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肾虚血瘀型复发性流产与肠道菌群相关性研究进展

2023-01-06王士萌冯晓玲

陕西中医 2022年2期
关键词:菌群杆菌肠道

王士萌,陈 璐,冯晓玲

(1.黑龙江中医药大学,黑龙江 哈尔滨 150040;2.黑龙江中医药大学附属第一医院,黑龙江 哈尔滨 150040)

复发性流产(Recurrent spontaneous abortion,RSA)是生育期妇女的常见疾病,致病原因繁杂,临床常见病因包括遗传因素、免疫紊乱因素、内分泌因素、感染因素及子宫解剖因素等,临床将此情况称为原因不明复发性流产(Unexplained recurrent spontaneous abortion,URSA)[1]。RSA是指跟同一性伴侣持续出现≥2次的未采用人工方法而丢失胎儿的疾病,自然流产的风险是随着次数的上升而增加的[2]。中医将其归为“滑胎”“数堕胎”“屡孕屡堕”范畴,临床常以肾虚血瘀型多见,对证采用补肾活血法疗效显著。RSA的发生机制与全身炎症反应、母胎界面免疫失调、血栓前状态等密切相关。多项研究表明,肠道菌群目前已经广泛参与到免疫性、感染性、代谢性疾病中,其发挥的重要作用也已被学者广泛认同[3]。肠道菌群的改变可通过调节母体免疫、代谢参与妊娠期糖尿病、子痫前期、肥胖等妊娠并发症的发生。但其在URSA发生发展中的作用机制有待于进一步研究,本文综述了肠道菌群在肾虚血瘀型URSA中作用的研究进展,并以此作为依据提出两者相关的假说。

1 肠道菌群组成、功能概述

肠道中繁殖的微生物群数量庞大,且具有机体有益性,可融入宿主生理时刻调控生理功能,被认为是一种新兴的人类微生态系统。据统计,一个健康成年人肠道中含有约1~1.5 kg的细菌,总种类多于1000种,总数约为1014个,因其繁多的数量被视为一个“肠脑器官”“成人的第二大脑”。肠道菌群所编码的非冗余基因,是人类基因组编码基因的150倍之多[4],这些基因又被看作“人类第二基因组”[5]。其主要来源于九个菌门的肠道菌群在近九成哺乳动物中均隶属于革兰阳性厚壁菌门和革兰阴性拟杆菌门,其次是放线菌门、梭杆菌门、变形菌门等。按照其和宿主的相互联系,又可将肠道菌群分为有益菌、有害菌及中间菌三类[6]。有益菌(包括乳酸杆菌、双歧杆菌等),具有促进食物吸收并合成维生素、提高免疫改善过敏、减少感染和癌症发生等作用。有害菌(包括葡萄球菌、弯曲杆菌、致病性大肠杆菌及沙门氏菌等),可产生毒素、诱发炎症反应,使肠道微环境紊乱,加大感染或患癌风险。中性菌(如拟杆菌、肠杆菌等)为条件致病菌。在肠道菌群处于动态平衡时,有益菌可有效抑制有害微生物繁殖,中性菌一般不发挥作用。有关报道表明,肠道菌群与生殖系统疾病可通过脑-肠轴、肝-肠轴和信号通路相联系[7],肠道是多信息轴的中心,可通过神经内分泌通路、免疫通路、代谢通路与大脑连接。

2 URSA与肠道菌群异常西医相关性

肠道菌群中优势菌属的数量减少或代谢活动发生改变,称为菌群失调,现被认为是导致许多人类疾病的一个重要因素。近年来,支持肠-子宫内膜轴在早期妊娠并发症发病机制中作用的证据已经逐渐积累。未孕时,肠道微生物群受影响于宿主遗传学、免疫系统和饮食等内源性和外源性因素。妊娠期间,肠道微生物群落与相应代谢因宿主生理与免疫适应发生了相关深刻改变,肠道的细菌可能通过肠道中的树突状细胞介导移位到胎盘组织[8]。事实上,怀孕期间的微生物群重塑是母亲促进免疫和代谢适应的一种积极反应,这对成功怀孕至关重要。因此,肠道微生物群组成的偏差可能会使母亲容易发生生理适应不良。这表明宿主肠道微生物群的重塑及其代谢变化会影响妊娠结局,可能对妊娠有利也可能造成妊娠的丢失。

