口腔微生物與炎癥性腸病的關系

2020-3-6 16:03  來源:華西口腔醫學雜志
作者:張浩楠 周學東 徐欣 王艷 閱讀量:3434

    炎癥性腸病(inflammatory bowel disease,IBD)是一種病因不明,以慢性炎癥為特征的腸道疾病,主要包括潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis,UC)和克隆恩病(Crohn’s disease,CD),好發于20~40歲中青年人群,臨床上常表現為腹瀉、腹痛,甚至血便,并有遷延復發的傾向。

    IBD起病緩急不一,病情輕重與病變的范圍和程度相關,并常伴隨關節炎、虹膜炎、皮膚病變、口腔潰瘍、肝膽病變、骨質疏松等腸外病變。目前IBD的治療主要是緩解癥狀、提高生存質量,但尚無治愈方法。IBD的病因和發病機制尚不清楚,大多學者認為腸道的持續感染、腸黏膜屏障的缺損、腸黏膜免疫調節的異常、遺傳和環境等眾多因素共同參與了疾病發生發展過程。而腸道菌群及其變化與IBD之間的關系是當前的研究熱點。

    研究發現,與健康人群相比,IBD患者腸道內存在顯著的菌群失調,細菌多樣性降低,炎癥區域的腸黏膜組織內細菌群落不穩定,甚至出現細菌移位生長現象。而通過益生菌(如乳酸桿菌、雙歧桿菌)改善腸道內穩態來治療IBD也取得了不錯效果。近年來,隨著研究的不斷深入,口腔微生物與IBD的交互作用逐漸引起了關注,為IBD的臨床防治提供了新的思路。本文就口腔微生物與IBD的研究進展作一綜述。

    1. 口腔微生物與胃腸道

    成人每天產生≥1 000 mL的唾液,幾乎全部進入胃腸道,因此口腔微生物有很大機會隨唾液或者食物進入胃腸道。其中一部分口腔微生物在經歷低pH的胃酸、低氧、腸道微生物的競爭排斥后仍能存活下來并定植于腸道,成為腸道致病菌或條件致病菌。例如:已被證實是人類結直腸腺瘤或癌重要促炎細菌的牙周病致病菌具核梭桿菌(Fusobacteriumnucleatum)可通過毒性因子如黏附素A(FadA)、梭桿菌自轉運蛋白2(Fap2)、梭桿菌外膜蛋白A(FomA)黏附并侵入腸上皮細胞,促進結腸癌細胞的增殖,并增加其預后不良的風險;在急性闌尾炎患者的闌尾切除樣本中檢測出了許多口腔常駐細菌,如雙球菌屬(Gemella)、微單胞菌屬(Parvimonas)和梭桿菌屬(Fusobacterium);不良的口腔衛生習慣可改變口腔黏膜菌群,進而引起腸道菌群失調,誘發腸道疾病;IBD患者中牙周炎的檢出率明顯偏高,牙周病致病菌不但能影響腸道微生物的組成,其引起的炎癥反應還會通過破壞腸上皮細胞的屏障功能,加重IBD。

    2. IBD的口腔表征

    21%~40%的IBD患者具有至少一種腸外表征,包括關節炎、關節痛、眼部疾患、皮膚疾患、口腔潰瘍等。IBD患者的口腔損害常見于男性和兒童,其中,CD患者的口腔病損發生率較高,為6%~20%,而UC患者只有8%。CD的口腔病損常出現在腸道癥狀顯現之前,分為特異性和非特異性,而UC患者往往只表現出非特異性的病損。CD的口腔特異性病損包括卡他性牙齦炎、黏膜網狀白斑、鵝卵石樣斑塊、線性深潰瘍、牙齦顆粒狀增生、唇裂、頜面部非干酪性肉芽腫炎癥等。

    此外,CD患者常因為小唾液腺的自身免疫改變而口干舌燥,Mills等曾報道1例CD患者因特征性腮腺肉芽腫病變引起唾液腺排泄管破裂而形成的皮膚唾液管瘺。CD和UC患者常因慢性炎癥刺激、長期營養不良及藥物不良反應等,出現非特異性口腔病損,包括阿弗他潰瘍、唇炎、增殖性化膿性口炎和扁平苔蘚等,以阿弗他潰瘍最為常見,UC患者中的發生率高達5%~10%,通常在腸道炎癥活躍期出現,其特點是口腔反復發生多發性、圓形或是橢圓形、小而淺的潰瘍,且隨腸道炎癥的控制而趨于緩解。

