多发性硬化与肠道菌群关系的研究进展▲

陶京瑞 顿玲露 卢昌均 周哲屹

(1 广西中医药大学研究生院，南宁市 530000，电子邮箱：1378228239@qq.com；2 广西中医药大学第三附属医院脑病科，柳州市 545000)

【提要】 多发性硬化(MS)是以中枢神经系统白质炎性脱髓鞘病变为主要特点的自身免疫性疾病，具有发病率高、致残率高、复发率高的特点。目前对MS的发病机制尚未完全明确，同时也缺乏有效的治疗手段，但随着社会对该病的重视，相关研究也得到很大的发展；人体肠道内有数万亿微生物，在维持宿主健康方面起着重要作用。近期研究发现，改善MS患者失调的肠道菌群可以改善机体免疫调节及免疫抑制。本文就MS与肠道菌群的关系研究进展进行综述。

多发性硬化(multiple sclerosis,MS)可导致瘫痪、失明、认知功能障碍等，是一种严重的终身进行性致残性中枢神经系统疾病，好发于青壮年，女性多于男性，男女患病率比率为1 ∶1.5～1 ∶2[1]。据统计，在患病人群中，有20%的患者会丧失工作能力，13%的患者有自杀倾向，MS已成为中青年人群中仅次于创伤性疾病的致残主要原因[2]。MS治疗周期长、难度大，每名MS患者的年医疗费用从2011年的45 471美元增加到2015年的 62 500美元，平均年增长率为 8.3%，成为继炎性疾病、糖尿病和癌症之后的第四大医疗费用最昂贵的疾病，对家庭及社会造成严重危害[3]。目前MS的发病机制尚未完全明确，很可能是多因素综合作用的结果。研究发现，MS患者携带的易感基因与环境中某些因素的相互影响对发病起着重要作用[4]。肠道菌群数目多、种类繁，在人体生理活动中扮演着重要角色，对人体各个系统有不同程度的影响。越来越多的研究表明，肠道菌群在MS的发病过程中起着重要作用，研究如何通过改善肠道菌群进而防治MS，可为临床上防治MS提供新的思路和作用靶点，对改善患病人群的生活质量具有十分重要的意义。本文根据近年来的研究报告对MS与肠道菌群的关系进行综述，为从肠道菌群的角度防治MS提供理论和实验依据。

1 肠道菌群概述

肠道菌群是指寄居在人体肠道内数量庞大的微生物群，由近1 000万亿个微生物组成，肠道微生物群基因是人体基因数量的250～800倍，有“人体的第二大基因组”之称[5]。肠道内数量最多的是专性厌氧菌，具有促进营养物质合成及消化吸收、抗感染等作用。正常情况下，肠道菌群与宿主之间形成长期共生关系，二者维持着动态平衡，对人体免疫、代谢等都起着重要作用。当菌群数量、种类发生变化时，人体内环境的稳态会被打破。激素、抗生素、免疫抑制剂的使用、不合理的饮食摄入等都会影响肠道菌群的平衡，其中长期使用广谱抗生素是肠道菌群失衡最常见的原因[6]。肠道菌群对于促进人体发育和维持内环境稳态有着重要意义。

2 肠道菌群与MS

2.1 微生物-脑-肠轴 脑-肠轴是连接大脑与胃肠并由神经-内分泌系统介导的双向调节轴[7]。脑-肠轴具有调节神经免疫和内分泌的功能，其结构主要包括中枢神经系统、自主神经系统、肠道内神经系统等，各系统共同调节着胃肠道和大脑的生理活动[8]。肠道菌群可以通过多途径协同调节神经与胃肠功能，在大脑与肠道之间形成一个相互作用并发挥调控作用的轴，即微生物-脑-肠轴[9]。研究表明，在MS患者肠道内有包括厚壁菌门及拟杆菌门等细菌数量和种类的改变[10]。Ochoa-Repáraz等[11]发现，丁酸盐与肠调节性T细胞(regulatory T cell,Treg)细胞分化、加强肠道黏膜壁的完整性有密切关系，而MS患者肠道内产丁酸盐的粪便杆菌丰度明显减少，因此，微生物-脑-肠轴功能紊乱与MS及多种疾病相关。

