同工酶是碘甲状腺原氨酸最重要的代谢途径。在所有外周组织中不对称分布的脱碘酶维持着外周甲状腺的稳态。在肝脏中，硫酸化共轭和葡糖醛酸化在碘甲状腺原氨酸的代谢中发挥重要作用。硫酸化增加了脱碘酶的失活，而葡糖醛酸提供了大量的共轭T4，并通过胆汁反流入肠腔[12]。肠道菌群会影响酶的活性，因此微生物群的组成可能参与了甲状腺体内平衡的关键途径，但这种假设有待进一步证实。

2.3 肠道菌群与甲状腺自身免疫 在小鼠和人类中，肠道容纳了大部分的免疫系统，比任何其他淋巴器官具有更多的免疫球蛋白分泌细胞。肠黏膜表面也是食物抗原、致病菌和共生菌群的接触部位，其完整性可防止外界因素进入黏膜下侵入机体[13]。亚黏膜免疫细胞暴露于未被识别的抗原，可能导致炎症甚至自身免疫性疾病的发生[14]。研究[15]表明，肠道中未消化纤维的细菌发酵产物(如丁酸盐)可抑制脂多糖诱导促炎细胞因子的表达，包括肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-6 和核因子κB 在外周血单核细胞中的活化。肠道菌群紊乱可能会扰乱精细调节的免疫平衡及破坏对自身抗原和非致病性非自身抗原的耐受性，从而导致自身免疫性疾病。因此，需要维持机体对病原的免疫反应性和对自身抗原的耐受性之间的平衡以维持肠道内的稳态。这种能力是由肠道抗原递呈细胞如树突状细胞驱动的，它与肠道菌群协同作用，能够区分病原体和共生菌群[16]。微生物群还通过诱导特异性整合素和趋化因子受体来调节树突细胞维持口服耐受性[17]。

2.4 肠道菌群对甲状腺素吸收的干扰 药物的生物利用度很大程度上取决于其穿过肠屏障的能力，肠屏障的完整性和功能受微生物群组成的影响。在生物药剂学分类系统[18]中，口服甲状腺素是低渗透性药物，主要从肝肠循环进入上消化道循环吸收与重吸收[19]。甲状腺素通过以下机制被靶细胞吸收：(1)特定的转运蛋白；(2)多特异性转运蛋白(转运芳香族氨基酸和类固醇)；(3)被动扩散[20]。上消化道功能紊乱和肠道菌群结构改变相关[21]，同时伴随着机体甲状腺素需求量的增加[22]。肠道菌群紊乱可能是导致甲状腺素吸收不良的原因之一。

3 肠道菌群与AITD

AITD 是T 细胞介导的一组器官特异性自身免疫性疾病[23]，临床上以HT 和GD 最常见，其共同特征为环境因素触发有遗传背景(携带易感基因)的个体。其发病机制为免疫耐受遭到破坏及甲状腺内淋巴细胞聚集。许多代谢性及免疫相关疾病如1 型糖尿病[24]、2 型糖尿病[25]、代谢综合征[26]、非酒精性脂肪性肝病[27]、炎症性肠病[28]、系统性红斑狼疮[29]及类风湿性关节炎[30]等与肠道菌群失衡多存在一定的相关性。AITD 是最常见的自身免疫性疾病，肠道菌群与AITD 存在一定的相关性。

3.1 肠道菌群与HT HT 又称慢性淋巴细胞性甲状腺炎，是青少年和儿童最常见的甲状腺疾病，也是导致儿童获得性甲状腺功能减退最常见的原因。其特征在于甲状腺内单核细胞浸润和产生针对甲状腺球蛋白和甲状腺过氧化物酶的自身抗体[31]，临床以甲状腺功能减退为特征。本病尚无针对病因的治疗措施，临床治疗主要针对甲状腺功能减退和甲状腺肿的压迫症状。

