腸道菌群與橋本甲狀腺炎關系的研究進展

闞寶芹，王曉武，馬志軍，馬德壽

(青海大學附屬醫院甲狀腺乳腺外科，西寧 810000)

腸道菌群種類繁多且與人類共生，分布于人體胃腸道內[1]，又稱人體“虛擬器官”，其攜帶著人體“第二基因”[2]。近年來高通量測序技術的發展促使腸道菌群基因庫的建立逐步完善，使研究者對腸道菌群的構成、功能及與疾病的聯系有了新的認識。研究表明，腸道菌群與橋本甲狀腺炎(Hashimoto′s thyroiditis，HT)之間存在一定關系[3]。HT是以慢性無菌性炎癥、循環自身抗甲狀腺過氧化物酶抗體和甲狀腺球蛋白為特征的自身免疫性疾病，其發病率呈上升趨勢，一般發病率為10%～12%[4]。有研究認為，HT是甲狀腺乳頭狀癌的獨立危險因素[5]。目前HT的具體發病機制尚未完全明確，可能涉及腸道菌群失調等因素。近年研究報道，腸道菌群通過甲狀腺-腸軸參與HT發生發展并改變HT甲狀腺功能[6]。隨著腸道菌群與HT關系研究的深入，提示可從精準醫療角度探索益生菌、糞菌移植等腸道微生態療法對HT的治療效果，但目前可靠和可重復性的研究較少?，F就腸道菌群與HT關系的研究進展予以綜述。

1 腸道菌群

人類腸道宏基因組及微生物組研究逐漸揭示了全面的人類腸道菌群信息。宏基因組測序表明，腸道菌群基因是人類基因數的150倍，約含330萬個基因[7]。腸道菌群主要由細菌、病毒、真菌和原核生物群落等微生物組成，其中細菌又以需氧菌、厭氧菌為主[8-9]，來自不同的12個門，變形菌門、厚壁菌門、放線菌門及擬桿菌門所占比例最多[10-11]。根據對人體產生的不同生理作用腸道菌群分為以下幾類：①對身體有益的生理性菌，如雙歧桿菌、乳酸桿菌；②一定條件下可致病的條件致病菌，如腸桿菌、腸球菌；③可致病的致病菌屬，如志賀菌、沙門菌。年齡、性別、飲食習慣、民族、海拔及藥物等因素可影響腸道菌群構成，故腸道菌群構成在不同個體間存在較大差異，但腸道菌群整體在不同個體中仍發揮類似的功能，如人體蛋白譜與代謝物譜相似[12-13]。腸道菌群與人類共生，人體為其提供適宜的生存環境和營養物質，腸道菌群參與機體消化分解和營養吸收[14]、免疫平衡和免疫系統成熟[15]、腸道屏障功能[16]、機體解毒和維生素合成中代謝功能以及淋巴系統發育[17]。腸道菌群紊亂時，機體會發生一系列免疫相關疾病，腸道菌群在免疫性疾病中的重要作用得到廣泛關注。

2 腸道菌群與HT

2.1腸道菌群失調與HT 正常情況下機體與腸道菌群之間保持動態平衡，當人體微生態系統超出自我調節能力時即可發生腸道菌群失調，則腸道菌群的功能和形態會發生一系列改變[18]。Zhao等[19]研究發現，HT患者腸道厚壁菌門等增加，擬桿菌門等減少，表明HT患者存在腸道菌群失調。近年來，Cayres等[20]研究發現，HT患者腸道擬桿菌門增加，放線菌門中雙歧桿菌減少。Liu等[21]發現，甲狀腺功能減退型HT患者腸道擬桿菌門等數量顯著多于甲狀腺功能正常型HT患者，甲狀腺功能減退型HT患者考拉桿菌屬的含量較高，考拉桿菌屬含量增加可導致腸道信息處理和代謝功能下降，表明不同甲狀腺功能狀態的HT患者腸道菌群組成不同。以上研究雖然證明了HT患者存在腸道菌群失調，但腸道優勢菌不同，可能由于不同地域、民族等所致。目前HT發病與腸道菌群失調之間的因果關系以及HT患者甲狀腺功能、甲狀腺激素的變化與腸道菌群變化之間的因果關系尚不明確，仍需要大量更嚴謹的研究進行驗證。

