肠道菌群对人体免疫及儿童过敏性疾病的作用

陈超(综述)郑成中(审校)

早期的微生物接触、刺激可影响机体的免疫系统发育。肠道菌群通过促进肠免疫系统发育、诱导T细胞分化等多种途径调节机体免疫功能，使之处于平衡状态，从而避免或减少免疫相关疾病的发生。过敏性疾病的发生与机体自身免疫系统发育不全、免疫调控机制不完善有关，而肠道菌群可影响机体免疫系统且过敏患儿体内菌群分布较健康儿童有差异，提示肠道菌群与儿童过敏性疾病的发生相关。有研究报道益生菌对过敏性疾病的防治有积极意义，为过敏性疾病的防治提供新的途径。

【关键词】肠道菌群；免疫；益生菌；过敏性疾病过敏性疾病病因学的“卫生假说”认为，经济发达地区人群过敏性疾病发病率较偏远、落后地区高，生活环境相对干净、抗生素应用及免疫接种，使得人群微生物暴露水平及感染性疾病发病率下降。生命早期的胃肠微生物接触、刺激对机体的免疫系统发

育成熟具有重要影响。人类生活环境变得相对干净，抗生素的使用和食用消毒过的食物，都会导致早期微生物抗原的缺乏(包括病原微生物和益生菌)。本文就肠道细菌对人体免疫系统的影响及益生菌对于过敏性疾病的影响作一综述。

1环境对肠道菌群建立的影响

正常情况下新生儿出生后2h左右开始即可从肠道检出大肠杆菌、肠球菌、葡萄球菌等，这些细菌主要来自母亲产道、肠道、皮肤、出生周围环境。有研究证实，在大城市医院中出生的婴儿比郊区小医院中出生的婴儿粪便中的双歧杆菌少；同一城市不同医院的婴儿粪便中双歧杆菌的检出率也有差别。分娩及分娩后，婴儿的周围环境(包括母亲的产道)对于肠道菌群定植的质和量有很大影响，说明环境因素可以影响婴幼儿肠道内菌群分布。有研究报道，无论新生儿的肠道菌群来自何处，其肠道菌群一旦建立起来，在一生中都是相对稳定的，即如果异常的肠道菌群一旦形成也是难以纠正的…。此后所补充的有利于肠道菌群平衡的微生物(益生菌类)最多只能停留数日。

2肠道菌群在肠道免疫中的作用

肠道自身免疫系统主要构成包括：(1)肠道黏液层，主要由肠道杯状细胞及肠上皮细胞分泌的黏蛋白组成；(2)肠上皮细胞层，主要由肠上皮细胞及细胞间紧密连接组成，可阻止肠道细菌及毒素等大分子物质通过，起免疫屏障作用；(3)肠道相关淋巴组织，包括肠上皮细胞间、固有层的淋巴细胞、淋巴滤泡、潘氏细胞、肠系膜淋巴结。当有抗原(包括病原微生物)进入肠道内时，肠道免疫系统通过相应的抗原摄取、处理和递呈过程而使之到达淋巴组织，继而产生相应抗体及细胞因子作出免疫应答。肠道菌群是肠道免疫系统的构成成分，在肠道免疫中发

挥重要作用。

2.1促进肠道及其免疫系统的发育成熟无菌小鼠

在肠道发育期血管的生成受阻，肠腺发育不完全。无菌小鼠口服卵清蛋白不能产生T辅助细胞介导的免疫应答，但接种来自常规饲养动物断奶前的肠内容物之后，这些小鼠则能够产生免疫应答J。与正常体内带有微生物的小鼠相比，无菌小鼠肠道内的肠集合淋巴结、肠系膜淋巴结的数量少、形态小，且肠上皮细胞的数量也少J。另外，肠上皮内淋巴细胞在无菌小鼠体内的数量较正常小鼠也减少，并且分泌的细胞因子的量也较少。

肠腔内微生物的缺失同样会导致肠道外免疫的改变，可以减少脾脏中CD4T细胞的数量，改变生发中心的数量和形态，降低体内抗体水平，表明体内微生物具有促进全身免疫系统发育的作用]。因此，肠道菌群在肠道免疫系统甚至全身免疫系统的发育和成熟过程中发挥重要作用，是肠道建立正常的免疫功

能所必需的。

2.2菌膜屏障形成及抑菌作用正常菌群中的专性

厌氧菌如双歧杆菌可通过磷壁酸黏附于肠上皮细胞表面，形成一层菌膜屏障，与肠黏膜上皮细胞紧密结合，提高黏膜防御屏障，抑制肠道内(主要为肠杆

菌科细菌)以及外源性潜在致病菌对肠上皮细胞的黏附、定植。

菌群可以通过占位效应、营养竞争及其分泌的各种代谢产物及细菌素等抑制条件致病菌的过度生长及外来致病菌的入侵，维持肠道益生菌生长优势，维持

肠道的微生态平衡。如酸性代谢产物(乙酸、乳酸等)降低肠道局部pH和产生具有广谱抗菌作用的物质，如亲脂分子、小菌素、过氧化氢等J。这些物质对肠道内的大肠埃希菌、沙门菌、链球菌等均有抑菌或杀菌作用，还可降低腐败菌的生长，减少有害物质的产生，降低内毒素。

