口腔微生物菌群在炎症性肠病发生发展中的作用机制研究进展

卢红巧，李杨，吴家媛

1 遵义医科大学附属口腔医院牙体牙髓病科，贵州遵义 563000；2 遵义医科大学口腔医学院；3 遵义医科大学附属口腔医院预防与儿童牙病科

炎症性肠病（inflammatory bowel disease， IBD）是一类病因不明，以慢性复发性炎症反应和肠道损伤为特征的疾病，主要包括克罗恩病（Crohn's disease， CD）和 溃 疡 性 结 肠 炎（ulcerative colitis，UC），主要临床表现为腹痛、严重腹泻及脓血便。目前IBD 的治疗方法以缓解肠道炎症症状、提高生活质量及预防并发症的发生为主[1］。口腔微生物是人体第二大共生菌群，可能在糖尿病、心血管疾病和阿尔茨海默病等疾病的发生发展中发挥重要作用[2］。口腔微生物菌群可随唾液被持续吞咽进入胃肠道，特定口腔微生物在肠道异位定植后影响肠道菌群稳态，这一途径被称为口-肠微生物群轴（Oral-Gut Microbiome Axis）[3］。研究[4］发现，IBD患者肠道中具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）、克雷伯杆菌、牙龈卟啉单胞菌、弯曲杆菌、白色念珠菌及链球菌等口腔微生物显著富集。口腔菌群通过口-肠微生物群轴异位定植于肠道，诱导肠道微生物菌群失调，异常激活肠道免疫反应，促进IBD 的发生发展。现将常见的口腔微生物菌群在IBD 发生发展中的作用机制相关研究进展综述如下。

1 具核梭杆菌在IBD发生发展中的作用机制

具核梭杆菌可调节肠上皮紧密连接蛋白表达，破坏肠上皮屏障，上调及激活炎症相关信号通路，促进促炎细胞因子分泌，进而加重肠道炎症。研究[4-5］发现，IBD 患者粪便中具核梭杆菌显著富集，且菌种丰度与疾病活动性相关[6］。具核梭杆菌通过上调和激活炎症介质编码基因的关键调节因子核因子κB（NF-κB）信号通路，增加结肠细胞促炎细胞因子白细胞介素1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）、IL-17F 及IL-6 的表达，加重肠道炎症[7］。CHEN 等[8］研究发现，具核梭杆菌通过NOD2 靶向胱天蛋白酶激活和募集结构域3（CARD3）以激活IL-17F/NF-κB信号通路，促进UC 的发生发展。在葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠中，YAMASHITA 等[9］发现，具核梭杆菌灌胃导致小鼠的肠炎加重，具核梭杆菌通过调节紧密连接蛋白1（ZO-1）和闭合蛋白（occludin）的表达，激活信号转导和转录激活因子3（STAT3）信号通路，诱导CD4+T 细胞的增殖和Th1和Th17 亚群的分化，促进促炎细胞因子的分泌[4］。进一步研究发现，具核梭杆菌及其脂多糖（LPS）可诱导自噬上皮细胞死亡[5］，并通过AKT2信号通路促进巨噬细胞向促炎M1表型倾斜，产生Th1相关细胞因子γ-干扰素（IFN-γ）[10］，破坏肠道屏障，加重结肠炎症。此外，具核梭杆菌在肠道中分泌的外泌体（EVs）参与肠上皮屏障功能损伤。在巨噬细胞/肠上皮细胞系Caco-2 共培养物中，具核梭杆菌 EVs 显著促进上皮屏障破坏和氧化应激损伤，这与受体相互作用蛋白激酶1（RIPK1）和受体相互作用蛋白激酶3（RIPK3）介导的细胞坏死和周围炎症有关，推测RIPK1介导的上皮细胞死亡是具核梭杆菌 EVs导致UC肠道屏障破坏的关键[11］。

FadA 粘附素是具核梭杆菌的重要毒力因子。具核梭杆菌分泌的FadA 粘附素参与上皮细胞的结合与入侵及诱导自噬上皮细胞死亡，其中毒力因子蛋白酶可分离并降解紧密连接蛋白进而破坏上皮屏障，导致肠道屏障通透性增加引发菌血症，口腔来源的真菌可通过缺损屏障上皮入侵炎症组织。研究[12］发现，严重UC 患者粪便样本中编码毒力基因Fad A的具核梭杆菌检出率明显高于轻度和中度UC 患者，说明携带毒力基因FadA 的具核梭杆菌在UC 的发生发展中发挥重要作用。

