胃微生態與胃潰瘍關系的研究進展

劉 曼，陳 棒，王 丹

(吉林大學第一醫院 胃腸內科，吉林 長春130021)

人體內含有豐富的微生物群落，且不同部位的微生物組成差異較大，胃腸道的微生物數量約為1012-1014個，人體自身細胞的數量僅為其1/10。現階段研究已發現從食管至直腸，微生物豐度和多樣性呈現遞增趨勢。胃微生物區系與口腔、食管和十二指腸的微生物區系的構成極為相似，而與結腸卻有很大差異。盡管胃中可培養細菌的豐度只有102-104個菌落形成單位(CFU)/ml，明顯低于結腸中1010-1012CFU/ml，但胃內微環境的穩態及微生物菌群的變化在胃部疾病中的作用至關重要。本文就近年來微生物菌群包括幽門螺桿菌及其他微生物感染與胃潰瘍的關系，以及益生菌在胃部疾病中的作用研究進行綜述。

1 基因組學技術

胃微生物菌群特征的研究最早依賴于細菌培養，但由于胃內特殊酸性環境，在體外模擬出微生物的自然棲息地十分困難，大多數細菌無法通過傳統培養方式獲取[1]。盡管近年來，微生物培養組學的研究仍試圖通過豐富培養基來模擬胃腸道微生物的共生和分離，但隨著宏基因組學興起、第一代、第二代基因測序技術的發展，人類基因組計劃[2]逐漸成為生物學、醫學等相關領域的研究熱點。宏基因組學，又被稱為微生物環境基因組學，涵蓋了所有研究對象的遺傳信息，形成了龐大的基因資料庫，解決了傳統細菌分離、培養和鑒定等困難問題。借助其遺傳信息，應用PCR方法擴增其16S rDNA/rRNA，進行高通量測序(454焦磷酸測序、Illumina、Ion torrent PGM)，后經過操作分類單元(OTUs)(采用ace,Chao1,simpson,shannon相關評估指數)對胃黏膜菌群豐度、多樣性、分類學及群落結構進行聚類分析，這一系列方法已經成為現階段研究的主流選擇[3-4]。

以單分子測序、實時測序和長讀取序列為主的第三代測序技術近年來開始興起[5]。它最大的特點是快速測序，這與其跳過PCR擴增步驟、直接進行DNA單分子測序有關。同樣它也可以對DNA序列甲基化位點進行直接測定，從而產生高質量組裝的基因組。這標志著測序技術的第三次革命，進一步推動了人類遺傳學和醫學的研究和發展。

基因組的局限是：它僅包含了樣本中所有的DNA，卻不能代表微生物體是否是存活狀態，不能反映微生物體與宿主的相互作用關系。隨著轉錄組學、蛋白質組學和代謝組學技術的出現，通過多組學技術對樣本中基因表達和代謝進行分析，可以得到更多的微生物菌群-宿主-疾病作用的相關信息。

2 胃內菌群的組成

幽門螺桿菌(H.pylori)的發現，打破了長久以來由于胃產酸而形成的無菌論，從而使胃內微生物群落的研究逐步興起。幽門螺桿菌能在胃的酸性環境中生存，造成黏膜的慢性活動性炎癥，在宿主和環境改變下發揮致病潛力導致部分人發展為消化性潰瘍、胃腺癌或胃粘膜相關淋巴組織淋巴瘤(MALT淋巴瘤)。除胃部疾病外，幽門螺桿菌還可能與體內微量元素代謝和血液系統疾病等有關[6]。幽門螺桿菌的感染率在不同地區之間存在差異，其中拉丁美洲和亞洲較高，而歐洲和美國感染率偏低[7]。

至今為止，除幽門螺桿菌外，人們已經發現胃內存在細菌、真菌和病毒等多種微生物。大量研究表明[8-9]從健康人胃樣本中常規檢測到五個主要細菌門的代表性菌群，其中以厚壁菌門最常見，其次是變形桿菌門、擬桿菌門、放線菌門和梭桿菌門。值得注意的是，胃中的厚壁菌類主要由芽孢桿菌綱細菌和革蘭陰性桿菌綱細菌組成，而不是梭狀芽胞桿菌和丹毒絲菌，后者在下消化道中占主導地位[9]。在屬水平上，健康人群胃中檢測到的優勢菌群主要是普雷沃菌屬、鏈球菌屬、奈瑟菌屬、乳桿菌屬、韋榮氏菌屬、孿生球菌屬和梭桿菌屬等[9-11]。胃液的主要菌門與胃黏膜的菌門大致相似，其中厚壁菌門、變形桿菌門豐度相對較高，梭桿菌門豐度相對較低。Li等[12]指出絕大多數胃微生物區系在胃竇及胃體兩個解剖部位之間沒有明顯差異。然而不同個體的微生物分布卻有較大差異，這可能與種族、生活環境及飲食習慣的不同有關。

