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口腔微生物与炎症性肠病的关系

2020-3-6 16:03  来源:华西口腔医学杂志
编辑:张浩楠 周学东 徐欣 王艳 阅读量:3926

    炎症性肠病(inflammatory bowel disease,IBD)是一种病因不明,以慢性炎症为特征的肠道疾病,主要包括溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克隆恩病(Crohn’s disease,CD),好发于20~40岁中青年人群,临床上常表现为腹泻、腹痛,甚至血便,并有迁延复发的倾向。

    IBD起病缓急不一,病情轻重与病变的范围和程度相关,并常伴随关节炎、虹膜炎、皮肤病变、口腔溃疡、肝胆病变、骨质疏松等肠外病变。目前IBD的治疗主要是缓解症状、提高生存质量,但尚无治愈方法。IBD的病因和发病机制尚不清楚,大多学者认为肠道的持续感染、肠黏膜屏障的缺损、肠黏膜免疫调节的异常、遗传和环境等众多因素共同参与了疾病发生发展过程。而肠道菌群及其变化与IBD之间的关系是当前的研究热点。

    研究发现,与健康人群相比,IBD患者肠道内存在显著的菌群失调,细菌多样性降低,炎症区域的肠黏膜组织内细菌群落不稳定,甚至出现细菌移位生长现象。而通过益生菌(如乳酸杆菌、双歧杆菌)改善肠道内稳态来治疗IBD也取得了不错效果。近年来,随着研究的不断深入,口腔微生物与IBD的交互作用逐渐引起了关注,为IBD的临床防治提供了新的思路。本文就口腔微生物与IBD的研究进展作一综述。

    1. 口腔微生物与胃肠道

    成人每天产生≥1 000 mL的唾液,几乎全部进入胃肠道,因此口腔微生物有很大机会随唾液或者食物进入胃肠道。其中一部分口腔微生物在经历低pH的胃酸、低氧、肠道微生物的竞争排斥后仍能存活下来并定植于肠道,成为肠道致病菌或条件致病菌。例如:已被证实是人类结直肠腺瘤或癌重要促炎细菌的牙周病致病菌具核梭杆菌(Fusobacteriumnucleatum)可通过毒性因子如黏附素A(FadA)、梭杆菌自转运蛋白2(Fap2)、梭杆菌外膜蛋白A(FomA)黏附并侵入肠上皮细胞,促进结肠癌细胞的增殖,并增加其预后不良的风险;在急性阑尾炎患者的阑尾切除样本中检测出了许多口腔常驻细菌,如双球菌属(Gemella)、微单胞菌属(Parvimonas)和梭杆菌属(Fusobacterium);不良的口腔卫生习惯可改变口腔黏膜菌群,进而引起肠道菌群失调,诱发肠道疾病;IBD患者中牙周炎的检出率明显偏高,牙周病致病菌不但能影响肠道微生物的组成,其引起的炎症反应还会通过破坏肠上皮细胞的屏障功能,加重IBD。

    2. IBD的口腔表征

    21%~40%的IBD患者具有至少一种肠外表征,包括关节炎、关节痛、眼部疾患、皮肤疾患、口腔溃疡等。IBD患者的口腔损害常见于男性和儿童,其中,CD患者的口腔病损发生率较高,为6%~20%,而UC患者只有8%。CD的口腔病损常出现在肠道症状显现之前,分为特异性和非特异性,而UC患者往往只表现出非特异性的病损。CD的口腔特异性病损包括卡他性牙龈炎、黏膜网状白斑、鹅卵石样斑块、线性深溃疡、牙龈颗粒状增生、唇裂、颌面部非干酪性肉芽肿炎症等。

    此外,CD患者常因为小唾液腺的自身免疫改变而口干舌燥,Mills等曾报道1例CD患者因特征性腮腺肉芽肿病变引起唾液腺排泄管破裂而形成的皮肤唾液管瘘。CD和UC患者常因慢性炎症刺激、长期营养不良及药物不良反应等,出现非特异性口腔病损,包括阿弗他溃疡、唇炎、增殖性化脓性口炎和扁平苔藓等,以阿弗他溃疡最为常见,UC患者中的发生率高达5%~10%,通常在肠道炎症活跃期出现,其特点是口腔反复发生多发性、圆形或是椭圆形、小而浅的溃疡,且随肠道炎症的控制而趋于缓解。

