腸道微生物與橋本甲狀腺炎關系的研究進展

郭紅丹，杜文軒，王建輝，武希潤※

(山西醫科大學第二醫院 a.消化內科，b.普通外科，太原 030000)

腸道微生物約占人體總微生物數量的2/3，分布于胃腸道內，是人體微生物群落與外部環境最大的交界面[1]。研究發現，腸道微生物參與維持腸道屏障、合成營養物質、對抗病原體、調節免疫等生理過程[2-3]。在1型糖尿病、類風濕關節炎、多發性硬化、系統性紅斑狼瘡等自身免疫疾病患者中均觀察到腸道微生物的菌群失調及其對自身免疫性疾病發生、發展的作用[4-7]。自身免疫性甲狀腺疾病是一種器官特異性自身免疫性疾病，在世界范圍內非常常見，患病人數約占世界人口的5%[8]，橋本甲狀腺炎(Hashimoto′s thyroiditis，HT)是其中最常見的類型。HT的發病機制為具有遺傳易感性的個體在環境因素觸發下，發生免疫耐受失衡，產生針對甲狀腺自身抗原的自身抗體，破壞甲狀腺組織[9]。甲狀腺球蛋白抗體和甲狀腺過氧化物酶抗體是HT標志性抗體。HT的遺傳易感性可能與甲狀腺特異性基因與免疫調節基因的多態性密切相關[10-11]。環境因素包括碘硒含量異常、藥物、維生素D缺乏及小腸結腸炎耶爾森菌、幽門螺桿菌、丙型病毒感染等[12-14]。然而，關于腸道微生物與HT之間的相互聯系尚不十分明確。現就腸道微生物與HT關系的研究進展予以綜述。

1 腸道微生物

人體腸道內定植著數量巨大、種類繁多的腸道微生物，在長期進化中與人體共生存在[15]。研究發現，寄住在人體腸道內的微生物數量超過1014，約為人體總細胞數量的10倍，腸道微生物基因總量超過人類基因數量的100倍[16-17]，被稱為“第二基因組”[18]。腸道微生物主要由細菌構成，還包括真菌、病毒、噬菌體。在健康人體腸道中，厚壁菌門和擬桿菌門數量較多，為優勢菌群，其次還有變形菌門、放線菌門、梭桿菌門、疣微菌門[1]。微生物群在各段腸道內分布的種類、數量也因腸道環境中的pH值、抗生素、氧濃度梯度等的不同而不同[19]。

腸道微生物在維持腸道黏膜完整性、調節免疫系統等方面發揮重要作用。無菌動物指身體任何部位及生活環境中均檢測不出任何活細菌、真菌、病毒及寄生蟲的動物。無菌動物已成為一種重要的科研工具，在腸道微生物的研究中廣泛應用[20-21]。對無菌動物的研究發現，微生物群落的缺乏會使腸道絨毛變短，隱窩變淺，從而減少整體腸道的表面積，同時還會增加腸道通透性，破壞腸道的功能穩態[2]。大腸埃希菌細胞壁上特有的肽聚糖通過核苷酸結合寡聚化結構域蛋白1識別后，可經循環轉移至骨髓，增強中性粒細胞的殺傷能力，且血清中肽聚糖濃度越高，殺傷力越強，提高機體免疫力[3]。此外，腸道微生物還參與了維生素等營養物質合成、協同拮抗病原體入侵、腸道消化吸收等生理代謝過程。

2 腸道微生物和HT

2.1腸道微生物和甲狀腺功能 HT的發病初患者一般表現為甲狀腺功能正常或伴有輕度甲狀腺功能亢進(甲亢)，但隨著病情的發展，患者會因甲狀腺組織結構的破壞而發展為甲狀腺功能減退癥(甲減)。有學者認為，HT是一個從甲亢到甲減的廣闊譜系[22]。而甲狀腺功能與胃腸道系統之間的聯系早已為人所知。

2.1.1甲狀腺功能變化對腸道微生物數量、組成的影響 一項研究表明，甲減患者更有可能發生小腸細菌過度生長，小腸細菌過度生長被定義為小腸抽吸液中微生物濃度高于106菌落集合單位/mL或在小腸中發現結腸型菌落結構[23]。然而，這種過量的細菌生長似乎會導致胃腸道神經肌肉功能受損，從而導致患者出現腹痛、腹脹、腹瀉等胃腸道癥狀，事實上，適當的抗生素治療抑制腸道內的細菌生長，可以使上述癥狀改善[24]。另一方面，甲亢也可能導致腸道菌群失調，Zhou等[12]通過實時定量聚合酶鏈反應分析顯示，與甲狀腺功能正常的受試者相比，甲亢者腸道內的雙歧桿菌和乳酸菌數量顯著減少，而腸球菌數量增加。

