肠道菌群及IL-23/IL-17轴与溃疡性结肠炎的相关性分析

王淑芳，赵昌东，邵长江，李雪，卢学峰，刘维忠，张秀敏

溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)已经成为临床中较为常见的慢性非特异性肠道炎症性病变，以胃肠道黏膜以及黏膜下层病变为主，部分患者会蔓延至全结肠[1-2]。由于UC患者日排便次数普遍在2次以上，甚者可达到10～30次，严重影响其正常工作生活，且随着病程的延长发生恶变的风险随之提高，所以予以积极的治疗尤为重要[3-4]。近些年来，肠道菌群与炎症反应在UC发生、发展中扮演的角色逐渐被医学界熟知，尤其是肠道菌群紊乱又会与炎症反应产生协同作用进一步加重病情[5]。肠道菌群种类超过1 000余种，其中有害菌和有益菌与疾病的发生、发展密切相关，而肠杆菌、肠球菌、酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌则是有害菌及有益菌的典型代表[6]。本文以UC患者为研究对象，探讨肠菌群、IL-23/IL-17轴与UC的相关性，以期为该病的临床诊治提供基础性资料。

1 资料与方法

1.1 一般资料

选取2015年6月至2019年6月我院收治的100例UC患者为UC组，另选同期100例健康体检者为对照组。纳入标准：①UC的诊断符合《炎症性肠病诊断与治疗的共识意见(2018年，北京)》[3]；②病变处于活动期；③符合世界卫生组织提出的身体上、心理上和社会适应方面良好状态的健康概念[7]的健康体检者；④本研究经医学伦理委员会审批，两组受试者同意研究方案并签署《知情同意书》。排除标准：①缓解期UC；②UC合并其他肠道疾病者；③受试者研究开始前服用过影响肠道菌群、IL-23、IL-17检测结果的药物者；④正在参加其他临床试验者。两组受试者性别、年龄，一般资料间差异无统计学意义(P>0.05)，有可比性，见表1。

表1 两组一般资料比较

1.2 方法

UC组患者于入院当日或次日采集空腹静脉血3 mL，对照组于体检当日采集空腹静脉血3 mL，利用上海科华生物工程股份有限公司生产的卓越400型全自动生化分析仪对IL-23、IL-17进行测定。用干净的竹签将粪便外观异常部分收集起来，外观无异常的粪便则从表面及深处采样，粪便样本为50 g，采集完毕后于1 h内采用法国梅里埃公司生产VITEK32全自动微生物鉴定和药敏分析仪对肠道菌群进行测定。

1.3 观察指标

取两组受试者以及UC组内不同分型患者肠道菌群、IL-23、IL-17为观察指标。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 两组肠道菌群、IL-17、IL-23比较

UC组肠杆菌、肠球菌、IL-17、IL-23高于对照组，酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌低于对照组，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

表2 两组肠道菌群、IL-17、IL-23比较

2.2 UC组内不同分型患者肠道菌群、IL-17、IL-23比较

UC组内轻型患者肠杆菌、肠球菌、IL-17、IL-23最低，酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌最高；重型患者肠杆菌、肠球菌、IL-17、IL-23最高，酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌最低；中型介于其间。各组间差异有统计学意义(P<0.05)，见表3。

表3 UC组内不同分型患者肠道菌群、IL-17、IL-23比较

2.3 肠道菌群、IL-17、IL-23与UC严重程度的相关性

Spearman相关性分析结果提示，肠杆菌、肠球菌与IL-17、IL-23呈正相关性(P<0.05)；酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌与IL-17、IL-23呈负相关性(P<0.05)；肠杆菌、肠球菌与UC严重程度呈正相关性(P<0.05)；酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌与UC严重程度呈负相关性(P<0.05)；IL-17、IL-23与UC严重程度呈正相关性(P<0.05)。见表4、表5、表6。

表4 肠道菌群与IL-17、IL-23的相关性

表5 肠道菌群与UC严重程度的相关性

表6 IL-17、IL-23与UC严重程度的相关性

3 讨论

溃疡性结肠炎属于一种常见病[8]。近些年来该病发病率呈现出明显上升趋势，并且高发年龄段集中于20岁～40岁的青壮年人群[9]。尽管医学界对于UC发病机制的研究不断深入，但迄今尚无一种能够彻底根治的方法，使得该病症已经成为困扰临床治疗的一个棘手难题[10]。与慢性萎缩性胃炎进展至胃癌相同，UC同样存在着进展至结肠癌的风险，所以诊断明确后就需要接受规范而系统的治疗以遏制病情的进一步恶化。目前临床将UC分为活动期及缓解期两大类，其中尤以活动期常见。根据活动期UC患者排便次数以及全身中毒症状又可以分为轻型、中型、重型三种[11]。但是，即便是获得临床治愈，患者在出院后依然存在着较高的复发风险，由此导致病情反反复复，患者生存质量急剧下降。

