Omega-3多不飽和脂肪酸對(duì)膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)的治療潛力*

汪晨揚(yáng)，伍靜

（華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院 麻醉科，湖北 武漢430022）

膿毒癥是宿主對(duì)感染的反應(yīng)失調(diào)而引起的威脅生命的器官功能障礙，是導(dǎo)致危重病患者病死的重要原因[1]。隨著高通量測(cè)序（NGS）技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的研究結(jié)果表明腸道菌群在膿毒癥病理生理學(xué)中扮演重要角色[2-3]。膿毒癥狀態(tài)下，腸道菌群多樣性降低，細(xì)菌移位觸發(fā)機(jī)體過(guò)度炎癥反應(yīng)，甚至導(dǎo)致多器官功能障礙綜合征（MODS）[4-7]。如何改善腸道菌群失調(diào)從而提高患者生存率，為膿毒癥的治療提供了新思路。Omega-3 多不飽和脂肪酸（Omega-3 PUFAs）具有免疫調(diào)節(jié)、抗炎等作用，此外，還能夠影響腸道菌群及其代謝產(chǎn)物，有助于改善腸道菌群失調(diào)[8-10]。因此，將Omega-3 PUFAs 應(yīng)用于膿毒癥治療成為諸多研究的焦點(diǎn)。現(xiàn)將膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)的特征，以及Omega-3 PUFAs 可能的治療潛力綜述如下。

1 腸道菌群

健康成人腸道中腸道菌群包括500 多種，主要?dú)w類為4 個(gè)門類，分別是厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門和放線菌門，其中98%為擬桿菌門和厚壁菌門，而變形菌門、放線菌門等占比較少[11]。腸道菌群在調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)代謝和吸收，腸道保護(hù)和腸道免疫等方面發(fā)揮重要功能，對(duì)于維持腸道穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[12]。腸道菌群根據(jù)其功能大致可以分為3 類：①生理性細(xì)菌（有益菌），其是腸道的優(yōu)勢(shì)菌群，在維持腸道健康方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，包括雙歧桿菌、乳酸桿菌等；②條件致病菌（中性菌），其是腸道的次要菌群，正常情況下并不致病，在某些條件下大量繁殖則導(dǎo)致疾病，包括腸桿菌、腸球菌等；③致病菌（有害菌），一般情況下，數(shù)量少不足以致病，一旦數(shù)量超出正常則導(dǎo)致疾病，包括金黃色葡萄球菌、變形桿菌等。正常情況下，腸道菌群按照一定的比例組成，形成微生態(tài)平衡，一旦平衡被打破將會(huì)導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，表現(xiàn)為腸道菌群在比例、數(shù)量、種類及定位的改變[13]。

2 膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)

膿毒癥可導(dǎo)致腸道功能失調(diào)和腸道菌群失調(diào)，可先后或同時(shí)發(fā)生，又互相影響。膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)總體表現(xiàn)為腸道菌群多樣性降低，并伴隨著有益菌的減少和潛在致病菌的過(guò)度繁殖，目前其機(jī)制尚不明確，可能是膿毒癥原發(fā)的腸道損傷，或者是膿毒癥治療后的繼發(fā)腸道表現(xiàn)[4-5]。而腸道菌群失調(diào)引起的潛在致病菌過(guò)度繁殖和腸道屏障功能受損可促進(jìn)細(xì)菌移位，將進(jìn)一步加重膿毒癥的發(fā)展。

2.1 腸道菌群組成改變結(jié)果及定植抗力下降

多項(xiàng)采用NGS 技術(shù)的研究結(jié)果表明，膿毒癥患者的腸道菌群組成發(fā)生改變，主要表現(xiàn)為腸道菌群的多樣性降低，厚壁菌門和擬桿菌門細(xì)菌豐度降低，而艱難梭菌、葡萄球菌、志賀氏菌、沙門氏菌和腸球菌等過(guò)度繁殖[14-17]。膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)的機(jī)制目前尚未闡明，機(jī)械通氣、腸內(nèi)或腸外營(yíng)養(yǎng)、質(zhì)子泵抑制劑、阿片類藥物、血管升壓藥、抗生素及膿毒癥應(yīng)激狀態(tài)等都可能是干擾膿毒癥患者腸道菌群的因素。SHIMIZU 等[18]對(duì)18 例重癥膿毒癥患者腸道菌群分析研究發(fā)現(xiàn)，患者腸道內(nèi)雙歧桿菌和乳酸桿菌等專性厭氧菌的數(shù)量明顯減少，短鏈脂肪酸（SCFAs）水平降低，并促進(jìn)全身性炎癥反應(yīng)。已有文獻(xiàn)表明，以雙歧桿菌為主要代表的專性厭氧菌能抑制潛在致病菌過(guò)度繁殖，并將此現(xiàn)象定義為定植抗力[19]。由此可見(jiàn)，膿毒癥患者通常存在腸道菌群失調(diào)并伴隨定植抗力下降，導(dǎo)致患者對(duì)病原體的抵抗力下降。腸道菌群代謝產(chǎn)物SCFAs 是腸上皮細(xì)胞的主要能量來(lái)源，SCFAs水平降低，可導(dǎo)致腸道pH 值升高，促進(jìn)致病菌的定植與繁殖，進(jìn)一步促進(jìn)腸道菌群失調(diào)。此外，OJIMA 等[2]研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群失調(diào)與危重病患者預(yù)后相關(guān)。因此，這意味著干預(yù)腸道菌群或許是治療膿毒癥患者新的有效策略。

