關于兒童過敏性紫癜與腸道菌群的研究

西安交通大學第一附屬醫院兒科

腸道是人體生理機能的中樞器官，腸道菌群通過免疫參與了很多疾病的發生。以往研究顯示亨-舒綜合征(Henoch Schonlein purpura，HSP)患兒的腸道菌群與健康兒童的腸道菌群存在差異，但關于腸道菌群失調與疾病的因果關系、致病機制尚無統一判斷標準。國外一項研究顯示糞便微生物群移植(FMT)是一種安全有效的治療過敏性結腸炎患兒的方法，并能恢復腸道菌群穩態[1]。該項研究提示，在過敏性紫癜臨床治療中是否可借鑒此方法呢？今后研究可嘗試。因此，關注腸道菌群、過敏性疾病、過敏性紫癜的研究動態及最新進展，對于臨床應用和基礎研究都有重大意義。

1過敏性紫癜發病機制及誘因

過敏性紫癜(anaphylactoid purpura，AP)又稱HSP，是一種自身免疫性疾病，以全身小血管炎癥為主要病變，累及多個器官及系統。臨床上以對稱性非血小板減少性紫癜、關節炎、腹痛、腎臟損害等為表現，有自限性。該病10歲以下兒童多發，有數據表明占90%以上，而成人過敏性紫癜多以關節痛為主要表現，若累及腎臟會比兒童更嚴重[2]。HSP的發病機制尚不明確，比較認同的觀點為與免疫反應有關，即具有遺傳特性的個體，在各種刺激因子作用下，激發機體產生IgA引起免疫反應。在HSP發病機制中，凝血功能異常和炎癥因子侵犯及細胞免疫也可能共同參與發病。臨床及基礎研究發現，輔助性T淋巴細胞及B淋巴細胞克隆擴增產生大量IgA，這些IgA免疫復合物沉積在小血管壁從而引起系統性血管炎。關于HSP的病因影響因素尚未明確，微生物感染、食物過敏、藥物、疫苗接種等與HSP發病有關，但并無明確證據支持。近年來，隨著16S rRNA-DNA熒光定量PCR檢測、高通量測序技術、基因芯片等生物學技術在腸道菌群研究中的應用及對腸道微生物學的關注，發現炎癥性腸病、哮喘、過敏、肥胖及過敏性紫癜等均與腸道菌群有關。腸道菌群是否通過免疫調節參與HSP發病機制，腸道菌群失調是否與HSP發病病因有一定關聯，都需要更多的臨床及基礎研究來證實。

2腸道菌群的分類

正常人體腸道內寄居著數量龐大、種類繁多的微生物，以細菌為主，統稱為腸道菌群，其細胞總數高達1014，接近人體細胞數量的10倍，質量約1kg，所攜帶基因相當于人類基因組150倍[3]。新生兒經母體產道出生后，體內開始有細菌繁殖，到嬰兒末期，形成了最為復雜的微生物群落。人體腸道菌群可分為三類：①共性細菌，其多為厭氧菌，包括乳酸桿菌、雙歧桿菌及球菌等，這類細菌有益于宿主，其能將碳水化合物發酵成乳酸、丙酸，使腸道成酸性，來抑制致病菌生長；②機會性細菌，主要有無病原性大腸埃希菌、腸球菌，其與宿主共棲，病理情況下其數量異常增多時可致病；③致病性細菌，其包括弧菌、葡萄球菌、病原性大腸埃希菌等，多為外籍菌群，可引發腸道感染等各種疾病。各種類型的微生物共生于腸道內，與宿主相互制約、相互調控腸道穩態，使復雜而微妙的腸道微生態保持動態平衡。腸道菌群貫穿于人體各種生理活動和病理過程，影響著人體各個臟器的功能，與機體的健康密切相關，己成為影響人體健康的重要部分。

2.1腸道菌群的定值和特性與功能

新生兒剛出生時腸道是無菌的，數小時后糞便中出現鏈球菌、腸桿菌等需氧菌或兼性厭氧菌，24小時大腸埃希菌占優勢，之后雙歧桿菌、擬桿菌等專性厭氧菌定植，雙歧桿菌于1周后數量可占細菌總數的98%；同時腸桿菌數量下降，一般在3歲時腸道菌群基本穩定。腸道菌群從出生時的無菌到需氧菌占優勢，再到厭氧菌占優勢，最終腸道菌群趨于穩定，并達到較佳的功能狀態的過程稱為演替(succession)。腸道正常菌群對嬰幼兒的消化吸收、防御感染、免疫調節等方面起著重要作用。腸道內的有益菌可產生維生素B1、維生素C、維生素B2等有益物質，促進食物消化吸收，抑制有害菌生長，抗癌和提高免疫力等；而有害菌可阻礙營養物質的吸收，引發異常發酵，產生毒素等，導致便秘、腹瀉等疾病。