2.1 全身炎症反应 URSA患者外周血及蜕膜中多种促炎细胞因子上调是造成URSA发生的关键机制[9-10],证明URSA的发生与母体或母胎界面的慢性炎症密切相关。RSA患者IL-1β和NLRP3基因表达增多、蛋白合成量明显增加,绒毛组织中NLRP3 炎症小体表达显著高于正常女性,绒毛滋养细胞可通过NLRP3炎症小体影响RSA的出现与加重[11]。Toll样受体复合物(TLR)恰恰能够刺激RSA患者子宫内膜中NALP-3炎症小体蛋白的表达和激活[12]。而肠道菌群产生的多种炎症介质如脂多糖(LPS)、支链氨基酸(BCAA)等可以刺激机体引发免疫反应,同时炎症介质可激活Toll样受体4(TLR4),激活广泛的细胞信号传导途径,刺激白介素1(IL-1)、白介素10(IL-10)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)等多种炎症因子的产生。肠道菌群失调可提高肠黏膜渗透性,使LPS进入体循环的进程加快,此种现象被称为“肠漏”,该现象可引起体内抗原-抗体反应,激活炎症反应系统。Tersigin等[10]的吸收试验结果显示,RSA组患者的肠道通透性及血清中LPS的循环水平均高于对照组。还首次将NALP-3炎症小体的过度表达和激活与肠漏联系起来,结果证明在RSA患者中,细菌成分可能通过受损的肠屏障进入体循环,通过炎症小体NALP-3的激活诱导子宫内膜组织产生炎性细胞因子,进而导致流产。由此我们可以推测URSA可受肠道菌群失调引起的机体炎症反应的影响而发生。

2.2 免疫平衡失调 在人体免疫系统中,T淋巴细胞参与外周免疫耐受,具有举足轻重的作用,Th1/Th2、Th17/Treg失调是导致URSA发生的重大因素[13]。正常妊娠是一种特殊形式的母体免疫耐受,以主要分泌白介素-6(IL-6)等因子的Th2型细胞所参与的免疫应答为主,若免疫向Th1型偏倚会过度激活CD8+T细胞及自然杀伤NK细胞促进细胞凋亡,增加流产的风险。人体肠道内存在的各类正常菌群,例如梭状芽孢杆菌、拟杆菌等,其发挥免疫调节作用的机理为借助TGF-β信号转导通路抑制IL-12 受体β2表达,从而减少Th1细胞分化数量,使得此细胞介导的免疫反应活性降低,进而促进Th1/Th2平衡恢复[14]。如果肠道中优势菌群的平衡被打破,会使免疫反应趋向于Th1介导的方向,这与肠道相关淋巴组织派氏结内Th1分泌的 IFN-γ和IL-2表达增加,Th2分泌的IL-4 和IL-10表达降低有关。肠道菌群失调(以B/E值表征)与Th1/Th2为线性正相关[15],这说明肠道菌群与辅助型T细胞之间的平衡既彼此依赖又彼此掣肘。

RSA患者外周血和母胎界面Treg细胞数量减少且功能缺陷,Th17细胞分泌的TNF-α水平过高导致胚胎排斥及着床失败[16],在小肠和结肠固有层中,来源于拟杆菌的荚膜多糖和短链脂肪酸,可以驱动CD4+T细胞的分化,促进Treg细胞分化、迁移和增殖。CD4/CD8细胞的平衡是控制局部炎症和维持母胎界面耐受性的关键细胞,以确保母胎界面的最佳胎儿发育。与正常小鼠相比,在肠道菌群失衡的小鼠模型中,其CD4/CD8比例明显升高[17],这与RSA患者外周血CD4淋巴细胞增多相一致,肠道菌群种类的缩减可能对机体中以CD8+T细胞为核心的非特异性自然免疫功能产生影响,引起肠道相关淋巴组织CD4/CD8的失衡。这一调节过程对成功妊娠至关重要。

2.3 血栓前状态 女性在妊娠阶段,机体激素水平变化使血液呈高凝状态,凝血功能可影响血液流变学水平,易触发血栓前状态,会引发形成子宫螺旋动脉或绒毛血管微血栓,乃至产生多发性胎盘梗死灶,使得子宫-胎盘循环血流灌注不佳,导致胎盘缺血、缺氧,对孕妇生命安全和妊娠结局造成影响[18],增加URSA和胎死宫内的危险。纤溶酶原激活物(t-PA)和纤溶酶原激活物抑制剂1 (PAI-1)的平衡失衡,多导致血栓栓塞和胎儿供氧不足现象,同样对引发RSA有重大影响。当t-PA/PAI-1比值提升或后者活性增强,多表明患者处于血栓前状态,易发生流产。目前发现肠道菌群中臭杆菌(Odoribacter)的数量和PAI-1呈负相关;Odoribacter能够通过体外发酵碳水化合物生成丁酸盐抑制 PAI-1合成,进而缓解因一氧化碳合成酶抑制引发的血管收缩以及血管内皮功能受损现象[19]。但这种细菌在URSA患者与正常女性之间的数量或丰度差异还需要进行临床观察粪便样本才能确定。

