基于腸道菌群治療強直性脊柱炎的研究進展

齊堃 溫偉強

【摘 要】 強直性脊柱炎發(fā)病機制復雜，致殘率高。目前研究證實，強直性脊柱炎患者的腸道菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量均發(fā)生變化，腸道菌群很可能是強直性脊柱炎的腸道觸發(fā)因素。腸道菌群通過引起腸道通透性增加、白細胞抗原-B27的分子模擬和腸黏膜免疫等機制促進強直性脊柱炎的發(fā)生、發(fā)展。因此，以腸道菌群為靶點的治療手段備受關(guān)注，故基于腸道菌群治療強直性脊柱炎的相關(guān)研究進行綜述。

【關(guān)鍵詞】 脊柱炎，強直性;腸道菌群;生物制劑;糞便菌群移植;微生態(tài)制劑;研究進展;綜述

強直性脊柱炎（ankylosing spondylitis，AS）是常見的慢性免疫性炎性疾病，主要累及骶髂關(guān)節(jié)和脊柱關(guān)節(jié)。在中國漢族人口中，AS的患病率達0.2%～0.54%[1]，且致殘率高，其發(fā)病機制尚不完全明確。遺傳和環(huán)境因素在發(fā)病過程中起重要作用，在環(huán)境觸發(fā)因素中腸道菌群目前受到密切關(guān)注[2]。

腸道菌群定居在人類腸道，是一個復雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)。一方面從宿主獲取營養(yǎng)，另一方面在宿主體內(nèi)發(fā)揮調(diào)節(jié)作用，幫助腸道免疫系統(tǒng)成熟，參與物質(zhì)代謝、免疫應答等。非甾體抗炎藥（NSAIDs）是AS癥狀治療的首選藥物，可迅速改善患者腰背痛及晨僵、關(guān)節(jié)腫痛等，但常見胃腸道不適等不良反應。腸道菌群失調(diào)作為風濕病的特征之一，通過恢復腸道穩(wěn)態(tài)不失為對抗風濕病的一種有吸引力的治療策略[3]。故本文主要討論近年來基于腸道菌群治療AS的相關(guān)研究進展。

1 腸道菌群與AS的關(guān)系

AS作為常見的高度遺傳性免疫關(guān)節(jié)病，發(fā)病于暴露在未知但可能普遍存在的環(huán)境觸發(fā)因素的遺傳易感人群之中。動物模型研究顯示，無菌的SKG小鼠無法發(fā)病，但衣原體感染后會導致軸向和外周關(guān)節(jié)炎、牛皮癬及葡萄膜炎[4]，說明腸道菌群在AS發(fā)病中起重要作用。KLINGBERG等[5]研究發(fā)現(xiàn)，AS患者具有獨特的腸道菌群特征，其中87%的患者存在腸道營養(yǎng)不良，且與鈣衛(wèi)蛋白水平有關(guān)，提示AS中腸道菌群與腸道炎癥之間存在局部相互作用。