3 胃內菌群在胃潰瘍中的變化

3.1 幽門螺桿菌感染后胃內菌群

細菌毒力因子、宿主的遺傳易感性和周圍環境的相互作用最終導致幽門螺桿菌感染并發生不同的結局。幽門螺桿菌進入宿主后，經過成功定植、持續感染和毒力因子損傷等關鍵步驟而致病。傳統的16S rDNA克隆文庫方法，發現幽門螺桿菌陽性和陰性受試者的胃微生物區系沒有顯著差異。然而，隨后的其他研究人員[13]卻發現，幽門螺桿菌感染后胃微生物區系多樣性顯著降低,這可能與使用不同實驗方法或不同受試者有關。幽門螺桿菌陽性胃竇潰瘍患者的胃內細菌群落多樣性較低，變形桿菌占主要比例，以幽門螺桿菌為主，占可培養胃細菌的72%、轉錄活性分類群的97%。Li等[14]則指出無論幽門螺桿菌感染與否，變形桿菌門都是胃中的優勢菌群。在門水平的細菌比較中，分枝桿菌、擬桿菌和厚壁菌在其中均占優勢。在屬水平的比較中，國內學者[15]通過高通量測序分析發現，螺桿菌屬、鹽單胞菌屬、希瓦內拉菌屬及葡萄球菌屬顯著升高。

3.2 幽門螺桿菌根除后胃內菌群

一項對接受幽門螺桿菌根除治療的受試者進行的內鏡和焦磷酸測序隨訪中發現[16]，根除治療成功后，80%的病例未發現幽門螺桿菌序列。但部分幽門螺桿菌陰性的患者胃內仍發現少量殘存細菌，可能與現階段的檢測方法有關。Li等[14]通過內鏡下活檢對幽門螺桿菌陽性患者根除前后的菌群研究發現幽門螺桿菌的相對豐度下降顯著，而變形桿菌門中非幽門螺桿菌的相對豐度從4.55%增加到51.70%，其他主要門類包括擬桿菌、梭桿菌和放線桿菌的相對豐度及多樣性均顯著增加。有研究報道[17]，在根除治療后，60%的感染者口腔中仍存在幽門螺桿菌，可能是導致胃內感染復發的潛在因素。

3.3 真菌感染與胃潰瘍

真菌在胃部感染較少見，感染者(以毛霉菌、假絲酵母菌、曲霉菌多見)多伴有誘因存在，包括長期應用廣譜抗生素、激素或免疫抑制劑，合并糖尿病或獲得性免疫缺陷綜合征等基礎疾病。胃內局部異常因素同樣與真菌感染有關，如局部免疫力低、胃黏膜屏障被破壞、胃酸分泌不足以及飲食因素等。相關研究[18]發現合并真菌感染多見于胃腸道疾病中的胃潰瘍患者，其感染率為54.2%，具有潰瘍直徑大，潰瘍面愈合時間較未感染者延長，上腹部疼痛和體重減輕更為常見的特點，這可能與胃潰瘍患者潰瘍部位黏膜屏障受損、胃酸分泌不足導致真菌定植有關。

3.4 病毒感染與胃潰瘍

病毒的感染通常直接或間接引起胃黏膜非特異性炎癥，從而導致胃潰瘍的發生。Sun等[19]通過分析近年來抗乙型肝炎病毒活性藥物的使用發現，抗病毒藥物能夠作為胃潰瘍的治療藥物來提高其治愈率。最新研究[20]發現新型冠狀病毒在一定程度上能夠影響胃腸道的菌群，出現食欲減退、腹瀉、嘔吐和惡心等消化道癥狀，而繼發的胃內大量念珠菌定植，可能是導致胃潰瘍發生的原因之一。