高侵袭能力的具核梭杆菌可能促进IBD 的发生发展。DHARMANI 等[13］发现，从CD 患者的炎症肠道中分离到的具核梭杆菌菌株，与非炎症肠道中的菌株相比，具有更强侵袭性且显著增强MUC2 粘蛋白和TNF-α 基因表达水平。除了微生物本身，它们的代谢产物还可以通过口-肠轴进入肠道，从而促进肠道炎症。WANG 等[14］发现牙周炎会上调唾液中微生物群（具核梭杆菌和中间普雷沃菌等）代谢产物异亮氨酸（Ile）的水平，Ile 通过消化道转移到肠道，并通过其代谢产物AcCoA 乙酰化NLRP3 蛋白触发炎性小体通路，从而加重小鼠的结肠炎症。

2 克雷伯杆菌在IBD发生发展中的作用机制

口腔来源微生物参与的肠道异常免疫激活在IBD 发病机制中具有重要作用。ATARASHI 等[15］发现从CD 患者唾液中分离得到的克雷伯杆菌可通过灌胃定植于肠道，成为Th1细胞的强诱导物，诱导肠炎发生，且小鼠粪便内的主要细菌菌种和该患者唾液样本中的一小部分细菌菌种几乎相同。此外，KITAMOTO 等[16］报道了牙周炎症会导致口腔内致病菌（克雷伯杆菌和肠杆菌）的扩张，当口腔病原体被摄入并定植于肠道后，可激活结肠单核吞噬细胞中的炎症小体，引发肠道炎症。同时，牙周炎导致口腔中产生的Th17细胞具有肠道转移倾向性，异位定植肠道后可被口腔来源的致病菌激活，从而加剧肠道炎症[16］。IBD 的炎症状态可能使肠道比稳态肠道更容易异位定植口腔细菌，而口腔细菌的持续定植可能有助于肠道微生物群失调和慢性炎症持续，从而在IBD患者的病程进展中发挥作用[17］。

3 牙龈卟啉单胞菌在IBD发生发展中的作用机制

LEE 等[18］发现CD 患者粪便中牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）丰度显著增加，表明牙龈卟啉单胞菌可从口腔异位定植于肠道，且与IBD 进程相关。牙龈卟啉单胞菌灌胃于小鼠结肠炎模型后发现疾病活动指数评分增高和肠道屏障功能受损程度加重[18］，促炎细胞因子IL-6、IFN-γ和IL-12产生增加[19］，并引起肠道微生物群的显著改变，其中牙龈卟啉单胞菌W83 明显引起肠道微生物群中拟杆菌门增加和厚壁菌门减少[20］。

牙龈卟啉单胞菌肽基腺嘌呤脱氨酶（PPAD）是牙龈卟啉单胞菌释放的一种毒力因子，已知可诱导炎症反应。牙龈卟啉单胞菌通过分泌毒力因子PPAD 加重DDS 诱导的结肠炎[21］。TSUZUNO 等[22］发现，牙龈卟啉单胞菌分泌的另一种毒力因子牙龈蛋白酶，可分离肠道粘液并降解表皮层紧密连接蛋白ZO-1进而破坏肠道屏障。

CD4+T细胞是许多由微生物失调介导的免疫炎症性疾病，特别是IBD 发生的关键。在DSS 诱导结肠炎小鼠中，牙龈卟啉单胞菌通过影响CD4+T 细胞中的Th17和Treg细胞平衡以调节炎症反应，其具体机制为牙龈卟啉单胞菌 ATCC 33277 灌胃后可诱导CD4+T 细胞凋亡，诱导促炎细胞因子IL-17和IL-6的产生及上调Th17 相关转录因子RoRγt 的表达，而且通过TLR4 途径下调必需Treg 转录因子Foxp3 的表达和抗炎因子TGF-b 和IL-10 的产生[23］。另有研究通过牙龈卟啉单胞菌 ATCC 33277 浸泡的丝线行牙周结扎建立小鼠牙周炎模型，小鼠肠道内容物中代表肠道机械屏障功能受损的蛋白如occludin、claudin2、NOD2的表达高于对照组[24］。

4 弯曲杆菌在IBD发生发展中的作用机制

IBD 患者的肠道活检和粪便样本均可检测到人类口腔弯曲杆菌[25］。HSU 等[26］对比IBD 患者肠道分离的菌株与口腔龈上菌斑分离的菌株，发现它们共享相同的特异性基因，提示弯曲杆菌向肠道的迁移以及作为病原体在胃肠道疾病中的作用[27］。质粒是附加到细胞中的非细胞的染色体或核区DNA 原有的能够自主复制的较小的DNA 分子。一些质粒携带的基因可赋予细胞额外的生理代谢能力，乃至在一些细菌中提高它的致病力。LIU等[28］对16个完整的弯曲杆菌基因组分析并确定了多个新质粒，其中pSma1 质粒与严重UC 有关。有研究利用基因组测序技术对IBD 患者和健康对照者口腔中分离的弯曲杆菌进行了分析，发现在活动性CD 患者中弯曲杆菌分泌型肠毒素B 同源物Csep1 检出率显著高于健康对照组，推测弯曲杆菌与IBD 发病可能存在关联，而且Csep1 可能是一种重要的毒力因子。研究[28-29］还进一步探讨了弯曲杆菌可能导致IBD 发病的致病机制，发现弯曲杆菌的毒力因子Zot 是参与屏障损伤的关键因素，可破坏细胞间紧密连接，诱导肠上皮细胞凋亡及巨噬细胞产生促炎细胞因子TNF-α 和IL-8，并增强巨噬细胞对其他肠道细菌的反应。此外，毒力因子Zot 引起的原发性屏障功能缺陷是Zot阳性的弯曲杆菌菌株可能引发IBD 发作和复发的一种机制[25］。