    增殖性化膿性口炎是一種罕見的口腔病損,有性別差異,男女比例為2︰1~3︰1,多發病于20~60歲人群,以增厚的黏膜紅斑上有許多小的膿皰形成,膿皰破裂后形成廣泛的潰瘍糜爛面和特征性的“蝸牛軌跡樣”(snail track)外觀為特點,常發生在口腔前庭、牙齦、舌及軟硬腭。擁有“蝸牛軌跡樣”外觀的增殖性膿性口炎被認為是IBD的高特異性標志,與UC的相關性最高。

    3. 口腔微生物與IBD

    3.1 IBD對唾液微生物群落的影響

    Said等在對35位IBD患者(21位CD患者,14位UC患者)的唾液微生物群落結構檢測時發現,與健康對照組相比,IBD患者唾液微生物的種類尚未發生明顯變化,但相對豐度存在顯著差異。在5個優勢菌門(厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形桿菌門、梭狀桿菌門)中,擬桿菌門的相對豐度明顯增高,而變形桿菌門的相對豐度明顯降低。同時,在檢測的107個細菌屬中,普氏菌(擬桿菌門)和韋榮球菌(厚壁菌門)的相對豐度明顯增高,而鏈球菌(厚壁菌門)和嗜血桿菌(變性桿菌門)的相對豐度顯著降低,提示擬桿菌門的相對豐度受普氏菌影響較大,而變形桿菌門的相對豐度受嗜血桿菌和奈瑟球菌的影響較大。

    研究進一步發現,IBD患者唾液中的炎癥標記物也發生了明顯變化,包括IgA和白細胞介素(interleukin,IL)-1β升高以及溶菌酶降低,但目前尚不清楚IBD患者口腔內的炎癥狀態是唾液菌群失調的原因還是結果。

    3.2 鏈球菌與IBD

    3.2.1 唾液鏈球菌的抗炎作用

    唾液鏈球菌是嬰幼兒出生后最早定植于口腔和腸道的正常菌群之一,廣泛參與了宿主免疫穩態的建立和炎癥反應的調節,在抑制齲病和牙周病的發生發展過程中也具有重要作用。鑒于胃腸道也是其適宜寄居地,唾液鏈球菌可能對胃腸黏膜上皮也有類似的保護機制。在體外培養的結直腸腺癌細胞(Caco-2/HT29細胞系)上進行唾液鏈球菌的抗炎作用評估,結果發現有代謝活性的唾液鏈球菌在體外能抑制由腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)誘導的腸上皮細胞內核轉錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)信號通路激活,其中以唾液鏈球菌菌株JIM8772和K12的抗炎作用最為顯著,而熱滅活的唾液鏈球菌卻沒有表現出抗炎作用,提示唾液鏈球菌的代謝活性是其發揮腸道抗炎作用的重要保障。

    3.2.2 變異鏈球菌和血液鏈球菌的促炎作用

    變異鏈球菌是目前公認的致齲菌,可分類為4種血清型c/e/f/k,在健康人口腔內,血清型c/e占變異鏈球菌總數的90%以上,而f/k不到5%。Kojima等發現變異鏈球菌血清型k菌株TW295在進入宿主血液系統后,其細胞表面特殊的葡萄糖側鏈可逃脫吞噬細胞的識別和吞噬作用,在血液中存活較長時間并到達肝臟,通過其表面的膠原連接蛋白(collagen-binding protein,CBP)黏附并侵入肝細胞,刺激肝細胞產生γ干擾素(interferon gamma,IFN-γ),加速IBD的炎癥反應。

    值得注意的是,口服相同數量級的TW295菌株并沒有產生相類似的效果,提示引發或加重腸道炎癥的口腔細菌來源于血液循環,而非胃腸消化系統。此外,研究還發現,TW295菌株數量只需要達到1×104即可加重腸道炎癥,而根管治療、拔牙、根尖手術之類的牙科操作很容易發生菌血癥并達到該數量級。

    血液鏈球菌是在血液中最常檢測到的一種口腔鏈球菌,Kojima等接下來又探索了血液鏈球菌與IBD的關系,發現特異菌株TW289、ATCC10556對胃腸道上皮細胞具有很強的黏附力和侵襲力,能夠使小鼠結腸炎病情顯著惡化,而血鏈球菌TW289、ATCC10556細胞表面均缺乏CBP,提示其致病機制可能與變異鏈球菌TW295不同。感染血鏈球菌TW289、ATCC10556的小鼠IFN-γ分泌增加,而此時的IFN-γ主要由存在于血液和脾臟中的T細胞產生,尤其是CD4+ Th1、CD8+細胞毒性T細胞和自然殺傷細胞。因此,血鏈球菌可能激活了血液內的Th1免疫應答,誘導IFN-γ的表達,從而加重結腸炎癥。

