慢性阻塞性肺疾病穩定期患者腸道菌群狀態與炎性指標及肺功能的相關性分析

鄧素敏，朱濤峰，陳如華，馬秀琴，顧新南

慢性阻塞性肺疾病（COPD）是臨床上的常見病、難治病，屬于嚴重公共衛生問題［1］，其全因死亡率在美國排第4位，在中國排第3位，是我國農村致死的首要病因，已被納入重大疾病慢性病管理系統。近年來關于COPD發生、發展的機制研究證明，導致其氣流受限的主要原因是有毒顆粒或氣體導致的氣道和/或肺泡異常［2］，并且慢性氣道炎癥是其發病機制的關鍵［1，3］。研究表明，腸道菌群微生態是維持機體內環境穩定的重要因素，當腸道菌群發生紊亂時，腸源性內毒素釋放、腸道菌群移位等引起炎性遞質釋放，從而引發慢性炎癥，導致血清炎性因子過量表達，直接或間接地促進COPD的發生及進展［4］。截至目前，關于COPD穩定期患者的腸道菌群狀態與炎性指標及肺功能之間關系的相關研究未見報道。因此，本研究觀察COPD穩定期患者不同組別腸道菌群狀況，分析其與患者炎性指標及肺功能的相關性，為臨床治療提供新的思路。

1 對象與方法

1.1 納入與排除標準 觀察組納入標準：（1）符合COPD診斷標準，其中肺功能標準是給予支氣管舒張劑（吸入400 μg的沙丁胺醇）后第一秒用力呼氣末容積/用力肺活量（FEV1/FVC）＜70%，且處于疾病穩定期［5］；（2）年齡＞45歲；（3）簽署知情同意書，自愿參加，依從性好。分組標準：按照COPD全球倡議（GOLD）2017綜合評估分組標準［5］分為A、B、C、D 4組，A組：慢性阻塞性肺疾病評估測試（CAT）評分＜10分，改良英國醫學研究學會呼吸困難指數（mMRC）評分0～1分，

本研究提示：

鄧素敏等研究發現，COPD穩定期患者的腸道菌群狀態與炎性指標及肺功能緊密相關，腸道菌群微生態失衡與COPD病理演變也存在本質間的關聯。這可能成為COPD干預藥物新的作用方向，調節COPD患者腸道菌群微生態也或將成為更加優效防控COPD的重要有效手段。近1年內急性加重次數＜2次且無因急性加重住院情況；B組：CAT評分≥10分，mMRC評分≥2分，近1年內急性加重次數＜2次且無因急性加重住院情況；C組：CAT評分＜10分，mMRC評分0～1分，近1年內急性加重次數≥2次或存在因急性加重住院情況；D組：CAT評分≥10分，mMRC評分≥2分，近1年內急性加重次數≥2次或存在因急性加重住院情況。排除標準：（1）患有糖尿病、肝膽腎疾病、胃腸道疾病、心臟病、過敏性疾病、濕疹、血液系統疾病及惡性腫瘤等其他常見疾病；（2）6個月內曾行手術治療；（3）合并有其他慢性呼吸系統疾病；（4）入選前4周內有COPD急性發作；（5）入選前4周內使用過抗菌藥物；（6）入選前4周內使用過免疫抑制劑；（7）配合度極差，無意愿進行本次研究。對照組納入標準：（1）年齡＞45歲；（2）胸部影像學及肺功能檢查正常；（3）簽署知情同意書，自愿參加，依從性好。排除標準：（1）各系統疾病患者；（2）6個月內曾行手術治療；（3）配合度極差，無意愿進行本次研究。

1.2 研究對象 前瞻性順序納入2017年6月—2018年6月在江蘇大學附屬宜興醫院呼吸內科門診就診以及呼吸內科病房收住的符合納入標準的COPD穩定期患者為觀察組，按照GOLD 2017綜合評估分組標準［5］分為4組，根據醫院既往病人收治數量每組20例，納滿即止。共納入患者80例，其中門診患者28例，病房患者52例；同期門診體檢健康者20例作為對照組。各組研究對象在測試前1周均未口服乳酸菌等影響試驗結果的物質。本研究通過了江蘇大學附屬宜興醫院醫學倫理委員會的批準，研究前患者均簽署知情同意書。