2.3促进IgA产生分泌型IgA主要功能为与细菌、病毒等抗原结合后，黏附在肠道黏液层，阻止病原微生物黏附于肠上皮细胞，并随肠道蠕动将其排出体外。正常菌群与肠道黏膜间具有高度适应性，能促使肠道分泌IgA，其分泌量是整个人体免疫系统分泌量的4.7倍，IgA在抵抗外来病原、异物等抗原的免

疫中发挥重要作用。

2.4调节淋巴细胞菌群能刺激肠道固有层CD4T细胞，产生干扰素，增强单核巨噬细胞的吞噬作用，增强机体的细胞免疫。肠道益生菌和构型识别受体家族等分子的作用能调控Thl、Th2等免疫细胞活性，从全身免疫系统的层面平衡机体的反应性_8J。新生儿的免疫系统是Th2处于相对优势状态，因而容易发生过敏和自身免疫性炎症等具有Th2细胞特征的免疫应答。双歧杆菌等益生菌能有效刺激免疫功能，尤其是肠道黏膜免疫系统的发育和成熟，通过促进Thl细胞的机能而恢复Thl／Th2的平衡。在调节性T(regulatoryTcells，Treg)细胞的分化中肠道细菌可能起重要的作用，一些肠道共生菌已经显示出具有诱导产生Foxp3Treg细胞和IL一10细胞因子的作用J。另外，无菌小鼠产生具有Thl7细胞标志的IL一17因子的能力明显不足。然而，目前尚未有证据表明共生菌如何对黏膜表面的Thl或Th2细胞产生影响。在普通动物体内，并非所有种类细菌在刺激T细胞方面都有相似的功能，只有肠内节丝状菌才具有诱导肠道T辅助细胞分化的能力。

2.5对树突状细胞(dendriticcell，DC)和Toll样受体(toll—likerecepter，TLR)的影响肠上皮细胞在肠内容物与肠免疫系统之间起物理屏障的功能。在无菌小鼠体内，其表达的TLR和主要组织相容性复合体(MHC)I1分子减少，这些分子都与病原体的识别、抗原呈递等相关。选择双歧杆菌种属的细菌成分体外培养未成熟

DC，再诱导T细胞产生分化，这有可能成为过敏性疾病的初级预防的新途径。DC具有激活初始T细胞、参与T细胞分化发育的生物学功能，一般认为DC1可分泌IL一12，作用于Th0使之向Th1分化；DC2则分泌IL_4，作用于Th0使之向Th2分化。两歧双歧杆菌在体外使DC促进Thl型细胞反应，增加分泌一干扰素(IFN-^y)的T细胞，同时减少产生IL_4的T细胞。另外，T细胞能被成熟的DC刺激而产生更多的IL—l0。研究发现两歧双歧杆菌／婴儿双岐杆菌和唾液乳杆菌具有激活TLR-2的功能。罗伊氏乳杆菌对过敏性气道反应的影响被发现是建立在TLR-9的作用之上12]。TLR识别微生物及其产物的特定病原相关分子模式(pathogen—associatedmolecu—larpattern，PAMP)，可启动激活信号传导途径，并诱导某些免疫效应分子(包括炎症细胞因子)表达。TLR与PAMP结合可激活抗原呈递细胞(antigenpresentingcell，APC)，使之表达多种共刺激分子和细胞因子，从而参与T细胞激活和增殖。益生菌通过与TLR的结合对人体免疫系统产生影响。然而，在有些湿疹患儿口服益生菌后刺激TLR可以导致患儿血清中C反应蛋白(Creactiveprotein，CRP)、IL一10和IgE的水平升高。

3过敏性疾病中肠道茵群的变化

流行病学调查表明，患有变应性疾病的患儿与健康儿童相比体内的肠道菌群有所不同，梭状芽胞杆菌含量较高，双歧杆菌含量较低。有研究发现，爱沙尼亚和瑞典的过敏婴儿与非过敏婴儿之间肠道菌群差异显著，并持续至出生后第2年。过敏婴幼儿与非过敏婴幼儿相比，肠道乳酸杆菌、双歧杆菌定植较少，甚至在某些患儿双歧杆菌消失，肠杆菌、葡萄球菌定植较多，需氧菌比例较高，厌氧菌比例较低，肠杆菌比例较高，拟杆菌比例较低¨。相比较而言，乳酸杆菌和双歧杆菌更普遍在无过敏性疾病儿童体内存在。

