消化道微生態改變與膽胰疾病關系研究

連天立+張輝+周文策

摘 要：有研究顯示，消化道微生態對人體膽道及胰腺疾病有密切的關系，現就消化道微生態與人體膽囊炎、膽囊結石、膽管結石、胰腺炎、胰腺癌等相關疾病的關系作一綜述，為其臨床治療及預防提供方案。

關鍵詞：消化道微生態；膽胰疾病；基因測序

中圖分類號：R575；R576 文獻標識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.01.019

文章編號：1006-1959（2018）01-0052-03

Study on the Relationship between Microecological Changes of Digestive Tract and Biliary and Pancreatic Diseases

LIAN Tian-li，ZHANG Hui，ZHOU Wen-ce

（Department of General Surgery，Section Two，First Hospital of Lanzhou University，Gansu 730000，Lanzhou，China）

Abstract：Studies have shown that gastrointestinal microecology is closely related to human pancreatic and biliary tract diseases.Review the relationship between the gastrointestinal micro ecosystem and the human body cholecystitis，gallstones，pancreatitis，biliary calculi， pancreatic cancer and other related diseases，providing a solution for the clinical treatment and prevention.

Key words：Digestive tract microecology；Biliary and pancreatic disease；Gene sequencing

近年來，關于動物消化道是地球上定植細菌數目最多的生態系統之一，人們已達成共識，稱之為“消化道微生態（TGM）”。人體腸道內棲息著約1000種以上的細菌，總數接近于1013～1014個。腸道內的大部分細菌位于人體結腸內，其中每克腸內容物細菌含量高達1012 CFU[1]。整個消化道微生態系統中，不僅菌群數量驚人，而且結構復雜，幾乎參與了所有與腸道有關的人體生理功能，與人體自身之間時刻保持著動態平衡，任何原因打破這種平衡，勢必會引起相關疾病的發生。

1消化道微生態影響人類疾病的康復

眾所周知，抗生素濫用可以引起一些負面的效應，如腸道菌群的紊亂。研究表明，對成年大鼠大量應用抗生素，可檢測其腸道微生態發生了變化。同時，大鼠大腦的海馬體神經發生受到了抑制，這使大鼠反應遲鈍。當以原有菌群為基礎對大鼠構建新的腸道微生態并輔以鍛煉，則可逆轉這一效應，這為臨床上抑郁癥的治療提供了理論基礎。

隨著近年來對腸道菌群認識的深入，逐步發現腸道菌群與肥胖的發生、發展相關[2]。如移植了正常腸道菌群的裸鼠，盡管減少了食物攝入脂肪量，仍然能夠積聚超過60%的脂肪。當從肥胖小鼠或者人類腸道移植細菌的時候，要比從消瘦小鼠腸道移植細菌產生更多的脂肪積聚。該研究提示某些腸道微生物不僅可遺傳，還可通過傳播影響其他個體的微生態，具有進一步挖掘潛力[3]。因此，我們發現從腸道微生態的理念出發，改變腸道微生物的組成結構，既可降低肥胖的發病率，同時為肥胖癥患者提供了治療方案。

腸道微生物可以影響人體某些器官的疾病發生，這些器官包括腸道和大腦。Cheema AK等[4]發文稱采用缺陷性小鼠和野生型小鼠進行的實驗結果表明：有些具有抗炎性的腸道微生物能夠減緩或者停止某些類型癌癥的發生和發展。其認為醫生能夠通過分析人們腸道菌群的數量及種類，然后用有益菌替代它們，從而達到降低癌癥發病的風險。Benakis C等[5]研究表明，抗生素誘導的腸道菌群的改變能夠降低缺血性腦損傷的發生，這一效果可以通過排泄物抑制而進行傳遞。具體機制是，腸道菌群失調改變了小腸內的免疫穩態，導致調控T細胞的增加及白介-17γδT細胞的減少。對于中風患者，腸道菌群的失調迫使效應T細胞進從腸道到軟腦膜非正常轉移，同時因為人體神經保護作用也使白介-10及白介-17升高，從而減輕中風患者病情的嚴重性。