    3.3 具核梭桿菌與IBD

    具核梭桿菌為革蘭陰性專性厭氧菌,常在齦上下菌斑、牙周炎病灶、感染根管和根尖周病灶中檢出。具核梭桿菌并不是人類腸道的主要定植菌,其較難在健康的腸道中定植生存,但在結直腸癌的腫瘤微環境中卻有著明顯的競爭優勢,現已證實這種細菌與人類結直腸癌的發生發展密切相關。

    研究發現,與非腺瘤對照組相比,在富含具核梭桿菌的結直腸腺瘤中,NF-κB通路過度激活,炎性細胞因子IL-6、IL-12、IL-17和TNF-α表達增加。Strauss等在64%的IBD患者腸道內檢測到了大量的梭桿菌屬,而健康人群中此比例不到25%(P<0.05),其中具核梭桿菌占69%。為驗證具核梭桿菌是否是聯系IBD和結直腸癌之間的重要橋梁,他們將提取自健康受試者腸道內的具核梭桿菌菌株和IBD患者腸炎區域的具核梭桿菌菌株在體外分別感染Caco-2/HT29細胞系(人克隆結直腸腺癌細胞),發現來自IBD患者的具核梭桿菌菌株表現出更強的侵襲能力,并能誘導mucin2、TNF-α、IL-β的表達上調。

    目前越來越多的研究發現,具核梭桿菌的感染可能導致腸上皮細胞的異常免疫炎癥反應,并且具核梭桿菌在IBD患者的炎性腸組織中有顯著的聚集作用。由此可推測,在IBD慢性炎癥期間,具核梭桿菌可能促進炎癥因子IL-β和TNF-α等的釋放,導致了結直腸細胞損傷,破壞腸道上皮屏障完整性,進而有利于更多的具核梭桿菌進入結直腸組織,最終導致結直腸腫瘤發生。

    3.4 簡明彎曲桿菌與IBD

    簡明彎曲桿菌是一種需要在富含H2的微氧或厭氧條件下才能生長的革蘭陰性能動菌,雖然它并不是口腔的主要細菌,但在95%以上的健康人群唾液里都能夠檢測到它的蹤影。與唾液中的高分離率相比,簡明彎曲桿菌在健康人群糞便樣品中的分離率幾乎為0,提示健康人群的腸道環境可能不適合簡明彎曲桿菌定居。但研究發現在49.7%的胃腸炎患者糞便和33%的IBD患者腸道活組織樣本中檢測到了簡明彎曲桿菌DNA,且陽性檢出率顯著高于健康對照組。

    進一步研究發現,從IBD患者口腔和小腸中分離的簡明彎曲桿菌對HT-29/Caco2細胞系具有高度侵襲性,可使細胞表面的TLR4(Toll like receptor 4)表達上調,并誘導其產生IL-8,增加腸道上皮通透性并促進細胞凋亡。這表明簡明彎曲桿菌可能存在特殊的致病機制,將人類口腔作為細菌儲庫,隨唾液反復進入消化道,其中具有逃逸機制和毒力因子的菌株存活并定植于下來,引起易感人群的腸道炎癥。

    已有文獻報道,在簡明彎曲桿菌基因組中發現了一些噬菌體基因,而編碼連接小帶毒素Zot(zonulaoccludens toxin)的CON_phi2便是其中之一。CON_phi2首先發現于霍亂弧菌中,由絲狀噬菌體通過染色體整合而獲得。Zot可以通過重組肌動蛋白而影響緊密連接,增加腸道上皮通透性,誘導輕中度腹瀉。

    近年來,基于外毒素9和Zot的檢測陽性和相對豐度,提出可以將簡明彎曲桿菌分成兩種致病類型:黏附侵入型(AICC)和黏附性產毒型(AToCC)。其中,AICC可通過分泌外毒素9,優先黏附并侵入宿主的腸道上皮細胞,誘導宿主免疫反應,產生IL-8、IL-12和IFN-γ;而AToCC則通過分泌Zot,靶向破壞宿主腸道上皮細胞之間的緊密連接,導致上皮屏障功能破壞而促進其易位,與AICC不同的是,AToCC不誘導產生IFN-γ。目前,簡明彎曲桿菌是研究口腔細菌與IBD關系的熱點,與其他促進炎癥反應的細菌不同,它很有可能是炎癥的引發者。

