幽门螺杆菌感染、治疗对胃内菌群的影响研究进展

杜秋颖，张文燕，郑川川，岑朝

1 右江民族医学院研究生学院，广西百色533000；2 右江民族医学院附属医院

幽门螺杆菌(Helicobacter pylori, H.pylori)是胃内微生物群中的特殊致病菌，自从1983年Marshall和Warren共同发现这种独特的螺旋状革兰氏阴性菌以来，我们已逐渐揭开了H.pylori的神秘面纱，H.pylori感染机体后会通过不同机制影响疾病的发生、发展和转归，而其感染也是胃癌前病变的重要病因[1]。世界约有50%人口感染H.pylori，其中多为无症状感染，约10%发展为消化性溃疡、萎缩性胃炎、胃癌、MALT淋巴瘤等疾病。胃微生态平衡是宿主-环境-微生物群共同作用的结果，随着高通量测序技术和生物信息学分析技术的不断发展，微生物群的作用逐渐受到重视。胃内微生态作为一个动态平衡的整体，在H.pylori感染和治疗时，胃内微生物之间产生交互作用，不同微生物及其代谢产物相互影响，共同引起内环境变化，从而引起人体代谢、免疫等功能改变，进一步影响机体的健康。通过探讨H.pylori感染对胃内菌群结构的影响及经过治疗后H.pylori感染患者胃内菌群结构的恢复及改变，有助于从微生态等角度进一步探究H.pylori感染的致病机理，为H.pylori感染相关疾病的治疗提供新思路。现将H.pylori感染、治疗对胃内菌群的影响研究进展综述如下。

1 H.pylori与胃内菌群的关系

人们认为胃的高酸环境是其成为“蛮荒之地”的关键因素，H.pylori的发现推翻了胃是无菌器官的陈旧观念，随着检测技术的发展，我们逐渐意识到胃中存在一个复杂而多样的微生物群落，胃内有超过一百种的细菌和多种真菌菌落[2]。目前普遍认为，健康人胃内的变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和梭杆菌门为优势菌门，罗氏菌属、链球菌属、韦荣球菌属、普氏菌属等[3]为优势菌属，但不同的研究结果也有部分差异。胃内这些细菌在维持胃稳态中发挥了不可或缺的作用。COKER等[4]研究表明，胃内菌群分布从黏膜层到胃液在空间上具有特异性。胃黏膜与胃液的菌群有所不同，与胃黏膜相关菌群相比，胃液相关菌群相对不稳定，容易受到饮食和其他因素的影响。另有研究[5]表明，胃体和胃窦黏膜菌群较相似，提示胃内菌群差异可能与胃标本的成分不同相关，而不受胃解剖学部位的影响[6]。此外，传统检测和高通量技术分析等多种研究方法所得出的胃内菌群结构也有所不同，不同菌群的相对数量差异还存在于各个个体间，这些差异可能与被研究宿主基因、健康状态、宿主环境差异、药物治疗和医疗干预等因素相关[2,7]。

当然，胃内菌群也并不是一成不变的，它们之间存在着复杂的相互作用。H.pylori作为胃内特殊的致病菌，存在于有症状或者无症状人群的胃组织中，其与慢性萎缩性胃炎、胃癌[8]等多种消化系统疾病的发生有关，因此，研究其与胃内其他菌群的共生关系尤为重要。胃内菌群的菌种数量及分布都因H.pylori定植而受到不同程度的影响，已经有实验[2,9]指出，H.pylori感染可能影响乳酸杆菌和双歧杆菌在胃内的定植。还有证据[10-12]表明，H.pylori与变形杆菌之间存在正相关。同时，某些种类的胃内细菌也会干扰H.pylori的定植[2,9,13]。体内外及动物实验研究[9]发现，乳酸杆菌可以抑制H.pylori的生长和增殖。许多定植在胃内的益生菌通过与H.pylori竞争胃内黏附受体结合位点，产生抑制H.pylori定植的物质[13]，使H.pylori转变为球形等方式与H.pylori相互“抗衡”[14]。大量的非幽门螺杆菌可能参与“争夺”定植，降低H.pylori数量[9]。这些都提示着复杂的“网格”作用存在于在菌群之间。然而，也有些研究的结论却大相径庭，这可能与宿主差异[15]、样本量[16]等主观或客观因素相关。

2 H.pylori感染对胃内菌群的影响

胃内菌群之间存在相互作用的关系，年龄和疾病可能是影响它们共生关系的因素，如儿童和成人感染H.pylori后胃内菌群改变不同，发生H.pylori感染相关胃恶性疾病后胃内菌群细菌多样性下降。

