李文仲，赵付雅，魏云巍

(哈尔滨医科大学附属第一医院肿瘤腔镜外科，哈尔滨 150001)

自身免疫性甲状腺疾病(autoimmune thyroid disease, AITD)是一种常见的器官特异性自身免疫性疾病，主要包括弥漫性毒性甲状腺肿和桥本甲状腺炎(Hashimoto′s thyroiditis, HT)。毒性弥漫性甲状腺肿又称格雷夫斯病(Graves′ disease, GD)，以格雷夫斯眼病(Graves′ ophthalmopathy, GO)多见。AITD的发病年龄集中在20～60岁，以女性多发(男女比例为1∶4～6)[1-2]。一系列研究提示，AITD是一种由遗传、免疫、环境等多种因素共同作用导致的疾病，其具体病因及发病机制尚未完全阐明[3-6]。肠道菌群与机体健康密切相关，其对自身免疫性疾病也有影响。体内功能各异的肠道菌群主要通过自身产生的蛋白质和代谢产物，直接或间接地调节宿主的免疫状态，从而引发疾病[7]。Scher等[8]对类风湿关节炎患者和健康人的肠道菌群组成进行比较发现，普雷沃菌属在新近感染的类风湿关节炎患者中的丰度明显增加，类杆菌属丰度则显著降低，与Brusca等[9]的研究结果一致。该研究还指出，对于仅应用改善病情的药物进行治疗的类风湿关节炎患者，肠道菌群中的普雷沃菌属的丰度显著增加[9]。Stebbings等[10]研究表明，与健康对照组相比，硫酸盐还原菌在强直性脊柱炎患者中的丰度增加。Costello等[11]的研究表明，在强直性脊柱炎患者中Lachnospiraceae、Ruminococcaceae、Rikenellaceae、Porphyromonadaceae以及Bacteroidanceae的丰度显著增加，而Veillonellaceae和Prevotellaceae的丰度降低，认为这些改变可能是由于易感基因与肠道微生物群之间的相互作用导致的。

1 肠道微生物态

近年来，随着生物医学(宏基因组学、功能基因组学、蛋白质组学及代谢组学)和生物信息挖掘技术的迅猛发展，微生态研究作为“未来科学十大突破”之一，已成为国际生命科学研究的热点。人体携带大量的微生物，包括细菌(90%)、病毒、真菌及古细菌，主要定植在皮肤、鼻腔、口腔、胃肠道及生殖道。这些微生物与宿主共同构成复杂的人体“微生态系统”，其中肠道是最复杂的微生态系统，包含1 200 多种细菌，总数达到1013个[12](人体细胞总数目的10倍)，编码大约330万个基因(人体基因总数的100倍)，被称为人体的“第二基因组”[13-14]。肠道菌群与宿主间通过复杂的动态平衡维持机体的健康，因此肠道微生态又被称为“被遗忘的功能器官”[15]。

肠道菌群主要通过以下几方面调节机体健康：①调节肠上皮细胞成熟过程中基因的表达，维持肠道正常的结构及功能；②调节宿主营养物质的吸收、利用和能量转化；③构成生物屏障，通过肠道黏膜免疫机制调节宿主肠黏膜屏障的防御功能；④免疫调节作用。饮食习惯的改变、年龄的增长、妊娠或应用抗生素等时，肠道菌群的动态平衡被打破，进而参与多种疾病的发生和发展，如代谢、炎症、免疫、肿瘤等[16-17]。长期高盐摄入可导致高血压和心血管疾病。Wilck等[18]研究表明，高盐摄入可降低肠道内乳酸杆菌的水平，促使T细胞分化为Th17细胞，驱动自身免疫疾病，进而诱发高血压。有研究对肠道微生物与2型糖尿病宏基因组的关联分析明确了2型糖尿病患者与健康人的肠道菌群组成存在明显差异，如产丁酸细菌的丰度下降[19]。肠道菌群与肥胖的发生具有直接的因果关系。Zhao[20]的研究首次指出，阴沟肠杆菌是引起肥胖的致病菌，其在肥胖症患者肠道内的数量明显升高，通过特殊的营养配餐降低肠道内阴沟肠杆菌的数量后，肥胖患者的体重明显下降。此外，将阴沟肠杆菌接种到无菌小鼠的肠道后能诱导小鼠发生严重的肥胖症，并导致胰岛素抵抗，小鼠肠道内Fial基因的活性显著降低，说明阴沟肠杆菌诱导的肥胖可能与小鼠肠道内Fial基因的活性抑制有关[20]。