綜上，腸道菌群的生物學功能概括為：對抗外來病原微生物的定植，發揮免疫調節作用，維持腸道的正常結構和生理功能。這些功能互相促進和影響。可見通過了解及研究腸道菌群的功能和免疫作用，對于人體健康，尤其是兒童的健康和預防過敏性疾病的危害是至關重要的。

2.2特殊的雙歧桿菌、乳酸桿菌和大腸埃希菌

雙歧桿菌屬革蘭氏陽性無芽胞厭氧桿菌，呈多形態，有分叉的桿菌是它典型的形態特征；其在腸黏膜表面形成生物學屏障，抑制致病菌生長，促進腸蠕動。

乳酸菌屬是一類革蘭氏陽性無芽胞厭氧桿菌，其細胞壁具有免疫刺激特性。在腸道正常菌群中，雙歧桿菌與乳酸桿菌是具有生理意義的兩種菌。二者對機體有極其重要的生物屏障及免疫學意義，能夠通過免疫識別、排除、消滅或調節等途徑發揮作用，從而提高機體抵抗疾病的能力。

大腸埃希菌(大腸桿菌)為埃希氏菌屬代表菌，是革蘭氏陰性短桿菌。1885年首次被Escherich發現，根據菌體抗原不同可分為150多型，有16種血清型具有致病性。無病原性大腸埃希菌是機會性致病菌，在病理情況下可侵襲機體引起感染等疾病。雙歧桿菌是腸道菌群中對人體有益的微生物的典型代表，而大腸埃希菌被認為是腸道菌群結構中對機體有害甚至致病的警示因子。1971年由荷蘭Vander Waaij教授提出B/E比值(雙歧桿菌與大腸埃希菌數值之比)這一概念，作為評價腸道微生物定植抗力的指標，比值大小可評價腸道菌群結構的狀況。

3過敏性疾病與腸道菌群

以往研究已證實過敏性疾病兒童與健康兒童的腸道菌群組成存在一定差異，而關于其中發病原因可能如下所述：共生菌參與了兒童過敏性疾病的產生，引起腸道菌群發生變化，使得病菌趁虛而入，而共生菌抑制炎癥的作用減弱，導致了免疫性和過敏性疾病的產生或病情加重。腸道菌群在過敏性疾病如哮喘、濕疹等發病中起到重要作用[4]。另有研究發現，發作性喘息與腸道菌群的構成存在關聯[5]。以往研究證實，過敏患兒腸道菌群中雙歧桿菌和乳酸桿菌數量顯著減少，大腸埃希菌顯著增多；而在Behcet病患者腸道菌群中雙歧桿菌數量是增多的[6]。也有研究發現，在過敏患兒腸道菌群中，厚壁菌數量增多，而擬桿菌、放線菌、變形菌數量減少，揭示腸道菌群中特定菌群的改變可能是導致過敏的關鍵因素[7]。這也為今后研究過敏患兒腸道菌群指引了方向，在研究腸道菌群整體多樣性的同時，不能忽視某些特定菌群的變化。在美國的Gutproject計劃中選取了1 879名食物過敏的志愿者進行研究，發現這些過敏患者糞便中腸道菌群明顯失調，梭菌豐度較低，擬桿菌豐度較高[8]。近年一項研究結果顯示，過敏性濕疹患兒糞便中腸球菌、志賀菌豐度高于健康兒童，雙歧桿菌、乳桿菌豐度低于健康兒童[9]。還有研究發現過敏患兒與正常兒童糞便中雙歧桿菌的類型及功能不同。過敏性疾病患兒與腸道菌群失調密切相關，雙歧桿菌數量明顯減少和(或)類型異常是腸道菌群失調的表現，這在以往研究結果中都是一致的。