2.1 成人H.pylor感染对胃内菌群的影响 有研究[17]表明，成人感染H.pylori后胃中的菌群会发生不同程度的改变。ZHAO等[18]收集了80例慢性胃炎患者的胃黏膜，并通过16SrRNA基因测序检测胃内菌群，他们发现胃黏膜微生物主要由拟杆菌门(44.08%)、变形菌门(27.49%)、厚壁菌门(23.3%)和放线菌门(3.78%)组成。然而，在H.pylori+/CagA+组中各菌门所占比例发生了变化，其中变形菌门的比值升高，相对的拟杆菌门和厚壁菌门比值降低；在属水平上，螺杆菌属和嗜血菌属增加，而玫瑰菌属减少；最终他们得出结论，H.pylori感染会使胃内菌群紊乱，细菌多样性也会降低。另一项前瞻性、多中心临床试验的结果和他们一致。KLYMIUK等[11]收集了30例接受常规胃镜检查且从未接受过H.pylori治疗患者的胃窦部黏膜，并检测其胃内菌群，结果发现H.pylori感染后胃中主要菌门类别虽与正常人一致，但菌门丰度却与H.pylori未感染组存在差异，H.pylori感染组主要以变形菌门为主，且胃内微生物α多样性降低。彭贤慧等[19]也发现，H.pylori阳性及H.pylori阴性者胃黏膜的优势菌属有所不同，且H.pylori阳性者胃黏膜菌群α多样性也有所降低。Gantuya等[17]通过16SrRNA基因测序来比较H.pylori阳性胃炎和H.pylori阴性非胃炎组的胃黏膜微生物群，结果表明H.pylori阳性胃炎组的细菌丰富度明显降低，H.pylori的相对丰度约为90%，而H.pylori阴性非胃炎组具有较高的细菌多样性，其中放线菌、梭菌和拟杆菌的细菌丰度较其他菌门高。

2.2 儿童H.pylori感染对胃内菌群的影响 有研究[15]表明，儿童感染H.pylori后胃中的菌群也会发生不同程度的改变。LLORCA等[10]通过检测51例消化不良患儿胃组织内微生物的16SrRNA，发现H.pylor阳性和H.pylori阴性患儿的胃内菌群有显著差异，H.pylori阴性者拥有更高的细菌丰度及多样性，其中γ变形菌纲、β变形菌纲、拟杆菌纲、芽孢杆菌纲等丰度较高，而大多数H.pylori阳性者胃内优势菌为ε变形菌纲。MIAO等[20]收集55例胃肠道症状患儿的胃黏膜标本，通过16SrRNA扩增分析微生物丰度及组成，结果显示H.pylori阳性儿童的微生物群落丰度和多样性低于H.pylori阴性儿童，且与H.pylori感染呈负相关，H.pylori阳性样本门类中的变形杆菌和属类的H.pylori占比较高，而拟杆菌，硬毛虫，梭菌和放线菌的占比下降。也有学者[15]发现，感染H.pylori对儿童胃中共生菌组成和丰度的影响比成人大得多，他们对比86名患儿的胃液菌群发现，在没有H.pylori定植的儿童和成人中，胃微生物群的总体组成是相似的，仅在低丰度分类单元中有微小差异；H.pylori阳性与H.pylori阴性患儿胃内菌群在多个高丰度分类单元的比例差异显著；此外，他们还发现H.pylori阴性儿童和成人胃内菌群相似，但H.pylori阳性儿童的H.pylori相关细菌群落的多样性明显高于H.pylori阳性的成人，因此他们认为儿童胃中共生菌在H.pylori感染之后比成人更易改变。

由上可知，儿童和成人感染H.pylori后胃内菌群改变有所不同，其原因可能是儿童期感染H.pylori会通过长期诱导胃内局部微环境而改变胃内原有微生物，且存在双向作用，即H.pylori感染导致有害菌滋生，引起微环境失调，又或者因某些因素引起菌群失调而利于H.pylori定植，进而改变胃内环境。BRAWNER等[15]进一步报道，FOXP3、IL-10和TGFβ在H.pylori阳性儿童中高表达，这可能与H.pylori感染后儿童的调节性T细胞反应增加有关，而这对区分自身抗原和外来抗原是有意义的，因此，儿童期感染H.pylori可能会通过促进免疫耐受和下调胃部炎症而在胃中持续存在，故与H.pylori阳性的成年人相比，H.pylori阳性儿童的胃部疾病严重程度较低。此外，针对儿童H.pylori感染后胃内菌群改变的研究比较少，仍需要大样本、多中心的临床对照实验来验证现有的结果，为不同年龄段根治H.pylori方案的选择提供思路。

