腸道黏膜免疫進展為中藥免疫研究提供的機遇①

周 聯 黃紹偉 羅 霞 蘇雨琳

(廣州中醫藥大學，廣州 510006)

腸道黏膜免疫是黏膜免疫系統(Mucosal immune system，MIS)最重要的組成部分，在人體內腸道黏膜約有400 m2與外界抗原直接接觸，且黏膜組織中的免疫細胞占所有免疫細胞的80%[1]。腸道黏膜不僅富含淋巴組織和細胞，且處于一個復雜、多樣的抗原環境中，主要包括大量的食物和腸道微生態中的各種成分。

不僅如此，腸道黏膜免疫與黏膜外免疫還存在緊密關聯，它們之間能通過免疫細胞或各種細胞因子或其他分子等相互影響。所以，口服中藥湯劑不論是直接或間接作用于腸道黏膜免疫都有可能既影響到局部的腸道黏膜免疫，又繼而作用于機體的整體免疫，這種作用方式或許與湯劑水溶性成分或大分子多糖成分是否吸收無關。

1 腸道黏膜免疫

黏膜免疫的研究在近20年取得了較大的進展，其主要由分布于胃腸道、淚道、唾液分泌管、呼吸道、泌尿生殖道和乳腺黏膜內的淋巴組織組成，它們占身體淋巴組織的大部分，因此，受到人們的廣泛關注。在黏膜免疫的研究中，以腸道黏膜免疫研究報道最多。

腸道黏膜免疫系統主要由腸相關淋巴組織(Gut associated lymphoid tissue，GALT)組成，包括覆蓋于黏膜表面的上皮組織、細胞、固有層的免疫細胞及其產生的分子、分泌物、腸系膜淋巴結、孤立淋巴濾泡等(見圖1)，是機體抵御病原體的第一道防線。

腸道上皮細胞被認為是腸道黏膜固有免疫及適應性免疫的重要細胞成分，尤其是上皮細胞特殊分化而來的M細胞(Microfold cells)。相鄰的腸上皮細胞通過緊密連接(Tight junction,TJ)相連，以阻斷微生物等抗原和毒素等的進入，一旦ZO-1、Occludin等TJ蛋白受到破壞，腸上皮間通透性增加，腸腔微生物及其代謝產物中的病原相關分子模式(Pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)可與免疫細胞的模式識別受體(Pattern recognition receptor，PRR)結合，激活免疫細胞分泌炎癥因子，如IL-18、IL-6、腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor,TNF)-α、干擾素γ(Interferon，IFN-γ)等。炎癥因子反過來也會作用于腸上皮細胞，導致上皮細胞間TJ的進一步破壞，這可能是炎癥性腸病(Inflammatory bowel disease,IBD)遷延反復的原因[2]。而且，腸上皮細胞通過Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)識別腸道微生物成分，可防止右旋糖酐硫酸鈉(Dextran sulfate sodium,DSS)所致的上皮損傷[3]。此外，M細胞在腸道黏膜免疫中也扮演著至關重要的角色，它可以攝取并傳遞抗原至腸上皮底部的樹突狀細胞(Dendritic cells,DC)，將抗原加工、呈遞給固有層漿細胞，漿細胞分泌IgA進入腸腔可維持腸道穩態。更重要的是，M細胞對抗原的攝取和提呈，可以進一步啟動特異性免疫。

腸道上皮內淋巴細胞(Intraepithelial lympho-cyte，IEL)是人體內最大的淋巴細胞群之一，據估計，小鼠小腸有2 500～5 000萬個IEL，即每10個腸上皮細胞(IECs)中約有1個IEL。腸道IEL主要是T細胞，在人類腸上皮，大部分上皮間T細胞是CD8+，在小鼠大約50%TCR為γδ形式，而人類只有約10%的TCR為γδ形式，其比例均高于其他組織的γδ型T細胞的比例。在上皮內淋巴細胞中，不論是表達αβTCR還是表達γδTCR的T細胞均顯示出有限的抗原受體多樣性，這些發現表明上皮內淋巴細胞不同于其他部位的大多數T細胞，其具有有限的特異性，只識別上皮表面的常見微生物[4]。固有層T細胞多為CD4+，多數具有活化的效應T細胞或記憶性T細胞表型，這些固有層的效應T細胞和記憶T細胞均來源于GALT和腸系膜淋巴結中的幼稚細胞，通過循環并優先定居于固有層。

