腸道菌群及其代謝產(chǎn)物在針灸調(diào)節(jié)腸易激綜合征中作用概述＊

王春燁，包春輝，丁邦友，鄭寒丹，施 征，程 玲，鄭桂芝,3＊＊，吳煥淦

（1.上海中醫(yī)藥大學(xué)上海市針灸經(jīng)絡(luò)研究所 上海 200030；2.同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院 上海 200120；3.濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院 濟(jì)寧 272067）

腸易激綜合征（Irritable Bowel Syndrome，IBS）是一組以反復(fù)發(fā)作的腹痛、腹脹或腹部不適并伴隨排便障礙或（和）糞便性狀改變?yōu)橹饕憩F(xiàn)的腸道功能紊亂的疾病，目前缺乏可靠的形態(tài)學(xué)改變及生化指標(biāo)的異常。如今IBS的發(fā)病率逐年攀升，全球發(fā)病率為11.2%，女性發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)遠(yuǎn)高于男性[1]，在中國的發(fā)病率為0.82%-5.67%[2]，發(fā)病高峰多在30-59歲之間[3]。雖然對IBS的認(rèn)識(shí)在不斷深入，但其病因和發(fā)病機(jī)制尚不明確，國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為可能是內(nèi)臟高敏感性、腦-腸軸失調(diào)、精神心理異常、腸道菌群失調(diào)等多種因素共同作用的結(jié)果[4]。目前，西藥治療IBS的療效尚不肯定，且藥物毒副反應(yīng)以及耐藥性使其長久應(yīng)用受限[5]。相比較而言，針灸療法毒副反應(yīng)少，在改善IBS患者腹痛、腹部不適等癥狀上具有更大優(yōu)勢。近年來，隨著微生態(tài)學(xué)和基因測序技術(shù)的不斷發(fā)展，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物與IBS發(fā)病機(jī)制之間的相關(guān)性受到廣泛關(guān)注，現(xiàn)圍繞IBS與腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的關(guān)系以及針灸可能的調(diào)節(jié)機(jī)制作一概述。

1 IBS患者腸道菌群的變化

人體腸道內(nèi)的微生物豐富多樣，種類繁多，不僅包括細(xì)菌，還包括真菌，病毒和原生動(dòng)物等，是人體重要的“微生物器官”[6]。寄居在健康人腸道內(nèi)的細(xì)菌總數(shù)約4×1013個(gè)，與人體細(xì)胞總數(shù)接近1∶1，它們具有保護(hù)腸道黏膜完整性、防止病原體侵入、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、改善胃腸道功能和產(chǎn)生代謝產(chǎn)物等主要作用[7,8]。在漫長的進(jìn)化過程中，這些細(xì)菌與宿主之間保持相對平衡的共生關(guān)系，維持腸道內(nèi)的生態(tài)穩(wěn)定。一旦腸道菌群失調(diào)，即菌群的數(shù)量、菌種的性質(zhì)以及有益菌與有害菌的比例發(fā)生變化時(shí)，其與宿主的平衡關(guān)系也會(huì)被打亂，腸道微生態(tài)平衡發(fā)生紊亂。

