口腔菌群和肠道菌群在类风湿关节炎中的研究进展

钱金晶 扶琼 吕良敬

类风湿关节炎(RA)是一种多发于女性的以慢性关节炎症为特征的自身免疫性疾病[1]，其主要临床表现包括持续性的关节滑膜炎、全身炎症和自身抗体的出现，可导致软骨和骨骼损伤、关节畸形甚至功能丧失。因此早期介入预防、及时诊断、早期靶向治疗是关键[2]。目前其发病机制尚不完全清楚，但遗传和环境往往被认为是两种重要的影响因素。菌群属于环境影响因素之一，且近年来RA患者口腔和肠道菌群的研究逐渐成为趋势和热点，其重要性日益凸显。本文对RA与口腔、肠道菌群之间的关系作一综述，希望为后续的临床诊断及治疗提供参考。

一、RA与菌群

RA患者免疫耐受性的打破常先于症状发展，微生物组及其微生物产物的存在和宿主与微生物组之间的双向作用可调节宿主免疫系统的发育和功能[3]。微生物失调可分为3种不同的类型:(1)有益微生物的丧失；(2)潜在有害微生物的过度生长；(3)整体微生物多样性的丧失。这3种类型并不相互排斥，可同时发生。人类微生物群可能是自身免疫的主要参与者，免疫耐受性的丧失可能是由微生物组成的变化引起[4]。

遗传易感个体自身耐受被打破，并开始产生自身抗体，而自身抗体的出现是RA的重要标志，可在部分患者疾病发作的多年前被检测到，最主要的包括类风湿因子(RF)、抗瓜氨酸化蛋白抗体(ACPA)及抗氨基甲酰化蛋白抗体[5]。其中ACPA诊断RA的特异度为95%，敏感度为68%。这些自身抗体的形成与RA的遗传和环境危险因素均相关，如特定的人类白细胞抗原(HLA)等位基因、吸烟、感染、菌群失调等[6]，通常与RA相关的微生物是细菌，如牙龈卟啉单胞菌、变形杆菌、化脓性链球菌及分枝杆菌，EB病毒和巨细胞病毒也可能与RA相关[7]。有研究证据表明，自身抗体反应的诱导发生在外周关节外黏膜部位，包括口腔、肠道、肺等，提示这些部位的菌群失调很可能是RA发生、发展的潜在诱因，为及早在临床疾病发生前对个体进行预防性干预提供了新策略。

目前临床上常规的菌群检测方法包括涂片、细菌培养、聚合酶链反应(PCR)等，然而这些检测方法只适用于鉴别某些特定的病原体或检测其对抗生素的敏感性，存在耗时长、培养要求高、影响因素多等问题[8]。另外还有分子探针技术、基因芯片及宏基因组测序技术等新兴的分子生物学技术,具有检测通量高、速度快等优势，但成本较高，尚未在临床大规模推广使用。改善菌群失调应在促进抗炎共生菌生长的同时消除潜在的致病菌，其措施大致分为以下3类：

1.通过抗生素治疗减少可能致病菌：使用抗生素治疗自身免疫性疾病相关菌群紊乱的局限性在于缺乏特定、确切的病原体。长期使用广谱抗生素导致病原菌减少的同时，也会消耗有益菌，并导致抗生素耐药性的增加。

2.膳食调整促进有益/保护性菌群的生长：调整饮食模式可能通过逆转菌群失调发挥作用。有研究表明，地中海饮食富含纤维、不饱和脂肪酸及抗氧化物，其中纤维在肠道中会被厚壁菌和拟杆菌降解为短链脂肪酸(SCFA)，从而发挥抗炎作用[9]。补充益生菌和益生元也属于一种调整饮食模式的方法，益生菌主要包括产生乳酸的乳酸杆菌属和双歧杆菌属，当服用量足够时对宿主健康可能有益处，而益生元的主要作用为促进肠道益生菌的生长[10]。基于微生物组在RA发病机制中的作用及在RA患者中的变化，益生菌可作为RA的辅助补充治疗。在一项随机双盲临床试验中，将60例女性RA患者随机分至接受干酪乳杆菌或安慰剂治疗8周，研究结束时，乳杆菌组患者症状(关节压痛和肿胀计数)、整体健康评分、RA疾病活动评分(DAS28评分)及IL-10、IL-12、肿瘤坏死因子(TNF)-α水平均有所改善[11]。益生菌也可通过调节口腔内生物膜成分组成，从而改善口腔菌群失调。有研究显示，乳酸杆菌菌株尤其是罗伊氏乳杆菌可降低RA患者的临床附着损失，缓解牙龈炎症症状，显著减少探诊出血的发生率[12-13]。