近年來，多項臨床研究應用基因測序技術(shù)研究AS患者的腸道菌群多樣性與菌群結(jié)構(gòu)改變，識別新的功能基因、微生物途徑、抗生素耐藥基因，揭示功能性失調(diào)以及人體腸道菌群與疾病的機制和相互關(guān)系[6]。ZHOU等[7]采用宏基因組測序?qū)?5例未經(jīng)治療的AS患者及62例健康人的糞便基因進行分析，發(fā)現(xiàn)AS患者富集菌屬為擬桿菌、副桿菌、雙歧桿菌、發(fā)酵氨基酸球菌和普雷沃氏菌;在功能分析方面，健康對照組主要富集的通路是磷酸烯醇丙酮酸依賴的磷酸轉(zhuǎn)移酶系統(tǒng)和腺苷結(jié)合盒轉(zhuǎn)運蛋白，而AS患者富集通路主要是氧化磷酸化與脂多糖生物合成和糖胺聚糖降解。另一項研究也發(fā)現(xiàn)，AS患者腸道基因多態(tài)性較健康對照組下降，在門、科、種水平上，AS患者與健康對照組均呈現(xiàn)不同的富集模式，且這種菌群分布異常在治療后有所改善;在功能基因分布上，AS患者富集于代謝相關(guān)通路，相比健康對照組多樣性降低[8]。張利龍等[9]研究發(fā)現(xiàn)，AS患者存在腸道真菌的菌群失調(diào)，提示腸道真菌可能也在AS發(fā)病中起重要作用。LI等[10]收集22例AS患者及16例健康人的糞便樣本，結(jié)果顯示，與對照組比較，AS患者的腸道真菌多樣性降低，分類群豐度也有所不同，其特征是子囊菌門，特別是座囊菌綱的子囊菌門增加，而擔子菌門的豐度較低。此外，Bath強直性脊柱炎病情活動指數(shù)和C-反應蛋白水平與腸道真菌密切相關(guān)，而在腸道細菌與疾病活動指數(shù)之間并未發(fā)現(xiàn)明顯相關(guān)性。

目前，關(guān)于腸道菌群在AS病因?qū)W的作用機制尚不完全清楚。一般認為，腸道菌群可能是通過白細胞抗原-B27（HLA-B27）的分子模擬、自身抗原的修飾、破壞緊密連接蛋白、腸道通透性增加及介導腸道相關(guān)淋巴組織的異常免疫應答等導致AS的發(fā)生、發(fā)展[11]。ASQUITH等[12]認為，HLA等位基因通過與腸道微生物組相互作用，增加了AS的患病風險，并表明靶向微生物組的療法可能有效預防或治療AS。

2 腸道菌群在AS治療方面的應用

以腸道菌群作為靶點的預防和治療策略值得研究，因為改變?nèi)梭w基因組的結(jié)構(gòu)可操作性不大，而腸道菌群在分類學上的結(jié)構(gòu)以及其基因的搭配和數(shù)目是可變的。其次，可通過表觀遺傳機制，改變腸道菌群的代謝產(chǎn)物進而調(diào)控人體基因的表達。研究發(fā)現(xiàn)，微生物代謝產(chǎn)物丙酸鹽對HLA-B27相關(guān)炎癥性疾病的發(fā)展起到減弱作用，提示微生物來源的生物活性介質(zhì)可能會提供HLA-B27相關(guān)的脊柱關(guān)節(jié)炎的新型治療方法[13]。

2.1 非藥物治療

2.1.1 飲食調(diào)節(jié) ZHANG等[14]對103例AS患者和104例健康人糞便DNA測序分析的橫斷面研究結(jié)果顯示，AS患者的腸道菌群組成與健康對照組存在明顯不同，腸道菌群組成與飲食因素顯著相關(guān)。AS患者在長期低淀粉飲食狀態(tài)下，其疾病活動性明顯下降，紅細胞沉降率、免疫球蛋白A水平下調(diào)，這可能與肺炎克雷伯桿菌對碳水化合物的高度依賴性有關(guān)[15]。提示AS患者可通過低碳水化合物飲食調(diào)節(jié)腸道菌群，從而做好日常疾病的自我管理。食物過敏會改變腸道菌群的組成，哺乳動物紅肉中主要的天然抗原α-Gal可能在AS的發(fā)病中發(fā)揮潛在作用，因此，AS患者應從日常飲食中排除此類過敏食品，包括牛肉、螃蟹和豬肉[16]。MONTOYA等[17]研究發(fā)現(xiàn)，母乳喂養(yǎng)對AS的發(fā)生具有保護作用，這可能是由于AS的發(fā)生受腸道菌群影響，而母乳喂養(yǎng)可以影響腸道菌群。此外，AS吸煙患者的腸道菌群β-多樣性較低，且經(jīng)過抗腫瘤壞死因子-α（TNF-α）治療后，其病情活動度改善率低于AS非吸煙患者[18]，戒煙有益于AS的治療效果可能與腸道菌群失調(diào)的恢復有關(guān)。