5 白色念珠菌在IBD发生发展中的作用机制

白色念珠菌可在肠道黏膜中侵袭扩张，破坏肠道屏障功能，促进肠道细菌异常增殖及诱导肠道生态失调。研究[30］发现，CD患者肠道的白色念珠菌丰度增加。白色念珠菌定植的UC 患者表现出肠粘膜损伤加剧和抗酿酒酵母抗体（ASCA）的生成。动物研究[31］也发现，DSS 诱导的C57BL/6J 小鼠结肠炎中结肠粘膜存在真菌的侵袭，同时白色念珠菌存在扩张，白色念珠菌灌胃后，结肠炎小鼠肠道屏障的通透性出现缺陷后导致菌血症，同时促进部分肠道细菌的生长。ILIEV等[31］的研究表明，基因C型凝集素结构域家族7成员A编码的Dectin-1与UC严重程度有关。Dectin-1 是真菌的主要先天免疫传感器，Dectin-1缺乏症（Clec7a-/-）小鼠表现出比野生型小鼠更严重的粘膜侵蚀、隐窝破坏和炎症细胞浸润，炎症细胞因子TNF-α 及肠道中IFN-γ 和IL-17 的产生增加，且发现真菌侵入炎症组织。白色念珠菌通过聚糖依赖性和聚糖非依赖性机制被Caco-2 和T 细胞识别，具有降低E钙黏蛋白和其他细胞黏附蛋白表达及降低屏障完整性的能力，可促进肠道致病菌的过度生长诱导肠道生态失调，进而促进结肠炎症。

白色念珠菌可能通过与Dectin-1、toll 样受体（TLR）2和TLR4相关的途径与宿主肠道的免疫细胞相互作用。CHOTEAU等[32］通过比较野生型、TLR1-/-、TLR2-/-和TLR6-/-小鼠，探讨了TLR 的缺乏是否会影响DSS诱导的小鼠结肠炎中白念珠菌定植和炎症相关的结肠损伤。结果显示，DSS 诱导的结肠炎促进了大肠杆菌和白色念珠菌的过度生长，TLR1和TLR2 的缺失通过TNF、IL-1β 和IL17A 的强烈上调加速了白色念珠菌定植诱导的肠道炎症，从而导致结肠损伤和小鼠死亡。

6 链球菌在IBD发生发展中的作用机制

在CD 患者的唾液、组织活检和粪便样本的微生物组中，链球菌和普雷沃氏菌显著富集[33］。口腔致病微生物影响胃肠道的另一途径是血源途径。KOJIMA 等[34］的研究应用变异链球菌菌株对DSS 诱导的结肠炎小鼠模型作用后发现肠炎加重，观察到变异链球菌菌株TW295 在肝脏肝细胞中的定位，并且肝脏中IFN-γ 的表达增加，研究认为肝脏是特异性菌株TW295 介导结肠炎加重的靶器官。这提示高毒力特异性变异链球菌血源感染可能是UC 的潜在危险因素。KOJIMA 等[35］另一项研究利用DSS 诱导的结肠炎小鼠模型进一步研究了其他口腔链球菌与IBD 恶化之间的关系，结果显示血链球菌ATCC 10556 和TW289 导致DSS 诱导的肠炎明显恶化，这是由于链球菌侵入血液后IFN-γ 分泌增加所致，组织病理学检查显示肝细胞感染引起的IFN-γ 分泌导致结肠炎加重。血液中的细菌可能激活了Th1 反应，诱 导T 细 胞 表 达IFN-γ，特 别 是CD4+Th1、CD8+CTL 和NK 细胞，主要在血液或脾脏中。上述研究强调了IFN-γ 抗体抑制各种口腔链球菌血源途径引起IBD加重的潜力。

综上所述，IBD 患者的口腔微生物可通过异位定植存活于肠道或通过诱导的肠道免疫失衡来影响肠道菌群稳态及炎症免疫反应，导致肠道菌群失调和肠道上皮屏障破坏，调节炎症细胞因子表达水平，进而促进IBD 的发生发展。因此，临床诊疗中通过调节IBD 患者口腔微生态失衡，减少口腔微生物在肠道中定植，防止肠外细菌的入侵，促进胃肠道生理屏障功能恢复和肠道炎症缓解，有望为IBD 的治疗策略提供新思路。