4肠道菌群的改变与过敏性疾病的发生

4.1湿疹有研究显示鼠李糖乳杆菌在预防具有高危因素人群的过敏疾病方面具有重要意义。一项研究显示，使用益生菌预防治疗组湿疹的发病率是使用安慰剂组的50％]。然而Kopp等认为益生菌在治疗湿疹的过程中没有什么作用，反而增加了婴儿对过敏原的敏感性。益生菌对IgE相关的儿童湿疹效果明显。在2岁前运用鼠李糖杆菌治疗IgE相关的湿疹，发病率较对照组大约降低了50％。

4.2食物过敏研究显示食物过敏小鼠肠道内菌群发生明显改变，条件致病菌大肠杆菌、类杆菌的数量高于空白对照组小鼠，益生菌双歧杆菌、乳酸杆菌数量则明显减少，经双歧杆菌治疗后，肠道内条件致病菌数量下降，益生菌明显回升¨。有研究显示，口服双歧杆菌或乳酸杆菌能降低或减轻食物过敏的发

生。益生菌可能通过增强食物过敏大鼠肠黏膜免疫，下调Th2型细胞因子的水平以调节Thl／Th2平衡，从而防止食物过敏发生-zoJ。然而，一些研究指出在防护婴幼儿牛奶过敏方面，已明确益生菌鼠李糖乳杆菌或嗜酸乳杆菌没有效果。Osbom和Sinn_2¨指出益生菌对于食物过敏没有什么意义。

4.3过敏性鼻炎大多数研究显示，用益生菌治疗季节性和常年性过敏性鼻炎患者，可以改善临床症状。用鼠李糖乳杆菌和格氏乳酸杆菌发酵的牛奶对季节性过敏鼻炎有益，例如日本的杉树花粉症对改善鼻塞有效果。但是有研究认为含有鼠李糖乳杆菌和格氏乳酸杆菌的发酵牛奶并不能阻止例如杉树花粉症之类的过敏症状，尽管增加这类物质可能会延迟有中重度鼻部症状患者的过敏症状的发生。

4.4哮喘一些研究证实在生命非常早期阶段运用鼠李糖乳杆菌可能会对过敏性哮喘的发展过程产生积极影响。有研究报道，围生期母体应用鼠李糖乳杆菌可以抑制小鼠后代的过敏性气道炎症，给这些后代提供母体的鼠李糖乳杆菌，过敏性气道和支气管的炎症以及杯状细胞的增生显著减少。有研究报道，服用双歧杆菌或鼠李糖乳杆菌可以抑制哮喘表现，包括局部细胞因子的反应、气道高反应性、抗原特异性IgE的产生和肺嗜酸性粒细胞浸润L25]。Osbom和Sinn_2回顾6项研究认为口服鼠李糖乳杆菌对任何过敏疾病没有任何意义。基于对哮喘的试验性益生菌治疗研究很少且显示了不一致的结果，因此不能得出益生菌治疗哮喘是否有益的结论，有一些来自动物研究的积极证据需要作进一步的调查和研究。

肠道菌群紊乱致炎症反应产生，炎症介质使肠黏膜屏障损伤。益生菌在肠道内的抗炎作用主要与NF.KB的抑制有关。近年有研究发现，双歧杆菌不激活NF—KB，而且抑制脂多糖诱导的NF.KB的激活，从而减少-8、TNF,et、Cox一2等炎症介质的产生。益生菌还可以抑制病原菌(鼠伤寒沙门菌)引起的NF—KB激活和炎症介质的释放。这些只是益生菌部分被认知的作用机制。益生菌对肠黏膜屏障的

保护和肠道微生态的调节有重要作用，对人体的胃肠免疫系统产生影响。

5结语

过敏性疾病的发生与自身免疫机制不完善或紊乱失衡密切相关，而肠道菌群可促进肠道本身及其免疫系统的发育成熟，通过IgA与抗原的结合阻断抗原与肠壁细胞的接触，通过诱导刺激DC和TLR使Th细胞向Thl型分化，维持Thl／Th2平衡，可诱导Treg、Thl7细胞分化，调节免疫系统的状态使之接近正常状态，从而避免过敏性疾病或其他免疫性疾病的发生。Grtnlund等发现婴儿期肠道菌群的建立和改变决定免疫系统平衡时间，肠道菌群组成和数量在具有过敏倾向儿童发生、发展成过敏性疾病过程中起重要作用，逐渐受到人们关注。益生菌在众多过敏性疾病的防治方面显示出了积极的意义。然而这其中确切的免疫机制未明确，目前研究尚不能得出一致结论，甚至产生互相矛盾或相反的结论，这可能与许多过敏

性疾病的机制不同有关，如E介导与非E介导的过敏疾病机制大不相同，需要进一步去探索。