2.2 腸道屏障功能受損

正常的腸道屏障包括生物屏障、機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障，穩(wěn)定的腸道微生態(tài)與這4 個(gè)部分密切相關(guān)[20]。KLAUS 等[21]研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥患者血漿中Zonulin 水平升高，通過(guò)調(diào)節(jié)緊密連接蛋白的表達(dá)從而破壞腸道屏障功能，導(dǎo)致腸道通透性增加。有研究表明，腸道菌群組成改變可能通過(guò)增加腸道通透性的來(lái)調(diào)控炎癥反應(yīng)[22]。這意味著，腸道菌群失調(diào)會(huì)加重膿毒癥患者腸道屏障功能障礙，從而影響膿毒癥的發(fā)展。此外，腸外營(yíng)養(yǎng)會(huì)導(dǎo)致重癥膿毒癥患者保護(hù)性黏液層變薄，降低腸道屏障的完整性和SCFAs 的利用率[23]。SCFAs通過(guò)促進(jìn)杯狀細(xì)胞分泌黏液，促進(jìn)B 細(xì)胞分泌IgA，可維持腸道屏障功能。因此，作為維持腸內(nèi)穩(wěn)態(tài)的重要角色，腸道屏障在腸道菌群失調(diào)和膿毒癥的發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。

2.3 細(xì)菌移位

研究報(bào)道，腸道菌群失調(diào)和腸道屏障功能受損可促進(jìn)膿毒癥患者細(xì)菌移位[7]。主要的移位細(xì)菌包括腸桿菌、腸球菌、表皮葡萄球菌等。膿毒癥患者的腸胃蠕動(dòng)功能減弱，促進(jìn)潛在致病菌的局部過(guò)度繁殖，通過(guò)受損的腸道屏障進(jìn)入門靜脈和淋巴系統(tǒng)，亦可導(dǎo)致細(xì)菌移位[24]。文獻(xiàn)表明，細(xì)菌移位會(huì)增加膿毒癥患者多器官功能衰竭的風(fēng)險(xiǎn)[25]。由此可見(jiàn)，防治細(xì)菌移位應(yīng)該作為膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)治療的重要靶點(diǎn)。

3 Omega-3 PUFAs 對(duì)膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)的治療潛力

Omega-3 PUFAs 主要包括α-亞麻酸、二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸，具有抗炎等作用，可提高腸道有益菌的比例，提高腸道菌群代謝產(chǎn)物SCFAs 水平。因此，Omega-3 PUFAs 可能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物和腸道屏障功能等，達(dá)到改善腸道微生態(tài)的作用，成為針對(duì)膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)這一治療靶標(biāo)的干預(yù)措施之一。

3.1 改善腸道菌群組成并恢復(fù)宿主定植抗力

維持腸道菌群的動(dòng)態(tài)平衡在恢復(fù)宿主定植抗力中尤為重要。既往研究表明，通過(guò)糞菌移植（FMT）可恢復(fù)宿主定植抗力，盡管已證明FMT 療法有效，但其仍然是具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的不常用的復(fù)雜療法[26]。近年來(lái)，隨著NGS 技術(shù)不斷發(fā)展，多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究表明，Omega-3 PUFAs 可以提高腸道內(nèi)有益菌（如雙歧桿菌和乳酸桿菌）的比例[27-32]。 KALIANNAN 等[28]研 究 發(fā) 現(xiàn)， Omega-3 PUFAs 通過(guò)促進(jìn)腸道堿性磷酸酶（IAP）的活性來(lái)修飾腸道菌群，減少了產(chǎn)生內(nèi)毒素的細(xì)菌數(shù)量，如腸桿菌，提高了抑制產(chǎn)生內(nèi)毒素細(xì)菌的數(shù)量，如雙歧桿菌。有益菌（如雙歧桿菌和乳酸桿菌）能夠抑制潛在致病菌與腸上皮細(xì)胞的黏附[33]，這意味著，提高有益專性厭氧菌的腸內(nèi)比例有助于增強(qiáng)宿主的定植抗力。以上研究結(jié)果說(shuō)明，Omega-3 PUFA 可能通過(guò)增加腸道有益菌的比例來(lái)改善腸道菌群組成，恢復(fù)宿主定植抗力。此外，有文獻(xiàn)報(bào)道Omega-3 PUFAs 通過(guò)誘導(dǎo)Nrf2 從Keap1 解離，啟動(dòng)抗氧化基因如SOD、HO-1和NQO-1的表達(dá)，從而降低氧化應(yīng)激水平[34]。亦有文獻(xiàn)報(bào)道，高氧化應(yīng)激水平有利于腸桿菌和腸球菌的繁殖，而低氧化應(yīng)激水平有利于乳酸桿菌等益生菌的繁殖[35]。因此，Omega-3 PUFAs 通過(guò)促進(jìn)IAP 活性以及抗氧化應(yīng)激等機(jī)制，起到增加腸道有益菌的比例的作用，從而恢復(fù)宿主定植抗力，改善腸道菌群失調(diào)，使膿毒癥患者受益。