4過敏性紫癜與腸道菌群

過敏性紫癜患兒中腸上皮細胞發生損傷之后，使得菌群賴以生存的腸道環境發生了改變，共生菌的保護機制破壞，尤其是腹型HSP患兒腸黏膜上皮損傷更嚴重，致使腸道正常情況下的共生菌受到排斥，造成腸道菌群失調。既往國內曾有研究顯示，過敏性紫癜患兒急性期雙歧桿菌數量減少，大腸埃希菌數量升高，B/E明顯降低，腸道菌群失調，腸黏膜生物屏障功能受到損傷。姜艷2009年通過16S rRNA-DNA熒光定量PCR技術測定了不同組別患兒糞便標本，提出HSP伴有幽門螺桿菌感染的患兒腸道雙歧桿菌定植抗力較HSP無幽門螺桿菌感染患兒更低，腸道菌群失調更明顯。上述研究皆說明過敏性紫癜患兒腸道菌群紊亂表現為雙歧桿菌數量減少，大腸埃希菌數量增多。近年隨著高通量測序方法的推廣，從腸道菌群結構和比例方面研究漸趨成熟。2017年陳鵬德等收集47例過敏性紫癜患兒糞便，采用試劑盒提取法提取DNA，通過高通量測序方法對測序結果進行生物學分析，發現HSP患兒糞便菌群中變形菌門、擬桿菌屬、巨單胞菌屬等菌屬豐度高于健康兒童，再次印證HSP患兒存在腸道菌群紊亂。以上這些國內研究皆是通過收集糞便標本測定菌群來代表腸道菌群變化及多樣性。近年有人通過收集口腔咽拭子樣本進行DNA提取和16S rRNA基因測序，發現健康兒童與HSP患兒之間口腔微生物群存在差異，HSP患兒比健康兒童口腔微生物群表現出更高的多樣性和豐度[10]。變形菌門屬革蘭陰性桿菌，在健康人體內，變形桿菌的豐度要低于厚壁菌門和擬桿菌門，變形菌門豐度增高可作為腸道菌群紊亂的標志[11]。

HSP患兒腸道菌群比例及整體結構紊亂，這種變化可能在HSP的發病中發揮重要作用。關于導致HSP患兒腸道菌群紊亂的機制和原因尚無深層次研究，可能與HSP患兒的腸黏膜上皮細胞損傷，宿主對腸道共生菌錯誤識別，產生免疫排斥反應有關，而HSP患兒免疫功能紊亂，共生菌生存環境受到破壞，進一步加重了腸道微生態紊亂。影響腸道菌群的因素較多，如年齡、抗生素的使用、飲食、精神因素等。早在2005年劉鐵軍等通過動物實驗發現糖皮質激素的使用能導致大鼠腸屏障功能受損，使腸屏障通透性升高。國外研究者發現長期口服地塞米松磷酸鈉的大鼠，其結腸中微生物群落的豐度和多樣性顯著降低[12]。目前尚無臨床實驗證實激素與腸道菌群的相關性，而糖皮質激素對于治療HSP(混合型)，尤其是合并腎臟損害，有大量蛋白尿的患兒，可能需要長期使用激素治療，對于使用激素治療和未使用激素治療的HSP患兒的腸道菌群是否存在差異性，目前尚未見相關研究。

綜上所述，HSP與腸道菌群失調存在因果關聯，互相影響，而兩者之間因果關系的研究存在諸多難題，還處在初期研究階段，其中具體發病機制尚難確定。在HSP患兒腸道中，有益菌的數量減少，以致病原菌或條件致病菌增加為主。已有研究發現濕疹嬰兒的腸道微生物群落有調節免疫相關基因組特性[13]，提示HSP患兒腸道中可能存在具有免疫調節特性的相關微生物群，其為日后研究提供了獨特見解。2012年Preidis等的動物實驗發現益生菌能促進新生鼠腸道菌群的建立，促進腸道菌群結構多樣性，并提示在日后防治及研究HSP時應注意和重視腸道黏膜微生態及腸道生物屏障的問題。一項使用動物模型的研究顯示，益生菌的介入治療增加了腸道黏膜微生物的密度和多樣性，并改變了黏膜相關的微生物群[14]。Smith等[15]的隨機人體實驗發現，給哮喘患者食用含益生菌的食物，可減少抗生素的使用。因此，益生菌可調理腸道菌群，促使其向機體有益的方向發展，恢復腸道菌群的動態平衡，達到預防或治療疾病的目的。2015年WHO已推薦使用乳酸桿菌、雙歧桿菌或混合菌株等用于預防過敏性疾病[16]。對于HSP患兒，是否能以增加外源性益生菌或者糞便微生物群移植(FMT)來調節腸道菌群的結構和比例，使其免疫紊亂狀態得以恢復，達到減輕HSP患兒臨床癥狀還需要進一步研究。