黏蛋白(Mucoprotein，MUC)是腸上皮杯狀細胞產生黏液中主要大分子成分，MUC1具有很強的抗炎作用，在腸上皮細胞的頂端細胞表面起誘餌分子的作用，以限制細菌的黏附、移位和炎癥；MUC2是黏膜屏障的重要組成，MUC2對杯狀細胞和CD103+樹突狀細胞之間的協同作用可導致Treg細胞分化和免疫耐受，缺少MUC2的小鼠腸黏液層變薄且通透性變強，細菌遷移至上皮細胞的數量增加，易導致炎癥的發生。

圖1 腸道黏膜免疫系統組成Fig.1 Composition of intestinal mucosal immune system

此外，腸上皮黏膜還存在一類重要的天然免疫細胞亞群——固有淋巴細胞(Innate lymphoid cells，ILCs)，其具備固有免疫和適應性免疫細胞的雙重特征。ILC根據其分泌的細胞因子差異可分為5類[5]，包括細胞毒性自然殺傷(Natural killer，NK)細胞、ILC1、ILC2、ILC3、淋巴組織誘導(Lymphoid tissue inducer，LTi)細胞等，在微生物感染、淋巴組織的形成、損傷后的組織修復和腸道穩態的維持中起著重要作用[6]。T-BET調節NK細胞和ILC1中1型細胞因子IFN-γ和TNF-α的產生，可激活腸道抗感染反應[7]；而轉錄因子EOMES的表達又可區分NK細胞(EOMES+)和ILC1(EOMES-)[8]。ILC2表達GATA-3和RORα，分泌2型細胞因子IL-5和IL-13，導致嗜酸性粒細胞浸潤、黏液分泌過多和氣道炎癥[9]。ILC3利用RORγt來刺激Th17相關細胞因子IL-17A和/或IL-22的產生，維持腸黏膜屏障的完整性；LTi細胞通過LTβ使用相同的轉錄因子來促進胎兒期次級淋巴組織的形成[10,11]。

GALT與黏膜屏障所形成的嚴密防御體系，構成了機體抵抗病原微生物入侵的第一道屏障，該屏障的健全，可以有效阻止絕大部分的感染。

2 腸道黏膜免疫與整體免疫

黏膜免疫系統雖然有自身的特點和相對的獨立性，但畢竟是機體免疫的一部分，它可以通過淋巴回流、淋巴細胞歸巢以及免疫分子等實現與身體各部位免疫器官或組織進行信息交換，從而相互關聯、相互影響。

腸腔抗原經過M細胞傳遞給派氏結中的DC處理加工，而后由T細胞或B細胞識別抗原，識別抗原的T、B細胞遷移至腸系膜淋巴結成熟并增殖，釋放到胸導管，再進入體循環，分配到其他組織黏膜及身體其他部位發揮其免疫功能(見圖2)。因此，腸道黏膜免疫對機體免疫系統功能的正常維持至關重要，這也是腸道黏膜的異常免疫應答能影響機體整體免疫系統的重要機制[12]。

不僅如此，腸道黏膜免疫的改變還可以通過影響腸道微生物及其代謝產物、內分泌分子、免疫細胞、免疫分子以及迷走神經調節的腸-腦軸信號等，引發神經精神疾病、自身免疫性疾病、代謝性疾病等，甚至腫瘤的發生[13-16]。