    增殖性化脓性口炎是一种罕见的口腔病损,有性别差异,男女比例为2︰1~3︰1,多发病于20~60岁人群,以增厚的黏膜红斑上有许多小的脓疱形成,脓疱破裂后形成广泛的溃疡糜烂面和特征性的“蜗牛轨迹样”(snail track)外观为特点,常发生在口腔前庭、牙龈、舌及软硬腭。拥有“蜗牛轨迹样”外观的增殖性脓性口炎被认为是IBD的高特异性标志,与UC的相关性最高。

    3. 口腔微生物与IBD

    3.1 IBD对唾液微生物群落的影响

    Said等在对35位IBD患者(21位CD患者,14位UC患者)的唾液微生物群落结构检测时发现,与健康对照组相比,IBD患者唾液微生物的种类尚未发生明显变化,但相对丰度存在显著差异。在5个优势菌门(厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形杆菌门、梭状杆菌门)中,拟杆菌门的相对丰度明显增高,而变形杆菌门的相对丰度明显降低。同时,在检测的107个细菌属中,普氏菌(拟杆菌门)和韦荣球菌(厚壁菌门)的相对丰度明显增高,而链球菌(厚壁菌门)和嗜血杆菌(变性杆菌门)的相对丰度显著降低,提示拟杆菌门的相对丰度受普氏菌影响较大,而变形杆菌门的相对丰度受嗜血杆菌和奈瑟球菌的影响较大。

    研究进一步发现,IBD患者唾液中的炎症标记物也发生了明显变化,包括IgA和白细胞介素(interleukin,IL)-1β升高以及溶菌酶降低,但目前尚不清楚IBD患者口腔内的炎症状态是唾液菌群失调的原因还是结果。

    3.2 链球菌与IBD

    3.2.1 唾液链球菌的抗炎作用

    唾液链球菌是婴幼儿出生后最早定植于口腔和肠道的正常菌群之一,广泛参与了宿主免疫稳态的建立和炎症反应的调节,在抑制龋病和牙周病的发生发展过程中也具有重要作用。鉴于胃肠道也是其适宜寄居地,唾液链球菌可能对胃肠黏膜上皮也有类似的保护机制。在体外培养的结直肠腺癌细胞(Caco-2/HT29细胞系)上进行唾液链球菌的抗炎作用评估,结果发现有代谢活性的唾液链球菌在体外能抑制由肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)诱导的肠上皮细胞内核转录因子-κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB)信号通路激活,其中以唾液链球菌菌株JIM8772和K12的抗炎作用最为显著,而热灭活的唾液链球菌却没有表现出抗炎作用,提示唾液链球菌的代谢活性是其发挥肠道抗炎作用的重要保障。

    3.2.2 变异链球菌和血液链球菌的促炎作用

    变异链球菌是目前公认的致龋菌,可分类为4种血清型c/e/f/k,在健康人口腔内,血清型c/e占变异链球菌总数的90%以上,而f/k不到5%。Kojima等发现变异链球菌血清型k菌株TW295在进入宿主血液系统后,其细胞表面特殊的葡萄糖侧链可逃脱吞噬细胞的识别和吞噬作用,在血液中存活较长时间并到达肝脏,通过其表面的胶原连接蛋白(collagen-binding protein,CBP)黏附并侵入肝细胞,刺激肝细胞产生γ干扰素(interferon gamma,IFN-γ),加速IBD的炎症反应。

    值得注意的是,口服相同数量级的TW295菌株并没有产生相类似的效果,提示引发或加重肠道炎症的口腔细菌来源于血液循环,而非胃肠消化系统。此外,研究还发现,TW295菌株数量只需要达到1×104即可加重肠道炎症,而根管治疗、拔牙、根尖手术之类的牙科操作很容易发生菌血症并达到该数量级。

    血液链球菌是在血液中最常检测到的一种口腔链球菌,Kojima等接下来又探索了血液链球菌与IBD的关系,发现特异菌株TW289、ATCC10556对胃肠道上皮细胞具有很强的黏附力和侵袭力,能够使小鼠结肠炎病情显著恶化,而血链球菌TW289、ATCC10556细胞表面均缺乏CBP,提示其致病机制可能与变异链球菌TW295不同。感染血链球菌TW289、ATCC10556的小鼠IFN-γ分泌增加,而此时的IFN-γ主要由存在于血液和脾脏中的T细胞产生,尤其是CD4+ Th1、CD8+细胞毒性T细胞和自然杀伤细胞。因此,血链球菌可能激活了血液内的Th1免疫应答,诱导IFN-γ的表达,从而加重结肠炎症。