2.1.2腸道微生物對甲狀腺功能、甲狀腺激素代謝的調節作用 雖然腸道微生物對甲狀腺激素合成的影響并沒有受到很多關注，但仍有研究證實了腸道微生物組成的變化是甲狀腺功能及甲狀腺激素的變化的原因。例如，Vought等[25]在大鼠實驗中通過放射性碘攝取分析顯示，與對照組相比，無菌大鼠或用卡那霉素處理的大鼠甲狀腺功能降低；有研究也表明，與腸道菌群正常的小鼠相比，無菌小鼠的促甲狀腺激素增加了25%[26]。此外，腸道微生物也可能對甲狀腺激素的新陳代謝發揮重要作用。體外研究表明，大腸埃希菌(一種革蘭陰性桿菌，是正常腸道菌群的主要成分)可以高親和力結合并攝取三碘甲腺原氨酸和甲狀腺素；另外，在這些培養的細菌中，檢測到存在甲狀腺素脫碘、脫羧及脫氨基過程[27]。DiStefano等[28]證實了使用放射性標記的三碘甲腺原氨酸和甲狀腺素可以在正常大鼠的糞便和盲腸內容物中可逆性結合，而在進行抗生素治療的大鼠中這種結合會減少甚至消失，因此可以推測，腸道微生物可能與體內甲狀腺激素池的穩定維持有關。另外，腸道微生物似乎還參與了甲狀腺激素的腸肝循環。在肝臟，硫酸化共軛和葡糖醛酸化在碘化甲腺原氨酸代謝中起重要作用，肝臟代謝生成的共軛甲狀腺激素，通過膽汁進入腸道后，在腸道微生物的作用下，可以被重新吸收進入體循環[29]。因此，腸道微生物的功能狀態可能是影響甲狀腺激素在體內代謝的關鍵步驟。

2.2腸道菌群失調與HT 正常情況下，腸道微生物與人體共生存在，維持著動態平衡，這種平衡被打破，就會出現腸道菌群失調，即一系列環境和宿主相關的因素擾亂微生物生態系統，并超出其抵抗和恢復能力，引起微生物的組成和功能改變[30]。最近，Zhao等[31]的研究發現，HT患者存在腸道菌群失調，該研究分別對28例HT患者和16例健康對照者的糞便標本進行16SrRNA基因測序，發現HT組微生物結構表現為厚壁菌門豐度顯著增加，擬桿菌門豐度減少；同時，此研究在科的水平對腸道微生物進行檢測，發現HT組微生物結構表現為毛螺旋菌科、消化鏈球菌科、鏈球菌科豐度增加，擬桿菌科、普雷沃氏菌科豐度減少，并測得了腸道其他菌群的數量變化，直觀地顯示HT患者腸道微生物組成的改變。然而，Ishag等[32]研究發現，在門水平上，29例HT患者的厚壁菌門豐度較12例健康對照者顯著減少，而在科水平上，擬桿菌科豐度增加，Zhao等[31]的研究結果與之相反。探究兩項研究結果不同的原因，可能為：①甲狀腺功能狀態不同：Zhao等[31]的研究中HT患者均為甲狀腺功能正常者，而Ishag等[32]的研究中HT患者均有甲減患者；②是否患有其他自身免疫性疾病：在Zhao等[31]的研究中明確指出許多其他自身免疫性疾病可以合并HT的發生，導致無法明確腸道菌群失調與哪一方相關，因此被排除在外，而在Ishag等[32]的研究中僅排除了既往有胃腸道疾病的患者，未提及其他自身免疫性疾病。目前，HT患者腸道菌群失調已被證實，但仍需大量及更嚴謹的研究驗證HT患者腸道微生物組成及數量的具體變化，而對腸道菌群的檢測可能成為診斷HT的新指標。

2.3腸道微生物誘導HT形成的機制 腸道黏膜上皮連同其分泌的因子形成了一個屏障，將宿主與外部環境隔開，在病理條件下，黏膜上皮的滲透性可能受到損害，允許管腔中的毒素、抗原和細菌進入血液循環，形成所謂的“腸道滲漏”[33]。腸道微生物對腸道屏障的發育及功能均有重要的作用，在無菌動物中，由于缺乏細菌的刺激，腸道黏液層的厚度極度減少，較薄的黏液層會削弱腸道的屏障作用；同時，在黏液層中，存在多種分泌的抗菌蛋白，抗菌蛋白可以清除病原體、控制腸道共生細菌的定植，反過來，一些抗菌蛋白的產生又受腸道微生物群和(或)其產物的調節[34-35]。例如，胰島再生源蛋白3γ是將腸道共生細菌與腸道上皮物理分離所必需的抗菌蛋白[36]，據研究報道，胰島再生源蛋白3γ在酒精中毒患者及經酒精處理的小鼠中受到抑制[37-38]，而增加益生菌乳酸桿菌和雙歧桿菌可以恢復胰島再生源蛋白3γ的特性，并控制細菌過度生長[38]。一項研究顯示，在HT患者中已經檢測到十二指腸遠端腸上皮細胞的超微結構形態學改變，透射電鏡觀察到微絨毛厚度的變化以及相鄰微絨毛間距的增大，且在這些患者中，通過乳果糖/甘露醇測試對腸道通透性進行了評估，結果顯示，與對照組相比，這些患者已出現“腸道滲漏”[39]。表明腸道微生物群和上皮屏障在HT的發病過程中起重要作用。

