中藥甘遂在急性胰腺炎腸道菌群中的研究進展

喻志敏，沈展?jié)?，鐘小?

急性胰腺炎（acute pancreatitis，AP）是一種因胰酶異常激活導(dǎo)致胰腺實質(zhì)腺泡細胞受損，從而對胰腺自身及周圍臟器產(chǎn)生消化，誘發(fā)胰腺局部急性炎性反應(yīng)，甚至全身炎癥反應(yīng)或伴有多器官功能障礙的消化系統(tǒng)疾病，是臨床常見的腹部急癥之一［1，2］。相關(guān)報道顯示，全球范圍內(nèi)AP 每年的發(fā)病率約為13~45/100 000［3，4］，而隨著我國經(jīng)濟水平和人民生活水平的顯著改善，近年來AP 在我國的發(fā)病率也逐步上升，較20 年前增加4 倍之多，高達0.71%［1］。目前，依據(jù)2012年最新修訂版Atlanta分級（revised Atlanta classification，RAC）標準，AP按其嚴重程度可分為如下3 類：①輕癥急性胰腺炎（mild acute pancreatitis，MAP），即不伴有器官功能障礙及局部或全身并發(fā)癥，約占AP的80%~85%；②中重癥急性胰腺炎（moderately severe acute pancreatitis，MSAP），即伴有一過性（≤48 h）的器官功能障礙和（或）局部并發(fā)癥；③重癥急性胰腺炎（severe acute pancreatitis，SAP），即伴有持續(xù)（>48 h）的器官功能障礙，約占AP 的5%~10%［2］。MSAP/SAP 通常臨床病情進展迅猛，為持續(xù)性器官功能障礙，首次發(fā)作時的病死率高達43%［5］。SAP 的發(fā)病機制涉及多種復(fù)雜的病理生理過程，至今尚未完全闡明［6］。隨著腸道菌群對人體的健康影響的深入，腸道菌群紊亂在AP 發(fā)病機制中的研究受到越來越多的關(guān)注。

目前祖國醫(yī)學認為，AP 屬于《傷寒論》中“結(jié)胸”、“痞證”、“陽明腹實證”等范疇。近年來，多個臨床研究結(jié)果表明醋制甘遂可以緩解SAP 病情，縮短其自然病程，降低疾病并發(fā)癥發(fā)生率，加速SAP 患者康復(fù)且有效提高SAP 綜合診治臨床療效［8-9］。SAP 誘發(fā)的全身炎癥反應(yīng)（systemic inflammatory response，SIRS）可導(dǎo)致腸道菌群紊亂、腸道屏障功能和免疫功能受損。隨著近年來研究的逐步深入，腸道菌群被認為在胰腺壞死和胰周感染等有關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展中扮演重要角色［7］。為此，腸道菌群失調(diào)被認為是當前中醫(yī)藥治療AP 的重要潛在靶點［10］，故本文結(jié)合AP 診治最新的相關(guān)研究成果，從腸道菌群的角度對中藥甘遂治療AP 的有關(guān)作用機制進行綜述，以期為中藥甘遂治療AP 提供更多的基礎(chǔ)研究參考和證據(jù)支持。

1 腸道菌群在AP病程中的改變和相關(guān)作用機制

1.1 腸道菌群的組成及臨床意義

腸道菌群泛指人類腸道內(nèi)寄居的數(shù)量超過數(shù)萬億、種類多達1500 余種的細菌。腸道菌群具有分布動態(tài)、數(shù)量巨大、種類繁多、復(fù)雜性高等諸多特點［6］。其大致主要由9 門、50 綱組成，其中0.1%為以腸桿菌為主的兼性厭氧菌，99.9%為以芽孢桿菌和雙歧桿菌為主的專性厭氧菌［11］。在綱層面，以厚壁菌門最多，擬桿菌門次之；變形菌門、放線菌門、梭桿菌門和疣微菌門此四種菌群亦較為常見［11］。腸道菌群依據(jù)菌群對宿主的影響，可分為有益菌、中間菌（條件致病菌）和有害菌三類。三者之間相互依賴且彼此拮抗，維持著腸道微環(huán)境的平衡與穩(wěn)定，腸道微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)亦是當前臨床治療和基礎(chǔ)研究的重點。