已有不少學(xué)者發(fā)現(xiàn)IBS患者腸道菌群的數(shù)量與健康人比較存在明顯的差異[9-12]，主要體現(xiàn)在雙歧桿菌和乳桿菌降低，腸桿菌和腸球菌升高。Liu等[13]篩選了13項(xiàng)研究，對IBS患者和健康人的腸道菌群進(jìn)行Meta分析，發(fā)現(xiàn)IBS患者腸道中的雙歧桿菌、乳酸桿菌及普拉氏梭桿菌的水平顯著降低，而Bacteroides-Prevotella菌、大腸桿菌等水平?jīng)]有顯著改變。Rajili?-Stojanovi?等[14]對62名IBS患者和46名健康人糞便中的微生物進(jìn)行分析比對，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Dorea屬、瘤胃球菌屬和梭菌屬的數(shù)量顯著增加，雙歧桿菌屬、Faecalibacteriumjun菌屬和擬桿菌屬的數(shù)量顯著減少，厚壁菌門/擬桿菌門的比值顯著增加。Shukla等[15]運(yùn)用PCR方法，對IBS患者和健康人糞便中菌群的變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌屬數(shù)量顯著減少，韋榮球菌、銅綠假單胞菌和多形擬桿菌數(shù)量顯著增加，而且銅綠假單胞菌相對于其他細(xì)菌數(shù)量較多。此外，Noor團(tuán)隊(duì)采用PCR-DGGE技術(shù)，通過產(chǎn)生條帶數(shù)量的多少來估計(jì)IBS和健康人之間擬桿菌屬是否有差異，結(jié)果表明IBS條帶數(shù)明顯少于健康人，說明IBS腸道中所含擬桿菌屬較健康人明顯減少；且Shannon指數(shù)也明顯低于健康人，說明IBS腸道菌群的多樣性較健康人顯著降低[16]。

在各亞型IBS患者之間，腸道菌群的數(shù)量也存在差異。Krogius-Kurikka等[17]觀察腹瀉型IBS（IBS-D）患者腸道中放線菌門與擬桿菌門豐度降低，變形菌門和厚壁菌門豐度增加；另有多項(xiàng)研究[15,18,19]顯示IBS-D患者腸球菌、大腸桿菌及多形擬桿菌的數(shù)量增加，雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬減少。便秘型IBS（IBS-C）患者中擬桿菌、腸桿菌、韋榮球菌及銅綠假單胞菌增高，雙歧桿菌、乳酸桿菌類桿菌降低[9,15,19,20]；混合型IBS（IBS-M）患者中大腸桿菌，擬桿菌增加，雙歧桿菌，乳酸桿菌減少[18,19]；不定型IBS（IBS-U）患者腸桿菌增加，乳桿菌減少[9]。由此可見，IBS-D、IBS-C、IBS-M與健康人相比均存在雙歧桿菌和乳酸桿菌的減少。

此外，IBS中有一部分人存在急性胃腸道感染或急性胃腸炎病史，雖然經(jīng)過治療后病原體被清除以及腸道炎癥消退，但依然出現(xiàn)IBS樣表現(xiàn)，這類人群稱為感染后IBS（Postinfectious Irritable Bowel Syndrome），即PI-IBS。有研究發(fā)現(xiàn)[21,22]，PI-IBS的發(fā)生與食源性的彎曲桿菌、大腸桿菌、沙門氏菌屬和志賀氏菌感染相關(guān)，主要表現(xiàn)在擬桿菌門顯著增加和梭菌屬的顯著降低。國外的學(xué)者以調(diào)查問卷的方式研究了544名食物中毒（已確定微生物的細(xì)菌性腸炎）的患者6個(gè)月后腸道癥狀的變化，其中有23名發(fā)展為PI-IBS，且10%的PIIBS發(fā)生與空腸彎曲桿菌的感染相關(guān)，而與沙門氏菌屬感染的相關(guān)性顯著降低[23]。Sundin[24]等以PI-IBS、普通IBS以及健康人三類人群為研究對象，觀察到PIIBS患者腸黏膜和糞便中微生物的多樣性較健康人顯著降低，PI-IBS和健康人中擬桿菌門數(shù)量較多，普通IBS中厚壁菌門數(shù)量更豐富，而且還發(fā)現(xiàn)黏膜微生物多樣性與上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞的CD8+CD45RA+比例、與固有層淋巴細(xì)胞的數(shù)量呈負(fù)相關(guān)。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證明被某些細(xì)菌感染后，腸道微生物的數(shù)量會(huì)發(fā)生顯著改變。如Barman等[25]給小鼠接種沙門氏菌，3天后遠(yuǎn)端小腸中的乳酸桿菌和腸球菌顯著降低，一周后在小腸全段發(fā)現(xiàn)腸桿菌和梭菌屬數(shù)量顯著減少，產(chǎn)氣莢膜梭菌數(shù)量顯著增加。Lupp等[26]觀察到檸檬酸桿菌感染的小鼠腸道細(xì)菌總數(shù)明顯減少。

