肠道微生物群是一个存在于宿主消化道内的由细菌、古细菌、真菌和病毒等构成的复杂群落。在健康的人体中，超过99%肠道细菌属于厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria），其中厚壁菌门和拟杆菌门占绝大多数。

古细菌是系统发育进化的3个不同分支之一，人体肠道检测到的大多数古细菌是产甲烷菌，目前人体内主要关注3种产甲烷菌，包括史密斯产甲烷短杆菌（Methanobrevibacter smithii）、Methanosphaera stadtmanae和口腔甲烷短杆菌（Methanobrevibacter oralis）。有研究发现IBD患者的粪便样本史密斯产甲烷短杆菌丰度较健康对照组显著降低。

肠道内病毒和真菌的丰度相对较低，但它们在人类胃肠道中通过多种途径来调节人体的生理功能。目前真菌与IBD的相关性研究较少，但发现IBD患者中检测到高水平的抗酿酒酵母抗体（ASCA），提示相关真菌与疾病的关联。噬菌体（bacteriophages）占肠道病毒总数的绝大部分，主要包括Podoviridae、Inoviridae和Microviridae等科。IBD患者的噬菌体丰富度增加，特别是Caudovirales bacteriophages。病毒可以在基因水平调控IBD，如Atg16L1是CD的易感基因，诺如病毒可与之相互作用，导致基因表达异常，增加CD风险。

由于肠道细菌是肠道微生物的最主要组成部分，肠道菌群与IBD的相关性研究最多，本文针对IBD发生的肠道菌群的相关机制进行阐述。

IBD患者肠道菌群的稳定性下降及生物多样性丧失，可能与维持肠道生物屏障完整性以及调节宿主免疫系统功能丧失或减少相关，具体表现为调节人体肠道脂肪酸和胆汁酸代谢物等相关共生菌减少，同时产毒素等相关致病菌增加，以及微生态失衡共同导致肠黏膜屏障障碍。

1．实验动物模型研究中肠道菌群失衡：在实验动物水平，研究人员通过16S rDNA扩增子以及宏基因组测序技术，比较IBD模型动物与正常对照组之间的肠道菌群差异（表1），首先发现IBD遗传易感小鼠在无菌饲养条件下，不能自发结肠炎，提示肠道菌群的存在是炎性肠炎发生的必要条件。同时利用无菌鼠模型，发现Enterococcus faecalis通过损害上皮屏障促进肠炎发展。将IBD鼠的肠道菌群移植至健康小鼠肠道，引起肠道显著炎症反应，表明肠道菌群失衡是IBD发生的诱因。通过对比自发性IBD模型鼠的肠道菌群构成，发现小鼠肠道菌群的构成一定程度上决定IBD的易感性。通过高脂饮食饲养的小鼠肠道内Bilophila wadsworthia含量升高，并且提高IBD的发病率。IBD鼠的肠道类固醇代谢受损，引起肠道菌群的构成改变，如Enterococcus gallinarum和Escherichia coli在IBD鼠肠道内的大量繁殖。新近研究发现IBD自发性模型鼠肠道菌群的宏基因组图谱特征可以预测疾病的发生。

表1  动物模型研究中发现的炎症性肠病相关的肠道菌群失衡

2．临床研究中肠道菌群失衡：与健康个体相比，IBD患者肠道菌群失调表现为肠道微生物多样性减少、致炎细菌增加和抗炎细菌减少（表2），有害微生物比例大幅增加，并且CD和UC患者的肠道菌群构成也存在差异。IBD活动期患者的双歧杆菌属的水平是升高的，可能是不同时期的肠道菌群的构成也存在差异。通过对活检组织的定量PCR检测，研究者推测Faecalibacterium prausnitzii和Escherichia coli两种细菌的相对丰度可以用来辅助诊断IBD的疾病类型，并且药物治疗后这两个物种的丰度水平无法恢复。在疾病早期诊断方面，结合16S rDNA和宏基因组测序分析直肠黏膜菌群的构成特征一定程度上可以预测疾病的发生。肠道菌群还可以预测临床治疗的有效率，如通过构建微生物组合临床数据的神经算法网络发现在抗整合素治疗第14周缓解的CD患者中，Roseburia inulinivorans和Burkholderiales species在治疗前的基线水平较高，表明这两个细菌可能与治疗有效率相关。最近一项研究发现IBD患者较健康对照组的肠道菌群中产尿素酶相关的菌群构成存在差异。

表2  临床研究中发现炎症性肠病相关的肠道菌群失衡

某些肠道共生菌可以消化人体不易消化的膳食纤维形成SCFA，成为结肠上皮细胞的主要能量来源。SCAF可以和肠道上皮细胞的G蛋白偶联受体进行作用，激活下游的炎性小体，增加肠道屏障的完整性，还可以促进调节性T细胞（regulatory cells，Treg）产生和分化来维持肠道稳态。在IBD患者中，产丁酸细菌普氏栖粪杆菌（F.prausnitzii）及其伴随的代谢产物减少会严重影响肠道稳态。在UC患者中人罗斯拜瑞氏菌（Roseburia hominis）及普氏栖粪杆菌两种产丁酸菌减少。抑制其他产丁酸的细菌，如直肠真杆菌（Eubacterium rectale），同样会导致SCFA水平下降，免疫调节受损。

胆汁酸在肝脏中合成，餐后分泌至肠道助消化，肠道细菌可以将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸。破坏胆汁酸-肠道菌群平衡可导致肠道炎症，罗氏菌属（Roseburia）能够促进胆汁酸的代谢，并且在IBD患者中明显减少。胆汁酸可以调节宿主的免疫反应，人体肠道细菌中的拟杆菌属（Bacteroides）的胆汁酸代谢物通过核激素受体NR4A1来促进Treg分化，维持肠道稳态，并且在IBD患者的肠道内该胆汁酸代谢物以及相关合成基因水平显著降低。人体肠道细菌的代谢物作为胆汁酸的衍生物可以抑制Th17细胞分化，从而介导IBD的病理过程，并且筛选出相应的细菌如Gordonibacter、Eggerthella和Bacteroides等，在体外证实Eggerthell lenta的培养上清可以抑制Th17细胞系的分化。