1.2 AP 中腸道菌群的組成改變及影響

在AP 的疾病進程中，腸道菌群的種類分布及菌群比例出現(xiàn)顯著的病理生理改變［12-14］，其大致的原因可歸為如下4 大類：①AP 誘發(fā)的大量炎癥因子釋放，顯著增加了毛細血管的通透性，導(dǎo)致有效循環(huán)血容量減少，加之應(yīng)激反應(yīng)的存在致使腸道組織缺血、缺氧，繼而因大量補液擴容所致的缺血再灌注損傷［15］，進一步削弱腸道蠕動功能，導(dǎo)致腸腔內(nèi)毒素物質(zhì)無法及時排除，造成腸道內(nèi)菌群失調(diào)，最終造成腸道壁細胞功能障礙、腸道通透性增加、腸道黏膜屏障被削弱，進而使得腸道菌群更易越過腸道黏膜組織發(fā)生遠處遷移，從而加劇SAP 患者的全身炎癥反應(yīng)［16］。②廣譜抗生素的預(yù)防性使用，抑制了腸道內(nèi)正常菌群的生長，進而使得腸道內(nèi)的其他真菌和耐藥病原菌生長繁殖處于相對優(yōu)勢，引發(fā)腸道內(nèi)菌群種類和比例的失衡，擾亂了腸道環(huán)境的微生態(tài)平衡，使得腸道內(nèi)的細菌更容易通過膽管或胰管逆行感染腹腔。③作為AP 繼發(fā)性腸道感染的主要病原菌-大腸埃希菌、腸球菌和腸桿菌科的含量明顯上升，且其含量與全身炎癥水平呈正相關(guān)［17-19］。Zhu 等人［20］的研究通過對SAP 患者腸道菌群進行分類分析，發(fā)現(xiàn)以大腸桿菌為主的腸道需氧菌比例明顯增加，而以雙歧桿菌等厭氧菌為代表的腸道菌群生長受到抑制。在Lu 等人［21］的研究中，AP 患者多種炎癥因子的水平與腸道中腸桿菌、腸球菌的含量呈正相關(guān)，而與腸道中的腸球菌含量呈負相關(guān)，此研究表明在AP 的發(fā)展過程中，腸道菌群的失調(diào)可能會加劇SIRS 的嚴重程度。④腸道菌群的失調(diào)使得免疫潘氏細胞分泌細菌素減少，進而削弱非特異性和特異性免疫球蛋白A 的分泌，降低腸道免疫功能，破壞由機械屏障、化學屏障、免疫屏障和生物屏障共同組成的腸黏膜屏障，增加腸道通透性，促使內(nèi)源性細菌透過受損的腸黏膜屏障入血，最終導(dǎo)致多器官功能障礙甚至衰竭［22，23］。

2 中藥甘遂對腸道菌群的影響及相關(guān)作用機制

現(xiàn)有研究結(jié)果表明［24］，中藥與腸道菌群的相互作用大抵通過以下3 個途徑：①中藥改變腸道菌群組成；②中藥改變腸道菌群代謝；③腸道菌群代謝中藥。除了腸道菌群本身，中藥經(jīng)腸道菌群代謝后產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物也在機體的生理病理活動過程中發(fā)揮重要作用?；仡櫞笞谖墨I，中藥甘遂亦主要通過上述主要途徑在AP 的臨床診療中發(fā)揮其特殊臨床功效。

2.1 醋制甘遂可以增加腸道菌群的多樣性

甘遂始載于《神農(nóng)本草經(jīng)》，為大戟科植物甘遂的干燥塊根，其性寒、味苦，瀉水逐飲、消腫散結(jié)為其重要功效。古書《本草綱目》中鑒于甘遂對胃腸道黏膜有刺激作用，且可引發(fā)炎癥、充血、腹瀉、腹痛等諸多臨床不適癥狀，故將其歸入毒草類。然而，現(xiàn)代藥理學研究表明，中藥包括甘遂等的有效成分實則復(fù)雜多樣，進入腸道內(nèi)的中藥可經(jīng)腸道菌群代謝轉(zhuǎn)化生成新的活性代謝產(chǎn)物，進而發(fā)揮相應(yīng)的生物學效應(yīng)［24］。菌群多樣性即菌群生物多樣性，是對菌群內(nèi)存在的細菌種類、數(shù)量和相對豐度的綜合量化［25］。在當前的相關(guān)文獻研究中，甘遂中已被明確的主要有毒性物質(zhì)為二萜化合物和三萜化合物，進一步研究發(fā)現(xiàn)甘遂引發(fā)的胃腸道毒性與腸道內(nèi)有益菌和刺激性細菌的相對豐度密切相關(guān)，具體表現(xiàn)為，前者的相對豐度越高且后者的相對豐度越低，則甘遂誘發(fā)的胃腸道毒性則越低［24，26］。換而言之，甘遂可以影響腸道菌群的多樣性。不僅如此，在近年的研究中，Jiang 等人［27］的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)醋制的甘遂可有效降低生甘遂中二萜類化合物和三萜類化合物等有毒化學物質(zhì)的含量。其研究進一步指出，相較于生甘遂，醋制甘遂可降低腸道α-生物多樣性，并提高腸道益生菌Lactobacillus、乳酸桿菌的相對豐度，與此同時，其還可以降低刺激性細菌Blautia 的相對豐度，增加腸道菌群的多樣性，進而進一步降低甘遂引發(fā)的消化道毒性反應(yīng)。

