胡玥，詹荣健，吕志跃

中山大学中山医学院寄生虫学教研室，广东 广州 510080

医学蠕虫主要包括扁形动物门的吸虫及绦虫、线形动物门的线虫以及棘头动物门的棘头虫等。由于环境卫生及医疗水平的改善，大部分医学蠕虫在发达国家已被消灭或受到控制，但医学蠕虫的感染在发展中国家依旧普遍，全球约有四分之一的人口受其威胁[1]，严重损害当地居民的身心健康，阻碍经济社会发展。其中，寄生在人体肠道的蠕虫主要有似蚓蛔线虫（Ascaris lumbricoides）、毛首鞭形线虫（Trichuris trichiura）、钩虫（hookworm）、蠕形住肠线虫（Enterobius vermicularis）、带绦虫（Taenia）和布氏姜片吸虫（Fasciolopsis buski）等，它们摄取宿主营养、破坏组织、释放有毒有害物质，诱发一系列免疫病理反应。同时，人体肠道中还有包括细菌、古细菌、真菌和病毒在内的十几万亿微生物定植，它们在宿主的营养吸收、能量平衡维持、免疫系统的发育成熟及调节等方面发挥重要作用[2-3]。医学蠕虫特别是肠道蠕虫往往可在人体内长期寄生，表明其已与肠道微生物和谐共处，形成了复杂的适应关系。蠕虫与肠道微生物相互作用，在寄生虫病的发生、发展过程中影响宿主体内的稳态。目前，使用微生物组学对医学蠕虫感染宿主的肠道菌群组成及代谢活动改变的相关研究较多，现对这些研究的进展进行综述。

1 宿主肠道微生物组成及影响因素

在哺乳动物的肠道菌群中，厚壁菌门（Fir‐micutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）占据优势，另外还存在放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteo‐bacteria）、脱铁杆菌门（Deferribacteres）、螺旋体门（Spirochaeates）、软壁菌门（Tenericutes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）等[4]。研究表明，肠道菌群的结构受到遗传环境因素、年龄、健康状况和饮食结构等的影响[4-6]。婴幼儿肠道菌群的丰度低于成年人和老年人，优势肠道菌群为双歧杆菌（Bifidobacteri‐um）；成年人则为柔嫩梭菌（Clostridium leptum）、拟球梭菌（Clostridium coccoides）、拟杆菌（Bacteroi‐des）和双歧杆菌；而老年人拟杆菌与双歧杆菌等厌氧菌的丰度及多样性减少，但其厚壁菌门与拟杆菌门的比例与婴幼儿接近，均明显低于成年人[7]。根据机体优势肠道菌群的不同，可分为拟杆菌型、普雷沃菌型和瘤胃球菌型三种肠型。长期饮食偏肉食的人群中拟杆菌的相对丰度较高，而长期饮食偏素食的人群拥有较高丰度的普雷沃菌，瘤胃球菌则在饮食较复杂的人群肠道菌群中占主导地位[8-9]。

野生小鼠肠道菌群以厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门为主，而在厚壁菌门中，乳酸杆菌（Lactoba‐cillus）的丰度最高。菌群结构还随季节、性别、生殖状况、体重指数、血清瘦素浓度、宿主感染状况以及肠道解剖部位的不同而改变[10-12]。

肠道菌群多样性可反映宿主的健康状况，多样性指数越高越利于宿主的新陈代谢与免疫系统功能的发挥；而肠道菌群的多样性减少、正常菌群比例降低则会导致肠道菌群失调，可进一步发展为包括炎症性肠病、肠易激综合征、乳糜泻及变态反应、哮喘、代谢综合征、心血管疾病和肥胖等在内的肠道内外疾病[4,13]。

2 肠道微生物结构的研究方法

传统的微生物研究方法为培养法，即通过细菌培养对微生物进行分类鉴定，但该法耗时费力、复杂繁琐、通量较低，且无法完全复制肠道微生物在自然条件下的生长环境，大部分细菌很难分离培养，限制了研究者对肠道微生物的认识。近年来，随着分子生物学技术的快速发展及其在肠道微生态研究的应用，促进了人们对肠道菌群结构及功能的认识。目前，常用的宿主肠道微生物检测方法包括16SrRNA 基因测序技术、宏基因组测序技术、末端限制性片段长度多态性、变性梯度凝胶电泳、温度梯度凝胶电泳、荧光定量PCR 技术、荧光原位杂交技术和代谢组学技术等[14]，其中以基于16SrRNA基因测序技术的微生物组学应用最为广泛。细菌16SrDNA序列在同物种中相对稳定，且具有高度保守性，而序列中的高变区则可用于细菌的分类鉴定，将测序获得的序列与数据库进行比对，还可了解该物种的进化定位[15]。因此，通过微生物组学研究可快速、准确、全面地描述宿主肠道微生物的多样性，促进肠道菌群的深入研究。由于粪便取材方便，且可展现宿主肠道不同解剖部位（尤其是结肠）的微生物[5]，故研究采用的标本类型大多为宿主粪便。