肠道菌群是定植于人体胃肠道内的微生物，按照一定比例组合并形成相互影响、相互制约、相互依存的内在关联性，在质和量上维持宿主机体的生态平衡[12]。肠道菌群能够刺激多种激素的释放，对机体消耗的营养物质以及生理状态作出反应，同时还可以直接作用于多个系统，形成的化合物种类多样，如神经递质、氨基酸等[13]。目前肠道菌群的生理作用包括以下几点：①抵抗过路菌群及病原微生物的侵袭。有益于机体健康的肠道菌群黏附于某一部位后于此定植和繁殖，形成菌膜屏障以抵抗过路菌的定植以及病原微生物的侵袭，为维持机体生理健康提供有力保障[14]。②增强机体免疫功能。正常菌群可以刺激宿主免疫系统，促使其源源不断地释放免疫调节因子，激活巨噬细胞的吞噬及清除功能，有利于维持内环境的稳定以及免疫功能的运转[15]。③排毒。肠道菌群中双歧杆菌能够拮抗革兰阴性杆菌的定植和增殖，促使其水平下降，随着革兰阴性杆菌浓度的降低，由其释放的内毒素含量亦随之降低，使机体处于健康状态[16]。④抗肿瘤。肠道菌群能够自发的清除部分致癌因子并激活机体中抗肿瘤因子的释放，实现预防肿瘤发生、降低肿瘤发病率的目的。

白细胞介素是机体产生的一类能够作用于多种细胞的细胞因子，该家族成员已经超过了38个，不同成员具有复杂的生理功能且存在着重叠情形，在免疫细胞成熟与活化、免疫调节、炎症反应等进程中发挥至关重要的作用[17]。IL-17为白细胞介素家族中的重要成员，在与相应受体结合和介导下诱发不同程度的炎症反应[18]。IL-23是21世纪初才发现的一种细胞因子，在其结构中包含有亚单位P40以及相应受体，属于异源二聚体细胞因子[19]。IL-23/IL-17轴能够调节IL-17、IL-23的释放，属于T辅助细胞的子集。在IL-17、IL-23源源不断的释放之下引起细胞应答以及局部组织或者全身的炎症反应。

由于UC的发生与炎症反应存在着密切的关联性，而肠道之中又定植着多种肠道菌群，一旦起病势必会破坏整个肠道生态平衡，给炎性细胞因子的侵袭创造了便利条件[20]。目前肠道菌群种类多样，但临床中肠杆菌、肠球菌、酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌最为常见，与疾病之间的关系也最为密切。然而，尽管当前已经有肠道菌群与UC的研究报道，但选取的肠道菌群多集中于某一类，亦或是小样本研究，使得此领域的研究仍然存在着一定的不足之处。

本研究通过对比健康体检者与UC患者肠道菌群、IL-17、IL-23检测结果后发现，与健康体检的对照组相比，UC组肠杆菌、肠球菌、IL-17、IL-23显著增高，而酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌则显著降低(P<0.05)，结果提示UC患者体内存在着明显的肠道菌群紊乱以及炎症反应增强。从结果中可见，轻型患者肠杆菌、肠球菌、IL-17、IL-23最低，酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌最高，重型患者肠杆菌、肠球菌、IL-17、IL-23最高，酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌最低，中型介于其间，差异有统计学意义(P<0.05)，据此表明，肠道菌群、IL-17、IL-23与UC严重程度之间存在着密切的关联性。Spearman相关性分析结果表明，肠道菌群、IL-23/IL-17轴、UC之间均存在着明显的关联性：肠杆菌、肠球菌与IL-17、IL-23呈正相关性(P<0.05)；酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌与IL-17、IL-23呈负相关性(P<0.05)；肠杆菌、肠球菌与UC严重程度呈正相关性(P<0.05)；酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌与UC严重程度呈负相关性(P<0.05)；IL-17、IL-23与UC严重程度呈正相关性(P<0.05)。结果表明，肠道菌群影响IL-23/IL-17轴这一机制在UC发生、发展中扮演着重要的角色，可能为今后临床治疗该病的重要靶点。得出上述推测是基于：①肠黏膜屏障功能障碍为UC的发病基础。肠道菌群可以分为需氧菌及厌氧菌两大类，需氧菌自身具有完善的呼吸酶系统但需要以分子氧作为受氢体，要想快速繁殖就必须具有一个良好的有氧环境，而厌氧菌自身并无完善的呼吸酶系统，受氢体为其天然的有机物，在无氧条件下能够快速繁殖。UC患者需氧菌中酵母菌、双歧杆菌、乳杆菌含量降低，而厌氧菌肠杆菌、肠球菌则显著增加，导致厌氧菌与需氧菌之间的平衡关系被打破，尤其是需氧菌在与肠黏膜相结合之后形成的生物学屏障无法有效抵御条件致病菌的侵袭，厌氧菌快速繁殖之下源源不断的释放出外毒素，进一步加重肠道内存在的炎症反应以及免疫功能紊乱。②IL-23/IL-17轴异常活跃。肠道菌群能够调控肠道内T辅助细胞的分布，调节免疫功能或者形成免疫抑制。在肠道菌群介导下T辅助细胞分布失衡，使得免疫功能下降，IL-23/IL-17轴处于异常活跃状态，IL-17、IL-23源源不断的释放出来，炎症级联反应无限放大，持续对肠道黏膜形成损伤[21]。一旦肠道菌群紊乱状态未得到彻底纠正，即便是UC患者获得了临床治愈，但炎症级联效应依然存在之下势必会造成IL-23/IL-17轴处于异常活跃状态，此点可能为UC难以被彻底根治以及复发率高的重要原因。

综上所述，肠道菌群、IL-23/IL-17轴与UC之间存在着密切关联性，这种关联可能为寻找该病的治疗靶点提供帮助。但需要指出的是，肠道菌群能够对多个细胞信号通路产生影响，而细胞信号通路在UC发生、发展中亦发挥着重要作用，此方面内容有待今后进一步研究。