1.3 腸道菌群檢測 取清晨自然排出的0.5 g新鮮糞便，30 min內送檢，按照10倍稀釋法稀釋至10-8，然后取10 μl分別接種于厭氧培養基培養乳酸桿菌、雙歧桿菌，需氧培養基培養大腸埃希菌、屎腸球菌及糞腸球菌，置于37 ℃保溫箱內培養 48 h，經革蘭染色、生化反應等鑒定計數菌落，計數菌落平均數，結果以每克糞便濕重的菌落形成單位的對數值表示（lgCFU/g）。

1.4 炎性指標檢測 抽取各組研究對象清晨空腹靜脈血5 ml，以4 000 r/min離心5 min（離心半徑5 cm）分離血清，采用酶聯免疫吸附試驗（ELISA）法檢測C反應蛋白（CRP）、白介素8（IL-8）、白介素6（IL-6）的水平（試劑盒購自晶美生物技術有限公司，按說明書嚴格操作），采用ELISA法檢測腫瘤壞死因子α（TNF-α）的水平（試劑盒購自美國R&D公司，按說明書嚴格操作）；采用熒光素增強免疫化學發光法檢測降鈣素原（PCT）的水平（試劑盒購自南京諾爾曼生物技術有限公司，按說明書嚴格操作）；采用鱟試劑顯色基質偶氮法檢測內毒素的水平（按廣西醫科大學制藥廠新型顯色基質內毒素定量檢測試劑盒說明書嚴格操作）。

1.5 肺功能檢測 通過日本捷斯特肺功能儀（CHESTAC-8800）檢測各組的第一秒用力呼氣末容積（FEV1）、FEV1占預計值的百分比（FEV1%pred）、FEV1/FVC。

1.6 統計學方法 采用SPSS 19.0統計學軟件進行數據分析。計量資料以（±s）表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗；計數資料以相對數表示，多組間比較采用χ2檢驗；相關性分析采用Pearson相關性檢驗。以P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組患者臨床資料及腸道菌群狀態和炎性指標及肺功能情況比較 各組患者乳酸桿菌、雙歧桿菌、屎腸球菌、糞腸球菌、IL-8、IL-6、TNF-α、內毒素、FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）。其中A組IL-6高于對照組，而FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC低于對照組，差異均有統計學意義（P＜0.05）；B組 FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC低于對照組和A組，C組內毒素高于對照組和B組，差異均有統計學意義（P＜0.05）；C、D組乳酸桿菌、雙歧桿菌、FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC低于對照組、A組和B組，而屎腸球菌、糞腸球菌、IL-8、IL-6、TNF-α高于對照組、A組和B組，D組內毒素高于對照組、A組和B組，差異均有統計學意義（P＜0.05）；D 組 FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC 低于C組，差異均有統計學意義（P＜0.05）。各組患者性別、年齡、吸煙情況、體質指數（BMI）、大腸埃希菌、CRP、PCT比較，差異均無統計學意義（P＞0.05，見表1）。2.2 COPD穩定期患者腸道菌群狀態與炎性指標、肺功能的相關性分析 乳酸桿菌、雙歧桿菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、PCT、內毒素呈負相關，與FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC呈正相關（P＜0.05）；而屎腸球菌、糞腸球菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、內毒素呈正相關，與FEV1、FEV1%pred、FEV1/FVC呈負相關（P＜0.05）；雙歧桿菌與CRP呈負相關（P＜0.05）。乳酸桿菌、屎腸球菌、糞腸球菌與CRP，屎腸球菌、糞腸球菌與PCT不具有直線相關關系（P＞0.05，見表2）。

3 討論

人體腸道中生存著大量細菌，其數量超過100萬億個［6］，包括30屬500種不同類型的腸道菌群，其在人類健康中發揮著重要作用。在生理狀態下，腸道內各種菌群之間以及腸道菌群與外界共同構成一種穩定狀態，稱為腸道菌群微生態，在維持人機體內環境穩態中發揮著重要作用，例如：具有物質代謝、天然生物屏障、促進腸上皮增殖及分化、調節免疫功能等作用［7］。當機體免疫功能低下、腸道菌群失衡時，腸道菌群結構遭到嚴重破壞，菌群比例失調，乳酸桿菌、雙歧桿菌等腸道優勢菌群減少，大腸埃希菌、屎腸球菌、糞腸球菌等條件致病菌大量增殖，進而導致炎性反應等不良事件發生。