3 宿主感染医学蠕虫后肠道微环境的变化

医学蠕虫可通过改变肠道微生态、调节宿主免疫反应、产生排泄分泌抗原及调节代谢产物等[16]打破肠道稳态，直接或间接作用于宿主的肠道菌群，改变肠道微生物的多样性、组成结构及代谢等，进而影响医学蠕虫病的发生、发展[17]。

3.1 肠道微生态失衡 医学蠕虫感染会改变宿主肠道微生物的β 多样性，伴或不伴α 多样性的变化，即感染一般改变宿主肠道菌群的结构，但菌群的丰富度和均匀度却不一定受到影响。

钩虫成虫寄生于人体小肠，引起钩虫病，寄生人体的钩虫主要为十二指肠钩口线虫（Ancylostoma duodenale）和美洲板口线虫（Necator americanus）。研究表明，感染锡兰钩虫（Ancylostoma ceylanicum）的仓鼠存在空间记忆缺陷，并且其肠道微生物的α多样性降低，菌群结构显著改变，具体表现在毛螺菌科（Lachnospiraceae）和紫单胞菌科（Porphyro‐monadaceae）部分菌属的丰度增加，而双歧杆菌科（Bifidobacteriaceae）的丰度下降，推测肠道菌群的这些变化可能在认知缺陷中起一定作用[18]。同样寄生于人体小肠的还有似蚓蛔线虫，人感染此虫会引起肠道菌群结构紊乱，降低与抑郁症密切相关的粪球菌（Coprococcus）和小杆菌（Dialister）的丰度，并通过减少它们与其他菌群间的相关性危害人体健康[19]。但被猫弓首线虫（Toxocara cati）感染的猫粪便微生物群的多样性却没有明显变化，只有乳酸杆菌目（Lactobacillales）、肠球菌科（Enterobacteriace‐ae）和多尔氏菌（Dorea）的丰度有所增加[20]，提示宿主肠道微生物组的特异性改变与感染虫种和宿主的种类密切相关。横川后殖吸虫（Metagonimus yo‐kagawai）感染的ICR小鼠肠道微生物的多样性亦无明显差异，但具有免疫调节作用的乳酸杆菌丰度增加[21]。乳酸杆菌丰度增加亦见于旋毛形线虫（Trich‐inella spiralis）感染的小鼠，同时，小鼠小肠和大肠中颤螺菌（Oscillospira）的丰度及粪便中拟杆菌、埃希氏菌（Escherichia）和艾克曼菌（Akkermansia）的丰度也明显上升，而肠道菌群的多样性降低[22]。在似蚓蛔线虫和毛首鞭形线虫混合感染的儿童肠道微生物中未发现α 多样性的变化，但其β 多样性显著改变，体现在嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）和嗜粪拟杆菌（Bacteroides coprophi‐lus）的丰度增加，而青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）的丰度减少[23]。

寄生于肠道的医学蠕虫会影响宿主肠道微生物的多样性，非肠道寄生虫也会改变宿主肠道菌群的组成，只是后者所引起的变化是由虫卵进入肠道所导致的，因此该变化与虫卵数量密切相关。

感 染 华 支 睾 吸 虫（Clonorchis sinensis）的C57BL/6 小鼠菌群多样性并无明显变化，但在感染20天和30天后，感染组和对照组的肠道菌群组成均有所不同，并且此种差异在感染50 天后消失，菌群结构的改变与益生菌乳酸杆菌的相对丰度变化有关[24]。华支睾吸虫感染成年人肠道菌群α 多样性增加，但老年感染者肠道菌群α多样性无明显变化；并且，在感染者中观察到拟杆菌和抗炎的益生菌双歧杆菌的丰度均显著减少，前者的丰度与华支睾吸虫感染度呈负相关，但促炎的多尔氏菌的丰度增加；另外，还检测到特有的对人体健康有害的环境菌群——贪噬菌（Variovorax）[25]。

