腸-眼軸：中醫藥防治疑難性眼病的新視角

梁麗娜，李亞敏

人體體表和體腔內存在大量的微生物，它們定植于胃腸道、皮膚、口腔、呼吸道等部位，與其生存的微環境共同構成人體微生態系統，許多研究證實人體微生態系統與健康的維持和疾病的發生關系密切，其中以腸道微生態系統最為重要[1]。腸道菌群是腸道微生態系統中主要的活性成分，目前已發現并證實的腸道菌群包含約70種細菌，其中擬桿菌門(Bacteroidetes)和厚壁菌門（Firmicutes）約占細菌總數95%以上[2]。腸道菌群參與人體營養代謝、生長發育、免疫力調節及維持腸道結構和屏障的完整性等[3]。腸道菌群的改變不僅與胃腸道本身疾病有關，而且與許多急慢性疾病的發病機制有關，例如糖尿病、肥胖癥、炎癥性腸病、克羅恩病、阿爾茨海默氏病和抑郁癥等[4-10]。近幾年越來越多的研究表明，腸道菌群失調可能在一些疑難性眼病的發生和發展中也發揮著重要作用，如糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）、年齡相關性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）、葡萄膜炎和原發性開角型青光眼 （primary open-angle glaucoma,POAG）等，腸-眼軸成為眼科基礎研究和臨床研究的新焦點。與其它學科相比，腸道微生態在眼科尤其是中醫眼科領域的研究報道還很少，因此，本文擬對腸道菌群與眼病之間的相關性研究進行綜述，并從腸-眼軸角度探討中醫藥對眼病的防治，希望為攻克疑難性眼病的研究提供一些新思路。

1 腸道微生態與眼病的相關性

1.1 糖尿病視網膜病變

糖尿病與腸道微生態失調的相關性已被許多研究證實[11-15]，近年來學者們采用先天性糖尿病模型小鼠（db/db）探討腸道菌群對DR發生的影響。Grant等[16]發現間斷性禁食（intermittent fasting，IF）可以延長db/db小鼠生存期、促進脂質代謝、改善肝功能、減少DR的發病率，菌群檢測顯示，IF干預后小鼠腸道中影響膽汁酸代謝的關鍵菌群增加達到正常水平，提示IF可能通過重塑小鼠腸道微生態平衡防止DR發生。最近，發表在內分泌知名雜志《Diabetes》上的一篇研究[17]亦發現，與正常小鼠相比，db/db小鼠腸道中疣微菌門 （Verrucomicrobia）及軟壁菌門（Tenericutes）含量較正常小鼠明顯增加，而擬桿菌門（Bacteroidetes）及厚壁菌門（Firmicutes）含量明顯下降，經過IF干預后，盡管糖化血紅蛋白含量沒有變化，但是IF干預組小鼠生存期明顯延長，DR的發病率顯著降低。腸道微生物分析顯示，與自由采食飼養的db/db小鼠相比，干預組厚壁菌門（Firmicutes）水平升高，擬桿菌門 （Bacteroidetes）和疣微菌門（Verrucomicrobia）含量減少，這種菌群變化與腸道粘蛋白、杯狀細胞數量、絨毛長度的增加及血漿肽聚糖減少有關。膽汁酸代謝測量表明，IF組小鼠牛磺熊去氧膽酸 （TUDCA）（一種神經保護性膽汁酸）含量顯著增加，自由采食組小鼠則沒有。這些發現進一步支持通過間斷性禁食可以重塑腸道微生態，產生對神經具有保護作用的物質，進而阻止DR的發生。