現研究已證明，氣道炎癥是COPD發生、發展的關鍵，多種炎性細胞和因子共同參與了COPD全身炎性反應的發生與發展，肺泡巨噬細胞、中性粒細胞等炎性細胞通過釋放IL-6、IL-8、TNF-α等炎性因子，損傷氣道和肺實質，導致氣道結構重塑、氣道狹窄，最終引起不完全可逆性氣流受限［8］。在本研究中發現，COPD穩定期C組、D組患者的乳酸桿菌、雙歧桿菌含量低于A組、B組和對照組，而屎腸球菌及糞腸球菌含量高于A組、B組和對照組，且通過分析腸道菌群含量與血清炎性因子及肺功能指標的相關性后發現，乳酸桿菌、雙歧桿菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、PCT、內毒素呈負相關，與肺功能呈正相關性，而屎腸球菌及糞腸球菌含量與IL-8、IL-6、TNF-α、內毒素呈正相關，與肺功能呈負相關，提示COPD穩定期C、D組患者發生腸道菌群紊亂情況多于A、B組，且腸道菌群狀態與炎性指標及肺功能緊密相關。但腸道菌群失調到底是因是果，目前并不明確。可能隨著COPD患者氣流受限嚴重程度的增加，缺氧加重，而缺氧可引起多臟器功能受損、胃腸道瘀血，并引起腸道菌群發生變化，腸道菌群紊亂加重，致使腸源性內毒素增多、炎性遞質釋放，從而引起慢性炎癥，導致血清炎性因子過量表達，直接或間接地促進COPD的氣道重塑、肺功能等病理改變，進而形成惡性循環。以下幾方面支持此觀點：（1）胚胎發育的同源性［9］：解剖學研究證實，肺、氣管及腸的結構來源是相同的，這也就決定了肺和腸的病理、功能等必然存在一定關聯，因此腸道菌群失調也會影響肺部同源結構組織器官的病理變化［10］。（2）內毒素損傷［4，11］：①COPD患者機體免疫力低下，常發生腸功能紊亂，腸功能紊亂又導致腸道菌群失調，大腸埃希菌、腸球菌等條件致病菌大量增殖，致使腸源性內毒素增多，并大量釋放，然后經下腔靜脈、右心房、肺動脈及毛細血管，直接導致肺損傷，從而促進COPD的發生、發展。②廣譜抗生素的反復使用等導致腸道菌群失調，有時甚至引起細菌細胞溶解從而導致內毒素釋放。（3）易位感染［12］：①腸道菌群微生態失調時，腸道黏膜生物屏障作用下降，腸道的機會致病菌易從腸道移位至口咽，一旦機體免疫力下降，就隨呼吸道下行從而引起下呼吸道感染，進而誘發COPD急性加重。②COPD患者常伴有細胞免疫功能低下，若合并營養不良，更易引起腸黏膜萎縮、腸道細菌移位，腸道細菌一方面可通過門脈入血導致內毒素血癥；另一方面可通過腸黏膜到固有層，然后到達腸系膜淋巴結甚至更遠，釋放炎性遞質、生物活性因子，從而導致腸道細菌易位感染，引起COPD加重。

表1 各組臨床資料及腸道菌群狀態和炎性指標及肺功能情況比較Table 1 Comparison of clinical data，intestinal flora status，inflammatory indexes and lung function of patients in each group

表2 腸道菌群與炎性指標及肺功能的相關性分析（r值）Table 2 Correlation analysis between intestinal flora and inflammatory indexes and lung function

因此，重視調節COPD患者腸道菌群的微生態平衡，減少內毒素損傷，將成為臨床治療肺系疾病的又一個新的切入點。而本研究受到樣本量、檢測方法、分析方法等的制約，結果中各組大腸埃希菌含量比較無統計學差異，且CRP與腸道菌群狀態基本無相關性，PCT與腸道菌群狀態的相關系數也較低，后續研究中將進行多中心、大樣本的臨床研究，以更全面地反映COPD患者的腸道菌群狀況，為預防及治療COPD拓展新的途徑。

作者貢獻：朱濤峰進行文章的構思與設計；馬秀琴進行研究的實施與可行性分析；鄧素敏進行數據收集、整理，統計學處理，結果的分析與解釋，撰寫論文；陳如華進行論文的修訂，負責文章的質量控制及審校；顧新南對文章整體負責，監督管理。

本文無利益沖突。