包括感染在内的环境因素对在遗传易感个体中引发桥本甲状腺炎至关重要。此外，肠道通透性增加和上皮内淋巴细胞浸润的肠病可能增加甲状腺自身免疫失调的风险。然而，只有少数研究涉及肠道与桥本甲状腺炎之间可能存在的联系。在桥本甲状腺炎的小鼠模型中，益生菌菌株鼠李糖乳杆菌HN001 和乳双歧杆菌HN019 已被证实可促进小鼠脾细胞产生γ 干扰素[32]，但对疾病的发展既无促进作用也无抑制作用[33]。物种多样性是研究生态多样性、群落结构及维持群落稳定性的重要特征。2017年，H.M.ISHAQ 等[34]对HT 患者肠道菌群多样性和丰富性指数的对比分析表明，与对照相比，HT 中肠道菌群的多样性增加，大肠杆菌的数量明显增加。同年，F.ZHAO 等[35]发现HT 患者肠道菌群中细菌丰度和多样性水平相似，但HT 和对照组肠道菌群的总体结构有显著差异。进一步证实肠道菌群和桥本甲状腺炎之间的关系，从而预防疾病的发生，选取合适的早期诊断指标及改进后期的治疗方法是我们日后研究的重点。

3.2 肠道菌群与GD GD 又称弥漫性毒性甲状腺肿，是一种临床上最常见的以甲状腺激素分泌增多为主要特征的器官特异性自身免疫性甲状腺疾病。其特点是甲状腺毒症、弥漫性甲状腺肿及眼征。临床多表现为心悸、易怒、怕热、多汗、腹泻、月经失调、甲状腺肿大、突眼或眼球运动受限等症状。GD 治疗方法为抗甲状腺药物对症治疗、放射性131I 治疗和手术切除治疗。

临床GD 的发病主要与免疫调节有关的环境因素如肠道菌群或感染等相关。研究[36]表明，乳杆菌和双歧杆菌等益生菌有抑制自身免疫性疾病发生的作用。给予小鼠口服益生菌可诱导小鼠体内产生白细胞介素-10，从而减缓1 型糖尿病和炎症性肠病的发展。2013年，张晓薇[37]用16S rDNA-聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳方法分析GD 患者肠道菌群与健康对照组的多样性，发现两组菌群的构成即定植菌群的多样性并无明显差异，经凝胶切割回收测序其中一个有差别的条带亮度，发现是普雷沃氏菌。2014年，L.ZHOU 等[38]研究表明，甲状腺功能亢进患者肠道菌群多样性增加，双歧杆菌、乳酸杆菌较健康对照组显著降低，梭菌、肠球菌显著升高。普雷沃氏菌属是肠道菌群构成的重要成员之一，免疫抑制与其丰度的降低相关[39]。2017年，韩璐[40]通过荧光定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)技术证实GD 患者肠道菌群中分节丝状菌和普雷沃氏菌水平显著高于正常对照组。H.M.ISHAQ 等[41]再次研究发现GD 患者肠道菌群多样性和丰度显著低于健康对照组，在门、科、属、种水平上有显著变化。可推断菌群在GD 的发生和发展过程中有一定的作用。因此，进一步深入研究肠道菌群紊乱，可为疾病的预防、诊断及治疗提供新的靶点。

4 粪菌移植(fecal microbiota transplantation,FMT)

FMT 是将健康供体粪便中的功能菌群移植至患者肠道内来调节其肠道菌群，重建正常工作的肠道微生态系统。公元400 多年前，中国学者葛洪最早使用粪便治疗疾病。1958年，美国医生B.EISEMAN 首次通过粪水灌肠治愈3 例伪膜性肠炎病重患者。FMT 是证明菌群与许多疾病存在相互作用的直接证据，已成为近年来生物医学和临床医学的研究热点。多种疾病受益于FMT 治疗，包括艰难梭菌感染、炎症性肠病、肝病、血液病等，FMT 良好的临床疗效为多种疾病中菌群-宿主间相互作用的意义提供了关键的证据。FMT 的适应证将会覆盖艰难梭菌感染以外的更多疾病，利用菌群数据进行建模并预测慢性疾病的方法正在成熟[42]。

5 展 望

AITD 患者肠道菌群的变化与甲状腺功能、甲状腺自身抗体、甲状腺体积相关，提示肠道菌群在AITD 发病过程中扮演一定的角色。但是，同为AITD的HT 和GD，其肠道菌群多样性研究结果并不相同，具体菌群的变化也不一致。肠道菌群影响AITD的发生发展，或是AITD 导致了肠道菌群的改变，其因果关系尚未得到证实。肠道菌群与AITD 相关性的研究只是冰山一角，研究结果仍存在争议。因此，关于肠道菌群与AITD 之间的相关性仍需进一步证实，肠道菌群作用于AITD 的机制仍待阐明。FMT 是一种新型治疗方案，针对特定器官的选择性菌群移植将成为可期待的治疗选择[42]，对AITD 的预防、早期诊断及后期的治疗具有指导意义。