    3.3 具核梭杆菌与IBD

    具核梭杆菌为革兰阴性专性厌氧菌,常在龈上下菌斑、牙周炎病灶、感染根管和根尖周病灶中检出。具核梭杆菌并不是人类肠道的主要定植菌,其较难在健康的肠道中定植生存,但在结直肠癌的肿瘤微环境中却有着明显的竞争优势,现已证实这种细菌与人类结直肠癌的发生发展密切相关。

    研究发现,与非腺瘤对照组相比,在富含具核梭杆菌的结直肠腺瘤中,NF-κB通路过度激活,炎性细胞因子IL-6、IL-12、IL-17和TNF-α表达增加。Strauss等在64%的IBD患者肠道内检测到了大量的梭杆菌属,而健康人群中此比例不到25%(P<0.05),其中具核梭杆菌占69%。为验证具核梭杆菌是否是联系IBD和结直肠癌之间的重要桥梁,他们将提取自健康受试者肠道内的具核梭杆菌菌株和IBD患者肠炎区域的具核梭杆菌菌株在体外分别感染Caco-2/HT29细胞系(人克隆结直肠腺癌细胞),发现来自IBD患者的具核梭杆菌菌株表现出更强的侵袭能力,并能诱导mucin2、TNF-α、IL-β的表达上调。

    目前越来越多的研究发现,具核梭杆菌的感染可能导致肠上皮细胞的异常免疫炎症反应,并且具核梭杆菌在IBD患者的炎性肠组织中有显著的聚集作用。由此可推测,在IBD慢性炎症期间,具核梭杆菌可能促进炎症因子IL-β和TNF-α等的释放,导致了结直肠细胞损伤,破坏肠道上皮屏障完整性,进而有利于更多的具核梭杆菌进入结直肠组织,最终导致结直肠肿瘤发生。

    3.4 简明弯曲杆菌与IBD

    简明弯曲杆菌是一种需要在富含H2的微氧或厌氧条件下才能生长的革兰阴性能动菌,虽然它并不是口腔的主要细菌,但在95%以上的健康人群唾液里都能够检测到它的踪影。与唾液中的高分离率相比,简明弯曲杆菌在健康人群粪便样品中的分离率几乎为0,提示健康人群的肠道环境可能不适合简明弯曲杆菌定居。但研究发现在49.7%的胃肠炎患者粪便和33%的IBD患者肠道活组织样本中检测到了简明弯曲杆菌DNA,且阳性检出率显著高于健康对照组。

    进一步研究发现,从IBD患者口腔和小肠中分离的简明弯曲杆菌对HT-29/Caco2细胞系具有高度侵袭性,可使细胞表面的TLR4(Toll like receptor 4)表达上调,并诱导其产生IL-8,增加肠道上皮通透性并促进细胞凋亡。这表明简明弯曲杆菌可能存在特殊的致病机制,将人类口腔作为细菌储库,随唾液反复进入消化道,其中具有逃逸机制和毒力因子的菌株存活并定植于下来,引起易感人群的肠道炎症。

    已有文献报道,在简明弯曲杆菌基因组中发现了一些噬菌体基因,而编码连接小带毒素Zot(zonulaoccludens toxin)的CON_phi2便是其中之一。CON_phi2首先发现于霍乱弧菌中,由丝状噬菌体通过染色体整合而获得。Zot可以通过重组肌动蛋白而影响紧密连接,增加肠道上皮通透性,诱导轻中度腹泻。

    近年来,基于外毒素9和Zot的检测阳性和相对丰度,提出可以将简明弯曲杆菌分成两种致病类型:黏附侵入型(AICC)和黏附性产毒型(AToCC)。其中,AICC可通过分泌外毒素9,优先黏附并侵入宿主的肠道上皮细胞,诱导宿主免疫反应,产生IL-8、IL-12和IFN-γ;而AToCC则通过分泌Zot,靶向破坏宿主肠道上皮细胞之间的紧密连接,导致上皮屏障功能破坏而促进其易位,与AICC不同的是,AToCC不诱导产生IFN-γ。目前,简明弯曲杆菌是研究口腔细菌与IBD关系的热点,与其他促进炎症反应的细菌不同,它很有可能是炎症的引发者。