2消化道微生態與人類膽道疾病

2.1膽囊炎 急性膽囊炎（AC）是最常見的需手術治療的疾病之一，細菌感染的發生率較高。Asai K等[6]研究表明膽汁中的細菌感染在膽囊炎的發病中有重要作用。感染性疾病嚴重危害人類健康，2001 年李蘭娟首次提出感染微生態學、“殺菌和促菌”相結合的理論，倡導合理應用抗生素，注重維護人體微生態平衡[7]。膽道感染中最常見的病原體是革蘭氏陰性厭氧菌，主要是大腸桿菌。腸桿菌科作為主要有害成員存在于人類腸道微生態及膽汁中，其數量與膽汁中毒素的水平可能呈正相關。

2.2膽囊結石 長期以來，人們普遍認為膽固醇結石及膽色素結石的形成均與微生物有關，大部分膽結石的形成主要和膽固醇和膽汁酸的分泌和形成有關。Sayin SI等[8]研究顯示，腸道微生物能調節膽汁酸的形成和分泌而影響膽結石的形成，也有研究證明，微生物也可作為膽結石的核心從而促進膽結石的形成。近年來，二代測序的發展極大地促進了膽結石細菌學的相關研究，Hongzhang Shen等最近執行全宏基因組霰彈丸（WMS）測序和16S rRNA測序對來自15名中國膽結石患者的膽汁樣品進行分析顯示，膽結石患者的膽汁內細菌群落有所減少，而豐度水平降低，這揭示膽道微生態學的復雜性和特異性，有利于膽管疾病的診斷和治療[9]。endprint

2.3膽管結石 人體樹狀膽道系統，在很長一段時間里被認為是無菌的。Kochar R等[10]研究表明，細菌可以通過十二指腸逆流、門靜脈系統感染、單管周圍的淋巴系統感染及膽囊感染等途徑到達膽道系統，從而形成膽道系統的感染。Liang T等[11]首次采用高通量測序對膽管結石患者膽道微生物組成進行研究認為，Oddi括約肌擴張的患者腸內容物的反流會導致膽道微生物群的紊亂，主要包括致病菌如嗜膽菌屬及希瓦氏菌屬的增加，有益菌如雙歧桿菌屬及環絲菌屬的減少，這會大大增加膽管結石的形成的可能性。同時，該研究還闡明了被感染患者膽道的微生物群落結構，闡明了患有和沒患有Oddi括約肌擴張的膽道感染的區別。鑒于此，如果我們控制感染，那么我們就可以抑制膽石癥的發生，這為膽管結石的治療提供了新方案。

3消化道微生態與胰腺疾病

3.1胰腺炎 胰腺是消化系統重要器官，各種因素導致的腸道屏障功能發生改變、胰腺革蘭氏陰性細菌的被檢出，均提示腸道微生態參與了急性胰腺炎的發生發展過程。腸道屏障功能受損，通透性增加的其中一項主要原因是，胰腺炎時炎癥作用導致了消化道的血供降低，腸粘膜發生再灌注損傷，加之腸道血供降低可致腸道運動功能下降，進而導致腸道細菌過度生長，細菌移位，繼發感染擴散。胰腺炎時，胰腺壞死組織進一步加劇了感染，這是急性胰腺炎導致死亡的主要原因之一。 李燕等[12]采用隨機對照試驗對急性胰腺炎大鼠腸黏膜屏障、腸道菌群及細菌移位等變化情況進行比較。結果顯示實驗組大鼠的腸道菌群中雙歧桿菌、大腸桿菌的比例發生了反向變化，腸道菌群分泌的血漿內毒素增高，細菌移位比率較對照組顯著升高。該結果證實了急性胰腺炎時腸道屏障功能嚴重受損及腸道菌群發生易位。Tan C等[13]進行了一項前瞻性臨床研究，他運用多種方法對108例胰腺炎患者進行腸道菌群構成比率進行分析，發現腸道菌群改變與急性胰腺炎時機體承受的炎癥反應密切相關。