此外,肠道菌群的代谢产物已被证明参与心血管事件中的血栓形成,营养物质中的磷脂酰胆碱、胆碱、甜菜碱和肉碱等膳食胆碱,可由多种肠道微生物代谢生成代谢产物三甲胺(Trimethylamine,TMA),然后由宿主肝酶黄素单加氧酶3(FMO3)进一步氧化,被吸收到宿主中并被代谢为氧化三甲胺(TMAO)[20]。有学者研究发现,动脉粥样硬化的发生与血浆中TMAO水平正相关,其与血小板相互作用会影响血小板依赖性钙信号发生变化,激活血小板高反应性并加大产生体内血栓的可能性[21-22]。研究显示,TMAO对内皮细胞的组织因子或凝血因子Ⅲ的表达有诱导作用,可增强其促凝活性[23]。体内和体外TMAO通过激活NF-κB核因子来诱导血管灌注和巨噬细胞黏附。TMAO能降低胆汁酸合成的主要酶Cyp7a1的表达,抑制胆固醇转运,导致胆固醇堆积在细胞中,生成泡沫细胞,并引发血小板高反应性[24]。肠道菌群的内分泌或神经递质类产物还可以与人体内分泌系统相互作用,间接改变皮质醇、瘦素等激素的反应,均与URSA存在某种联系。

2.4 母胎界面受损 在胎儿生长受限、血栓形成、早产和流产等妊娠并发症实验模型的构建中,常选用在妊娠期注射一种肠道菌群的结构成分LPS,LPS注射引起的炎症被认为是与胎盘组织损伤有关的流产病例的关键因素。Luna等[25]的实验发现,LPS暴露后2 h胎盘组织病理学分析显示母胎界面的关键边界胎盘迷路区损伤。迷路区的内皮细胞有水肿迹象,血管间隙和血管内有出血灶,会引起胎盘出血样事件。胎盘组织中低水平的组成蛋白,例如黏附分子P-Sel和胎盘生长因子,可能导致妊娠并发症[26-27]。内皮功能障碍与P-Sel表达增加有关,这种蛋白的存在尤其对怀孕期间生理过程非常重要[28]。研究显示[25],LPS损伤导致内皮细胞从基底层脱离,损伤海绵滋养层细胞,导致巨大滋养层细胞受损,LPS刺激组胎盘迷路海绵状滋养层母细胞区P-Sel表达会显著降低。这可能是URSA发生的又一因素。

3 肾虚血瘀型滑胎与肠道菌群相关性

3.1 中医机制 URSA在中医归属滑胎范畴,肾虚滑胎为本,病位在肾,血瘀滑胎为标,病位在肝、脾。

肾为天癸化生之源、生殖之本,中医学关于滑胎的记载在著作《诸病源候论》中最早体现,“若血气虚损者……所以致胎数堕”。肾气不盛则胎元无以固护,有胎动不安之势;肾阳虚致子宫虚寒,气血运行迟滞,无以温养胎儿;肾阴亏虚乃真阴不足,肾精不足胞宫失于滋养与濡润,均可致胎堕。有实验观察肾阳虚患者与正常人的粪便标本,结果显示肾阳虚患者的部分有益菌如双歧杆菌、乳酸杆菌较正常人下降,提示肾虚患者存在肠道微生态的失调[29]。

肝主藏血,凡脏腑经络之血皆为肝家之所灌注。肝喜调达而恶抑郁,受情志所系,滑胎患者屡孕屡堕求子心切,多肝不舒郁而化滞,气滞而不行则血运不畅,“有所堕坠,恶血留内”,故胎元生长受限,气机失调,血行逆乱,血液不能汇聚于胞宫养胎必然损及胎元。有研究显示抑郁症患者肠道菌群不同,应激的心理状态可使病原菌过量,乳杆菌、双歧杆菌等有益菌比例减少[30],这与微生态-脑-肠轴密切相关。