2.2 甘遂經(jīng)腸道菌群代謝增加短鏈脂肪酸（short chain fatty acids，SCFAs）合成減輕腸道炎癥反應(yīng)

SCFAs 是指含有1~6 個碳原子的脂肪酸，其90%主要由未消化的纖維或碳水化合物經(jīng)腸道菌群酵解而生成［28］。腸道菌群中由厭氧細菌發(fā)酵產(chǎn)生的SCFAs 主要包括乙酸、丙酸和丁酸［28，29］。乙酸是機體濃度最高的SCFAs，是碳水化合物和脂肪代謝途徑的中心［28］。Miller 等［30］用放射性同位素分析表明，細菌產(chǎn)生乙酸的主要途徑是依賴Wood-Ljungdahl 通路；丙酸是奇鏈脂肪酸的中心代謝產(chǎn)物，通常由二氧化碳的固定途徑生成；丁酸是由多個專性厭氧菌縮合乙?；o酶A 形成?，F(xiàn)有研究顯示，可以產(chǎn)生SCFAs 的腸道菌群主要包括厭氧類桿菌、雙歧桿菌、真細菌、鏈球菌和乳酸桿菌［31］。在此其中，擬桿菌門和厚壁菌門被認為是兩門優(yōu)勢菌，前者分別占據(jù)腸道菌群總量的20%，而后者大概占比60%［28］。擬桿菌門（如紫單胞菌屬）和厚壁菌門（如柔嫩梭菌和真桿菌）均可以產(chǎn)生丁酸，丁酸對結(jié)腸上皮穩(wěn)態(tài)起著重要作用，而這一作用的產(chǎn)生主要是通過降低髓過氧化物酶活性，抑制NF-κB 途徑所介導(dǎo)。含有丁酸或SCFAs的混合物溶液現(xiàn)已被用于治療炎癥性腸病［20，28］。SCFAs 除了作為重要的腸道菌群代謝產(chǎn)物，其本身亦可作為重要的信號分子參與調(diào)控介導(dǎo)飲食、腸道菌群和宿主之間的相互作用，并且在機體的抗炎癥感染方面發(fā)揮重要功能［32］。近年研究表明，丁酸酯可通過抑制人單核細胞IL-12 分泌，并上調(diào)IL-10，以抑制巨噬細胞和中性粒細胞釋放促炎細胞因子而發(fā)揮抗炎作用［33］。這一研究發(fā)現(xiàn)與Jiang D 等人［27］的研究結(jié)果較為一致。在Jiang 等人［27］的研究中，用醋制甘遂處理大鼠后，其腸道組織經(jīng)病理組織學檢測提示炎性損傷較對照組明顯減輕，且腸道組織中的SCFAs 相對濃度較對照組顯著增加，差異具有統(tǒng)計學差異（P<0.05），其結(jié)果表明用醋制甘遂可通過腸道菌群代謝增加SCFAs，從而減輕腸道炎性反應(yīng)。

2.3 甘遂減少促炎癥因子釋放，保護腸道黏膜屏障

相關(guān)研究表明，甘遂可以減少AP 患者中促炎癥因子IL-6 的釋放，降低hs-CRP 水平，減輕腸黏膜細胞損傷，維護腸黏膜結(jié)構(gòu)完整，改善腸道黏膜屏障功能，有效降低因SAP 所導(dǎo)致的腹腔內(nèi)高壓，減少腸道菌群移位，降低胰腺感染、胰腺膿腫等諸多局部并發(fā)癥的發(fā)生［33，34］。Qiu 等人［34］的研究表明甘遂一方面可以顯著降低SAP 模型大鼠血清中IL-1β，IL-6、TNF-α 炎癥因子水平。另一方面，甘遂可減輕腸道組織異常形態(tài)的改變，抑制腸黏膜組織中Capapse-3 的升高，阻止Bcl-2 蛋白的降低，并減少大鼠回腸組織中凋亡細胞的數(shù)量。并且，甘遂可顯著抑制介導(dǎo)感染、組織損傷和炎癥的重要因子-HMGB1 的蛋白水平，恢復(fù)MFG-E8 蛋白表達水平，而后者可促進凋亡細胞的吞噬。除此之外，甘遂經(jīng)腸道菌群代謝產(chǎn)生的SCFAs 是腸黏膜上皮細胞的主要能量來源，可促進腸上皮細胞的增殖和分化，減少細胞凋亡，維持腸黏膜機械屏障的完整性［35］。與此同時，甘遂經(jīng)腸道菌群產(chǎn)生的高濃度的SCFAs，不僅可通過改善腸道形態(tài)、減少細胞凋亡、維持腸黏膜屏障功能，而且還可增加腸道跨上皮電阻，減少腸黏膜通透性，增強腸道的化學屏障功能［36］。