3.2胰腺癌 胰腺癌是具有高致死率的胰腺疾病，總體5年生存率仍然徘徊在5%左右，除了遺傳因素外，胰腺炎、吸煙、體重過重等因素也促成了胰腺癌的發生[14]。近年來，對共生微生物組的研究廣泛開展，許多發現也說明其在微生物與胰腺癌的發生也有密切關系，一些研究提出重大數據表明口腔和腸道微生物群可作用于胰腺癌。Fan等[15]進行表明，口腔微生物可能在胰腺癌的發生發展中占據重要地位。感染、抗生素使用、肥胖等誘因可引起口腔及腸道微生態失調，發生菌群異位引起胰腺炎，慢性的胰腺炎癥可促進胰腺癌的發生，這在具有突變KRas基因的小鼠模型中，可以通過炎癥性刺激顯著增加胰腺的惡性轉化來證實。

4消化道微生態與膽胰疾病術后的康復

4.1膽囊切除術（CS） 手術切除膽囊最常見的適應癥是有癥狀的膽囊結石，膽囊切除后，膽汁直接流向腸道，這增加了膽汁酸（BA）和腸道微生物之間的相互作用時間。Keren N等[16]通過16S rRNA擴增測序的方法，得到膽囊切除前后，細菌組成顯著改變，如在擬桿菌門中顯著增加。膽汁酸直接流向腸道并相對較快的隨糞便排出，患者糞便膽汁酸的總體濃度相對較高，腸道連續暴露于膽汁酸中，可導致慢性腹瀉，并顯著增加結直腸癌發生風險[17]。關于消化道微生態的改變，對膽囊切除術后患者的恢復及如何根據消化道微生態的變化，來制定相關有效治療方案，促進術后患者的恢復，還需我們來進一步研究。

4.2胰腺十二指腸切除術（PD） 胰腺十二指腸切除術是用于胰腺導管腺癌（PDA）的標準術式，對此進行大容量統計學分析發現，其并發癥發生率超過50%[18]。并發癥之一是胰腺吻合口滲漏，這可能和微生物誘導的交叉反應性抗體的產生有關，因為該抗體有助于膠原降解。這與最近進行的一項關于微生物影響結腸術后吻合口瘺的發生率的研究[19]的結果一致，這說明消化道微生物與胰十二指腸切除術后相關并發癥的發生有關。Rogers等[20]最近發起的一項研究證實：對行胰十二指腸切除術后發生胰瘺并發癥和未發生胰瘺并發癥的患者分別進行糞便樣品檢測發現，克雷伯菌屬（A）、擬桿菌屬（B）、反芻球菌屬（C）和蘇木屬（D）的比例在有胰瘺并發癥的患者糞便中顯著增高。這也表明腸道微生物群的改變可能與系統性免疫和宿主代謝的紊亂密切相關。無論如何，隨著相關研究的發展，對消化道微生態的結構的進一步了解，我們可以有效減少甚至避免胰十二指腸切除術后相關并發癥的發生，從而提高患者術后生存率。

5總結

近年，中國積極參與了宏基因組計劃、國際微生物組聯盟等。消化道微生態研究前景廣闊，人們對微生物的研究越來越廣泛。我們已經知道微生物能參與到人類的新陳代謝，能促進脂肪的儲存，能改變人類大腦的組織結構，甚至能影響到癌癥的發生與發展，很多研究也證實其能影響膽道、胰腺相關疾病的康復，并為這些疾病的治療及預防提供方案等等。但實際上，我們對微生物知之甚少，如消化道微生態對于膽道相關手術的影響，人類所了解的還非常局限。為進一步了解人體消化道微生態與膽胰疾病之間的關系，為人類健康做出更大貢獻，還需要我們對微生物乃至整個微生態做出更深一步的研究。

參考文獻：

[1]中華預防醫學會微生態學會.中國消化道微生態調節劑臨床應用共識（2016版）[J].中國微生態學雜志，2016，28（6）： 621-631.