    3.5 肺炎克雷伯氏菌与IBD

    肺炎克雷伯氏菌(Klebsiella pneumoniae)为革兰阴性杆菌,常存在于人的口腔、皮肤、肠道等正常菌群中。由于其超强的外界抵抗力以及对多数抗生素的耐药性,它被列为医院内感染的重要致病菌之一。近期一项研究发现,来自唾液的克雷伯氏菌群可定植于肠道并引起肠道的慢性炎症。

    Atarashi等将2名克罗恩病患者的唾液样本用管喂法移植到经无菌处理的小鼠体内,发现移入第二例患者唾液样本的受试小鼠肠上皮固有层内Th1的表达显著升高,且小鼠粪便内的主要微生物种类和该患者唾液样本中的一小部分微生物种类几乎完全相同,提示口腔微生物群的一小部分细菌种类能够进入并定植于肠道,诱导由Th1细胞介导的炎症反应。

    接下来在对小鼠粪便中的8种主要微生物进行分离培养和接种试验后发现,单纯给小鼠管喂肺炎克雷伯氏菌株KP-2H7即可以诱导Th1细胞的表达,而其余7种菌株的混合制剂却没有此效果,因此他们便把目光锁定在了检出量最多的肺炎克雷伯氏菌株KP-2H7上,发现KP-2H7并不会定植在未经抗生素治疗的小鼠体内,它需要在肠道原有微生物平衡被破坏后才会引发由Th1细胞介导的炎症。同时,KP-2H7还会激活肠内树突状细胞上的TLR4,促使肠上皮细胞分泌IL-8,进一步扩大炎症。鉴此,针对口腔细菌的治疗有望成为对付炎症性疾病的新思路。

    3.6 念珠菌与IBD

    自20世纪40年代以来,由于抗生素、糖皮质激素、免疫抑制剂等药物的广泛应用以及器官移植、糖尿病患者和获得性免疫缺陷综合征患者的增加,念珠菌病日益常见,其危害逐渐引起人们重视。口腔念珠菌病是人类最常见的口腔真菌感染性疾病,其致病菌白色念珠菌(Candida albicans)是一种革兰阳性圆形或卵圆形的真菌,通常存在于正常人的口腔、上呼吸道、肠道及阴道。一般情况下念珠菌能与人和平共处,不引起疾病,但当机体免疫功能降低或正常菌群失调时,它便会大量繁殖并从酵母相转变为菌丝相,侵入细胞引起疾病。

    有研究表明,IBD患者肠道内存在真菌的菌群失调,其中白色念珠菌的检出率高达97.1%,明显高于健康人群和肠道激惹综合征患者。为了探究念珠菌感染对IBD的影响,Zwolinska-Wcislo等通过向肠腔内注射三硝基苯磺酸诱导已感染念珠菌的大鼠发生UC,然后喂食抗真菌剂(氟康唑)进行治疗。通过观察临床症状和组织学病理,监测结直肠血流量(colorectal blood flow,CBF)、髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)含量、促炎因子IL-1β和TNF-α水平来评估结直肠病变的愈合程度,他们发现与未感染念珠菌的UC大鼠相比,念珠菌感染显著延缓了UC的愈合进程,降低了CBF,增加了MPO含量,提升了IL-1β和TNF-α水平。而经过一段时间的氟康唑治疗后,这些活动指标都呈现出明显的逆转趋势,提示在念珠菌感染期间,抗真菌疗法可能有益于UC患者结肠损伤的修复。

    最近的一项研究还发现,白色念珠菌是诱导CD患者机体内产生抗酿酒酵母抗体(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患者直系亲属体内检测到,而其在健康人群中的检出率不足5%。ASCA作为CD的一种特殊但只有中度敏感的诊断标记物,与CD患者早期手术的风险增加密切相关。

    4. 结语

    口腔和肠道是人类消化道的重要组成部分,口腔微生物和肠道微生物相互影响,彼此联系。口腔微生物群落可阻止外源性致病菌入侵,发挥生理性屏障作用;当微生物与宿主间生态失衡时,可诱发多种口腔慢性感染性疾病,如龋病、牙周病。更为重要的是,口腔局部感染可作为病灶,与全身系统性疾病的发生发展密切相关。目前,多种口腔微生物与IBD的交互作用已引起了临床医生和科研工编辑的密切关注。尽管特异性口腔微生物在炎症性肠病致病过程中的分子机制尚不清楚,但仍有理由相信,随着该领域研究的深入,有望为IBD的临床防治提供新的思路与途径。

编辑: 陆美凤

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