1.2 葡萄膜炎

人體白細胞抗原B27 （human leucocyte antigen B27，HLA-B27）是急性葡萄膜炎的主要相關抗原之一。Lin等[18]采用“代表性生物組原位核型分析”技術結合16S rRNA基因測序方法，將HLA-B27和人β-微球蛋白轉基因大鼠的盲腸菌群與野生型大鼠的菌群進行了比較，結果發現，與野生型大鼠相比，轉基因大鼠（Paraprevotella spp）和普通擬桿菌（Bacteroides vulgatus）增加，理研菌科（Rikenellaceae）豐度降低，提示腸道菌群可能參與了自身免疫性葡萄膜炎的發生。關于腸道菌群在葡萄膜炎發病機制中的確切作用目前尚不清楚，有學者提出假說[19]：腸道菌群紊亂引發腸道粘膜炎癥，腸道粘膜的炎癥進一步引起腸系膜通透性改變，導致微生物或其代謝物質遷移至眼部，直接或者通過分子模擬、致敏引發葡萄膜炎。Nakamura等[20]發現，誘發自體免疫性葡萄膜炎小鼠的腸道菌群發生了改變，隨著葡萄膜炎的持續加重，與對照組的差異變得更加明顯，口服抗生素后視網膜中調節性T細胞的數量增加、外周淋巴組織中的效應T細胞和細胞因子的水平下降，葡萄膜炎病變程度減輕。在隨后的報道中，該研究小組使用熒光蛋白標記的轉基因小鼠，首次證明了葡萄膜炎中淋巴細胞在腸道和眼睛之間的遷移[21]。最近，Janowitz等[22]研究發現，與未免疫的小鼠相比，實驗性自身免疫性葡萄膜炎 (experimental autoimmune uveoretinitis,EAU) 小鼠的腸道在眼部炎癥發作之前表現出α 多樣性降低，在葡萄膜炎最嚴重階段，EAU小鼠腸道菌群中普雷沃氏菌屬（Prevotella）、乳桿菌屬（Lactobacillus）、厭氧原體屬（Anaeroplasma）、Parabacteroides、厚壁菌門（Firmicutes）和梭菌屬（Clostridium）含量增加，回腸中的抗菌肽 （例如Reg3c，S100A8和lipocalin）的含量亦增加，上述研究支持腸道菌群參與了自身免疫性葡萄膜炎的發生及發展。

1.3 青光眼

原發性開角型青光眼主要的病理特征是視網膜神經節細胞喪失，引起不可逆轉的視功能下降甚至失明，全球約7960萬人罹患此病[23]。本病的發病機制尚不清楚，Chen等[24]研究發現，眼內壓（intraocular pressure,IOP）的升高可以誘導T細胞滲入視網膜，這種T細胞浸潤導致視網膜神經節細胞變性，即使在IOP恢復到正常水平后變性仍然持續存在，但在沒有共生菌群環境下飼養的小鼠不會發生青光眼T細胞浸潤反應及神經節細胞的變性，提示共生菌群引發的T細胞浸潤在青光眼的發病機制中可能有重要作用。Gong等[25]對腸道菌群和青光眼的相關性做了進一步研究，采用Illumina MiSeq平臺對來自30名POAG患者和30名健康受試者糞便中的細菌進行16SrRNA V4基因測序，并基于氣相色譜/質譜（GC-MS）方法檢測所有受試者血清樣品中的代謝產物，分析腸道微生物種類、宿主循環代謝產物和臨床表型之間的關系。與對照組相比，POAG患者中普雷沃氏科（Prevotellaceae）、不明腸桿菌科（unidentified Enterobacteriaceae）和大腸桿菌（Escherichia coli）顯著增多，而巨單胞菌屬（Megamonas）和普通擬桿菌屬（Bacteroides plebeius）明顯減少。POAG患者代謝組學改變包括5種氨基酸、2種激素衍生物、1種嘌呤衍生物、1種膽汁酸衍生物和1種有機酸。還表明檸檬酸與巨單胞菌屬（Megamonas）呈正相關，而Lγ-谷氨酰-L-丙氨酸、3-甲氧基-4-羥基苯乙二醇（3-methoxy-4-hydroxyphenylglycol，MHPG）、膽酸葡萄糖醛酸和次黃嘌呤與巨單胞菌屬（Megamonas）呈負相關。平均視力與布勞特氏菌屬（Blautia）呈負相關，平均視野缺損值與柔嫩梭菌屬（Faecalibacterium）呈負相關，平均神經纖維層厚度與鏈球菌（Streptococcus）呈正相關。研究發現POAG患者和健康個體的腸道菌群組成以及血清中代謝產物存在明顯差異，證實青光眼的發病機制與腸道菌群具有相關性。