從上述結(jié)果可以得出，無論是PI-IBS還是普通IBS皆存在腸道菌群紊亂，同時(shí)腸道菌群的豐度和多樣性發(fā)生不同程度的改變。從目前的結(jié)果來看，對于普通IBS，腸道菌群變化的主要共同表現(xiàn)為雙歧桿菌和乳酸桿菌的減少；對于PI-IBS，主要是擬桿菌門的增加和梭菌屬的減少，但這兩種類型的IBS均未發(fā)現(xiàn)疾病特異性的菌種。此外，腸道菌群的變化可能也會(huì)因?yàn)檠芯糠椒ā⒂^察對象、檢測方法的不同而存在差異。比如，Tap[27]發(fā)現(xiàn)IBS患者與健康人腸道菌群的組成或豐度沒有顯著差異；Jeffery等[28]觀察到在門水平上，IBS-D患者腸道菌群與健康人無明顯差異，這與Krogius-Kurikka的研究結(jié)果相悖。

2 腸道菌群代謝產(chǎn)物與IBS的關(guān)系

腸道菌群代謝產(chǎn)物主要包括甲酸、乙酸、丙酸及丁酸等短鏈脂肪酸（short chain fatty acid，SCFAs）以及氫氣（H2）和甲烷（CH4）等。SCFAs是一些膳食纖維和抗性淀粉等不易消化的化合物在結(jié)腸中經(jīng)厭氧菌（如乳酸菌、雙歧桿菌等）發(fā)酵產(chǎn)生，其中乙酸、丙酸、丁酸的含量最高，是腸道中主要的SCFAs。乙酸是絕大多數(shù)細(xì)菌發(fā)酵產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，丙酸和丁酸分別是擬桿菌門和厚壁菌門的主要代謝產(chǎn)物[29]。SCFAs具有降低腸道PH值、抗炎、調(diào)節(jié)胃腸道動(dòng)力以及穩(wěn)定菌群內(nèi)部結(jié)構(gòu)的作用[29,30]。

SCFAs的種類和數(shù)量受到腸道菌群和宿主生理狀態(tài)等多種因素的影響[31]，因此可以通過檢測患者SCFAs的種類和數(shù)量來推測相應(yīng)腸道菌群的豐度和多樣性，繼而判斷患者與健康人腸道菌群的不同。Farup[32]采用氣相色譜分析方法對25位IBS和25位健康人糞便樣品中的SCFAs（包括乙酸、丙酸、丁酸、異丁酸、戊酸和異戊酸）含量進(jìn)行測定，發(fā)現(xiàn)IBS糞便中丁酸的含量顯著降低，而丙酸含量無顯著變化，且丁酸和丙酸在IBS以及各亞組間的顯著性差異最具診斷性質(zhì)，可以作為診斷IBS有效的生物標(biāo)記。Ringel-Kulka[33]等分析了114名IBS和33名健康人糞便中SCFAs（包含乙酸、丙酸、丁酸和乳酸）的含量，發(fā)現(xiàn)SCFAs的總量在IBS與健康人之間沒有顯著差異，但是在IBS各亞型之間顯現(xiàn)出差異性，IBS-C糞便中SCFAs（包含乙酸、丙酸、丁酸和乳酸）的含量明顯低于IBS-D、IBS-M和健康人。