2.2 肠道菌群影响MS发生和发展的作用机制

2.2.1 肠道菌群影响Treg/Th17的平衡：在宿主的免疫调节系统中，CD4+T淋巴细胞作为中枢神经系统髓鞘抗原靶点，被认为与其他免疫效应物一起在免疫稳态维持及宿主防御中扮演着重要角色，在MS发病机制中起着关键作用[12]。CD4+T细胞是肠道淋巴细胞中介导宿主保护以及稳态反应的主要细胞群[13]。CD4+T细胞在肠道菌群的诱导下，可以分化成Treg、Th17等细胞亚群。Th17分泌的细胞因子白细胞介素(interleukin，IL)-17A、IL-17F、IL-22可诱导肠道上皮细胞产生紧密连接蛋白和抗菌肽，参与机体炎症反应的发生。转化生长因子(transforming growth factor，TGF)-β的表达水平影响着T细胞的分化，高表达水平的TGF-β可诱导适应性调节T细胞产生，而低表达水平的TGF-β可诱导T细胞向Th17分化[14]。Treg细胞可以产生IL-10、IL-2、IL-35等抗炎细胞因子，这些细胞因子可以与树突状细胞CD28配体相互作用，对肠道共生菌群起着免疫保护作用[15]。有研究证明，肠道菌群中的脆弱拟杆菌可以通过它的荚膜多糖A刺激CD4+T细胞膜表面Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)2表达诱导产生Treg细胞，从而促进有利于肠道乃至人体的免疫抑制[16]。研究人员对MS患者体内的细菌进行分离鉴定发现，乙酸钙不动杆菌及阿克曼菌是与MS显著相关的特异性细菌[17]。大量研究表明，肠道菌群的数量和种类影响着Treg/Th17细胞平衡，Treg/Th17细胞平衡对人体肠道内外环境稳态的维持起着重要的作用，而Treg/Th17细胞失衡是MS的主要病理因素[18]。因此，肠道菌群影响着MS的发生。在MS患者体内，Treg/Th17细胞分化明显偏移，参与炎症及自身免疫性疾病发生的Th17细胞比例升高，而参与自身免疫耐受调节的Treg细胞比例明显下降[19-20]。

2.2.2 肠道菌群影响血脑屏障通透性：血脑屏障是指存在于脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的复杂细胞系统，由脑和脊髓毛细血管内皮细胞和各种血管周围细胞构成。Braniste等[21]发现，包括短链脂肪酸在内的一些肠道菌群可通过上调大脑内皮细胞紧密结合蛋白表达的方式来影响血脑屏障的通透性；他们将小鼠置于无菌环境中，发现其紧密连接蛋白处于低表达水平，血脑屏障通透性增加，给予一定干预措施后，在肠道菌群恢复至正常状态下，血脑屏障的功能也恢复至正常水平。而血脑屏障作为机体的天然屏障，可以有效阻止大部分有害物质进入脑内，维持中枢神经组织内环境的相对稳定。研究表明，当血脑屏障通透性增加时，机体内的免疫细胞和免疫因子将会随着血液循环到达中枢，诱发中枢免疫应答紊乱，引发MS的病理改变[22]。因此肠道菌群也可能通过影响血脑屏障的通透性来影响MS的发生。