3.2 改善腸道屏障功能

腸道屏障功能障礙是導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)及細(xì)菌移位的重要因素之一，與膿毒癥的發(fā)展相關(guān)。研究表明Omega-3 PUFAs 可以減少炎癥細(xì)胞因子和類花生酸的產(chǎn)生，從而緩解炎癥引起的腸道黏膜損傷[36]。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，Omega-3 PUFAs 通過(guò)激活PPARγ 途徑，從而上調(diào)腸道緊密連接蛋白的表達(dá)，揭示了其在腸道屏障功能中的保護(hù)作用[37]。以上研究結(jié)果表明，Omega-3 PUFAs 通過(guò)調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)及緊密連接蛋白的表達(dá)來(lái)改善腸道屏障功能。

3.3 抑制細(xì)菌移位

細(xì)菌移位與MODS 的發(fā)展密切相關(guān)。膿毒癥患者腸道中SCFAs 水平降低，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)SCFAs 對(duì)膿毒癥中的多器官功能衰竭具有保護(hù)作用[38]，這提示了SCFAs 可能在膿毒癥病理生理學(xué)機(jī)制中扮演重要角色。研究表明，SCFAs 中的丁酸可能通過(guò)抑制NF-κB 介導(dǎo)的HMGB1基因表達(dá)，從而減弱腸道屏障功能障礙，減少炎癥[39]。HMGB1 是一種晚期炎癥介質(zhì)，大量的HMGB1 可破壞腸道屏障，促進(jìn)細(xì)菌移位[40]。由此推測(cè)，SCFAs 可能是通過(guò)抑制HMGB1基因表達(dá)從而抑制細(xì)菌移位。多項(xiàng)臨床研究表明Omega-3 PUFAs 可以提高產(chǎn)SCFAs 的腸道菌群豐度，從而提高SCFAs 水平[29-31]。在WATSON等[30]研究中，將20 例健康志愿者隨機(jī)分為Omega-3 PUFAs 干預(yù)組（4 g/d，DHA/EPA 混合補(bǔ)充劑）和無(wú)干預(yù)組，利用NGS 技術(shù)發(fā)現(xiàn)，提高Omega-3 PUFAs 后腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸的雙歧桿菌、乳酸桿菌、羅斯伯里氏菌豐度，導(dǎo)致丁酸水平升高。另外，丁酸可以通過(guò)激活PPAR-γ 從而降低iNOS 的產(chǎn)生，最終阻礙腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生硝酸鹽，在一些致病菌如沙門氏菌的繁殖中，當(dāng)缺乏硝酸鹽時(shí)，這些致病菌的腸道比例會(huì)降低[41]，這意味著其有助于改善腸道菌群失調(diào)。AYDOGAN 等[42]研究表明，Omega-3 PUFAs 可通過(guò)刺激腸上皮細(xì)胞的生長(zhǎng)及修復(fù)，防止腸黏膜萎縮，減少腸道細(xì)菌移位。由此可見(jiàn)，Omega-3 PUFAs 通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物SCFAs，影響腸黏膜萎縮，從而抑制細(xì)菌移位，改善腸道菌群失調(diào)，降低膿毒癥患者發(fā)生多器官衰竭的風(fēng)險(xiǎn)。

4 總結(jié)與展望

膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)作為膿毒癥常見(jiàn)的并發(fā)癥，其機(jī)制目前尚不明確，并且可能導(dǎo)致膿毒癥患者預(yù)后較差，而重新建立穩(wěn)定的腸道微生態(tài)可能是治療膿毒癥的一種有效方法。盡管證明FMT 是恢復(fù)宿主定植抗力的有效治療方式，但是其質(zhì)量和安全性都難以控制，而且對(duì)于供體的要求高，流程復(fù)雜，目前仍然是具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的不常用的復(fù)雜療法。然而，Omega-3 PUFAs 在安全性、管理性、潛在益處等方面與FMT 比較，都具有一定程度的優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，Omega-3 PUFAs 通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物，改善腸道屏障功能，抑制細(xì)菌移位，從而達(dá)到改善腸道微生態(tài)的作用，對(duì)膿毒癥相關(guān)腸道菌群失調(diào)具有一定的治療潛力。在今后的研究中，Omega-3 PUFAs 是否能在改善膿毒癥患者相關(guān)腸道菌群失調(diào)中取得真正的醫(yī)學(xué)突破，仍然有待觀察。盡管面臨著巨大的挑戰(zhàn)，但是可以預(yù)見(jiàn)到以腸道菌群為靶標(biāo)的治療方向?yàn)槟摱景Y患者的治療提供了新策略。