与华支睾吸虫同样寄生于人体肝胆管内的还有麝猫后睾吸虫（Opisthorchis viverrini），感染该虫的仓鼠肠道菌群α多样性增加，毛螺菌科、瘤胃菌科（Ruminococcaceae）和乳酸杆菌科（Lactobacillace‐ae）的比例升高，而紫单胞菌科、韦荣氏球菌科（Veil‐lonellaceae）和真杆菌科（Eubacteriaceae）的丰度降低；胆汁中与感染相关的微生物包括来自肠杆菌科（Enterobacteriaceae）和李斯特氏菌科（Listeriaceae）等的机会致病菌，以及通常在外部环境中才发现的蓝藻细菌（Cyanobacteria）和异常球菌纲（Deinococ‐ci）[26]。同样地，仓鼠感染猫后睾吸虫（Opisthorchis felineus）后胆道微生物α多样性也会增加，患者的胆汁微生物组成发生变化，体现在克雷伯菌（Klebsiel‐la）、放线杆菌（Actinobacillus）、乳酸杆菌和密螺旋体（Treponema）等丰度增加[27]。可见，寄生在肝胆管系统的吸虫不但对宿主的胆道微生物产生明显影响，对肠道菌群的变化也有一定作用。

日本血吸虫（Schistosoma japonicum）虽然寄生于人和哺乳动物静脉血管内，但感染此虫的C57BL/6小鼠肠道微生物α 多样性也显著降低，而急性感染的BALB/c小鼠α多样性反而增高，但不同品系不同感染时期的小鼠肠道菌群β 多样性均增加，且肠道中的虫卵肉芽肿会影响微生物群落的分化：厚壁菌门的丰度在感染后下降；拟杆菌门的丰度在急性感染期升高，但在慢性感染期降低；乳酸杆菌科和毛螺菌科的丰度在感染期逐步降低[28]。

3.2 免疫反应增强 寄生于肠道的医学蠕虫与宿主肠道微生物共存于消化道中，医学蠕虫的入侵无疑会引起微生物群的显著改变，进而增强宿主的免疫反应，辅助宿主清除寄生虫。

缩小膜壳绦虫（Hymenolepis diminuta）感染可诱导小鼠强烈的Th2 免疫反应，而大鼠的反应则较轻[29]。感染的小鼠和大鼠肠道菌群变化也不一样：小鼠菌群的α 和β 多样性均增加，毛螺菌科和梭状芽胞杆菌XIVa（ClostridiumXIVa）的丰度增加，结肠中 IL-10 和 IL-25 mRNA 的水平升高[30]；而大鼠菌群的α 多样性没有变化，β 多样性只有细微变化，表现在拟杆菌目S24-7 科（Bacteroidales family S24-7）、瘤胃球菌科、柔膜菌纲RF39 目（Mollicutes order RF39）和消化链球菌科（Peptostreptococcaceae）的丰度增加，苏黎世杆菌（Turicibacter）减少，IL-10 基因表达上调，粪便中IgA抗体的含量增加，小肠和脾脏均参与了免疫调节[31-32]。但是尚未有证据支持不同宿主肠道微生物组的变化与免疫系统的调节及缩小膜壳绦虫潜在的治疗结肠炎作用是否有关联。

粪类圆线虫（Strongyloides stercoralis）是一种既可营自生生活又可营寄生生活的兼性寄生虫，成虫可寄生在人小肠内。委内瑞拉类圆线虫（Strongy‐loides venezuelensis）感染小鼠肠道微生物多样性减少，厚壁菌门、拟杆菌、分节丝状菌（Candidatus ar‐thromitus）和乳酸杆菌丰度增加，而拟杆菌门、普雷沃菌（Prevotella）和理研菌科（Rikenellaceae）丰度减少。微生物群中的这些变化通过提高抗炎细胞因子的水平、诱导脂肪组织中的巨噬细胞表型从M1向M2 转变、上调肠细胞中紧密连接蛋白的表达和降低血清中的脂多糖来影响宿主代谢；感染还会促使小鼠产生更高水平的油酸参与抗炎反应，对宿主的糖代谢产生积极作用。而在清除寄生虫后，宿主微生物群可恢复至感染前状态，这种可逆的群落转变可能与宿主的免疫反应相关[33-34]，进一步证实宿主的肠道微生物参与寄生虫感染宿主的免疫调节。