脾脏五行属土,化生精微供胎元之气血,《景岳全书》云“凡人之气血犹源泉也,盛则流畅,少则壅滞”,脾虚气血化生匮乏,胞脉血流瘀滞;肝属木,肝郁怒日久-木郁乘土-肝郁脾虚,脾主升清,承载胎元,脾虚者肝脾不升,多生下寒,《素问·调经论》云:“血气者,寒则泣不能留,温则消而去之”,故下寒搏于血气,血得冷而壅滞。瘀血阻遏胞脉,新血无以生,胎失所养而屡孕屡堕。中医理论中脾具有与西医的消化系统相似的功能,医学微生态学研究证明,正常肠道菌群会合成多类消化酶,对机体吸收营养物质产生影响,可健脾益气的中药如四君子汤、健脾渗湿汤、补中益气汤均可提升乳酸杆菌和双歧杆菌等益生菌数量,治疗因菌群异变而致消化功能紊乱的“脾虚证”[31]。

肠道菌群的动态平衡状态可以比拟“正气存内、邪不可干”的御病机制,肾、肝、脾三脏“正虚”,打破宿主微生态平衡,正常菌的定植力下降,致病菌大量繁殖生长,可谓“邪气”入侵,导致疾病的发生。

3.2 中医药治疗 中药成分的半衰期、生物活性会在进入肠道后受菌群的影响而发生改变,常作为益生元来改善有益菌丰度,有助于药物吸收和提高药效。中医针对肾虚血瘀型滑胎的基本治疗原则为填精益髓,补血活血。方选补肾活血方加减,由黄芪、菟丝子、桑寄生、续断、丹参、阿胶组成,是以补肾安胎之寿胎丸为基础方,加味寿胎丸对纠正肾虚型早期先兆流产患者的Th1/Th2细胞因子水平具有积极作用[32]。补肾活血方中黄芪的主要成分黄酮类、多糖类和皂苷类能通过影响肠道菌群的种群结构、代谢以及肠道细胞功能等方式维持肠道微环境稳态[33],菟丝子滋阴补肾,温煦肾气,促进肾精生长发育,药理学显示,菟丝子等补肾类中药可改善血清相关细胞因子的分泌,提高免疫耐受[34],菟丝子黄酮类物质具有和天然孕酮的分子结构类似的结构,利于胎盘血流灌注,促进合体滋养细胞分泌孕激素;桑寄生、续断补肾助阳,阴阳互生,气化失司充盈胞宫、冲任;丹参活血补血,具有抗凝、抗炎等多重功效,可明显缓解血小板聚集、促进红细胞表面脂质代谢与血液黏稠度恢复正常[35];黄芪-丹参药对能增加乳杆菌属、双歧杆菌属等益生菌的丰度,增强肠黏膜屏障与免疫功能,抑制机体炎症反应,降低血脂[36]。阿胶可以促进双歧杆菌生长重构菌群,与黄芪同用,可以在益气健脾的同时具有益生元改善菌群的作用。本方常加用党参,与黄芪合用补气健脾,党参可抑制小鼠体内有害菌大肠杆菌生长,减少其数量,提升免疫抑制小鼠肠道菌群的丰富性和多样性[37];徐广立等[38]观察RSA患者使用补肾活血方后,肠道中肠球菌、肠杆菌、酵母菌数量减少,双歧杆菌和乳杆菌数量增加,中医症候积分得到改善。由此可见,多种中药药理活性物质利于肠道益生菌生长,调整肠道菌群结构,改善肠道菌群比例失调、定位转移和自身感染,抑制病原菌的定植,进而维持人体肠道微生态稳态。另外,肠道菌群种类丰富,含酶多样,对中药成分转化利用的影响也十分重大。可以通过现代药理学与肠道菌群的功能预测分析,找到两者的关联通路,对于中药现代化研究具有重大意义。

4 总 结

综上所述,肠道菌群数量庞大,内外源性因素都可能导致其菌种生物学特性发生改变,肠道微生物失调可能引发全身慢性低水平炎症,改变母胎界面免疫状态,触发血栓前状态,与URSA的发生发展有密切关系。中医生殖受肾精所主,胎孕需脾精所养,滑胎者受肝郁所累,脏腑失调与菌群失调相互交融。无论西医机制还是中医理论,均体现出肠道菌群与肾虚血瘀型RSA密切相关,中医治疗的整体观念着重于调理机体新陈代谢,不良反应小,中药及中药复方有利于肠道内益生菌的生长,抑制有害菌的生长繁殖,补肾活血加减方在治疗本病上体现独特优势。我们可以通过监测肠道内菌群物种、数量等预知疾病的发生和转归,选用益生菌制剂治疗加速菌群平衡恢复、改正患者不良饮食习惯。但现今对于肠道菌群与URSA的机理研究甚少,还需后续不断完善,期望此新领域能为URSA的治疗提供新的靶点。

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