    3.5 肺炎克雷伯氏菌與IBD

    肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)為革蘭陰性桿菌,常存在于人的口腔、皮膚、腸道等正常菌群中。由于其超強的外界抵抗力以及對多數抗生素的耐藥性,它被列為醫院內感染的重要致病菌之一。近期一項研究發現,來自唾液的克雷伯氏菌群可定植于腸道并引起腸道的慢性炎癥。

    Atarashi等將2名克羅恩病患者的唾液樣本用管喂法移植到經無菌處理的小鼠體內,發現移入第二例患者唾液樣本的受試小鼠腸上皮固有層內Th1的表達顯著升高,且小鼠糞便內的主要微生物種類和該患者唾液樣本中的一小部分微生物種類幾乎完全相同,提示口腔微生物群的一小部分細菌種類能夠進入并定植于腸道,誘導由Th1細胞介導的炎癥反應。

    接下來在對小鼠糞便中的8種主要微生物進行分離培養和接種試驗后發現,單純給小鼠管喂肺炎克雷伯氏菌株KP-2H7即可以誘導Th1細胞的表達,而其余7種菌株的混合制劑卻沒有此效果,因此他們便把目光鎖定在了檢出量最多的肺炎克雷伯氏菌株KP-2H7上,發現KP-2H7并不會定植在未經抗生素治療的小鼠體內,它需要在腸道原有微生物平衡被破壞后才會引發由Th1細胞介導的炎癥。同時,KP-2H7還會激活腸內樹突狀細胞上的TLR4,促使腸上皮細胞分泌IL-8,進一步擴大炎癥。鑒此,針對口腔細菌的治療有望成為對付炎癥性疾病的新思路。

    3.6 念珠菌與IBD

    自20世紀40年代以來,由于抗生素、糖皮質激素、免疫抑制劑等藥物的廣泛應用以及器官移植、糖尿病患者和獲得性免疫缺陷綜合征患者的增加,念珠菌病日益常見,其危害逐漸引起人們重視。口腔念珠菌病是人類最常見的口腔真菌感染性疾病,其致病菌白色念珠菌(Candida albicans)是一種革蘭陽性圓形或卵圓形的真菌,通常存在于正常人的口腔、上呼吸道、腸道及陰道。一般情況下念珠菌能與人和平共處,不引起疾病,但當機體免疫功能降低或正常菌群失調時,它便會大量繁殖并從酵母相轉變為菌絲相,侵入細胞引起疾病。

    有研究表明,IBD患者腸道內存在真菌的菌群失調,其中白色念珠菌的檢出率高達97.1%,明顯高于健康人群和腸道激惹綜合征患者。為了探究念珠菌感染對IBD的影響,Zwolinska-Wcislo等通過向腸腔內注射三硝基苯磺酸誘導已感染念珠菌的大鼠發生UC,然后喂食抗真菌劑(氟康唑)進行治療。通過觀察臨床癥狀和組織學病理,監測結直腸血流量(colorectal blood flow,CBF)、髓過氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)含量、促炎因子IL-1β和TNF-α水平來評估結直腸病變的愈合程度,他們發現與未感染念珠菌的UC大鼠相比,念珠菌感染顯著延緩了UC的愈合進程,降低了CBF,增加了MPO含量,提升了IL-1β和TNF-α水平。而經過一段時間的氟康唑治療后,這些活動指標都呈現出明顯的逆轉趨勢,提示在念珠菌感染期間,抗真菌療法可能有益于UC患者結腸損傷的修復。

    最近的一項研究還發現,白色念珠菌是誘導CD患者機體內產生抗釀酒酵母抗體(anti-Saccharomyces cerevisiae antibodies,ASCA)的重要刺激源之一。ASCA能在50%~60%的CD患者和20%~25%的CD患者直系親屬體內檢測到,而其在健康人群中的檢出率不足5%。ASCA作為CD的一種特殊但只有中度敏感的診斷標記物,與CD患者早期手術的風險增加密切相關。

    4. 結語

    口腔和腸道是人類消化道的重要組成部分,口腔微生物和腸道微生物相互影響,彼此聯系。口腔微生物群落可阻止外源性致病菌入侵,發揮生理性屏障作用;當微生物與宿主間生態失衡時,可誘發多種口腔慢性感染性疾病,如齲病、牙周病。更為重要的是,口腔局部感染可作為病灶,與全身系統性疾病的發生發展密切相關。目前,多種口腔微生物與IBD的交互作用已引起了臨床醫生和科研工作者的密切關注。盡管特異性口腔微生物在炎癥性腸病致病過程中的分子機制尚不清楚,但仍有理由相信,隨著該領域研究的深入,有望為IBD的臨床防治提供新的思路與途徑。

編輯: 陸美鳳

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