反過來，淋巴細胞歸巢是機體免疫參與黏膜免疫的主要機制。淋巴細胞與血管內皮細胞相互作用進入黏膜實現淋巴細胞的有效歸巢，不僅需要黏附分子及其配體相互作用，也需要趨化因子及其受體的參與。外周歸巢受體L-選擇素(CD62L)能與配體黏膜地址素細胞黏附分子(Mucosal addressin cell adhesion molecule，MAdCAM)-1結合，介導幼稚淋巴細胞與高內皮小靜脈(High endothelial venules，HEVs)黏附進入腸道黏膜，在黏膜免疫中發揮作用[17]。趨化因子CCL28和CCL25能介導IgA抗體生成細胞(Antibody-producing cells，ASCs)轉移到呼吸道和胃腸道的黏膜部位[18]；表達趨化因子受體CCR9的成熟淋巴細胞能和其腸道黏膜上皮表達的CCL25受體結合從而歸巢到小腸[18]。此外，進入器官黏膜淋巴組織中的DC可通過分泌維甲酸誘導T細胞表面CCR9和a4β7的表達，使T細胞歸巢到腸道固有層[19]。

圖2 腸道黏膜淋巴細胞的再循環與歸巢Fig.2 Recirculation and homing of intestinal mucosal lymphocytes

3 腸道菌群

哺乳動物胃腸道存在大量的微生物，如在人類糞便中發現了大約990萬個微生物基因[20,21]，僅結腸中細菌的含量就高達1011CFU/ml。人們已經認識到腸道菌群是人體內最復雜和種群數量最大的共生微生物，其直接參與人體的消化、營養吸收、能量供應、脂肪代謝、免疫調節、抵御疾病等諸多方面[22]。腸道微生物群及其與宿主共代謝形成的相互影響的微生物穩態，構成了腸黏膜的生物屏障，可抵御致病菌的入侵和定植[23]。

腸道菌群是維護人體健康的重要因素之一，與機體的免疫更是存在天然的聯系。腸道菌群及其相關抗原可以促進和馴化機體免疫系統的發育和成熟，而腸道黏膜免疫系統則可以限制腸道菌群過度繁殖，兩者處于一種動態平衡，一旦這種平衡受到破壞，既可以影響到機體的免疫系統，也能參與眾多疾病的發生。

目前認為與腸道菌群失調相關的疾病主要包括：炎癥性腸病、腸易激綜合征、消化不良、脂肪肝以及腫瘤、心血管疾病、精神性疾病、帕金森病和阿爾茲海默病等[24]。因此，維持腸道菌群的穩定對機體的健康尤為重要，反之，能恢復腸道微生態的平衡也就有可能干預疾病的進程。

研究表明，給予益生菌有助于預防和恢復患者失調的腸道菌群，如使用乳酸桿菌和雙歧桿菌，可干預腸道功能障礙，也有革蘭氏陰性菌大腸桿菌Nissle 1917(EcN)用于治療慢性便秘和結腸炎的報道[25]，Mutaflor中含有EcN株，現已用于治療IBD和感染性腹瀉病，給新生兒注射可防止多重耐藥的病原體在腸道內的傳播[26]。最近對復發性艱難梭菌感染患者的一項研究發現，糞便微生物移植治療的患者治愈率比單獨使用抗生素或與腸道灌洗相關的抗生素治療的患者高出94%。而且，類桿菌和硬壁菌(梭狀芽胞桿菌簇Ⅳ和ⅩⅣa)水平增加，無復發[27]。此外，從瘦供體向代謝綜合征患者輸注腸道微生物群在6周內改善了胰島素敏感性，同時增加了產生丁酸的腸道細菌。