2.1.2 微生態(tài)制劑和生物活性肽 微生態(tài)制劑具有調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)、維持腸菌穩(wěn)態(tài)、防止病原體定植等作用。AMDEKAR等[19]研究證明，干酪乳桿菌可能通過降低前列腺素水平，減輕膠原誘導性關(guān)節(jié)炎大鼠的關(guān)節(jié)炎癥，從而預防關(guān)節(jié)炎。然而，在兩項AS患者的隨機對照研究中，口服益生菌和安慰劑的效果并沒有明顯區(qū)別[20-21]。生物活性肽是由氨基酸組成的具有多種生理功能的小分子蛋白質(zhì)，易消化吸收，具有作為免疫應答調(diào)節(jié)劑的良好前景。LIU等[22]對AS小鼠模型用生物活性肽IQW處理2周后，發(fā)現(xiàn)IQW可調(diào)節(jié)微生物多樣性和組成結(jié)構(gòu)，降低TNF-α、白細胞介素（IL）-6水平，從而改善AS的發(fā)生、發(fā)展。

2.1.3 糞便菌群移植（FMT） FMT作為一種將健康個體糞便移植于患者體內(nèi)以恢復其腸道菌群穩(wěn)態(tài)的治療手段，在炎癥性腸病、肥胖、糖尿病患者中得到應用。在一項FMT和抗生素聯(lián)合治療潰瘍性結(jié)腸炎的研究中，發(fā)現(xiàn)抗生素預處理后的FMT協(xié)同促進了擬桿菌成分的恢復，這與臨床反應和潰瘍性結(jié)腸炎嚴重程度有關(guān)[23]。應用FMT治療潰瘍性結(jié)腸炎的效果受患者年齡、供體、FMT次數(shù)、移植前的處理等多因素的影響，盡管比傳統(tǒng)治療易獲取、成本低、依賴性低、不良反應輕，但仍需進一步研究[24]。雖然目前尚無應用FMT治療AS的案例，但是這種治療策略值得進一步探索。

2.2 藥物治療

2.2.1 西藥治療 YANG等[25]發(fā)現(xiàn)，利福昔明可抑制AS進展，下調(diào)TNF-α、IL-6、IL-17A和IL-23水平，恢復腸屏障功能并抑制Toll樣受體-4/核轉(zhuǎn)錄因子-κB信號通路的激活;同時改變腸道菌群的組成，并選擇性地促進某些益生菌生長。TNF-α對AS的治療效果得到廣泛認可。最近的研究發(fā)現(xiàn)，抗TNF-α可延緩蛋白聚糖誘導的AS模型小鼠的關(guān)節(jié)炎進展，在血清TNF-α及IL-17降低的同時，腸道菌群的組成結(jié)構(gòu)也恢復至與對照組相似[26]。YIN等[27]對250例受試者的糞便進行宏基因組測序，在AS患者糞便中觀察到與HLA-B27呈遞抗原決定簇同源的細菌肽的富集，未經(jīng)治療的AS患者顯示多肽的豐度和多樣性增加;而在接受TNF拮抗劑治療的患者中，這些多肽有所減少，但相比較于健康組仍然稍高。表明TNF拮抗劑治療的作用機制可能與潛在的致關(guān)節(jié)炎細菌多肽減少有關(guān)。

基于AS的腸道真菌相關(guān)研究較少，SOKOL等[28]認為，真菌和細菌生物多樣性的改變可能與兩者在炎癥過程中的相互作用有關(guān)。LI等[10]研究發(fā)現(xiàn)，應用依那西普治療導致觀察到的真菌種類和α多樣性水平更低，而NSAIDs治療并未在AS患者中引起腸道真菌種類數(shù)量的明顯變化。但是，當使用真菌與細菌的多樣性比評估多樣性時，NSAIDs和依那西普治療后的多樣性均明顯低于健康組?？梢娔c道細菌與真菌之間存在復雜的關(guān)系，并且接受不同治療方案的患者存在特定的改變。