2.3 H.pylori感染相关胃恶性疾病对胃内菌群的影响 胃癌的发生与多种因素有关，H.pylori感染也是其中的因素之一。胃癌的Correa级联反应模式[21]已经成为当前的研究热点，其启动因子为H.pylori，随之引起的胃酸屏障减弱会使一些有害菌定植并改变胃内菌落结构及代谢[16]，因此有学者认为除了H.pylori外，其他胃内菌群可能共同参与了癌变过程[22]。目前对胃癌级联病理改变过程中胃内菌群变化的研究结论尚有争议。COKER等[4]的研究显示从胃炎，肠化生到胃癌的胃黏膜菌群丰度逐步降低，口腔细菌在胃癌组中富集。有学者[8]的研究也显示胃内菌群α多样性在H.pylori感染相关胃恶性疾病的进展过程中不断降低，并发现罗尔斯通菌属、不动杆菌属、芽孢杆菌属也而呈递减趋势。AVILES-JIMENEZ等[12]收集包括非萎缩性胃炎、肠化生和肠型胃癌患者的胃组织DNA，并应用G3基因芯片进行微生物区系分析后发现，从非萎缩性胃炎到肠化生再到胃癌，细菌多样性呈稳步下降趋势，并且非萎缩性胃炎患者的细菌多样性明显高于胃癌患者。相反，EUN等[23]通过比较不同病理阶段患者胃部菌群发现，H.pylori阳性胃癌患者菌群多样性高于胃炎和肠上皮化生患者，其中链球菌属丰度显著增加，但螺杆菌属的相对丰度低于其他胃病患者，因此他们认为H.pylori感染更可能是引起胃黏膜萎缩和胃酸减少(胃癌发展的有利微环境)的触发因素，而其他菌群可能与H.pylori共同促进胃癌变的发展。尽管根除H.pylori可显著降低没有癌前病变患者的患癌风险，但对已确立的有癌前病变的患者，获益可能微乎其微。LI等[24]对33位(包括H.pylori相关的慢性胃炎、胃肠上皮化生、胃腺癌患者和H.pylori阴性正常者)胃活检样本进行了测序分析，正常组细菌多样性较其他组高，而H.pylori阳性组的胃微生物群多样性显著降低，其他细菌种类的相对丰度也有所改变，其中H.pylori为优势细菌，变形杆菌也是主要参与者，还包括嗜血杆菌、沙雷氏菌、奈瑟氏球菌和嗜单胞菌等。从H.pylori胃炎发展到肠上皮化生和癌症期间，非癌样本中H.pylori丰度与细菌多样性呈反比关系，癌症样本的细菌多样性降低。两项研究[12,23]胃癌进展过程中的细菌多样性的实验产生了矛盾的结果，但两项研究均表明，在以UcoMA为主的UPGMA集群中，慢性胃炎组和胃癌组明显分开，肠化生组分布在慢性胃炎和胃癌组之间，但在H.pylori阳性者中肠化生组在胃炎组和癌症组中存在重叠。而LI等[24]的实验结果表明，胃炎与肠化生胃内菌群在很大程度上重叠，故考虑不同组织学样本分离很大程度上是由于H.pylori的存在，而不是组织学阶段所致，但尽管如此，我们仍然观察到胃癌样品与其他样品的分离现象。这可能还与研究平台、研究人群及样本量等差异有关。有研究[25]使用微阵列G3 PhyloChip表征墨西哥患者的胃微生物群，揭示了乳杆菌菌株从非萎缩性胃炎、肠化生到胃癌的增加趋势。这些结果表明，不仅是特定病原体的变化，胃共生菌群的改变可能在胃癌发生发展过程中起重要作用，且H.pylori感染的作用可能比直接诱导剂更重要。

