高能预警!肠道菌群失调或可连累肺部! |理中归元

近期,香港中文大学SiewC.Ng和PaulK.S.Chan与团队在《Gastroenterology》发表的一项新研究,揭示了COVID-19患者住院期间的肠道菌群特征,及其与疾病程度和粪便病毒载量的关联。这些发现提示,靶向调节肠道菌群或许是改善COVID-19的新思路。

香港中文大学团队:新冠患者的肠道菌群特征

上述的研究纳入了15例新冠患者,分析住院期间的粪便宏基因组,并与6例普通肺炎和15例健康对照进行对比,研究结果简单概括如下:

1、与健康人相比,新冠患者住院期间的粪便菌群中机会致病菌增多、有益微生物减少,这种菌群失调可持续至咽拭子转阴和呼吸道症状消退后;

2、疾病程度与基线时的粪芽孢菌属、多枝梭菌、哈氏梭菌丰度正相关,与普氏粪杆菌负相关;

3、能降低鼠肠道ACE2表达的Bacteroidesdorei、多形拟杆菌、马赛拟杆菌和卵形拟杆菌,与患者粪便新冠病毒的载量负相关。

这项新研究同样也引起了理中归元的关注,我们认为,肠道菌群对肺部免疫反应的调控机制对肺炎等呼吸道感染性疾病的发生至关重要。因此,了解肠道菌群如何影响肺部感染性疾病,从而进一步识别、描述、操控肺部的免疫调节网络可能是治疗肺部疾病的新方向。

肠道菌群对肺部感染性疾病影响

肠道菌群微生态是机体内环境稳定的重要保障因素,近年来研究发现,肠道菌群在调节机体免疫中发挥了重要的作用,而肠道和肺是具有较大黏膜表面的器官,在这些黏膜中富含免疫球蛋白(Ig)A,其可以保护机体免于感染。胃肠道菌群和肺部防御之间的关系和调节机制及如何交互促进越来越受关注。

1、在免疫和微生物水平了解肠道与呼吸道之间的关联和协作至关重要。

研究表明,进入小鼠鼻腔的液体、颗粒、甚至微生物在短时间内也可以在胃肠道发现,如2.5μL大小的菌种进入鼻腔后很快可以在胃肠道检测到。因此胃肠道也将暴露于任何可进入呼吸系统的病原体或抗原。

这也表明,消化道的黏膜免疫系统可以作为外来抗原和微生物初始传感器。不论是宿主基因的改变还是微生物群落的变化,打破肠道菌群稳态都可能对系统(如肺)免疫反应产生较大影响。

2、肠道菌群在流感病毒等呼吸道病毒感染的免疫调节中扮演重要角色。

Ichinohe等一项研究表明,在病毒感染的实验小鼠体内,肠道微生物群直接影响病毒特异性CD4和CD8T细胞亚群;应用不同抗生素治疗小鼠显示,对新霉素敏感的共生微生物与肺感染流感病毒后产生的保护性免疫反应相关。此外,在肺或其末端组织注射Toll样受体(TLR)配体均可缓解接受抗生素治疗小鼠的免疫损伤。此外,完整的胃肠道微生物群是促炎趋化因子pro-IL-1β、pro-IL-18等表达所必需的,这些促炎因子有利于流感病毒的清除。肠道菌群的微生物成分对病毒性肺炎时免疫反应的启动和调节至关重要。肠道菌群对细菌感染时免疫反应的启动和调节同样重要。

Schuijt等将C57BL/6小鼠的肠道菌群清除,随后通过滴鼻使小鼠感染肺炎链球菌,然后进行活体粪便菌群移植(FMT)实验,与对照组相比,肠道菌群清除组小鼠的细菌播散、炎症反应、器官损害和死亡均有增加;经FMT干预,肺部细菌计数、肿瘤坏死因子(TNF)-α和IL-10水平在感染肺炎球菌6h后正常化,说明来源于肠道菌群清除组小鼠的肺泡巨噬细胞吞噬肺炎链球菌的能力下降,而肠道菌群在肺炎球菌性肺炎宿主中是一种保护介质。

肠道菌群预防肺部相关感染性疾病的作用

以肠道微生物为靶点预防肺部相关疾病肠道微生物的稳态对维持宿主健康至关重要。肠道微生物紊乱不仅会引起各种肠道疾病还会引起肺部疾病。因此,可以从调节肠道微生物的角度出发预防肺部相关疾病。

益生菌在各种疾病的治疗及机体健康维持方面的作用已经成为研究热点。目前,益生菌已经用于治疗腹泻、腹胀、腹部痛性痉挛、阴道酵母菌感染、尿路感染及炎症性肠病(IBD)等疾病。有研究评估了益生菌在治疗结肠癌、皮肤感染、肠道易激综合征(IBS)、肝病、鼻炎/鼻窦炎和肺疾病中的作用,其可调节肠道菌群,提高肠道免疫力,改善机体抵抗感染的能力。

益生菌在维持和调节肺免疫防御中有着积极的作用。用加热灭活的加氏乳杆菌喂养的小鼠,肺部细胞因子和免疫分子(IFN-γ、IL-2rb、IL-12a、IL-12rb1、perforin1、TNF、Klrk1、CD247)mRNA表达明显增加,表明乳酸杆菌可以刺激小鼠呼吸系统的免疫反应,并通过增加炎症信号来增强宿主对呼吸道感染的防御功能。

此外,鼠李糖乳杆菌作为益生菌之一,能激活免疫反应,从而增加抗感染的能力。其不仅能够减轻肠道伤寒沙门菌的感染,而且也可对抗呼吸道肺炎链球菌感染。

益生菌治疗可降低肺部肺炎链球菌负荷量,避免病原菌的血液传播,并升高支气管肺泡灌洗液(BAL)中IFN-γ、IL-6、IL-4和IL-10水平,从而增加抵抗感染的能力,促进疾病的恢复。

理中归元总结,肠道微生物组成的改变与慢性肺部疾病和呼吸道感染有关,且肠道和肺之间存在重要的串扰,肺部感染随后会造成肠道紊乱,肠道紊乱同样会增加肺内炎症。但是,肠道微生物对肺部免疫的直接作用机制目前还不明确。人们可以通过使用益生菌等方式来调节肠道微生物以预防肺部感染。

总之,肠道微生物在肺部健康中起着非常重要的作用,从肠道微生物的角度治愈肺部疾病将是一个新的突破口,不过应继续探寻其作用机制,为临床治疗提供依据。

 

参考文献:

《Gastroenterology》:Alterations in Gut Microbiota of Patients With COVID-19 During Time of Hospitalization.