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基于肠道菌群探讨健脾类方药防治哮喘的研究进展*

2022-11-28贾文清徐成灵陈静

中外医学研究 2022年10期
关键词:脾虚健脾菌群

贾文清 徐成灵 陈静

哮喘是一种反复发作性的慢性气道炎症性疾病,近年来发病率不断上升,已成为关注的热点。研究发现,肠道菌群与哮喘免疫紊乱密切相关。肠道菌群作为人体最大的微生物系统,菌群稳态被破坏会导致机体免疫功能失衡,引发哮喘等过敏性疾病。中医《脾胃论》言:“脾胃虚则肺最受病。”认为脾虚是哮喘发病的关键,现代医学认为,中医“脾”与肠道菌群在抵御病原体入侵、维持免疫稳态等一系列功能上极为相似[1]。中医健脾类方药在防治哮喘中有显著效果,且在一定程度上能调节肠道菌群。笔者查阅文献,将肠道菌群与哮喘、脾虚与肠道菌群的关系及健脾类中药通过调节肠道菌群防治哮喘的相关机制进行综述,以期为以肠道菌群为靶点防治哮喘免疫失衡的健脾类中药的开发提供新思路。

1 肠道菌群与哮喘免疫失衡密切相关

1.1 肠道菌群与Th1/Th2免疫失衡机制

Th1/Th2免疫失衡是哮喘的核心机制。在哮喘患者中,Th2型免疫反应过度增强,高水平白介素(IL)-4、IL-5等促炎因子抑制Th1免疫反应,促进免疫球蛋白E(IgE)、嗜酸粒细胞趋化因子(eotaxin)趋化因子诱导肥大细胞、嗜酸性粒细胞脱颗粒分泌炎性介质。研究者发现生命早期微生物多样性与T淋巴细胞的分化密切相关[2-3]。研究者发现生命早期微生物多样性与哮喘发病及病情发展程度呈负相关,随着优势物种丰度降低致使T细胞向Th1细胞方向转化能力减弱,导致Th1/Th2失衡[4]。Hevia等[5-6]发现3周龄以前不同月龄段的哮喘患儿肠道菌群中双歧杆菌和乳酸菌含量较低,梭状芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、脆弱拟杆菌呈不同阶段性含量升高,且早期脆弱拟杆菌在肠道的定植致使Th1/Th2免疫失衡,是哮喘发生的关键。Wu等[7-8]在给予减毒沙门氏菌及约氏乳酸杆菌后下调过敏性Th2免疫反应,减轻哮喘小鼠气道炎症。由此可见,哮喘早期肠道菌群的定植会影响Th1、Th2细胞成熟、分化,肠道菌群紊乱会导致Th1/Th2免疫稳态失衡诱导哮喘的发生发展。

1.2 肠道菌群与Th17/Treg免疫失衡机制

在哮喘患者中,介导免疫负调控的Treg细胞免疫功能下降,Th17免疫过强,其分泌的细胞因子IL-17促进IL-8、MCP-1趋化因子诱导中性粒细胞、单核细胞脱颗粒聚集气道释放炎性介质,加重气道炎症和重塑[9]。Zou等[10]发现Th17/Treg稳态在病程长、病情恶化或急性发作的哮喘患者中失衡较Th1/Th2更具有显著性,血浆中细胞因子IL-17A/IL-10及转录因子RORγt/Foxp3比值随着患者病情恶化程度升高。Heul等[11-12]研究发现变形菌门、厚壁菌门丰度增加会加强哮喘Th17免疫反应,在年龄较大的哮喘小鼠中发现其肠道中拟杆菌门/厚壁菌门数值降低,且Th17/Treg免疫失衡显著。研究发现,普雷沃氏菌属可通过TLR2受体促进抗原递呈细胞分泌IL-23、IL-1,促进Th17细胞分化[13]。在菌群失调的哮喘小鼠中发现柠檬酸杆菌能抑制Tregs分化,丝状细菌能诱导IL-17产生,促进Th17免疫反应[14-15]。由此可见,肠道菌群失衡可进一步加重哮喘Th17/Treg免疫紊乱影响哮喘病程的发生发展。