3 甘遂經(jīng)腸道菌群影響體內(nèi)氨基酸代謝增強腸道免疫

良好的腸道免疫功能是執(zhí)行腸道黏膜屏障完整功能的重要前提。相關(guān)研究表明，大多數(shù)中藥經(jīng)腸道菌群代謝產(chǎn)生的SCFAs 一方面可以通過直接修復(fù)腸上皮細胞，促進杯狀細胞黏液蛋白分泌來維持腸道黏膜屏障的完整性；另一方面，SCFAs 還可通過促進腸道固有層彌散分布的漿細胞分泌IgA，后者進入腸腔后通過抗原-抗體反應(yīng)清除腸道內(nèi)毒素且抑制腸道內(nèi)有害細菌的生長繁殖。與此同時，其還可以通過激活巨噬細胞、CD4+，CD8+T 淋巴細胞和補體蛋白來實現(xiàn)其免疫調(diào)節(jié)作用［24，37，38］。除此之外，微生物代謝組學研究顯示，腸道中的某些菌群可通過特定的生化途徑代謝氨基酸，并生成獨特的功能性代謝產(chǎn)物，后者對機體腸道免疫調(diào)控發(fā)揮著重要作用［39］。進一步的相關(guān)研究表明，芳香族氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸和色氨酸）的增加有助于機體在炎癥環(huán)境下通過特定信號因子合成特定蛋白質(zhì)，保護機體免受外來病原菌或微生物的侵害，對機體的免疫調(diào)控起著非常重要的作用［40］。Hou 等人［41］的結(jié)果發(fā)現(xiàn)芳香族氨基酸衍生物Indole-3-aldehyde（IAld）可通過芳香烴受體（aryl hydrocarbon receptor，AhR）激活上調(diào)腸壁固有層淋巴細胞分泌IL-22，從而加速腸干細胞向上皮細胞的增殖，以確保腸壁組織穩(wěn)態(tài)。除此之外，Cervantes-Barragan 等人［42］的研究結(jié)果顯示，一些吲哚衍生物在腸道中可通過AhR/IL--22 軸發(fā)揮腸上皮完整性和黏膜免疫應(yīng)答的調(diào)節(jié)作用。值得注意的是，當前已有相關(guān)研究表明，醋制甘遂的瀉水逐飲作用可能與苯丙氨酸、酪氨酸、色氨酸生物合成，苯丙氨酸代謝、色氨酸代謝、精氨酸代謝、甘油磷脂代謝等代謝通路相關(guān)［43］，盡管其背后的作用機制未能進一步闡明，或許其與醋制甘遂通過菌群的代謝產(chǎn)生中間代謝產(chǎn)物以改善腸上皮細胞的通透性，維持腸道細胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性，進而增強其腸道免疫能力密切相關(guān)。

4 結(jié) 語

腸道菌群與AP 的發(fā)生、發(fā)展及病情演變息息相關(guān)。腸道菌群的失調(diào)可能是SAP 的重要發(fā)生機制之一。傳統(tǒng)中藥醋制甘遂可增加腸道中SCFAs的分泌，而后者極大地參與調(diào)控了腸道的黏膜屏障功能，這表明針對腸道菌群的調(diào)節(jié)是甘遂治療AP 值得探索的重要研究方向。然而，當前大多數(shù)臨床研究未能深入探討其作用機制。因此，采用高通量測序技術(shù)、結(jié)合先進的功能微生物組學和代謝組學分析技術(shù)，利用生物信息學分析技術(shù)、分子生物技術(shù)和糞菌移植技術(shù)，將有助于深入探索中藥甘遂與腸道菌群的相互作用機制，有助于進一步揭示其發(fā)揮臨床功效的確切活性化學成分，進而為AP 的中醫(yī)藥治療提供高質(zhì)量的臨床循證醫(yī)學證據(jù)。

利益沖突：

無