4 腸道菌群與腸道黏膜免疫

腸道菌群為一個“虛擬器官”發揮作用，它提供了機體自身不能解決的代謝功能，如降解復雜的碳水化合物以產生重要的能源(如短鏈脂肪酸)以及合成維生素等[28]。

腸道菌群還有一個至關重要的功能就是促進免疫系統發育和馴化機體的免疫系統。在無菌條件下飼養的動物，淋巴組織發育不良，其T和B細胞功能均有缺陷，循環CD4+T細胞數量和抗體產生也都減少，重新建立菌群后，以上情況恢復正常[29,30]。脆弱類桿菌和枯草芽孢桿菌組合能促進GALT的發育[31]。益生菌乳酸桿菌和雙歧桿菌利用食物中的碳水化合物增加短鏈脂肪酸(Short-chain fatty acids，SCFAs)和丁酸鹽水平，而SCFA可通過G-蛋白結合受體和表觀遺傳機制發揮抑制免疫性炎癥的作用[32,33]。在健康嬰幼兒腸道內，雙歧桿菌定植時間越早，外周血中檢測出IgA的時間也就越早，并且外周血IgA定向細胞的數量會伴隨著雙歧桿菌的增加而增加[34]，而且，嬰兒早期糞便樣品中雙歧桿菌的數量與黏液sIgA分泌濃度呈正相關[35]。

PRRs能結合微生物高度保守的分子結構，包括TLRs和胞漿中的NOD樣受體(NLR)等，實現細胞信號的轉導從而促進抗菌肽和黏蛋白的分泌[36]。例如，脆弱類桿菌(B.fragilis)產生一種多糖(多糖a，PSA)以TLR2依賴的方式介導CD4+T細胞轉化為Foxp3+Treg細胞，產生IL-10，抑制IL-17的產生，并保護機體免受炎癥損傷[37]。革蘭氏陽性分節絲狀細菌(Segmented filamentous bacteria,SFB)在小鼠小腸的定植可通過黏膜免疫調節信號有效調節腸道微生物群，它在小腸固有層誘導Th17細胞分化，再通過分泌IL-17、IL-22和IL-21保護宿主免受真菌和細菌感染[38]。IL-22還能增強上皮細胞緊密連接，并誘導黏抗菌蛋白的產生，這些都有抵御致病性侵入的可能。除SFB外，某些梭狀芽胞桿菌(Ⅳ、ⅩⅣa和ⅩⅧ群)和擬桿菌可增強腸道CD4+Foxp3+調節性T細胞(Tregs)的豐度[39]。這些T細胞能夠維持對共生菌的耐受性，抑制對自身抗原和細菌抗原的侵襲性免疫反應，并通過激活NF-κB依賴的信號通路促進上皮損傷修復，維持腸道微環境的穩定。

食物常被腸道菌群代謝為以乙酸、丙酸和丁酸為主的短鏈脂肪酸，乙酸和丙酸是由擬桿菌門代謝產生，其中，丙酸又可被降解為乙酸鹽，輸送到腸道黏膜影響其免疫；丁酸是由厚壁菌門代謝產生，可作用于腸道黏膜，為腸道黏膜上皮細胞和免疫細胞提供能量，進而影響黏膜免疫。短鏈脂肪酸也可通過信號通路，進而影響黏膜免疫[40]。

外源色氨酸代謝產物芳香烴受體(AHR)信號在哺乳動物腸道免疫穩態中發揮重要作用[41]。AHR促進Th17和ILC3細胞在體外的分化，維護腸道黏膜免疫的穩態[42]。

所有腸道菌群與腸道黏膜免疫相互影響的研究，都為以腸道菌群為靶標，通過腸道黏膜免疫治療疾病提供了理論依據。

5 中藥對腸黏膜免疫的影響

隨著中醫藥免疫學的發展，越來越多的學者關注到中藥對機體黏膜免疫的影響，尤其是對腸道黏膜免疫的作用。

5.1中藥對腸道黏膜上皮屏障的影響 腸道上皮形成的物理屏障是黏膜屏障的重要組成，是固有免疫的一部分，對機體健康的維持至關重要，一旦上皮損傷便會引起腸道疾病，甚至誘發全身性疾病。現有大量文獻報道了中藥復方、單味藥、提取物和分離得到的單體成分都具有促進腸道上皮屏障損傷修復的作用。

大黃素是報道相對較多的成分，可通過抑制NF-κB和HIF1α信號通路調控腸上皮細胞緊密連接蛋白ZO-1、Occludin等，拮抗炎癥及缺氧所致的機械屏障損傷[43]。另有中藥單體小檗堿可通過抑制MLCK-MLC信號通路促進炎癥性腹瀉患者的腸黏膜損傷[44]。除此之外，還有黃芩苷、姜黃素、芍藥苷、大黃酸、丹皮酚、苦參素、山姜素、黃芪甲苷等相關作用的報道。