正常情況下，由于胃酸過多和小腸蠕動(dòng)度較快，細(xì)菌在胃和小腸定植較少，但是當(dāng)小腸蠕動(dòng)緩慢，動(dòng)力失調(diào)時(shí)，細(xì)菌便會(huì)轉(zhuǎn)移到小腸，使小腸內(nèi)的細(xì)菌增多，導(dǎo)致小腸細(xì)菌過度生長（SIBO）。以乳果糖為基質(zhì)的氫呼氣試驗(yàn)（LHBT）可以用來檢測SIBO，LHBT產(chǎn)生的主要?dú)怏w（如氫氣、甲烷、二氧化碳等）被認(rèn)為是腸道微生物發(fā)酵底物所產(chǎn)生的[34]。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)[30,35-37]，IBS患者出現(xiàn)腹脹、腹痛癥狀是由于細(xì)菌對碳水化合物或者腸道底物發(fā)酵產(chǎn)生過多的氣體所導(dǎo)致。已有研究指出SIBO可能是誘發(fā)IBS的因素之一，近半數(shù)的IBS患者存在SIBO，從這些IBS患者中常分離出大腸桿菌、腸球菌、肺炎克雷伯桿菌等菌株，存在腹脹癥狀的患者出現(xiàn)SIBO更為常見[38-41]。已有研究通過抑制SIBO來改善IBS腹脹、腹痛等癥狀[42,43]。

3 從腸道菌群及其代謝產(chǎn)物調(diào)節(jié)探討針灸干預(yù)IBS的研究思路

在我國古醫(yī)籍中并沒有記載“腸易激綜合征”這個(gè)病名，如今祖國醫(yī)學(xué)根據(jù)其主要臨床癥狀表現(xiàn)，歸于“泄瀉”、“腹痛”、“便秘”、“飧瀉”、“腸郁”等范疇。眾多醫(yī)家對這類病癥的病因病機(jī)作了較為詳細(xì)記載。《素問·舉痛論》載“寒客于小腸，小腸不得成聚，故后泄腹痛矣”。《素問·陰陽應(yīng)象大論》：“濕盛則濡泄”。張介賓在《景岳全書》中提到：“凡遇怒氣便作泄者，必先怒時(shí)挾食致傷脾胃，單有所犯即隨觸而發(fā)，此肝脾二臟之病也，蓋以肝木克土，脾胃受傷而然”。由此可見，古代醫(yī)家對該病的病因病機(jī)已有一定的認(rèn)識(shí)。

多年來，針灸療法在胃腸疾病的防治中已顯現(xiàn)出一定的優(yōu)勢[44]。多項(xiàng)研究表明，針灸可以改善IBS患者的臨床癥狀，且療效顯著優(yōu)于西藥治療[45-47]。本課題組多年來基于中醫(yī)理論對IBS的認(rèn)識(shí)，并結(jié)合現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)手段，對針灸（艾灸為主）治療IBS臨床療效和作用機(jī)理進(jìn)行了探索。臨床研究觀察隔藥灸治療IBS-D患者療效，將患者分為隔藥灸組和西藥組，隔藥灸組采用附子、肉桂、紅花等中藥研成粉末，加黃酒調(diào)成糊狀制成直徑約2 cm，厚度約0.5 cm的藥餅，將高約2 cm直徑1 cm的艾炷放在藥餅上，并置于足三里、氣海、中脘或上巨虛、天樞、大腸俞穴位上，兩組穴位交替進(jìn)行，每天1次，每次每穴各灸2壯，12次為1療程，共灸5個(gè)療程；西藥組服用氟哌酸、思密達(dá)藥物治療，連服1個(gè)月為1療程，共治療3個(gè)療程，結(jié)果顯示隔藥灸組總有效率達(dá)92.7%，西藥組總有效率為62.5%，隔藥灸組療效顯著優(yōu)于西藥組[48]；另一項(xiàng)多中心隨機(jī)對照試驗(yàn)觀察溫和灸治療IBS-D患者的遠(yuǎn)期療效，將104名患者隨機(jī)分為溫和灸組和假溫和灸組，穴位均選取雙側(cè)的天樞和足三里穴，每次每穴各灸30 min，每周治療3次，共治療6周，隨訪18周，結(jié)果顯示在6周治療結(jié)束時(shí)溫和灸組患者總有效率為76.92%，顯著優(yōu)于假溫和灸組42.31%的總有效率；IBS病情嚴(yán)重度評(píng)分（SSS）總分以及五個(gè)亞維度（腹痛程度、腹痛天數(shù)、腹脹程度、排便習(xí)慣滿意度及IBS對生活影響）均較假溫和灸組顯著改善；糞便性狀評(píng)分（BSS）、排便次數(shù)和排便急迫感也均得到明顯改善，且療效一直維持至24周，提示溫和灸可以顯著改善IBS-D患者臨床癥狀，控制疾病活動(dòng)度，且具有較好的遠(yuǎn)期療效[49]。機(jī)理研究顯示，艾灸可抑制IBS患者結(jié)腸黏膜5-HT的高表達(dá)；升高患者外周血異常降低IgM水平以及CD3+T淋巴細(xì)胞與CD8+T淋巴細(xì)胞數(shù)，糾正CD4+T/CD8+T淋巴細(xì)胞的比值，從而調(diào)節(jié)機(jī)體免疫功能紊亂[50,51]。此外，從艾灸緩解IBS內(nèi)臟痛的角度觀察到，艾灸可降低IBS模型大鼠在20 mmHg、40 mmHg、60 mmHg強(qiáng)度刺激下腹部撤回反射（AWR）評(píng)分，提高痛閾，下調(diào)下丘腦促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素mRNA的表達(dá)水平[52]；調(diào)節(jié)IBS內(nèi)臟痛大鼠結(jié)腸肌間神經(jīng)叢神經(jīng)元P2X2和P2X3以及中樞神經(jīng)系統(tǒng)中P2X3的異常表達(dá)，緩解慢性內(nèi)臟痛過敏狀態(tài)[53,54]；降低慢性內(nèi)臟痛大鼠結(jié)腸組織中前動(dòng)力蛋白1和前動(dòng)力蛋白1受體蛋白的含量和mRNA的表達(dá)[55]；增加IBS模型大鼠脊髓相應(yīng)節(jié)段的內(nèi)源性阿片肽（強(qiáng)啡肽、內(nèi)嗎啡肽、腦啡肽）含量[56]；