1.4 年齡相關性黃斑變性

AMD是發達國家50歲以上人群首要的致盲性眼病[26]，肥胖是AMD發生的危險因素之一[27]。Admas等[28]研究表明，在男性受試者中，腰/臀比每增加0.1，發生早期和晚期AMD的幾率分別增加了13%和75%。眾所周知，飲食是導致肥胖癥發生的主要因素，一項研究探討了高血糖和低血糖飲食對腸道菌群和AMD發展的影響，發現飼喂高血糖飲食的衰老小鼠視網膜出現了早中期AMD病理改變，表現為視網膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）色素沉著萎縮、脂褐素沉積和光感受器變性，而低糖飼養小鼠未見上述改變。有趣的是，將高糖飲食喂養的小鼠后期改用低糖飲食后，視網膜病變停止發展甚至恢復，進一步的菌群檢測顯示AMD風險與梭菌目（Clostridiales）豐度增加有關，而對AMD的保護與擬桿菌門（Bacteroidetes）增多有關。同高糖飲食相似，高脂飲食也可引起腸道菌群改變。另一項動物實驗顯示[29]，與常規飲食飼養的小鼠相比，高脂飲食飼養小鼠腸道擬桿菌門（Bacteroidetes）豐度降低，而厚壁菌門（Firmicutes）豐度提高，激光誘導的脈絡膜新生血管CNV病變程度明顯加重。Zinkernagel等[30]對AMD患者和對照組的腸道宏基因組進行了序列測定，發現在AMD患者中，厭氧棍狀菌屬（Anaerotruncus）、顫桿菌克（Oscillibacter）、瘤胃球菌屬（Ruminococcus torques）、優桿菌屬（Eubacterium ventriosum）相對富集，而在對照組中，埃氏擬桿菌屬（Bacteroides eggerthii）相對較多。AMD患者腸道微生物富含L-丙氨酸發酵、谷氨酸降解和精氨酸生物合成途徑的基因表達增加，而脂肪酸延長途徑相關基因的表達減少。上述研究表明，腸道菌群變化和AMD之間有重要關聯性[31-32]。

2 腸道微生態與中醫藥的相關性

2.1 腸道微生態與中醫理論

近十余年來，中醫藥與腸道微生態的相互關系日益受到關注。從理論上講，中醫整體觀認為人與環境密切相關，人是自然界的一部分。一方面，自然界的變化影響人體的生命和活動；另一方面，人體通過自身的調節機能與自然界保持統一。此外，地理環境、社會環境亦是影響人體機能的重要因素。微生態學認為腸道微生態與宿主及環境相互作用、相互依賴，腸道微生物的組成和功能通常會隨著宿主的基因、飲食和環境等因素的變化而改變，與上述的中醫整體觀很相似[33]。在發病機制方面，中醫認為“正氣存內，邪不可干，邪之所湊，其氣必虛”，所以治病注重扶正祛邪，陰平陽秘。微生態學認為，當腸道微生態平衡因某種因素被破壞導致微生態失調，外襲菌和致病菌在體內定植，誘發腸道代謝紊亂及機體免疫功能失調而發病。因此，致病與否決定于微生態平衡與失調的轉換過程，所以，治療不是單純殺菌和抑菌，而是使微生態重新恢復健康的平衡狀態，正常菌群充分發揮生物拮抗作用，將致病菌驅除，這與中醫扶正祛邪理論異曲同工[34]。著名的微生物學家魏曦教授曾指出：“中醫的四診八綱是從整體出發，探討人體平衡和失調的轉化機制，并通過中藥使失調恢復平衡。因此，微生態學很可能成為打開中醫奧秘大門的一把金鑰匙。”

2.2 腸道微生態與中藥

傳統中藥多經口服方式進入體內，首先與之接觸的就是胃腸道，中藥進入腸道后與腸道菌群的相互作用是近年來的研究熱點，目前的發現主要集中在兩個方面：首先，中藥通過調節腸道菌群的種類和數量發揮治療作用。例如，譚周進等[35]研究發現，四磨湯可以增加患者腸道細菌總數、減少乳酸菌數量、增加雙歧桿菌數量，有效緩解脾虛性便秘。仝小林等[36]對450例糖尿病合并脂代謝紊亂患者進行多中心隨機雙盲對照臨床研究發現，降糖調脂復方與二甲雙胍都可以顯著增加腸道布勞特氏菌屬（Blautia spp）豐度，除此之外，降糖調脂方還能富集柔嫩梭菌屬（Faecalibacterium spp），這些菌群的改變與血糖和血脂的改善呈顯著相關性，提示降糖調脂復方與二甲雙胍可能都是通過調節腸道微生物群結構來改善血糖和血脂的代謝。另一方面，中藥在腸道菌群代謝影響下其化學成分發生改變，使藥物吸收增加、毒性降低。人參皂苷Rb1本身的生物利用度很低，經腸道菌群代謝后去糖基化形成人參二醇，后者能很好地被腸道吸收，增加生物利用度[37-38]；烏頭堿是附子、川烏等藥用植物中的主要有毒成分，同時也是其消炎、止痛的有效成分，烏頭堿經口服后在腸道菌群代謝作用下變為苯甲酰烏頭原堿，這種新的脂類生物堿具有與烏頭堿同樣的藥理活性，但其毒性明顯低于烏頭堿［39］。還有一些中藥經細菌代謝后產生了新的活性成分，番瀉苷本身無瀉下作用，口服后番瀉苷經腸道菌群代謝產生的番瀉苷元瀉下作用明顯［40］。類黃酮廣泛存在于葛根、黃芩、槲寄生、桑白皮、銀杏葉等常見中藥中，一篇發表于《Science》上的研究證實流感小鼠腸道中的梭狀芽胞桿菌（Clostridium orbiscindens）能將類黃酮代謝成為脫氨基酪胺酸（desaminotyrosine，DAT），后者能大幅降低流感病毒引發的肺部傷害［41］。