健康的肠道黏膜层可以使某些微生物附着，阻止大多数微生物到达肠道上皮表面，肠道黏膜蛋白的唾液酸化修饰机制可以保护宿主肠道组织不被细菌侵蚀，维护宿主和肠道菌的共生关系。肠黏膜通透性增加可能诱导或加重IBD的症状，如简明弯曲杆菌（Campylobacter concisus）表达的Zot毒力蛋白，可以破坏肠上皮细胞的紧密连接，诱导炎性细胞因子，导致炎性疾病。还有某些特定的细菌会直接引起肠上皮屏障功能障碍，如黏附侵袭性大肠杆菌（adherent-invasive Escherichia coli，AIEC）在IBD患者中的丰度较高，能够逃避宿主的免疫系统，并黏附和侵入具有IBD遗传易感性的宿主体内的肠上皮细胞和巨噬细胞。脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）往往被认为是共生菌群中的低丰度成员，但60%以上IBD患者肠黏膜发现产毒素的脆弱拟杆菌（Enterotoxigenic Bacteroides fragilis），其分泌的毒力蛋白通过与膜受体相互作用而促进炎性因子的表达，促进IBD发生。产毒素芽孢杆菌喂养的小鼠肠道黏膜通透性增加，并表现持续性结肠炎。具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）可通过表达FadA蛋白，黏附并侵袭宿主的上皮和内皮细胞，从而破坏肠黏膜屏障完整性。

以肠道微生物群落为作用点为IBD的治疗提供新的选择，临床应用前景光明。

饮食模式可以通过肠道微生物，影响IBD的发生和发展。高动物脂肪模式人群粪便中产丁酸和SCAF的细菌丰度比低动物脂肪饮食显著降低。在硫酸葡聚糖（DSS）诱导的小鼠动物模型中，口服Clostridium hiranonis后脱氧胆酸水平恢复且改善DSS诱导的结肠炎。肠内营养治疗可以诱导疾病缓解，精制配方的肠内营养治疗可以减少食物过敏原并改变肠道菌群。排除食物过敏原的肠内营养疗法能有效缓解CD症状和炎症反应，提高长期临床缓解率。

益生菌（probiotics）是通过补充对人体有益的细菌来维持肠道菌群稳态的微生物活菌制剂。尼氏大肠杆菌1917（E.coli Nissle1917）可以提高抗炎细胞因子IL-10和IL-8的表达，同时抑制IL-2和TNF-α等促炎细胞因子，在UC治疗中具有良好的诱导缓解作用。

益生元（prebiotics）是不被宿主消化吸收却能够选择性地促进体内有益菌生长的有机物质。益生元可以改善IBD小鼠肠道炎症反应指标，同时降低肠黏膜损伤评分。Hallert等评估车前子制剂治疗非活动性UC患者的疗效，干预组的临床改善率明显高于安慰组（69% vs. 24%）。

合生元（synbiotics）是将益生菌和益生元联合使用的制剂，添加的益生元可提高益生菌的竞争优势，从而增加其在宿主体内定殖的机会。益生菌联合菊粉组成的合生元喂养结肠炎大鼠，可抑制促炎因子IL-6、IL-8表达。此外，西方化饮食的小鼠肠道菌群构成改变及肠道通透性增加，导致IBD易感性增加，而给予长双歧杆菌和益生元菊粉可逆转西方化饮食导致的肠道通透性等改变。

FMT能增加肠道菌群的多样性和丰度，同时调节机体免疫状态改善慢性炎症状态。Burrello等在动物水平发现FMT疗法可以改变结肠炎小鼠的肠道菌群组成，并且通过不同的免疫途径产生抗炎因子IL-10降低炎症反应。随机安慰剂对照试验表明，FMT治疗后患者的临床表现及内镜检查结果显著优于安慰剂，但另一项随机对照试验却未发现FMT组疗效优于安慰剂组。目前关于FMT治疗CD的研究少，疗效存在争议。此外，FMT治疗尚存在伦理争议，长期安全性仍需进一步研究。

噬菌体可以靶向致病菌，而不会破坏肠道内其他的共生菌，一项研究在DSS诱导的结肠炎小鼠模型中发现噬菌体疗法可以有效清除模型小鼠粪便中AIEC并显著改善结肠炎症状。在IBD肠道富集的肺炎克雷伯菌菌株能在小鼠中引发肠道炎症反应，而针对促炎克雷伯菌株的噬菌体组合有效改善小鼠的肠道炎症，并且在人体试验中检验了安全性和有效性。目前针对IBD的噬菌体治疗主要针对AIEC菌株，随着肠道菌群与IBD研究的深入，更多的针对靶向致病菌的噬菌体疗法将会出现，但仍需大量研究评估肠道病毒对IBD的影响，以及噬菌体本身与肠道免疫系统的相互关系。

肠道微生物在IBD的发生、发展和治疗中的作用需要进一步研究。研究设计的改进、新培养技术的出现、生物信息学分析的发展以及更具针对性的实验模型的使用，使研究结果具有更直接的临床应用价值。结合宏基因组数据分析，通过培养组学获得患者来源菌株，进行疾病相关性验证是研究肠道菌群与IBD关系的方向之一。基于肠道微生物群的微生物疗法也将成为临床治疗手段的一部分。

利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突

参考文献略

转自：中华炎性肠病杂志