2.2腸道菌群致HT發病的機制 目前HT與腸道菌群之間的具體聯系機制尚未完全確定。Penhale和Young[22]研究發現，向特定無菌大鼠轉移常規大鼠菌群，則大鼠自身免疫性甲狀腺炎的易感性增加，表明腸道菌群可能激發機體交叉免疫反應。腸道菌群失調引起某些菌群過度生長導致腸道通透性增加[23]，機體對自身抗原的耐受性喪失以及T細胞亞群失衡[24-25]可能導致HT的發生。

2.2.1腸道菌群失調致腸道通透性增加 腸道菌群對腸道屏障防御功能至關重要。研究表明，無菌動物腸道黏液層厚度顯著變薄可減弱腸道化學屏障作用，同時腸道免疫屏障清除能力、控制腸道共生菌定植以及腸道菌群反向調控力下降[26-27]。Sasso等[23]發現HT患者十二指腸遠端腸道發生超微結構的改變，如腸道微絨毛厚度變薄以及相鄰微絨毛間距增大，與健康對照者相比，HT患者腸道通透性增加。Cayres等[20]評估發現HT患者血清Zonulin顯著升高，Zonulin是一種細胞間緊密連接的生理調節劑，參與大分子運輸、上皮和內皮屏障的完整性以及腸道黏膜的免疫耐受。細菌的過度生長是促使Zonulin釋放的主要原因，腸道菌群失調可激活Zonulin釋放通路，增加HT患者的腸道通透性。以上研究表明，腸道菌群與腸道上皮屏障的相互作用在HT發生發展中起重要作用。

2.2.2腸道菌群失調使自身抗原的免疫耐受性喪失以及T細胞亞群失衡 腸道菌群失調可參與HT機體交叉免疫反應導致自身抗原免疫耐受性喪失，并通過T細胞亞群及其介導的免疫調節在HT發生中發揮重要作用。Kiseleva等[28]研究表明，腸道益生菌中雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬特定菌株的氨基酸序列與甲狀腺過氧化物酶、甲狀腺球蛋白具有同源性，這些菌株的某些蛋白質成分會選擇性結合抗甲狀腺球蛋白抗體、甲狀腺過氧化物酶抗體，與天然抗原甲狀腺球蛋白、甲狀腺過氧化物酶競爭，同時效應性T細胞與這些菌株抗原發生反應，研究還發現包含甲狀腺過氧化物酶抗體血清與腸道菌群發生抗原抗體反應的概率是不含甲狀腺過氧化物酶抗體血清樣本的3倍。因此，腸道益生菌雙歧桿菌屬和乳酸桿菌屬可能參與HT交叉免疫反應，機體T細胞由于這些腸道益生菌特定的蛋白質組分產生攻擊自身甲狀腺組織的抗體，促進HT發生發展，表明雙歧桿菌和乳酸桿菌作為益生菌具有兩面性。輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)可極化為促炎細胞因子(Th1、Th17細胞)參與HT的發病，T淋巴細胞亞群的功能失衡可導致甲狀腺細胞破壞以及甲狀腺功能衰竭。研究報道，人類原始單核細胞來源的樹突狀細胞群體可在腸道共生細菌存在下驅動Th細胞的極化，這些腸道共生細菌具有獨特的免疫調節特性，可能通過激活視黃酸受體α調節免疫反應和形成分化單核細胞來源的樹突狀細胞的免疫原性，而后者能夠介導強烈的Th1和Th17細胞反應[25]。腸道菌群失調可間接導致T淋巴細胞亞群功能失調及T淋巴細胞因子的表達異常，進而導致機體免疫功能紊亂和免疫反應異常，促進HT的發生發展。