隨著研究的深入，我們發(fā)現(xiàn)IBS存在腸道菌群紊亂，主要表現(xiàn)為有益菌減少和有害菌增加，同時(shí)腸道菌群及宿主也會(huì)影響腸道菌群代謝產(chǎn)物。因此我們推測，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物可能在IBS發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。針灸治療IBS具有良性調(diào)節(jié)作用，但其效應(yīng)機(jī)制尚不明確。針灸療法在改善患者腹痛、腹瀉、腹脹等腸道不適的癥狀的同時(shí)，對患者腸道菌群及其代謝產(chǎn)物是否存在調(diào)節(jié)作用？針灸是否是通過調(diào)節(jié)腸道菌群及其代謝產(chǎn)物來改善患者的臨床癥狀？針灸又是通過哪些途徑對腸道菌群及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行調(diào)節(jié)？其作用的具體通路又是什么？前期我們觀察到溫和灸能顯著降低IBS模型大鼠普氏菌（Prevotella）、擬桿菌（Bacteroides）和Clostridium XI DNA相對豐度，增加乳酸桿菌（Lactobacillus）和Clostridium XIVa DNA相對豐度，增加腸道菌群α多樣性[57]。在今后的研究中，筆者認(rèn)為，可以從臨床試驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)兩個(gè)層面入手，應(yīng)用宏基因組學(xué)、16S rDNA等測序技術(shù)研究針灸對IBS腸道菌群在門、綱、目、科、屬、種這6個(gè)水平上組成結(jié)構(gòu)、豐度以及多樣性調(diào)節(jié)，篩選與針灸干預(yù)IBS腸道菌群密切相關(guān)的核心菌種，挖掘針灸的相關(guān)作用靶點(diǎn)和通路；其次，探索針灸調(diào)節(jié)IBS腸道菌群代謝產(chǎn)物可能的干預(yù)靶點(diǎn)和作用機(jī)制；再次，從針灸對IBS腸上皮細(xì)胞和細(xì)胞因子表達(dá)的調(diào)控機(jī)制入手，深入研究針灸干預(yù)腸道菌群與宿主-腸黏膜免疫互作的調(diào)節(jié)機(jī)制，從而為針灸調(diào)節(jié)IBS的效應(yīng)機(jī)制提供一定的科學(xué)資料。