鼠鞭虫（Trichuris muris）感染导致小鼠肠道微生物失衡，α多样性降低，β多样性增加，拟杆菌门的丰度升高，厚壁菌门的丰度降低，普雷沃菌和副拟杆菌（Parabacteroides）的丰度减少，而乳酸杆菌的丰度显著增加，并且肠杆菌目（Enterobacteriales）可作为急性感染期疾病严重程度的标志菌群；感染还会上调必需氨基酸的水平，减少植物性碳水化合物的分解，使肠道适应性免疫系统中调节性T 细胞与炎性T细胞的比例逆转，有利于炎性细胞发挥作用，促进肠上皮细胞细菌的入侵，并且通过排泄分泌产物参与调节宿主免疫反应；清除感染后，感染小鼠的肠道菌群的结构逐渐转变为未感染小鼠的菌群结构，表明由于寄生虫感染而引起的微生物变化是暂时的，需要病原体的存在来维持[35-38]。此外，研究发现鼠鞭虫感染的小鼠存在空间识别记忆缺陷和焦虑样行为，与脑内小胶质细胞活化增加有关，证明肠道蠕虫感染可能还会通过肠-免疫-脑轴影响宿主的认知功能[38]。另有研究表明，似蚓蛔线虫、美洲板口线虫、毛首鞭形线虫和粪类圆线虫的混合感染会增加患者肠道菌群的多样性，并诱导宿主分泌高水平的Th1 和Th2 类细胞因子，增强抗感染的作用[39]。

3.3 代谢通路扰动 肠道菌群参与宿主的碳水化合物及芳香族氨基酸等重要物质的代谢，宿主感染医学蠕虫后，改变的肠道菌群群落会影响宿主的新陈代谢过程；同时，感染也可通过代谢反应的改变影响宿主的肠道菌群。

感染猪鞭虫（Trichuris suis）的猪肠道菌群中变形菌门和脱铁杆菌门的丰度改变，但其α 多样性无显著差异，琥珀酸弧菌（Succinivibrio）和黏螺旋菌（Mucispirillum）的相对丰度变化可能分别与碳水化合物代谢的改变和感染引起的肠黏膜界面生态位破坏有关。此外，赖氨酸的生物合成也受到抑制[40]。然而，粪类圆线虫感染者粪便微生物中的α多样性增加，β 多样性降低，明串珠菌科（Leuco‐nostocaceae）、瘤胃球菌科、帕拉普氏菌科（Parapre‐votellaceae）和消化球菌（Peptococcus）的丰度增加，假单胞菌目（Pseudomonadales）减少，粪便代谢组特征为氨基酸丰度增加，短链脂肪酸水平降低[41]。并且，猪蛔虫（Ascaris suum）感染后猪肠道菌群的变化亦与粪便中短链脂肪酸的浓度相关，碳水化合物代谢和氨基酸代谢等也受到影响，宿主肠道微生物各种多样性指数显著降低，但Chao1 的变化与虫负荷无关，感染导致巨球形菌（Megasphaera）、普雷沃菌和氨基酸球菌（Acidaminococcus）的丰度上升，而芽孢杆菌（Bacillus）的丰度下降[42-43]。

除氨基酸代谢和短链脂肪酸代谢外，感染细粒棘球绦虫（Echinococcus granulosus）的小鼠生物素代谢、醚酯代谢和类固醇生物合成等代谢途径也会受到影响，虽然感染宿主肠道菌群的α 多样性无明显变化，但艾森伯格氏菌（Eisenbergiella）和副拟杆菌明显富集[44]。

4 宿主感染医学蠕虫治疗后肠道微环境的变化

药物治疗寄生虫病的疗效存在个体差异，这种差异与不同宿主感染寄生虫后肠道菌群的变化密切相关，提示临床在使用药物抗虫治疗时应重点关注宿主肠道微生物的特异性。此外，由于医学蠕虫影响宿主肠道微生物的结构，调节宿主的免疫反应，可用于肠道免疫性疾病的治疗[45]。