2.3腸道菌群與HT甲狀腺功能 HT患者最初無特殊臨床表現，淋巴細胞浸潤甲狀腺實質，導致腺體增大、纖維化和破壞，進行性甲狀腺細胞減少可導致甲狀腺激素功能下降和永久性臨床甲狀腺功能減退。研究表明腸道菌群的變化與HT患者甲狀腺功能變化相關[21]。腸道菌群可通過甲狀腺-腸軸影響甲狀腺素所必需的微量元素吸收[6]，以及通過多種途徑參與碘化原氨酸的代謝[29]，進而影響HT甲狀腺激素的合成和代謝。

2.3.1腸道菌群影響甲狀腺必需微量營養素的攝取 Knezevic等[6]最先通過“甲狀腺-腸軸”概念來綜合表述腸道菌群影響合成甲狀腺激素有關的多種微量元素(如維生素D、硒、碘、鐵、鋅)的攝取，其中乳酸桿菌和雙歧桿菌與膳食鐵呈負相關，與硒、鋅呈正相關，在HT中上述細菌減少，提示腸道菌群可能影響HT合成甲狀腺激素必需的微量元素攝取，從而影響HT甲狀腺功能。Thomas等[30]研究發現，腸道中產丁酸菌多的健康男性1,25-二羥維生素D水平升高，產丁酸菌可促進維生素D吸收進而調節免疫力。當維生素D水平低下的HT患者補充足夠的維生素D時，血清抗甲狀腺球蛋白抗體和甲狀腺過氧化物酶抗體水平明顯下降，甲狀腺功能減退癥發生率降低，表明HT甲狀腺自身抗體水平與維生素D的缺乏程度密切相關[31-32]。甲狀腺是機體中含硒量最高的器官，Lavu等[33]在體外胃腸模型研究中發現小腸中未被吸收的硒可能在結腸中吸收，并被駐留的微生物代謝，在HT和抗甲狀腺過氧化物酶抗體陽性的人群中，補硒可降低抗甲狀腺抗體水平從而改善甲狀腺功能減退的臨床癥狀[34-35]，其原因考慮與HT患者腸道菌群改變影響硒的吸收有關。碘過量也是HT發病的因素之一，腸道菌群通過調節碘攝取影響甲狀腺激素水平[36]，當腸道菌群紊亂時腸道微環境改變，導致與碘吸收互補的各種酶、轉運體(Na+/多種維生素轉運體)[37]受到影響。Luo等[38]研究了健康人群中鐵、碘與甲狀腺功能的關系，結果表明鐵水平下降可導致機體碘活化、甲狀腺激素合成減少，甲狀腺激素合成過程中的碘活化需要甲狀腺過氧化物酶催化，甲狀腺過氧化物酶屬于含鐵酶，鐵缺乏會導致機體甲狀腺過氧化物酶合成減少進而影響碘活化，使甲狀腺激素合成減少。鋅是催化甲狀腺素轉化為三碘甲腺原氨酸的1,5′-脫氫酶所必需的微量元素，Arora等[39]在甲狀腺功能減退HT患者中發現鋅與三碘甲腺原氨酸呈顯著正相關，推測鋅缺乏的機制為腸道菌群失調導致胃腸道吸收功能受損。上述研究證明，腸道菌群與維生素D、硒、碘、鐵、鋅可能相互作用從而影響HT患者的甲狀腺功能。