七味白術散可有效增長小腸絨毛長度、降低隱窩深度，促使腸道黏膜恢復至正常狀態[45]；加味大承氣湯可增加腸黏膜厚度，通過抑制腸道黏膜上皮細胞凋亡進而保護腸道黏膜完整性[46]；黃芩湯也可通過對ZO-1、Occludin的調控修復腸黏膜結構。盡管目前中藥對機體黏膜上皮屏障的保護作用的認識越來越多，但其具體機制還有待進一步研究。

5.2中藥對腸道黏膜免疫功能的影響 中藥除了有助于保護腸道黏膜完整性外，對腸道黏膜免疫功能也具有調節作用。例如，生姜瀉心湯可通過上調大鼠腸黏膜sIgA的表達及調節CD4+T和CD8+T淋巴細胞的數量預防化療藥物所致的腹瀉[47]。銀萊湯可通過增加腸黏膜sIgA分泌及適度調節細胞因子TNF-α與IL-10的水平，增強腸黏膜局部免疫功能[48]。七味白術散能下調腸道IFN-γ的表達，上調IL-4、IL-10的表達，提高小腸腸道sIgA含量，促進腸道菌群恢復和小腸黏膜免疫組織修復。疏肝健脾的中藥復方可以通過上調CD4+/CD8+的比值，降低促炎細胞因子IL-1β與升高抗炎因子IL-4的水平以調節腸黏膜局部免疫[49]。

中藥多糖具有廣泛的免疫調節作用，但因其大分子難以吸收而備受質疑，近年來中藥多糖對腸道黏膜免疫的廣泛研究有助于揭示其作用機制[50]。

香菇多糖可增加派氏結濾泡相關上皮中的M細胞數量，并促進派氏結淋巴細胞的增殖活化，誘導黏膜局部免疫應答[51]。“芪苓”制劑多糖促進上皮內淋巴細胞和杯狀細胞數量增加，拮抗環磷酰胺對小鼠腸黏膜的免疫損害作用，增強腸道黏膜免疫功能[52]。太子參莖葉多糖和當歸多糖均能提高腸道黏膜sIgA及細胞因子IL-2、IL-4的含量，促進腸道免疫細胞的增殖,提高機體免疫[53,54]。

6 中藥與腸道菌群

腸道菌群與腸黏膜免疫共同維持著腸道內環境的穩定，其中一個環節出現問題，均有可能引起腸道及其他部位的疾病。已有研究證實，中藥不僅可以調節腸道黏膜免疫，還可以與腸道菌群相互作用，間接作用于黏膜免疫。一方面，中藥可調節腸道菌群的組成及其代謝、代謝產物；另一方面，腸道菌群可代謝中藥成分，改變其理化特性，以便發揮治療作用[55]。

6.1中藥調節腸道菌群的組成和代謝 口服中藥進入腸道，首先接觸到的就是腸道黏膜和菌群，并與其相互作用。眾多研究證明，中藥能顯著調節腸道菌群失調，促進有益細菌的生長，抑制條件致病菌的過度繁殖，維持其平衡和腸道環境的健康。

單味中藥如黨參、茯苓、白術、黃芩、黃連、神曲、山茱萸、熟地黃、枸杞子、女貞子、鎖陽等，或中藥單體如茶多酚、槲皮素、姜黃素、小檗堿等，或中藥多糖成分如馬齒莧多糖、黃精多糖、黃芪多糖等，或方劑中的四君子湯、葛根芩連湯、清熱化濕復方等，對腸道菌群均有調節作用。大部分表現為乳酸桿菌、雙歧桿菌等益生菌數量的增加，腸球菌、大腸桿菌等致病菌數量的減少。但也有少部分藥物如七味白術散滴劑和七味白術提取物對抗生素聯合番瀉葉所致的菌群失調小鼠腸道中的腸球菌、腸桿菌、乳桿菌和雙歧桿菌均有一定的恢復作用[56,57]。此外，中藥也可促進腸道菌群的代謝產物SCFA的產生，進而起到防治疾病的作用。如山楂多糖可以促進3種擬桿菌的生長，產生SCFA[58]；小檗堿提高肥胖自發突變的純合子(ob/ob)小鼠糞便和血漿中丁酸的含量[59]；羥基紅花黃色素A可增加盲腸中乙酸、丙酸和丁酸的含量等[60]。