3 從腸-眼軸看中醫藥防治疑難性眼病

3.1 對病因病機的再認識

脾具有運化水谷精微的功能，脾胃運化功能正常，正氣充盛，邪不外侵，衛氣化源充足，衛外有權。“脾”的這種“運化”和“抗邪”功能與腸道菌群對機體代謝、免疫功能的作用相似，后者可能是中醫“脾”生理功能的生物學基礎之一。當腸道菌群保持相對穩態時，機體營養代謝功能正常，脾胃化生水谷精微；當腸道微生態紊亂時，機體代謝發生異常，脾失健運，或化生氣血不足，或產生濕熱、濁毒等邪實[42-44]。精、氣、血是維持眼生理活動的物質基礎，而脾主化生元氣，是精、氣、血的主要來源，故脾胃異常是眼病病機的關鍵。李東垣在《脾胃論》中言：“胃氣一虛，耳、目、口、鼻，俱為之病”，《蘭室秘藏》曰：“夫五臟六腑之精氣，皆稟受于脾，上灌于目，脾者諸陰之道也，目者血脈之宗也，故脾虛則五臟之精氣皆失所司，不能歸明于目矣”。AMD屬“視瞻昏渺”“視直如曲”范疇，雖然臨床上所見證型復雜，但其主要病機是由于肝、脾、腎功能失調所致[45-46]，其中脾氣虛弱是早期AMD的主要證候類型[47]。脾氣虛弱、肝腎虧虛導致精血不足，生化無源，精氣不能上榮于目，目失濡養而目視不明；脾氣虛弱則水濕運化無度，氣機不利，清陽不升，濁陰不降，痰瘀之邪內生，變生玻璃膜疣、滲出、出血等。葡萄膜炎的發病受體質、環境、外感、飲食、勞倦等因素影響，其病因病機也與肝、脾、腎功能的失調有關。肝主疏泄，開竅于目，肝經風熱或肝郁化火，熱邪上擾，灼傷瞳仁；脾胃失職，運化水濕失調，濕熱內蘊上蒸于目，黃仁受累；肝腎陰虛，虛火上炎，熏傷黃仁。其中濕性重濁黏滯，為病纏綿難愈，日久還可化熱，故葡萄膜炎與“濕”的關系最為密切，是葡萄膜炎反復發作的主要病因[48]。古代中醫文獻沒有DR的病名，王肯堂在《證治準繩·消癉》云：“三消久之，精血既虧，或目無見，或手足偏廢如風疾，然此證消腎得之為多，但用治下消中諸補藥，滋生精血自愈”。現代中醫各家對DR的認識各不相同，但多數認為本病病機為本虛標實。本虛為氣陰兩虛、陰陽兩虛，標實為瘀血阻絡。有醫家認為本病病機早期以脾虛、氣血不足為主，后期以肝腎陰虛、腎精不足為主，血瘀貫穿本病始終[49]。以上論述可以發現眼病的發生與肝、脾、腎功能失調有關，近年來中醫證候研究發現脾虛證、脾虛濕熱證、腎陽虛衰證與腸道微生態失調相關，其中脾虛證與腸道微生態之間關系更為密切[50-51]。因此，腸道微生態失調可能是上述眼病發生的啟動病因，由之產生的病理產物及相關細胞因子通過腸系膜的血循環上達于目，改變了眼部微環境，導致眼病的發生。借助宏基因組學、代謝組學等系統生物學的方法，分析不同眼病腸道微生態的菌落特征，闡明致病菌及其代謝毒素引起的中醫證候的分子機制，一方面可以通過標志性代謝產物相關代謝途徑，探索證的物質基礎，另一方面也為辨證論治、異病同治提供理論依據。