2.3.2腸道菌群參與碘化甲腺原氨酸代謝 腸道菌群通過多種途徑參與甲狀腺素的代謝，而腸道菌群參與碘化甲腺原氨酸代謝是其中途徑之一。Roche和Michel[40]研究表明，大腸埃希菌對放射性碘甲腺原氨酸具有較高的結合(三碘甲腺原氨酸>甲狀腺素)和攝取能力。Nguyen等[41]研究證實，正常大鼠的糞便和盲腸內容物中帶放射標記的三碘甲腺原氨酸與甲狀腺素存在可逆結合，而抗生素治療的大鼠中這種結合減少甚至消失，表明腸道菌群可能扮演了碘化甲腺原氨酸儲存庫的角色。脫碘和結合過程是整個碘化甲腺原氨酸代謝中最有效的途徑，腸道菌群可參與其中一些步驟從而影響碘化甲腺原氨酸代謝：①脫碘酶活性[42]，20%的甲狀腺素在腸道中可經過某些腸道菌群脫碘酶作用轉化為活性三碘甲腺原氨酸形式。②葡萄糖醛酸結合碘化甲腺原氨酸的解偶聯[43]，葡萄糖醛酸結合碘化甲腺原氨酸反應可增加碘化甲腺原氨酸的水溶性，使其在膽管和腎臟得到清除并減少在腸道的吸收。在24 h內，含有葡萄糖醛酸酶活性較高的人類糞便懸浮液可以水解超過50%的腸道重吸收的碘化甲腺原氨酸。③腸-肝循環[44]，人類糞便中含有葡萄糖醛酸酶活性，而葡萄糖醛酸結合反應主要在肝臟微粒體中進行，提示碘化甲腺原氨酸存在腸-肝循環，肝臟中逃逸的甲狀腺激素部分可在體循環中再次被檢測到，放射性標記三碘甲腺原氨酸在喂養大鼠血漿中的重吸收顯著減少，而在無菌動物中消失。以上研究表明，某些腸道菌群可通過分泌脫碘酶或菌株本身參與碘化甲腺原氨酸代謝途徑改變甲狀腺激素水平，進而影響甲狀腺功能變化，但是腸道菌群變化對碘化甲腺原氨酸穩態的影響仍需要進一步的證據量化。

3 腸道微生態療法與HT治療

3.1益生菌、益生元 益生菌是可以活性形式到達結腸的有益菌[45]。Cayres等[20]研究表明，HT患者腸道菌群中擬桿菌增多、雙歧桿菌減少，且擬桿菌與雙歧桿菌呈負相關，提示未來可探索雙歧桿菌類益生菌對HT進行治療，但需考慮個體差異。益生菌可能積累微量元素，考慮到硒、鋅和益生菌通過不同途徑對甲狀腺功能發揮作用，當益生菌與不同微量元素結合時可能對機體健康產生協同效應。益生元作為一種食物化合物能促進腸道菌群的生長活動，Talebi等[46]研究顯示，作為益生元的組合——合生元補充劑可使甲狀腺功能減退癥患者獲益，但尚未觀察到對抗甲狀腺過氧化物酶的作用。盡管益生菌和益生元對自身免疫性疾病能夠起到一定防治作用，但益生菌和益生元與HT之間的確切關系仍需進一步探索，以期為臨床調節HT患者腸道菌群失調或甲狀腺功能提供新途徑。

3.2糞便微生物菌群移植 糞便微生物菌群移植是證明腸道菌群與多種疾病存在相互作用的直接證據。目前糞便微生物菌群移植的作用機制[16]主要是營養刺激、腸道黏膜保護、免疫調節及參與機體代謝。2013年糞便微生物菌群移植寫入美國食品藥品管理局治療指南，2019年菌群移植歸為中低風險生物醫學新技術[47]。2020年國內發布《菌群移植標準化方法學的建立與臨床應用專家共識》[48]，糞便微生物菌群移植治療復發性或難治性艱難梭菌感染被錄入指南，指出糞便微生物菌群移植將逐步應用于自身免疫性疾病等治療。未來關于糞便微生物菌群移植對HT臨床防治的研究可能具有重要臨床意義。

4 結 語

腸道菌群紊亂與多種免疫性疾病密切相關，成為多種疾病治療的新靶點。目前腸道菌群與HT的關系處于探索階段，主要包括：①腸道菌群失調導致腸道通透性增加并參與調節機體免疫，從而導致抗原高暴露和局部炎癥反應；②參與體內碘化甲腺原氨酸代謝途徑影響HT甲狀腺功能；③影響甲狀腺激素合成所需微量元素(如維生素D、鋅、碘、鐵、硒)的吸收。雖然HT與腸道菌群失調關系密切，但具體與哪一類腸道菌群失調相關仍無明確報道。未來深入了解腸道菌群的結構和作用機制,可能為HT的精準診療提供新思路。