在HLA-B27/hβ2M轉(zhuǎn)基因大鼠中，預防性和治療性地給予抑制IL-17A的抗體可減輕炎癥和病理性新骨形成，提示抑制IL-17A有可能減少中軸型脊柱關(guān)節(jié)炎的新骨形成[29]。蘇金單抗（抗IL-17單克隆抗體）在AS患者的3期臨床試驗中被證實和抗TNF-α一樣有效，且不良反應較少;但不能降低克羅恩病的嚴重程度，且加劇結(jié)腸炎。一方面反映出IL-17具有組織特異性，對腸道具有保護作用，但對關(guān)節(jié)有損傷[30-31];另一方面蘇金單抗的治療過程中對腸道菌群的具體影響值得研究。

2.2.2 中醫(yī)藥治療 中醫(yī)學認為，AS屬“痹證”范疇，通常分為濕熱痹阻型、寒濕痹阻型、痰瘀痹阻型、肝腎虧虛型，其中活動期多為濕熱痹阻型[32]，腎督虧虛為其根本。葉雪英等[33]用逐經(jīng)督脈灸療法治療腎虛督寒型AS患者，證明逐經(jīng)督脈灸療法可調(diào)節(jié)腸道微生物的數(shù)量，增強患者的免疫力。范永升[34-35]認為，AS治療應以除濕止痛為基礎，重視脾胃，脾能運濕，同時濕邪作為AS的主要致病因素，易滯留腸道，影響腸道菌群的生存環(huán)境，致使腸道微生態(tài)失調(diào)。中醫(yī)脾主運化與消化功能、免疫功能密切相關(guān)，薏苡仁、蒼術(shù)等運脾化濕中藥可顯著改善腸道菌群[36]。阮小風[37]應用風痹方聯(lián)合西藥治療濕熱痹阻型AS患者，可有效降低活動期AS患者血清IL-23、IL-17水平。HUANG等[38]

對66份糞便DNA進行分組測序，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，服用塞來昔布的患者3種條件致病菌豐度均增加，而補腎強督治僂湯不增加機會致病菌的豐度，表明中藥組在一定程度上可能對腸道微生物群有利。總的來說，盡管以調(diào)節(jié)腸道菌群為靶點治療AS的中醫(yī)藥研究應用不多，但脾虛、濕邪在AS發(fā)病中與腸道菌群關(guān)系密切，提示調(diào)節(jié)腸道菌群的經(jīng)方及針灸等中醫(yī)藥治療應用于AS是一種潛在的治療手段。

3 小結(jié)與展望

AS是遺傳和環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，通過研究我們認識到腸道菌群失調(diào)與AS密切相關(guān)，以腸道菌群為靶向的調(diào)理或治療如飲食調(diào)節(jié)、抗生素、微生態(tài)制劑、生物制劑、FMT及中醫(yī)藥治療等，這些治療手段在基礎和臨床研究中展現(xiàn)了一定的作用。目前，AS治療首選的非甾體抗炎藥、柳氮磺吡啶等最多的不良反應是消化系統(tǒng)癥狀，緩解AS癥狀，控制病情進展很重要;但在這個過程中如果能夠重視腸道菌群在AS發(fā)病中的重要作用，基于腸道菌群治療AS，能在控制病情的同時對AS的發(fā)病因素進行控制，做到防治結(jié)合。以腸道菌群為靶點調(diào)理治療AS的策略值得探索，但是飲食調(diào)節(jié)、微生態(tài)制劑不同實驗結(jié)果不盡相同，其有效性仍需要進一步研究;相對來說生物制劑和中醫(yī)藥在調(diào)節(jié)腸道菌群方面的臨床效果更穩(wěn)定。如果保守治療失敗的話，F(xiàn)MT可能值得一試，與其相關(guān)的動物研究和臨床試驗有待進行。

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收稿日期：2020-03-03;修回日期：2020-05-27