[2]薛暢，李強.腸道菌群與肥胖關系研究進展[J].中國實用內科雜志，2017，37（1）：76-79.

[3]嚴人，江慧勇，李蘭娟.人體微生態與健康和疾病[J].微生物學報，2017，57（6）：793-805.

[4]Cheema AK，Maier I，Dowdy T，et al.Chemopreventive Metabolites Are Correlated with a Change in Intestinal Microbiota Measured in A-T Mice and Decreased Carcinogenesis[J].PLoS One，2016，11（4）：e0151190.endprint

[5]Benakis C，Brea D，Caballero S，et al.Commensal microbiota affects ischemic stroke outcome by regulating intestinal gammadelta T cells[J].Nature medicine，2016，22（5）：516-23.

[6]Asai K，Watanabe M，Kusachi S，et al.Bacteriological analysis of bile in acute cholecystitis according to the Tokyo guidelines[J].Journal of hepato-biliary-pancreatic sciences，2012，19（4）：476-486.

[7]陳春雷，李蘭娟.感染微生態學的研究進展[J].國外醫學·流行病學傳染病學分冊，2005，32（5）：271-273.

[8]Sayin SI，Wahlstr？觟m A，Felin J，et al.Gut microbiota regulates bile acid metabolism by reducing the levels of tauro-beta-muricholic acid，a naturally occurring FXR antagonist[J].Cell metabolism，2013，17（2）：225-235.

[9]Shen H，Ye F，Xie L，et al.Metagenomic sequencing of bile from gallstone patients to identify different microbial community patterns and novel biliary bacteria[J].Scientific reports，2015，2（5）：17450.

[10]Kochar R，Banerjee S.Infections of the biliary tract[J].Gastrointestinal endoscopy clinics of North America，2013，23（2）：199-218.

[11]Liang T，Su W，Zhang Q，et al.Roles of Sphincter of Oddi Laxity in Bile Duct Microenvironment in Patients with Cholangiolithiasis：From the Perspective of the Microbiome and Metabolome[J].Journal of the American College of Surgeons，2016，222（3）：269-280.

[12]李燕，吳浩，鄧一蕓，等.重癥急性胰腺炎大鼠腸黏膜屏障及腸道菌群的變化[J].生物醫學工程學雜志，2015，32（2）：412-417.

[13]Tan C，Ling Z，Huang Y，et al.Dysbiosis of Intestinal Microbiota Associated With Inflammation Involved in the Progression of Acute Pancreatitis[J].Pancreas，2015，44（6）：868-875.

[14]勾善淼，吳河水.胰腺癌根治術淋巴結清掃范圍的發展歷程[J].臨床肝膽病雜志，2017，33（1）：57-60.

[15]Fan X，Alekseyenko AV，Wu J，et al.Human oral microbiome and prospective risk for pancreatic cancer：a population-based nested case-control study[J].Gut，2016，pii：gutjnl-2016-312580.

[16]Keren N，Konikoff FM，Paitan Y，et al.Interactions between the intestinal microbiota and bile acids in gallstones patients[J].Environmental microbiology reports，2015，7（6）：874-880.

[17]Barrasa JI，Olmo N，Lizarbe MA，et al.Bile acids in the colon， from healthy to cytotoxic molecules[J].Toxicol In Vitro，2013，27（2）：964-977.

[18]楊潔，王斌.胰十二指腸切除術后并發癥危險因素分析及治療策略[J].中華普通外科學文獻（電子版），2016，10（4）：278-282.

[19]Shogan BD，Belogortseva N，Luong PM，et al.Collagen degradation and MMP9 activation by Enterococcus faecalis contribute to intestinal anastomotic leak[J].Sci Transl Med，2015，7（286）：286ra68.

[20]Rogers MB，Aveson V，Firek B，et al.Disturbances of the Perioperative Microbiome Across Multiple Body Sites in Patients Undergoing Pancreaticoduodenectomy[J].Pancreas，2016，46（2）：260-267.

收稿日期：2017-7-18；修回日期：2017-7-24

編輯/成森endprint