2.4益生菌與HT的關系 經過人們長期的觀察、研究及總結，最終對益生菌的定義達成共識，即益生菌是一種“活的微生物，當攝入足夠的量時，對宿主的健康有益”[40]。益生菌的種類主要包括乳酸桿菌、雙歧桿菌和腸球菌。在乳酸桿菌中，嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、干酪乳桿菌和羅伊氏乳桿菌已得到廣泛的研究和記載[41]。目前，多項研究已證實了益生菌對自身免疫性疾病的積極作用[42-43]。早期口服益生菌VSL#3可減少非肥胖糖尿病小鼠胰島炎癥和β細胞破壞率，預防非肥胖糖尿病小鼠的1型糖尿病發展[44]。同樣，在結腸炎中益生菌VSL#3不僅可以降低結腸的炎癥程度，還顯著降低了復發性結腸炎小鼠的體重減輕情況及病死率[45]。沿著這個方向，猜想益生菌對HT的影響也可能是積極的。但關于益生菌與HT的研究卻得出了與上述結果不同的結論。在體外實驗中，某些益生菌可能會通過其自身蛋白誘導形成自身抗體攻擊甲狀腺組織來促成HT的發生，而通過計算機程序模擬發現，雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬特定菌株的蛋白成分與甲狀腺球蛋白、甲狀腺過氧化物酶的氨基酸序列有同源性，并在體外通過酶聯免疫吸附測定法檢測到雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬的某些蛋白質會與天然抗原甲狀腺球蛋白、甲狀腺過氧化物酶競爭，選擇性結合甲狀腺球蛋白抗體、甲狀腺過氧化物酶抗體；而在包含甲狀腺過氧化物酶抗體和不包含甲狀腺過氧化物酶抗體的血清樣本中，前者抗體與腸道微生物抗原發生交叉反應的概率是后者的3倍[44]。當出現腸道炎癥、腸道通透性增加時，腸道中某些益生菌蛋白質成分進入人體血液循環中，誘導自身抗體生成，攻擊與其有同源性氨基酸序列的自身抗原，造成組織損傷，可能是HT等自身免疫性疾病發生的因素。尤其是對于有遺傳易感性的人群，腸道微生物可能作為一種環境因素，促進HT的產生。然而，Zhou和Gill[45]的研究將皮下注射甲狀腺球蛋白的小鼠作為對照組，將皮下注射甲狀腺球蛋白并喂養鼠李糖乳桿菌HN001和乳雙歧桿菌HN019的小鼠作為實驗組，結果顯示，16.67%～50%的小鼠發生輕度的實驗性自身免疫性甲狀腺炎，且甲狀腺中有淋巴細胞浸潤；而益生菌喂養的小鼠不會誘導全面的實驗性自身免疫性甲狀腺炎，實驗組與對照組相比，脾臟重量指數、淋巴細胞增殖、脾臟細胞增殖指數差異均無統計學意義。

綜上所述，益生菌可能作為一個中立者，既沒有減輕實驗性自身免疫性甲狀腺炎的炎癥反應，也不會誘導或幫助發展實驗性自身免疫性甲狀腺炎。雖然，益生菌有助于預防和治療其他自身免疫性疾病，但就目前而言，益生菌對于HT的影響仍不明確，仍需通過體內、體外、動物實驗等多種手段進行求證。探索兩者之間的關系，可能會為HT的預防和治療提供新的思路。

3 小 結

腸道微生物與人體的免疫、代謝、營養等方面息息相關，也影響著自身免疫性疾病的發生、發展和轉歸。目前，腸道微生物與HT之間相互影響的研究仍處于初步認識階段。腸道微生物調節了甲狀腺激素的分泌，從而改變了甲狀腺功能。依靠腸道微生物形成的腸道屏障一旦出現腸道滲漏也可以誘導HT的發生，同時，HT也會反作用于腸道，引起腸道菌群紊亂。然而，腸道微生物是否影響HT的遺傳易感性、觸發HT的具體機制、對HT患者自身免疫如何調節、益生菌對于HT的作用等問題仍是未知。相信隨著對問題研究的深入，會為腸道微生物與HT的關系及作用機制提供更有力的證據，為HT的預防、診斷、治療提供新的思路。