3.粪菌移植(FMT)[14]：FMT是指将粪便微生物从健康个体转移至患病个体的胃肠道，可观察到患病个体失调的菌群有一定恢复，其作用机制尚不完全清楚。目前有一系列病例报道FMT成功治疗艰难梭菌感染(CDI)、炎症性肠病(IBD)及特发性血小板减少性紫癜(ITP)等多种疾病[15-16]；在RA患者中也有报道[17]，患者为20岁女性，入院时DASA28评分为6.6分，RF滴度为314 IU/ml,入院后接受甲泼尼龙片6 mg/d和硫酸羟氯喹片0.4 g/d的治疗，健康评估问卷-残疾指数(HAQ-DI)从1.4下降至0.7，但关节肿胀疼痛仍很明显，患者接受FMT治疗后第7 d，HAQ-DI迅速下降至0.05并维持4个月以上，该患者总体减药过程顺利。该病例表明FMT有可能对RA起到较好的治疗作用，值得进一步研究。但FMT对该病例的疗效持续时间、FMT使用剂量(需要的菌落数量)与给药频率等仍不清楚，且FMT尚不是一种标准化的治疗方法，相应的监管政策在全球范围内立法也并不统一。

二、RA与口腔菌群、牙周炎

口腔微生物群包含成千上万种细菌，具有防止外在病原细菌或病原体定植、影响全身健康等功能。牙周炎是一种由感染引起的慢性炎症性疾病，其临床特点是邻近组织生物膜牙周袋的形成、支持牙槽骨的流失，口腔检查探查时易出血。其发病机制归因于口腔菌群失调，不是由某种特定的牙周炎致病菌所诱导，而是由互相作用的微生物群落失调所致。研究表明，RA患者中口腔微生物群组成具有较大异质性，但牙周炎相关细菌(牙周放线杆菌、牙龈卟啉菌、普氏杆菌等)的数量改变与牙周疾病状况及严重程度具有明显关联。牙龈卟啉单胞菌肽酰精氨酸脱亚氨酶(PPAD)可使精氨酸C端残基瓜氨酸化，进而导致局部牙周处ACPA的产生，且有可能破坏宿主免疫稳态，最终触发RA的自身免疫反应[18]。

牙周炎与RA的严重程度有关，患有更严重牙周炎的RA患者的牙龈卟啉单胞菌抗体滴度和DAS28评分更高且与ACPA水平呈正相关，表明感染牙龈卟啉单胞菌可能会导致RA病情进展的风险增加。牙龈卟啉单胞菌不仅可诱导瓜氨酸化，而且还可诱导中性粒细胞的炎性细胞死亡、破骨细胞生成，进而导致骨骼损伤和全身性炎症的辅助性T淋巴细胞17(Th17)促炎反应。其中，Th17是CD4+T淋巴细胞的一种亚型，其主要功能是产生细胞因子IL-17A。一方面，有研究表明，与健康的牙周组织相比，牙周炎与局部产生的IL-17水平升高有关，且牙周病的病原体在Ⅱ型胶原特异性T淋巴细胞中诱导的IL-17水平与关节炎骨侵蚀的程度直接相关[17]；另一方面，RA患者外周血和受累关节中IL-17A水平升高和(或)Th17数量增加，且与疾病活动或关节损伤进展有关[19]。IL-17A具有促进炎症、血管生成及破骨细胞生成的生物学功能[19]，然而，针对IL-17A阻滞剂的临床试验显示，其在RA中的治疗效果大多不显著。一项Ⅱ期临床试验结果显示，对甲氨蝶呤应答不足的RA患者应用抗IL-17全人源单克隆抗体CNTO6785后，与安慰剂组相比，CTNO6785对于活动期RA的临床症状和表现均无明显改善[20]。其失败原因可能由于RA患者中IL-17A的表达具有异质性，并非所有患者均出现IL-17A水平升高或Th17数量增加；此外，也有可能仅阻断IL-17A不能完全阻断或破坏炎症信号通路。因此，仅中和IL-17A不能阻止TNF的持续促炎作用；此外，IL-17A可能在不同疾病阶段中发挥不同作用，因此，IL-17A阻断剂/抗IL-17抗体在某些亚群患者中可能更有效，如早期RA患者或关节侵蚀较为严重的患者[19]。以上证据均提示RA与牙周炎病理学上的相关性及IL-17在其中的作用[21]。

与之相反，RA可能也会影响牙周组织的炎症水平，进而改变口腔菌落。合并RA的牙周炎患者口腔微生物多样性、牙龈卟啉单胞菌含量、牙周组织和唾液中的IL-17、IL-2、TNF、干扰素(IFN)-γ等细胞因子水平均高于不合并RA的牙周炎患者[22]。RA本身的炎症状态及其引起的微生物变化可能会使牙周炎加剧，这也解释了RA患者中牙周炎发病概率较高的现象[23]。此外，对于RA患者应用改善病情抗风湿药(DMARDs)可使牙周状况改善并影响口腔微生物组(如与口腔健康相关的普雷沃氏菌在RA治疗后增加)，减缓牙周炎的进展，减少牙龈卟啉单胞菌滴度，降低RA活动及血清RF、ACPA水平[24]。以上结果均表明，控制炎症可将口腔/牙周微生物群恢复至“健康状态”，达到体内平衡[25]。合并RA的牙周炎患者根除牙龈卟啉单胞菌并保持较高的口腔卫生水平可能暂时使DAS28评分降低[26]。Kaur等[27]分析了非手术性牙周治疗对RA的影响，结果表明，非手术性牙周治疗与DAS28评分显著降低有关，这对控制RA疾病进展十分有利。因此，RA患者可能会受益于牙周保健护理(如定期洁牙及进行必要的口腔科手术等)[23]。

