靶向肠道菌群治疗溃疡性结肠炎的临床研究进展

洪玉芳,吴雄健

作者单位: 341000 江西省赣州市,赣南医学院第一临床医学院(洪玉芳) 341000 江西省赣州市,赣南医学院第一附属医院消化内科(吴雄健)

溃疡性结肠炎(UC)是广泛累及直肠、结肠黏膜和黏膜下层的一种非特异性炎性反应性病变,以里急后重、黏液脓血便等为主要临床特点,青壮年为主要高发人群。虽然欧美国家发病率一直高于亚洲地区,但近年流行病学调查结果显示我国UC发病率正在逐年上升,约为0.011 6%[1]。而且由于UC的病因和发病机制尚未清楚,治愈方法也尚未发现,且具有临床复发和缓解不断交替的特点,造成患者生活质量下降、情绪抑郁、家庭经济负担和社会医疗支出的加重。因此,UC的治疗已成为我们需要引起重视和研究探讨的问题。临床上UC的治疗方案多为5-氨基水杨酸、皮质类固醇、免疫抑制剂、生物制剂,但不良反应较多。有多项研究发现UC的发生发展与肠道菌群改变密切相关,肠道菌群紊乱、肠道微生物生态失衡是诱发UC的重要因素[2-3]。调节肠道菌群成为一种治疗UC的新研究方向,目前靶向肠道菌群治疗有益生菌、益生元、合生元、粪菌移植、肠菌代谢产物、中医药、饮食疗法等。本文就肠道菌群与UC的关系及治疗UC的靶向肠道菌群策略进行概述,以期为靶向菌群治疗的应用提供借鉴。

1 肠道菌群与UC

人体肠道菌群主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门四大类组成, 其中厚壁菌门和拟杆菌门约占90%;按生理功能可分3种,双歧杆菌、乳杆菌、普氏菌等为有益菌,肠球菌、肠杆菌等为条件致病菌,变形杆菌、金黄色葡萄球菌等为病原菌[4]。微生物与宿主之间的相互作用在维持肠道正常生理功能、维护肠道上皮屏障、调控机体免疫及抑制病原微生物定植等方面发挥着重要作用[5-6]。在正常生理条件下,肠道菌群组成和功能处于动态平衡;而肠道菌群失衡主要表现为菌群多样性降低、菌群组成异常和空间分布变化等,当肠道菌群平衡被打破时,肠道中有害细菌迅速增加、有益菌明显减少,这些细菌直接或其代谢产物间接导致肠黏膜通透性增加、肠黏膜屏障被破坏、肠道菌群易位、肠道炎性反应加重,机体免疫力下降,相对致病因素增加,从而引发疾病或加重疾病[7]。

UC病因及发病机制尚未完全明确,但已有研究提示UC的发病机制与肠道菌群密切相关,认为肠道菌群紊乱是诱发UC的重要因素,且与UC的发病有关[8-9]。UC患者与健康人群之间肠道菌群的构成和作用有明显差异,尤其是在微生物的种类、丰富度和部分特殊菌群的相对丰富度方面。相较于健康人群,UC患者肠道菌群中双歧杆菌和乳酸杆菌等益生菌明显减少,而肠球菌和侵袭性大肠杆菌等致病菌则明显增加[10]。如果通过改变肠道菌群组成结构,调整至机体所需的菌群功能,可达到增强肠道防御能力和免疫能力的目的,肠道菌群靶向治疗将会为治疗UC带来一条新思路。

2 靶向肠道菌群治疗策略

2.1 益生菌 根据国际益生菌和益生元科学协会(ISAPP)专家小组的定义,益生菌是指当摄入足够量时对宿主有健康益处的活的微生物[11]。最常用的益生菌有乳酸杆菌、双歧杆菌、肠球菌和酵母菌等。益生菌的耐酸、耐胆盐能力,以及在胃肠道中的存活能力和在肠道黏膜上的定植能力,是其在消化道内发挥益生功效的重要前提条件。益生菌具有增强肠道屏障、纠正肠道菌群失衡,增强机体免疫的功能[12-15]。目前已有诸多研究表明,益生菌可有效诱导UC患者缓解症状并维持缓解。