曼氏血吸虫（S.mansoni）雌、雄虫混合感染小鼠的肠道微生物α 多样性降低，β 多样性显著增加，嗜黏蛋白阿克曼菌、乳酸杆菌、另枝菌（Alistipes）和拟杆菌丰度增加[46-47]。雄虫单性感染小鼠的肠道菌群虽然也受到影响，但不如混合感染严重，其群落结构更接近正常小鼠，而经驱虫治疗后结肠炎会加剧，表明单性感染可调节宿主的免疫系统并抑制结肠炎，同时限制感染过程中宿主肠道微生物紊乱[47]。曼氏血吸虫病患儿的肠道菌群组成与健康儿童相比有轻微改变，且治疗前梭杆菌目（Fusobacte‐riales）丰度较高、但治疗一天后快速降低的患儿使用吡喹酮治疗疗效更佳，梭杆菌目丰度的改变可能与治疗所致的虫卵减少相关[48]。虽然吡喹酮治疗不会改变感染埃及血吸虫（S.haematobium）儿童的肠道微生物结构，但患儿的厚壁菌门丰度减少，变形菌门丰度增加，梭菌目（Clostridiales）减少，莫拉氏菌科（Moraxellaceae）、韦荣氏球菌科、巴斯德菌科（Pasteurellaceae）和脱硫弧菌科（Desulfovibrionace‐ae）增加，还存在普雷沃菌等特有菌群，这些肠道菌群的失调对吡喹酮的疗效产生一定影响[49-50]。因此，血吸虫感染亦会诱导宿主肠道菌群发生特异性改变，这些改变由于宿主和虫种的不同而存在特异性，并且对药物疗效的发挥起重要作用，影响疾病的发生、发展，在治疗时需引起重视。

蠕形住肠线虫感染儿童的肠道菌群α多样性增加，并在使用甲苯达唑治疗后达到峰值，另枝菌、粪杆菌（Faecalibacterium）和双歧杆菌的丰度升高，而梭菌（Clostridium）、韦荣氏球菌（Veillonella）、巨球形菌和氨基酸球菌的丰度下降，且治疗后肠道sIgA水平较治疗前升高[51]。然而，毛首鞭形线虫感染儿童与未感染儿童相比，在肠道菌群组成上无显著差异，并且驱虫治疗也不会改变微生物的结构。但是毛首鞭形线虫和似蚓蛔线虫混合感染的儿童肠道微生物多样性降低，且梭菌纲（Clostridia）细菌的丰度下降[52]，表明即使同为肠道蠕虫，似蚓蛔线虫对人体肠道菌群的影响大于毛首鞭形线虫，可能与蠕虫的寄生部位不同有关。此外，使用阿苯达唑治疗土源性线虫（似蚓蛔线虫、毛首鞭形线虫及钩虫）感染人群并不会影响宿主肠道微生物的结构，但驱虫效果差的患者肠道中拟杆菌门的丰度较低，与毛首鞭形线虫寄生于宿主盲肠密切相关[53]。

美洲钩虫病患者粪便微生物物种丰富度略有增加，但未观察到群落组成的显著变化，也未发现差异菌群，不过清除美洲钩虫后宿主肠道微生物中梭菌目的比例增加，肠杆菌目（Enterobacterales）的比例减少[54-55]。此外，美洲钩虫感染可增加乳糜泻患者十二指肠微生物群的多样性，提升拟杆菌门的丰度[56]，说明钩虫感染可恢复炎症性疾病患者肠道免疫稳态，具有潜在的治疗作用。另有研究表明，特发性慢性腹泻的恒河猴经毛首鞭形线虫感染治疗后，可通过恢复黏膜屏障功能、减少总体细菌附着以及改变附着细菌的群落结构来缓解结肠炎[57]。

5 小结与展望

宿主、肠道微生物和寄生虫三者之间的关系十分复杂且不断变化。随着近年来高通量测序技术的快速发展，通过基于高通量16SrRNA基因测序的微生物组学研究已表明不少寄生虫感染会对宿主肠道菌群产生深远影响，并且这种影响不仅限于肠道蠕虫。然而，由于肠道菌群受多种因素影响，寄生虫感染导致的宿主肠道微生物变化是否具有特异性仍需进一步验证。不少研究表明肠道蠕虫可显著改变宿主肠道微生物的结构，参与宿主免疫反应的调节，无疑为肠道免疫性疾病的治疗提供了新的方向。尽管如此，考虑到人与啮齿动物间的种种差异，应开展更多的人群研究，实现临床转化。此外，鉴于寄生虫感染与肠道菌群相互作用的关系及机制的复杂性，还需联合宏基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和免疫组学等其他组学进行全面深入的研究[1]，以阐明机制，拓展肠道微生物在寄生虫病等疾病早期诊断、临床治疗和预后评估等方面的应用。