3.2 對中醫藥防治眼病的新思考

隨著人們對腸道微生態在疾病發生發展中作用的認識，如何糾正腸道菌群失調亦成為研究的熱點，糞群移植（fecal microbiota transplantation,FMT）作為一項新型技術吸引了廣泛關注。FMT是將健康人糞便中的功能菌群移植到患者腸道內，重建新的腸道菌群，實現腸道內、外疾病的治療[52]。追溯FMT發展歷史，早在東晉（317～420年）時期，葛洪著《肘后備急方》 中的黃龍湯可能是最早的糞便移植療法：“絞糞汁，飲數合至一二升，謂之黃龍湯，陳久者佳”。清朝葉天士也用金汁治療熱入營血證，如《溫熱論》中“營分受熱……若加煩躁、大便不通，金汁亦可加入”。中藥中還有很多其他動物的排泄物，如《素問·腹中論》中雞矢醴，目前臨床還在應用的五靈脂和夜明砂，五靈脂是鼯鼠的糞便，是常用的活血祛瘀藥；夜明砂是蝙蝠的糞便，具有清肝明目、散瘀消積功效，臨床用于青盲、雀目、目赤腫痛等疾病的治療[53]。當時中醫使用這些糞便入藥并未考慮腸道微生態，只是長期經驗積累發現這些糞便對某些疾病有效。目前研究證實FMT對腸炎、肝病、肥胖癥、多發性硬化癥等多種疾病具有良好的療效[54]，世界上已有數十萬例患者接受了FMT治療，這種新型療法使越來越多的患者受益，但是FMT的預期治療費用極其昂貴，很多患者將無法承受。另外，從治療的規范性來看，人類糞便中的微生物和代謝物含量在個體之間以及個體內隨時間的變化而存在很大差異，除非其活性成分經過鑒定和純化，否則很難保證產品不同批次的一致性[55]。因此，FMT尚沒有在臨床廣泛應用，目前也沒有FMT治療眼病的研究報道。除了直接移植正常菌群的方法外，是否可以用其它方法使失調的腸道微生態恢復至正常？ 陰平陽秘是中醫理論的核心，調節平衡是中醫治療的最大特色。臨床研究及動物實驗已經證實中藥提取物、中藥有效成分及中藥復方具有調節腸道菌群、重塑腸道微生態作用，如熟地黃的水提物可以使中年肥胖女性患者腸道中放線菌門（phylum Actinobacteria）和雙歧桿菌屬（genus Bifidobacterium）等益生菌豐度增加，同時使厚壁菌門（phylum Firmicutes）和布勞特氏菌屬（genus Blautia）減少[56]；鹽酸小檗堿可顯著增加糖尿病大鼠腸道內雙歧桿菌數量，顯著降低大腸桿菌數量，同時血糖、胰島素抵抗指數等均呈下降趨勢［57］；多項研究表明中藥復方能扶植益生菌乳桿菌屬（Lactobacillus）、雙歧桿菌屬（Bifidobacterium）等生長，抑制致病菌腸球菌屬（Enterococcus）、大腸桿菌（Escherichia coli）等的繁殖，對腸道菌群具有顯著的調節作用。一方面，可以將這些研究成果應用到眼病的防治中；另一方面，也可以從腸道微生態的角度探討中醫藥防治疑難性眼病的作用機制，比如，參苓白術散和黃芪建中湯常用來治療脾虛濕困型AMD患者［58-59］，而有研究顯示參苓白術散可有效改善脾虛小鼠腸道菌群紊亂，顯著增加益生菌雙歧桿菌和乳酸桿菌的數量［60］。基于前述AMD患者及動物模型腸道中擬桿菌屬下降的事實，推測參苓白術散可能是通過重塑腸道微生態從而起到治療AMD的作用，至于如何通過腸-眼軸發揮作用，具體的分子機制是什么還需要進一步探討。

4 小結

隨著系統生物學的逐步建立與發展，腸道菌群的研究傾向于其整體性及多樣性，如通過宏基因組學、宏轉錄組學及其代謝組學來探索腸道內共生微生物的群體行為，解釋其與宿主的生理及病理關系[61-62]。今后，將有更多的證據顯示出腸-眼軸是眼病防治的靶點，腸道微生態的研究為認識眼病的發生規律和藥物藥效的機制提供了嶄新的視角，也為靶向腸道微生物的藥物研發提供了越來越多的理論和技術支撐。通過中醫藥調節腸道菌群改善腸道微生態，改變宿主的代謝狀況，進而阻斷或逆轉疑難性眼病的發生和發展是未來新的研究方向。