一项Meta分析显示,益生菌可显著提高活动期UC患者的临床缓解率(风险比=1.51,P=0.01),并且VSL#3对UC的改善最为显著,其次为乳酸菌和大肠杆菌[16]。Sarowska等[17]研究显示,益生菌治疗1年组的复发率低于对照组(21.0% vs. 73.0%)。还有研究表明,在常规的治疗方法中加入乳杆菌可减少UC患者的复发[18]。Palumbo等[19]研究发现,与单独使用美沙拉嗪组相比,益生菌联合美沙拉嗪治疗组患者在疾病活动指数、医师整体评估、大便频率、内镜图像和直肠出血方面均改善更佳。Tamaki等[20]也发现,轻度至中度UC患者在使用长双歧杆菌BB536治疗后,其疾病活动指数下降、直肠出血可能减少,获得了临床缓解。Wang等[21]发现,用5-ASA、VSL#3或同时使用5-ASA和VSL#3治疗葡聚糖硫酸钠(DSS)诱导的结肠炎小鼠可降低肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白介素-6(IL-6)水平;细菌的补充减少了肠道黏膜中致病菌群的数量,增加了双歧杆菌和其他非致病菌种的数量。

但有研究显示,益生菌可促进胃肠道蠕动,导致发生腹泻的频率增多,从而增加疾病活动性[22]。因此需进一步的研究来评估适当的基于益生菌的治疗方法,需要个性化的药物,应考虑炎性反应变化的类型、疾病的严重程度、微生物群组成及环境和遗传方面的因素。

2.2 益生元 益生元是可被宿主体内的菌群选择性利用并转化为有益于宿主健康的物质。益生元是不可消化的食物成分,可选择性刺激肠道内细菌种类的生长和活性,对宿主生物体的健康有积极影响。最常见的益生元是菊粉、低聚糖(GOS)、低聚果糖(FOS)、乳果糖及半乳糖和β-葡聚糖的衍生物。益生元可不被内源性酶消化,而是在结肠被细菌菌群发酵[23]。它们是有益细菌的滋生地,同时抑制病原体的生长;加速肠上皮细胞的愈合和再生过程;增加黏液的产生;维持肠道内正确的pH值,抑制致病菌的生长;增加钙、铁、镁的吸收,降低血液胆固醇水平;对肝脏中的葡萄糖和蛋白质代谢也有积极影响[24]。益生菌还可促进吞噬作用和NK活性,诱导T细胞凋亡,刺激抗炎细胞因子[白介素-10(IL-10)、转化生长因子-β(TGF-β)]的产生,减少促炎细胞因子[转化生长因子-α(TGF-α)、干扰素-γ(IFN-γ)][25-27]。

但目前关于益生元治疗UC的研究少,Hafer等[28]研究中,14例处于活动期UC的患者经过单独接受标准疗法或联合每天10 g乳果糖治疗4个月后发现,口服乳果糖对活动期UC,在临床、内窥镜或组织病理学上无积极的影响,然而与对照组相比,乳果糖治疗的UC患者生活质量有显著改善。Kanauchi等[29]招募了21例轻度至中度活动性UC患者,进行发芽大麦食品(GBF)治疗的多中心临床试验,患者在氨基水杨酸酯和(或)类固醇的标准治疗外给予GBF 24周,发现GBF组的临床活性显著下降,特别是大便中有血和夜间腹泻改善明显。

2.3 合生元 合生元是由益生菌和益生元组合而成的生物制剂,兼具益生菌和益生元的益生效果,且效果往往优于单一使用益生菌或益生元。最常见的共生配方包括乳酸杆菌GG和(或)双歧杆菌与低聚果糖和(或)菊粉。乳果糖和凝结芽孢杆菌合生元通过预防和治疗两种方式可降低DSS所诱导的UC小鼠疾病活动指数,同时小鼠肠道内的致病菌明显减少,炎性反应大大缓解[30]。

一项Meta分析显示,益生菌、益生元和合生元可缓解或改善炎性反应性肠病(尤其是UC),并显著增加患者肠道中有益菌(尤其是双歧杆菌)的数量[31]。与益生菌或单独使用的益生元相比,合成菌具有更大的功效,它通过选择性刺激一种或有限数量的促进健康的细菌生长和(或)激活代谢,对宿主产生有益的影响,改善活微生物膳食补充剂在胃肠道中的生存和植入。此外,根据乳酸菌或双歧杆菌的种类或2～3株或多株的数量进行补充,对炎性反应性肠病的治疗效果较好。短期干预(≤16周)对UC有改善作用,而长期干预(>16周)对炎性反应性肠病的影响有待进一步研究。针对不同人群或不同疾病的控制,制定更合适的益生菌干预策略是非常必要的。