6.2腸道菌群對中藥的代謝和轉化 腸道的微生物在腸道可以分解或轉化進入消化道的物質也是一個不可忽視的過程，這個過程既可以為細菌自己的生存提供營養，也為人體提供機體所需的物質，但不能排除部分分解或代謝的產物對人體有害。

那么，腸道菌群是否也可能將口服中藥湯劑中不易吸收的水溶性成分和大分子成分轉化為小分子或易于吸收的成分呢？中藥進入腸道后，在腸道微生物群的作用下，其成分經氧化、還原和進一步的化學反應，有可能提高其生物利用度[61]。中藥黃芩中的有效成分黃芩苷可經腸道菌群代謝為黃芩素；葛根的有效成分葛根素可被代謝為大豆黃素；豆豉的有效成分異黃酮苷可被代謝成毛蕊異黃酮等。這些產物部分與原來的物質具有相似的療效，但部分產物也會呈現新的藥理活性。在理化性質上，也有部分原來不易吸收的成分變得易于吸收。此外，腸道微生物群表達各種酶，這些酶可以通過代謝激活或滅活一些中藥成分[62]，如腸道細菌可以代謝含有糖苷鍵的中藥的許多活性成分[63]。

7 小結與展望

黏膜作為免疫細胞最豐富的免疫部位之一，與黏膜外免疫共同構成了人體的免疫系統，一方面黏膜免疫與黏膜外免疫相互影響、相互溝通共同維持機體的免疫穩態，另一方面，黏膜免疫中最大的腸道黏膜免疫系統還受到以腸道菌群為主的腸道微生態和進入腸道的各種食物、藥物等物質的直接影響。而口服中藥進入腸道后首先會與腸道菌群和腸道黏膜相互作用，因此，腸道菌群和黏膜免疫極有可能是解釋中藥作用機制的重要環節，或作為中藥作用的重要靶點，值得關注和研究。

首先，中藥中不易吸收的極性較大的水溶性成分和中藥多糖等大分子可能會通過作用于腸道黏膜發揮機體腸道黏膜外免疫的作用。

其次，這些成分也可以通過影響腸道菌群的構成、代謝及其代謝產物的量等，作用于黏膜免疫系統，進而影響到機體的各個部位。中藥也有可能通過作用于腸道菌群的某一屬、某一種，甚至某一具體的微生物發揮作用。

第三，既然人體健康與腸道微生態和黏膜免疫間構成的、處于動態平衡的局部微環境有關，中藥也完全有可能通過對該平衡的調節治療疾病。

第四，中藥復方是中醫治療疾病的用藥特點和優勢，復雜的腸道微生態和黏膜免疫或許為中藥多成分、多靶點作用的研究提供了很好的研究對象和機會。此外，中醫證本質的現代科學內涵不明阻礙了中醫現代化進程，根據腸道微生態對黏膜免疫作用及其與黏膜外免疫的相互關聯，以及中醫的整體觀，或許可以從腸道黏膜免疫找到證本質研究的突破口，尤其是腸道濕熱證之類的證候。

雖然目前的相關研究已取得初步結果，但現有研究總體上還停留在觀察現象的層面，并不能很好的揭示其具體的作用機制。例如：研究中藥對腸道黏膜免疫或腸道菌群的影響時，主要是比較片面地觀察兩者的變化，并沒有揭示具體通過何種途徑影響黏膜免疫或腸道菌群。因此，在未來研究中，應該注重相關研究的深度和作用的細節，而非廣度。