1.3 肠道菌群与Th9密切相关

Th9细胞主要存在于淋巴结、气管周围,Th9细胞增多加重哮喘气道炎症及气道高反应性,影响肺功能[16-17]。陈黎等[18]发现哮喘患者尿液代谢物中金黄色葡萄球菌含量增多。金黄色葡萄球菌及其分泌的葡萄球菌肠毒素作为潜在过敏原,能促进Th9细胞分化,IL-9分泌增多,诱导嗜酸性粒细胞、肥大细胞等炎性细胞聚集,引发气道炎症[19-20]。金黄色葡萄球菌暴露时间与青年哮喘发病率及恶化程度呈正相关[21]。

1.4 肠道菌群与Ⅱ型固有淋巴细胞(ILC2s)密切相关

先天淋巴细胞是连接固有免疫和适应性免疫的桥梁,聚集于肠黏膜、肺部等与外界接触最多的部位,对病原微生物侵袭能作出早期免疫反应。目前,ILC2s被称为Th2的“镜像细胞”,研究者在哮喘患者外周血中分离的ILC2s细胞培养后的上清液中检测到高含量的Th2细胞分泌的细胞因子如IL-5、IL-13[22]。研究表明,梭状芽孢杆菌和白色念菌珠可相互协助其在肠道定植生长的能力,同时诱导M2巨噬细胞产生前列腺素E2激活ILC2s[23]。Lewis等[24]发现肠菌代谢物短链脂肪酸丁酸盐可降低ILC2s细胞中GATA3转录因子表达,从而限制ILC2s中氧化磷酸化程度,缓解ILC2s驱动的气道高反应和肺部炎症。

2 脾虚与肠道菌群的关系

《脾胃论·脾胃盛衰论》云:“百病皆由脾胃衰而生也”。提示脾虚是多种疾病的病理基础。中医认为,脾为后天之本,气血生化之源。水谷精微物质依赖于脾主运化功能,将营养物质散布肺脏及周身,脾虚则不能上养与肺,认为脾虚是哮喘发病的关键。现代研究认为,肠道菌群平衡是脾主运化功能正常的依据之一,肠道菌群可以有效驱动固有免疫和适应性免疫的发育成熟,维持机体免疫稳态,关乎着机体免疫、消化、代谢、营养供应一系列生理作用[25]。熊英等[26-27]研究表明脾虚模型肠道消化吸收功能减弱,肠道菌群结构失衡,物种丰富减少,小鼠杆菌/球菌的比例减小。李慧娟等[28]在脾虚模型大鼠肠道中观测到肠球菌、大肠埃希菌、乳酸菌数量显著减少。由此可见,中医“脾”生理功能和肠道菌群平衡互为因果,而肠道菌群的动态平衡是由多种微生物占位生存、代谢及免疫反应共同维持的结果[29]。因此,维持肠道菌群稳态是中医“脾”功能运化正常的重要基础。

3 健脾类中药可通过调节肠道菌群防治哮喘

3.1 健脾方药改善肠道菌群结构

健脾类中药能够促进肠道各优势菌的占位能力,阻挡有害菌的定植及增殖,减少有害菌入侵。柳萍飞等[30-31]研究发现哮喘患者或小鼠肠道菌群中粪杆菌属、大肠杆菌、酵母菌数量显著增多,拟普雷沃菌属、普雷沃菌属、螺杆菌属的相对丰度的下降。黄芪、白术能增加普雷沃菌属、沙特尔沃思菌属(Shuttleworthia)和乳酸杆菌数量,抑制大肠杆菌及金黄色葡萄球菌生长[32-33]。欧阳学认等[31]研究发现参苓白术散能增加哮喘小鼠肠道菌群丰富度和多样性,尤以拟普雷沃菌属、普雷沃菌属、螺杆菌属的丰度升高显著。师留杰[34]发现平喘颗粒能提高乳酸杆菌属相对丰度,降低哮喘小鼠肠道菌群幽门螺杆菌属相对丰度,通过肠道菌群抑制L33/ST2/ILC2s炎症信号通路,减少ILC2s细胞分化,修复气道黏膜屏障,减轻哮喘小鼠肺部炎症。袁星星[35]发现六君子汤治疗后,哮喘患者肠道菌群丰度和多样性增加,恢复了哮喘患者肠道菌群稳态,提高了乳酸杆菌属、副雷沃菌属、韦荣氏球菌属等的相对丰度,达到了对哮喘患者的治疗作用。刘梦昀等[36-37]表明乳酸杆菌、双歧杆菌此有益菌可纠正哮喘小鼠Treg细胞比例,增加Treg细胞免疫调控能力,刺激Th1/Th2平衡,上调IFN-γ分泌,降低Th2特异性炎症因子IL-4、IL-13分泌水平及IgE含量,减轻气道炎症。赵西斌等[38]同样发现麻芍平喘汤升高了哮喘患者双歧杆菌、乳酸杆菌相对丰度,降低了大肠杆菌相对丰度,减少了IL-4、IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)炎性因子含量,缓解哮喘临床症状。以上结果提示健脾类中药可上调有益菌的相对丰度并增加其定植能力,通过抑制有害菌的增殖调节肠道菌群结构,改善哮喘免疫失衡,缓解气道炎症。