2.4 粪菌移植 粪便菌群移植(FMT)是将健康供体的肠道菌群移植到患病个体的肠道中的一种治疗方法,常见途径有内镜、灌肠、口服、经内镜肠植管术、经皮内窥镜盲肠造口术等[32]。FMT可通过抑制促炎细胞因子的分泌和促进Th1分化、T细胞活性、白细胞黏附和免疫刺激因子来治疗免疫障碍[8]。目前,FMT已适用于复发性难辨梭状芽孢杆菌(CDI)感染的临床[33]。在临床试验中FMT治疗CDI的疗效已被证实,其治愈率高达90%,被认为是治疗CDI最有效的方法。因此,FMT作为一种新的IBD治疗策略近年来备受关注。

Paramsothy等[34]临床试验结果显示,强化剂量、多来源的FMT可促进肠黏膜的愈合,并诱导UC临床缓解,同时还发现活动期UC患者肠道菌群中的有益菌较前增加。Costello等[35]报道了73例活动性UC患者,并随机分配FMT或自体FMT(安慰剂)进行灌肠,缓解率(无类固醇缓解,Mayo评分≤2,内镜FMT评分≤1)明显高于安慰剂组[12/38(31.58%)vs. 3/35 (8.57%),P=0.02]。一项荟萃分析包括11项研究和133例UC患者,结果显示,接受FMT治疗的UC患者临床缓解率为30.4%[36]。但有报道表明,重复FMT可能比单次移植更好,患者的生活质量得到了改善[37-38]。

然而FMT的安全性也是不可忽视的。Sood等[39]研究显示,经多次FMT治疗的活动期 UC 患者最常见的不良事件为腹部不适(30.8%),其余还可出现低热、关节炎/关节痛、过敏等。FMT同样也存在局限性,目前对FMT供体的筛查标准尚未确定,而影响粪菌移植效果的因素较多,主要包括宿主来源、菌液制备、移植途径、移植频次、移植剂量、移植间隔等均会影响菌群的分析结果。

2.5 肠道细菌代谢产物 肠道菌群的代谢产物主要有短链脂肪酸、胆汁酸和吲哚衍生物,有较多研究显示肠道代谢产物对肠道有着重要的免疫保护作用,如抑制炎性反应、保护肠道黏膜屏障、调控免疫、影响宿主代谢和疾病风险。(1)SCFAs[乙酸(AA),丙酸(PA)和丁酸(BA)等]可调控多种免疫细胞下调炎性因子的表达,进而减轻肠道炎性反应,并能直接介导肠上皮细胞的生长与分化,以促进肠道黏膜愈合恢复[40-41]。BA通过调控肠上皮细胞的增殖发育,抑制肠上皮细胞的过度增殖,并且抑制结肠癌的发生[42]。(2)肠道胆汁酸主要来源于肝脏产生的初级胆汁酸,通过小肠细菌分解消化吸收后可诱发肠黏膜的免疫调节功能,从而抑制黏膜组织中的T细胞、巨噬细胞和树突状细胞的活化[43-44]。(3)吲哚及其衍生物是色氨酸经大肠埃希菌及乳杆菌直接代谢的产物,可能通过结合孕烷X受体,降低肠道通透性,影响黏膜稳态,促进肠上皮细胞的更新,作用于多种免疫细胞[44]。研究发现,UC小鼠的肠道内吲哚乙酸、吲哚丙酸均明显降低,且研究人员通过给结肠炎小鼠喂食吲哚后,发现小鼠肠道炎性反应和肠道屏障有显著修复效果[45]。