由上可知，随着Correa序列发展，胃内菌群多样性有可能不断减少，也有可能会增多，我们猜想其原因可能是：在此进展过程中，胃共生菌群可能在H.pylori的致癌性中发挥作用。由于胃酸屏障被不断破坏，胃内原有菌群不适应改变后的胃黏膜环境而不断减少，引起胃内菌群多样性减少，但也有一些有害菌会因改变后的环境适宜其生长而不断滋生，其可能具有硝酸还原酶和亚硝酸还原酶功能，导致饮食中硝酸盐向致癌物(如N-亚硝胺或一氧化氮)的转化增加，并释放破坏DNA的活性氧和氮(它们是有效的诱变剂)[26]，不断加重胃黏膜炎症反应，加速胃癌前病变进展，所以Correa序列发展过程中胃内细菌多样性也有可能增加。此外，H.pylori感染除减少酸分泌外，还可以通过产生氨和碳酸氢盐来改善胃部环境中非驻留细菌的生长条件，各种非幽门螺杆菌细菌可能会竞争并降低H.pylori的定植，故H.pylori在进展至萎缩性胃炎的过程中通常会下降或消失。所以，胃内菌群的变化可能是Correa序列发展的重要因素，而根除H.pylori、调节胃微生态平衡可能是防止癌前病变进展的有效因素。

3 H.pylori治疗对胃内菌群的影响

我国治疗H.pylori感染的一线方案是含铋剂的四联疗法[11]，这种方案根除H.pylori后可以使胃微生物群得到恢复。HE等[27]调查了H.pylori根除对无症状年轻人的胃肠道菌群的短期和长期影响，结果提示根除H.pylori后胃微生物群的α多样性逐渐增加，H.pylori的相对丰度从70%急剧下降到接近0，链球菌、嗜血杆菌和奈瑟氏菌数量减少，而一些有益细菌(乳酸杆菌和双歧杆菌)则增加了。LI等[24]研究显示，根除H.pylori后胃微生物群的α多样性逐渐增加，除了平均相对丰度减少的H.pylori外，变形杆菌、拟杆菌、梭菌和放线菌等丰度均较前增加，且与H.pylori阴性对照之间主要门类的相对丰度非常相似。

然而，不管是三联还是四联疗法都会在短期内影响胃肠道菌群，引起菌群紊乱，这些紊乱有些可以在一段时间后恢复，另一些则不会恢复。先前的研究[28]也表明，标准三联疗法可降低厚壁菌门的相对丰度，而四联疗法使变形菌门的相对丰度增加，拟杆菌和放线菌则减低[29]。OLEKHNOVICH等[30]使用宏基因法检测H.pylori根除治疗后肠道菌群的变化，发现青春双歧杆菌的相对丰度降低，而屎肠球菌的相对丰度增加。但根除H.pylori对肠道内菌群的短期和长期影响尚存在争议。台湾一项1620人的多中心随机研究[31]发现，根除H.pylori的三联、四联疗法会影响胃肠道菌群，他们收集H.pylori感染的成年患者在治疗前及治疗后一段时间的粪便样品，通过16SrRNA检测其肠道菌群发现，与基线相比，四联治疗后造成的α多样性降低和β多样性差异在1年后没有恢复；三联治疗在短期内也会造成α多样性降低和β多样性差异，但在第8周后都恢复基线水平；在门水平上，三联疗法会短期的降低梭杆菌门的丰度，对其他优势菌门未见明显影响；四联疗法会造成拟杆菌门、厚壁菌门和梭杆菌门的相对丰度在短期内显著降低，而变形菌门则显著增加，这些变化都可以恢复到原有水平。在属水平上，在第2周时都观察到了属水平上微生物群相对丰度的显著变化，但在之后大部分变化都得到了恢复，也有某些变化在第8周甚至1年后还没有完全恢复。因此，他们认为三联、四联疗法都会使胃肠道菌群发生改变。而许多研究[27,29]也提示H.pylori根除治疗后肠道内菌群有短期的营养不良，但微生物丰度和组成的降低不是永久性的，肠道微生物可以恢复而无不良事件[32]。HE等[27]研究显示，H.pylori感染者肠道菌群微生物多样性高于健康对照者，根除H.pylori后第26周，梭菌数量增加，潜在有益的肠道细菌富集，而致病性利斯特氏菌降低至接近对照组，提示H.pylori根除后的肠道菌群组成趋向于健康状态而不是营养不良，其原因可能是H.pylori感染可能会削弱胃肠道通透性，导致菌群失调，而根除疗法有助于维持上皮屏障功能。荟萃分析[33]结果显示，在H.pylori根除后的不同随访期内，肠道菌群变化不一致，相对充分的证据表明短期随访期间α多样性下降，但仍有必要进行更多的大样本量的研究，收集更多肠道菌群的中长期变化的可靠数据。