2 AITD患者的微生态系统

近年来AITD已引起越来越多的微生物学家和内分泌专家的关注，并已证实肠道菌群与AITD具有相关性[21-25]。肠道菌群导致AITD的学说有交叉抗原-“分子模拟机制”和“肠漏学说”[26-27]。研究发现，乳酸杆菌B-01和双歧杆菌791菌株的蛋白序列与甲状腺抗原序列同源，可通过交叉抗原-“分子模拟机制”与抗甲状腺抗体结合[27]，间接提示一些特异性菌群可导致AITD的发生发展，但此结论并未在人体中证实。以往研究还发现，肠道菌群及其代谢产物可通过“肠漏学说”途径，突破肠屏障进入血液循环，促进炎细胞分化和释放炎性因子[28-29]。这两种机制联合作用使肠道菌群抗原与抗甲状腺抗体结合，进而导致AITD的发生。

2.1 HT与肠道菌群 目前有2篇关于HT患者肠道菌群的研究[21-22]。研究应用了变性梯度凝胶电泳、实时荧光绝对定量聚合酶链反应和16S rRNA基因测序，比较HT患者和健康人的粪便样本发现，HT患者肠道菌群的结构发生紊乱。首先，在物种丰度和多样性角度上，Ishaq等[22]和Zhao等[21]的研究均发现，HT患者肠道菌群丰度和多样性高于健康对照组，这与以往关于甲状腺功能亢进[23]、类风湿关节炎[30]等中肠道菌群改变的报道相一致，但与部分疾病研究相反，如炎性肠病[31]、1型糖尿病[32]等。这可能与甲状腺疾病患者小肠内细菌过度繁殖有关。其次，两篇文章均重点描述了肠道菌群的组成, 并在门、科、属三个水平进行了比较。在菌门水平，厚壁菌门和拟杆菌门是两个相对丰度最高的优势菌门。Zhao等[21]的研究指出，HT患者肠道内的厚壁菌门相对丰度升高，而拟杆菌门降低，这与在肥胖[33]、炎性肠病[31]以及多发性硬化症[34]等中的结果一致。但Ishaq等[22]研究发现，HT患者的厚壁菌门相对丰度降低。厚壁菌门/拟杆菌门比率可代表机体的健康状况，在Zhao等[21]的研究中，HT患者的厚壁菌门/拟杆菌门比率显著高于健康对照者，这与炎性肠病患者肠道菌群结构变化一致[31]。因此，厚壁菌门/拟杆菌门比率的增高可能与HT疾病状态相关。

在Zhao等[21]和Ishaq等[22]的研究中均发现了HT患者肠道菌群结构的显著改变。HT患者肠道普雷沃菌属的相对丰度降低，这与在多发性硬化症、自闭症以及1型糖尿病等中的变化一致[32，34-35]。普雷沃菌属是一种与素食饮食有关的有益菌，对宿主新陈代谢起着积极影响，其相对丰度降低与多种炎症性疾病相关[36]。拟杆菌属、Eubacterium_hallii group及Fecalibacterium都可以促进短链脂肪酸的生成，进而保护肠黏膜屏障，并降低炎症。双歧杆菌是一种肠道益生菌，可直接抑制肠道病原体，促进机体健康，并已应用到临床中[35]。在HT患者中双歧杆菌的相对丰度降低[23]。综上，在HT患者中，这些有益的肠道菌群相对丰度降低可导致肠黏膜屏障破坏、细菌及其产物穿过黏膜屏障而移位，从而导致免疫反应激活，发生自身免疫性疾病。大肠埃希菌-志贺菌在HT患者的相对丰度升高，可通过合成和分泌志贺毒素，引起败血症、出血性结肠炎、血小板减少症、严重的胃肠道炎症(尤其是回结肠区)、泌尿系疾病以及溶血性尿毒症综合征等全身器官功能障碍，严重时可危及生命[37]。Parabacteroides可通过促进抗炎细胞因子白细胞介素-10(interleukin-10，IL-10)和抑制促炎细胞因子IL-17、IL-6以及γ-干扰素的分泌来减少肠道炎症[38]。在溃疡性结肠炎患者肠道中，Fusicatenibacter saccharivorans(FS)的相对丰度显著降低，并与疾病的严重程度呈负相关[39]。FS可以诱导肠黏膜固有层单核细胞产生高水平的IL-10，进而抑制肠道炎症，提示FS可作为炎性肠病的细菌疗法。此外研究发现，肠易激综合征患者肠道菌群结构的变化与HT患者相似[39]。炎性肠病患者肠道菌群发生显著改变，其中厚壁菌群属变化最明显，如梭菌属XIVa(Blautia、Dorea、Eubacterium_rectale_group和Ruminococcaceae)、Ruminococcus_torques_group、Streptococcus以及Lachnospiraceae的相对丰度升高，且相对丰度与疾病分期呈正相关[40-43]。综上，HT患者疾病进展分期与肠道菌群的关系需要进一步研究。

在HT的动物模型中, 在常规条件下饲养的啮齿类动物发生甲状腺炎的概率较特定无病原体条件下饲养的啮齿类动物更高[44-45]。虽然尚未确定无菌条件下饲养的啮齿类动物是否会避免甲状腺炎的发生或导致甲状腺炎进一步恶化, 但微生物可能会通过影响Th1、Th17细胞[46]以及树突状细胞[47]，影响甲状腺炎的发展。内毒素的本质是革兰阴性细菌细胞壁上的脂多糖成分。Burek和Talor[45]研究发现，肠道内革兰阴性菌释放的内毒素可通过结合Toll样受体4促进非肥胖型糖尿病鼠(NOD.H2h4)发生甲状腺炎。