2.6 饮食疗法 饮食疗法是一种低成本、易操作的调节肠道菌群、治疗菌群失调相关疾病的理想方式。Kobayashi等[46]研究表明,欧美人群UC的高发病率与西方人低纤维、高蛋白的饮食习惯密切相关。流行病学调查证实摄食过高油脂或不饱和脂肪酸、高蔗糖等可破坏结肠黏膜,进而提高UC的发生率, 高蛋白、高脂饮食可改变肠道微生物群,使肠道通透性增加进而加重肠道炎性反应[47]。反之,高纤维的食物可为有益菌的生存提供良好的生长环境,抑制肠道炎性反应[48];摄入低脂、高纤维的人患病率将降低[49]。Bolte等[50]研究认为饮食可通过调节肠道微生物群成为一种重要的补充治疗策略。他们确定了饮食模式和微生物群之间的38个关联,发现在健康个体和炎性反应性肠病患者、克罗恩病和UC患者的荟萃分析中,61种单独的食物和营养素与61种物种和249种代谢途径相关(错误发现率<0.05)。加工食品和动物源性食品与厚壁菌属、瘤胃球菌属和内毒素合成途径的丰度较高有关。相反,植物性食物和鱼类则与产生短链脂肪酸的共生体和营养代谢途径呈正相关。分析食用植物性饮食增加了这些肠道微生物群的丰度,进一步增强了治疗效果。因此,UC患者应长期食用豆类、蔬菜、水果和坚果;多摄入植物性食物、低脂发酵乳制品和鱼类;避免饮用酒精含量高的饮料、加工过的高脂肪肉类和软饮料。

2.7 中医药 目前人们已经发现了多种有效的中草药化合物,其中部分药物通过调节肠道微生物来实现缓解肠道炎性反应的目的[51]。目前UC的中医疗法主要分为中药复方、灌肠、栓剂、灸法和穴位埋线。(1)中药复方:赵芳超等[52]发现芍药汤加减配合美沙拉嗪治疗有显著疗效。黄芩汤可抑制UC小鼠的炎性反应,回调失衡的肠道菌群,修复损伤的肠黏膜屏障。姚惠等[53]研究显示,益气愈溃汤可调整肠道微生态,缓解炎性反应,提高UC活动期患者的临床痊愈率。(2)灌肠:UC主要累及直肠与结肠,而灌肠药物可直接到达病灶,药物吸收更好。于姣等[54]、杜国新[55]研究显示,经中药灌肠后UC患者的肠道菌群均得到明显改善。(3)栓剂:栓剂也能使药物与病灶接触,且作用时间较灌肠长。王雪明等[56]研究发现采用复方血竭栓剂纳肛治疗累及直肠的UC,可有效改善患者肠道症状,且较美沙拉嗪栓的不良反应少。吴亚宾等[57]应用溃疡灵栓剂纳肛联合溃疡灵颗粒灌肠治疗活动期UC,疗效显著。(4)灸法:闻永等[58]研究显示,应用针穴序贯法治疗的患者在中医症状评分、好转状况及复发情况方面均优于使用单一美沙拉嗪治疗的患者。钟蕊等[59]研究证明采用隔药灸治疗的方法可改变UC患者肠道菌群结构,从而改善肠道免疫反应。(5)穴位埋线:张惠珍等[60]发现予穴位埋线与中药灌肠联合治疗UC较仅口服柳氮磺吡啶片治疗的效果好。宗伟等[61]研究发现与口服美沙拉嗪治疗的患者相比,穴位埋线治疗的患者腹泻和脓血便的次数、黏膜病理改变、疾病活动指数均得到明显改善。

3 结 语

随着科技的进步及研究的深入,肠道菌群与疾病之间的关系不断被发现,人们开始认识到肠道微生物群的复杂性及其对健康、疾病的影响,并且发现越来越多的肠道疾病与肠道菌群相关。靶向肠道菌群的治疗策略已展现出巨大潜力,虽然精准的靶向菌群治疗策略仍处于研究阶段,在临床治疗中的应用还需要克服诸多障碍,但给UC的治疗带来希望。目前靶向肠道菌群的益生菌、益生元、合生元、中医药、非吸收性抗生素(如利福昔明)已经开始应用于临床,但由于个体差异及对治疗条件的严格要求,FMT还停留在临床试验阶段,还未应用于临床实践中,需要更多的随机对照试验来证实其疗效。肠道菌群与宿主之间的关系是复杂多样的,还未完全清晰,还需对各菌群相关组成、结构、功能、特性及相互作用机制和对宿主的影响等进行更深层次研究,努力改进靶向肠道菌群的治疗措施,解决目前治疗的主要困难与不足,进一步探索更完善、简便、高效的治疗方案,进而实现UC的临床精准治疗。

利益冲突：所有作者声明无利益冲突。