4 益生菌與胃潰瘍

4.1 益生菌與幽門螺桿菌根除治療

由于近年來世界范圍內抗生素耐藥性的增加(特別是對克拉霉素和甲硝唑)，以及抗生素副作用引起的患者依從性降低等，導致以抗生素為基礎的幽門螺桿菌根除治療失敗率明顯增加，進而以益生菌作為輔助手段的研究成為新的熱點。Qureshi等[6]研究表明益生菌制劑可有效改善機體胃腸道微生態環境，抑制幽門螺桿菌定植，提高根除率，同樣能夠減輕抗生素造成的腹瀉、惡心嘔吐等消化道不良反應。但并不是所有益生菌都具有上述優勢作用，主要發揮作用的有乳桿菌、雙歧桿菌、酵母菌、鏈球菌等。其中乳桿菌和雙歧桿菌是現階段的研究重點，可能與這兩種益生菌能在胃酸、膽汁及水解酶形成的胃內環境中生存有關。Feng等[21]在研究益生菌輔助治療中發現，基于三聯療法聯合干酪乳桿菌對幽門螺桿菌的根除率最高，而嗜酸乳桿菌及鼠李糖乳桿菌在預防抗生素的副作用中效果最好。

益生菌具有競爭結合位點、調節炎癥反應及免疫應答、增強黏膜屏障、分泌抗菌物質、共同聚集和自動聚集的能力。體外研究顯示[22]，植物乳桿菌菌株和鼠李糖乳桿菌菌株等益生菌能夠上調MUC2和MUC3基因的表達，增加粘蛋白的分泌來抑制幽門螺桿菌在胃黏膜上的聚集及附著。同樣，Sakarya等[23]研究表明，布拉氏酵母菌可以通過與唾液酸受體結合來阻斷幽門螺桿菌與胃上皮細胞的粘附。Santacroce等[24]發現在益生菌發酵中產生抗菌劑(如乳酸、乙酸和過氧化氫)，通過降低pH及脲酶活性從而降低幽門螺旋桿菌在胃竇及胃體的載量。Khoshibin等[25]指出，鏈霉菌屬作為最大的抗生素產生菌，能夠產生鏈霉素、四環素、萬古霉素等多種抗生素，影響幽門螺桿菌的存活。Raheem等[26]發現益生菌可通過病原體相關分子模式(PAMP) 與免疫細胞表達的一系列模式識別受體(PRR) 相互作用，啟動相關信號通路，誘導免疫反應的發生，從而抵御幽門螺桿菌感染。

Qureshi等[6]提出益生菌對幽門螺桿菌的三個潛在作用：(1)作為根除幽門螺桿菌治療的替代品；(2)作為根除幽門螺桿菌治療的輔助；(3)作為疫苗輸送載體。Lee等[27]學者通過臨床對照實驗表明，雖然單獨使用益生菌的治療效果有限，并不能完全清除幽門螺桿菌，更多的是減少了幽門螺桿菌的數量，但當益生菌作為基礎根除治療的輔助手段時，可能會達到理想效果。我國學者[28]在動物實驗中發現重組霍亂毒素B亞單位和幽門螺桿菌脲酶表位的乳酸乳球菌可作為口服益生菌使用，這為疫苗的研發提供了新思路。

4.2 益生菌與非幽門螺桿菌感染

除幽門螺桿菌引起的消化性潰瘍外，Girard等[29]在小鼠模型研究中發現布拉氏酵母菌對NSAIDs誘導的胃潰瘍有一定的預防作用。同樣，益生菌也被廣泛地用于緩解其他疾病導致的胃腸道癥狀，如腹瀉、潰瘍性結腸炎、腸易激綜合征等，這可能也與益生菌(主要是乳桿菌和雙歧桿菌)能夠降低膽固醇水平，增加對乳糖的耐受性，減輕腹瀉和保護腸道免受感染，改善腸道穩態的作用有關。另有研究[30]指出，新冠肺炎病毒感染擾亂了人體腸道自然微生物區系的平衡，雙歧桿菌和乳桿菌屬數量減少，這些發現表明使用益生菌可能對維持新冠肺炎感染者的健康微生物區系起作用。

目前研究主要體現了益生菌的優勢作用，但有研究發現益生菌的使用及突然停止可能會導致受試者胃腸道菌群紊亂，引起其他不良反應，甚至可能加劇免疫力低下患者的感染風險[31]。因此，益生菌在胃腸道以及全身性疾病中的作用、菌種的合理選擇和使用還需要未來繼續研究。