三、RA与肠道菌群

消化道包括口腔、咽部、食道、胃及肠道，口腔中复杂而稳定的微生物群落可能会通过吞咽进食而进入胃肠道，这可能既导致了肠道炎症，又促进了自身免疫[28]。Schmidt等[29]的研究也支持绝大多数口腔菌群可通过“口腔-肠道微生物轴”途径转移至肠道，其中包括与RA和结直肠肿瘤相关的机会致病菌,这一途径也构成了肠道微生物组组成变化的重要过程。肠道中的微生物密度高、种类繁多(约1 500个种属、超过100万亿个微生物)，健康的肠道菌群可执行许多对宿主生存至关重要的不同功能，如合成维生素、解毒、脂质代谢的调节、防止病原体定植等[30]。肠道菌群通过多种机制参与RA自身免疫反应，包括宿主蛋白的翻译后修饰、细菌和宿主表位之间的分子模拟、免疫系统的激活、炎症表型的极化及肠道通透性诱导导致局部黏膜免疫功能失调，这都可能导致局部炎症和随后的全身性炎症，表明调节肠道菌群和(或)肠屏障功能可能有益于预防或治疗RA[31]。有研究显示，与血清抗体阴性的一级亲属比较，无关节炎症状的ACPA阳性和(或)RF阳性(即有RA风险阶段)患者肠道存在过量的普雷沃氏菌，证明临床关节炎发作前即存在菌群紊乱并提示肠道菌群可能在RA的发展中发挥积极作用[32]。有学者发现RA患者外周血中调节性T细胞(Treg)水平降低和Th17数量升高，提示存在Th17/Treg的失衡[33]。而肠道菌群可直接通过Toll样受体2(TLR2)和(或)形成生物膜经由TLR识别继而激活Th17参与自身免疫，从而改变Th17/Treg平衡[34]。SCFA是肠道微生物群分解纤维的主要最终产物，可通过调节巨噬细胞和树突细胞发挥抗炎作用，并增强Treg的功能。口服SCFA可减少Th1数量并增加Treg数量，降低RA疾病的严重程度，从而抑制免疫反应。总而言之，肠道菌群可改变Th17/Treg的平衡[35]。

值得注意的是，高通量测序技术(NGS)鉴定发现RA患者和健康个体之间存在肠道菌群差异，且RA患者的肠道菌群紊乱在药物治疗后可部分缓解，其中DMARDs的代谢可能在肠道菌群失调中起作用[24]。RA患者的肠道菌群对甲氨蝶呤(MTX)敏感，在对MTX有应答和无应答的患者中，肠道菌群种类和基因丰度的变化也存在明显区别[36]。有研究通过宏基因组鸟枪测序及全基因组关联研究对RA患者与健康对照人群的粪便、口腔及唾液样本进行队列研究，观察到RA患者的肠道和口腔菌群紊乱在DMARDs(主要是MTX和雷公藤多苷)治疗后部分缓解，嗜血杆菌属减少，唾液乳杆菌则增加[37]，而肠杆菌与肠道通透性增加有关[38]，其细胞壁中的脂多糖则可能导致炎症[39]。另外，使用肿瘤坏死因子拮抗剂依那西普可部分恢复有益的肠道菌群[21]。

四、总结

本文主要阐述了口腔菌群及肠道菌群对RA的主要影响，但菌群对自身免疫的诱导可能不会在单个/某个脏器发生，其余如肺脏、皮肤、鼻腔等部位的菌群等也会发生变化。免疫系统与菌群的作用是双向且动态的，人体微生物组可能协同作用，从而产生全身性的增殖作用。因此，确定菌群紊乱是导致RA发生、发展的原因还是由于RA相关的免疫改变所致仍然是一个挑战。个体对菌群的遗传易感性、体内细菌移位、菌群与自身免疫性疾病的确切因果交互关系及微生物群代谢产物的作用等仍然是未来的研究方向。在已有研究中观察到的微生物成分存在显著异质性，这可能与患者群体、疾病表型和活动度、药物治疗或研究设计的差异有关，亟待标准化操作流程以尽量避免，从而最大程度地提高RA微生物组研究的可比性和有效性以指导临床治疗和预防RA，改善患者预后。