不管是三联或四联治疗都会使用到质子泵抑制剂(Proton pump inhibitor,PPI)和抗菌药物，而二者都可能会引起胃肠道菌群的改变。PPI可能会引起胃肠道微生物群失调。有临床试验[34]报道，使用PPI治疗后胃微生物群的相对细菌多样性降低，长期使用PPI的人在胃黏膜微生物区系中表现出较高的动球菌科、草酸杆菌科和鞘脂杆菌科丰度，在粪便中表现出明显较高的链球菌科、韦荣氏球菌科、氨基酸球菌科、微球菌科和黄杆菌科丰度。也有研究[35]表明，PPI的使用显著增加了链球菌科和肠球菌科的存在，这两个菌科不仅会引起艰难梭菌感染，而且会减少具有共生抗炎作用的粪细菌的数量。多项研究[7,36]显示，PPI使用者胃微生物群α多样性显著降低，细菌组成发生改变，如大肠菌群和乳酸菌在PPI组中更丰富[13]，PPI组具有更多类似于口咽或粪便的细菌[7]，PPI剂量与胃液中链球菌的丰度之间存在显著相关性[37]等。而抗菌药物的使用常与细菌多样性的降低有关[38]。使用抗菌药物可能会对消化道菌群带来不良的影响，例如头孢类抗菌药物可引起胃微生态长期紊乱，致使肠球菌过度生长，乳酸菌的数量减少[39]。而目前H.pylori治疗方案中通常包含两种抗菌药物，这些抗菌药物也可使胃肠道中细菌丰度发生变化，引起胃肠道菌群紊乱。但是，H.pylori根除方案是基于不同抗菌药物联合及PPI的使用，联合疗法对微生物群落的影响以及与H.pylori之间可能还有更复杂的关系。H.pylori感染和治疗都可能改变肠道菌群组成，抗菌药物引起的菌群营养不良通常与胃肠道不良反应有关，盲肠中变形菌门、肠球菌和大肠杆菌丰度的增加及其他改变可能是根除治疗期间出现不良反应的原因[13]。尽管目前H.pylori感染的治疗方法侧重于抗菌策略，但调节肠道菌群也可作为预防不良反应和治疗H.pylori的另一种方法。在此情况下，根除H.pylori治疗期间补充益生菌可能有助于减少抗菌药物相关胃肠道不良反应和微生物变化的发生，益生菌作为单一治疗和与其他药物(包括PPI和抗菌药物)组合使用已经证明可提高根除率，预防、减轻不良反应[28]。但益生菌疗法仍存在一些问题，包括特定益生菌菌株的有效性、剂量和持续时间等。

由上可知，根除H.pylori可导致胃肠道稳态失衡，而越来越多的研究[40]表明，辅助益生菌疗法不仅有利于H.pylori根除，还可以减少H.pylori治疗过程中产生的不良反应。因此，未来的研究将需要深入分析整个微生物群落和H.pylori间的隐藏关系，逐步分析阐明根除H.pylori后胃肠道菌群改变的长期影响，继续深入研究益生菌的作用，有可能找到最优化的联合治疗方案。

综上所述，本研究围绕细菌、宿主、疾病、治疗方面进行综述，胃内菌群存在着相互影响的关系，H.pylori的定植会显著改变胃内菌群的结构，而非幽门螺杆菌通过“争夺”定植而降低H.pylori数量，其中某些益生菌通过不同机制抑制H.pylori的生长和增殖，然而除了微生物间的相互作用外，宿主的年龄和不同疾病可能是影响胃内菌群共生关系的其他因素。儿童和成人感染H.pylori后胃内菌群改变有所不同，儿童期感染H.pylori可能通过长期诱导胃内局部微环境而改变胃内原有微生物。而在H.pylori感染的胃恶性疾病患者研究中发现，慢性胃炎、胃癌前病变、胃癌等疾病的发生、发展可能是H.pylori和其他菌群共同作用的结果，随着Correa序列发展，胃内菌群多样性有可能不断减少或增多，而H.pylori作为启动子逐步引起其他有害细菌滋生，进而加重胃部病变。目前针对清除H.pylori治疗所做的研究证明，根除H.pylori可影响胃肠道菌群，既可能向好的趋势发展，也可能会引起菌群紊乱等不良反应，而微生态制剂的应用可减少不利影响的发生。因此，不断深入研究H.pylori感染对胃内菌群结构的影响，从微观推测宏观效应，既为预测、评估胃相关疾病进展及预后提供新的参考，又为微生态治疗胃内疾病提供新思路。