2.2 GD与肠道菌群 关于GD患者的肠道菌群已引起国内外学者的广泛关注和积极研究。早在2014年由玛丽·居里夫人基金资助，包含9个研究机构的GD患者肠道菌群研究项目已经在同年5月开展(http://www.indigo-iapp.eu/summary/)。在国内，Zhou等[23]通过变性梯度凝胶电泳及逆转录-聚合酶链反应检测及比较了14例GD患者和7名健康人的肠道菌群组成。除此之外，Ishaq等[24]和Moshkelgosha等[48]的研究也指出，GD患者的肠道菌群结构可能发生了紊乱。Masetti等[49]构建了BALBc雌性鼠的GD/GO疾病模型，研究证实BALBc 小鼠的肠道菌群丰度与多样性明显改变，并且提出了抗生素、益生菌以及粪菌移植可能影响疾病模型的构建。

从物种丰度和多样性角度，Zhou等[23]研究发现，GD患者的肠道菌群的多样性高于健康对照组，与在HT中的研究一致，进一步明确了甲状腺疾病患者肠道菌群多样性特征。其次，在肠道菌群组成上，GD患者的肠道菌群构成与HT患者的物种组成相似度很高[21-23]。

在菌门水平，Zhou等[23]研究发现，GD患者中主要存在厚壁菌门、拟杆菌门、Fusobacteria、Proteobacteria 4种菌门，这与HT患者的菌门组成基本相同，但GD患者Proteobacteria和Actinobacteria的比例更高，厚壁菌门和厚壁菌门的比例较低[24]。在菌属层面，主要差异菌属包括5种，其中Enterobacteriaceae、Clostridium、Enterococcus的比例升高，而双歧杆菌、Lactobacillus的比例下降[23]。Lactobacillus与双歧杆菌是机体的有益菌，可通过多种机制维持机体健康，如Lactobacillus的代谢产物可降低肠道内的pH值，促进胃肠道蠕动，从而抑制致病菌的生长和繁殖。Fusobacterium是口腔、上呼吸道、胃肠道、阴道黏膜的正常菌群, 能引起牙周炎、扁桃体炎、雷米尔综合征等疾病[50]。Kostic等[51]和Mccoy等[52]的研究发现，Fusobacterium在结直肠癌和结直肠腺瘤患者的肠黏膜组织中的丰度明显增加。He等[53]发现，普雷沃菌属和Haemophilus属的比例升高，而Alistipes和Faecalibacterium属的比例降低，这种改变与系统性红斑狼疮患者肠道菌群的改变基本相同。此外，低水平的Clostridiumleptum leptum是诱发哮喘的主要因素，而Clostridium leptum有助于调节哮喘的适应性免疫[54]。研究表明，低水平的Clostridiumleptum leptum可促进GD的发生，Veillonellaceae有益于机体健康，在体内诱导形成T细胞中发挥重要作用，其在患病组中的丰度明显降低[55]。

近些年，肠道菌群在GD/GO动物模型中的研究也被报道。Masetti等[49]在两个不同国家的实验中心(中心1和中心2)使用肌内注射真核表达载体促甲状腺素受体(thyroidstimulatingre-ceptor,TSHR)的免疫方法构建了BALBc雌性鼠GD/GO疾病模型。研究发现，只有中心2的BALBc鼠出现高甲状腺激素及眶周组织改变，采用16S rRNA基因测序和传统微生物培养法发现，两个中心的BALBc鼠肠道菌群丰度及物种组成存在显著差异；中心2通过16S rRNA基因测序比较不同干预组(TSHR免疫组、βgal免疫组以及空白组)肠道菌群结构发现，TSHR免疫组肠道菌群发生改变(乳酸杆菌属相对丰度升高，拟杆菌属相对丰度降低等)，这些变化与一些临床参数密切相关。

综上所述，肠道菌群在调节诱导GD/GO中起到了重要作用，并且肠道菌群可能会导致诱导反应的异质性。

3 小 结

肠道菌群的组成与AITD的发生发展密切相关。随着诊断治疗技术的不断发展，个体化治疗成为一个新的研究热点，个体差异主要包括遗传和环境因素，因此菌群作为环境因素里不可或缺的一部分，以菌群为研究靶点对于疾病的治疗有着深远的意义。当前，AITD与宿主微生物之间的研究已证实AITD患者肠道菌群组成发生紊乱，并且有潜力作为疾病诊断模型。未来需要更多、大样本、多中心、长期纵向、动物及细胞实验研究，进一步揭示肠道菌群与自身免疫性甲状腺疾病发生发展的关系。