3.2 健脾类方药提高短链脂肪酸含量

短链脂肪酸为肠道消化膳食纤维的代谢产物,肠道分布水平最为广泛,在防治哮喘中发挥重要作用。短链脂肪酸能调节肠道pH值,通过分解产生氢离子促进耐酸性差的大肠杆菌等致病菌死亡,控制炎症反应[39]。靳双星等[40]研究发现补中益气汤能有效调节肠道环境,提高肠道酶活性,为有益菌提供适宜环境。周娟[41]将给药前后的哮喘小鼠的短链脂肪酸进行对比,发现异功散组小鼠短链脂肪酸含量增加,哮喘气道炎症得到缓解。Dong等[42-43]将固本方消汤给予哮喘模型小鼠和菌群紊乱哮喘模型小鼠后发现,与模型组相比,固本方消汤组小鼠恢复了肠道菌群微生物构成,并提高了短链脂肪酸水平,增强了Treg细胞的分化;乙酸补充组小鼠恢复了固本方消汤组对模型哮喘小鼠的治疗作用,提示固本方消汤能提高短链脂肪酸乙酸含量,乙酸等短链脂肪酸通过刺激免疫细胞G蛋白偶联受体,抑制组蛋白去乙酰化,促进Th1、Treg细胞分化,减少IL-4、IL-13等炎性因子产生,拮抗Th2免疫反应,调整哮喘免疫失衡,提示健脾类方药可提高短链脂肪酸含量,调节肠道pH值环境,同时调节免疫失衡治疗哮喘。

3.3 健脾类方药保护肠黏膜屏障

肠道菌群和肠黏膜结构共同构成肠黏膜屏障,在哮喘发生机制中发挥重要作用,肠道菌群紊乱导致肠黏膜免疫能力下降,肠结构破坏。分泌型免疫球蛋白A(SIgA)作为反映黏膜屏障状态的主要抗体,能够抑制有害菌在肠道的定植,难以穿破黏膜屏障,减少内毒素入血,从而发挥预防或改善哮喘的效果[44]。江勇等[45]研究发现白术多糖通过抑制TLR4/NF-κB信号通路传导,减少炎症因子IL-6、IL-1β的分泌,上调黏膜SIgA水平,降低脂多糖在肠道的通透性,修复肠屏障结构并增强肠黏膜免疫功能。加味四君子汤、芍药茯苓甘草汤能够增加肠道紧密连接,水通道蛋白表达,保护肠黏膜屏障生理结构完整,维持肠道对菌群代谢物等物质的正常通透性[46-47]。黄芪建中汤能提高肠道有益菌双歧杆菌含量,减低血清中D-乳酸及二胺氧化酶含量,修复肠黏膜形态损伤,调整CD4+、CD3+T淋巴细胞水平,提高机体免疫功能[48]。提示健脾中药对保护肠黏膜有显著效果。

综上,肠道菌群与哮喘、脾虚和肠道菌群有密切联系。肠道菌群是哮喘发生发展的关键点,基于肠道菌群和脾虚的关系,中医药从脾论治改善肠道菌群紊乱已经得到广泛认可,运用中医健脾类方药调节肠道菌群防治哮喘主要通过调节肠道菌群丰度和多样性,增加有益菌相对丰度,抑制有害菌增殖;提高菌群代谢产物短链脂肪酸含量;修复肠黏膜屏障,抑制炎症因子分泌及调节免疫细胞分化、增殖,从而改善免疫失衡状态,缓解哮喘的发生发展。然而,目前多数研究是处于健脾方药对哮喘的作用及其肠道菌群结构、代谢物影响方面的研究,具体作用机制及靶点仍需深入探讨,筛选对哮喘相关菌属有针对性的健脾类中药,以期为今后哮喘的防治提供新的研究方向。

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