2.2.3 肠道菌群影响肠道屏障通透性：肠道屏障由化学屏障、机械屏障、免疫屏障、生物屏障共同构成。在正常情况下，这些肠道屏障共同阻挡肠道内如细菌、毒素等有害物质穿过肠黏膜进入宿主体内，维持内环境的稳态，以保证人体的正常生理活动。肠道相关淋巴组织是与肠组织相关联的淋巴组织，其所含的固有免疫细胞和获得性免疫细胞可以通过识别微生物信号和特定抗原调节自身的抗炎以及促炎反应[23]。有研究表明，复发缓解型MS患者的肠道屏障通透性增加[24]。肠道菌群紊乱可引发MS患者肠道屏障功能受损，在一项研究中发现，当人体感染沙门氏菌后，其肠道黏膜固有层血管内皮细胞的质膜相关蛋白1异常表达，肠道通透性也会随之增加[25]。肠道菌群作为肠道屏障的一部分，菌群紊乱时屏障被破坏，各种毒素及其代谢产物穿过屏障，引起机体免疫应答反应，可诱发MS及多种疾病的发生。

2.3 干预肠道菌群防治MS 肠道菌群的丰度及种类的改变影响着MS的发生和发展。益生菌是一类具有活性的微生物，作为“无毒的免疫调节剂”，大量补充可以改变肠道菌群的构成和功能，与治疗MS的药物联用，可以提高疗效[26]。有研究发现，将L.plantarum A7和B.animalis PTCC 1631混合制剂喂食实验性自身免疫性脑脊髓炎小鼠后，EAE小鼠症状减轻，其作用机制与益生菌诱导抗炎因子(IL-4、IL-10、TGF-β)的分泌，抑制促炎因子(干扰素-γ、IL-17、IL-6、T盒子转录因子、维甲酸相关核孤儿受体)的产生相关[27]。每天给予MS患者口服由乳酸菌和双歧杆菌菌株混合而成的益生菌12周后，可明显改善MS患者的扩展残疾状况量表评分[28]。大量实验证明，益生菌对改善中枢神经系统功能，抑制MS的发生和发展有着积极作用[29]。

另外，有研究表明运用粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)治疗MS合并严重便秘，可以改善患者肠道功能[30]。Makkawi等[31]发现MS患者接受FMT治疗后其扩展残疾状况量表评分得到改善。FMT作为微生物靶向治疗，有相对较高的安全性、耐受性和优越性，对于MS的治疗具有很大的潜力，采用FMT方法重建肠道菌群为MS等疾病的治疗提供了新的思路[32]。

维生素D是人体重要的微量元素，在调节免疫系统功能、防治MS中发挥着重要作用。维生素D的缺乏可诱导肠道内产生叉头/翼状螺旋转录因子3+Tregs细胞，导致免疫反应改变，肠道菌群发生紊乱[33]。Munger等[34]对超过18 700例健康女性进行前瞻性研究，结果提示维生素D摄入量可影响MS的发病率，相比于饮食中维生素D摄入量低的女性，维生素D摄入量较高的女性(约700 IU/d)MS的发病率降低了33%。因此，补充维生素D在预防和逆转MS中起着重要作用，可能与其可以影响肠道菌群有关。

有研究表明，发病期间合理应用抗生素可以调节肠道菌群，对于延缓EAE的进展有着重要意义[35]。有研究发现，给予小鼠口服广谱抗生素可以增加调节性CD5+B淋巴细胞数量，降低EAE的易感性[35]。此外，适量的运动、合理的饮食等均可有效维持肠道菌群的稳定状态，对MS的发生和发展有积极的防治作用[36]。

3 小 结

MS的发生是多因素作用的结果，感染、维生素D缺乏、吸烟、熬夜等都是影响MS发生的危险因素[37]。目前MS的病因及发病机制尚未完全清楚，肠道菌群的改变可在多个层面上影响MS的发展，如影响Treg/Th17细胞平衡、血脑屏障通透性、肠道屏障通透性等。通过调节肠道菌群来防治MS，已成为研究热点。肠道菌群的稳定对于改善局部肠道功能以及调节全身内环境稳态有重要作用。虽然干预肠道菌群类药物在EAE动物模型中的运用研究有了一定的进展，但目前仍停留在动物实验研究上，尚缺乏大量临床研究的证据。深入研究肠道菌群与MS的关系，有助于探索MS的防治策略，为靶向肠道菌群防治MS提供新的研究思路。