腸肺軸：微生物組與呼吸道健康有何聯(lián)系？

新用戶33435062 2022-05-31 發(fā)布于江西

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編者按

近年來(lái)，隨著微生物組研究的不斷深入，腸道菌群與人體其他臟器的關(guān)系逐步被發(fā)現(xiàn)。你可能已經(jīng)聽(tīng)說(shuō)過(guò)大腦與腸道的聯(lián)系，但你知道嗎？定植在你腸道中的微生物也可能會(huì)影響肺部。

今天，我們共同關(guān)注腸-肺軸，特別編譯發(fā)表在 Discover 雜志上關(guān)于腸-肺軸的文章。希望本文能夠?yàn)橄嚓P(guān)的產(chǎn)業(yè)人士和諸位讀者帶來(lái)一些啟發(fā)和幫助。

腸道微生物組與免疫

人體胃腸道（GI）是數(shù)以億計(jì)的微生物的家園，這些微生物被稱為微生物組。腸道微生物組具有許多功能，能夠調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)，并保護(hù)宿主不受病原體的侵害。事實(shí)上，免疫系統(tǒng)最大的組成成分，就是在腸道中發(fā)現(xiàn)的腸相關(guān)淋巴樣組織。免疫細(xì)胞及組織與腸道微生物組相互作用密切，并共同形成了一個(gè)復(fù)雜的交互網(wǎng)絡(luò)，影響著全身的炎癥反應(yīng)。

腸道微生物組組成因人而異，并會(huì)因生活方式因素的影響而變化。飲食、藥物和病原體都會(huì)干擾微生物組，反過(guò)來(lái)微生物組又會(huì)通過(guò)與免疫細(xì)胞的一系列反應(yīng)來(lái)影響腸道，乃至腦、肺等遠(yuǎn)端器官中的炎癥發(fā)生發(fā)展情況。

免疫系統(tǒng)如何協(xié)調(diào)

除了腸道，肺部也有著自己獨(dú)特的微生物組，盡管相比于腸道，肺中的微生物組數(shù)量和多樣性上都更低。

腸道和肺之間的雙向通訊樞紐被稱之為腸-肺軸，它能夠影響腸、肺兩個(gè)器官的免疫狀態(tài)。這種雙向通訊是通過(guò)微生物直接產(chǎn)生或經(jīng)免疫觸發(fā)后生成的化學(xué)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的，這些信號(hào)分子可以通過(guò)血液和淋巴游走全身，幫助調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)。

健康的腸道微生物組會(huì)產(chǎn)生能夠抑制腸道乃至全身炎癥反應(yīng)的化學(xué)信號(hào)，而受損的腸道微生物組則可能會(huì)產(chǎn)生促炎因子。

例如，當(dāng)腸道中的微生物分解食物時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生小分子物質(zhì)（稱之為代謝物），其中研究最多的就是短鏈脂肪酸（SFCAs）。特定微生物在代謝膳食纖維時(shí)，會(huì)大量產(chǎn)生短鏈脂肪酸。短鏈脂肪酸可以通過(guò)血液循環(huán)輸送到不同部位，以影響機(jī)體（包括肺）中的免疫細(xì)胞的招募和活力，從而降低炎癥。

微生物也會(huì)產(chǎn)生其他的信使分子，如內(nèi)毒素可以通過(guò)激發(fā)免疫細(xì)胞釋放細(xì)胞因子（調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)的小分子蛋白）來(lái)促進(jìn)炎癥?？偨Y(jié)來(lái)說(shuō)，內(nèi)毒素刺激了炎癥細(xì)胞因子的釋放，而短鏈脂肪酸抑制了這種釋放。

通過(guò)這種方式，腸道紊亂可能會(huì)影響肺部，而肺部疾病也會(huì)影響腸道，因?yàn)閮烧哂兄嗨频拿庖咝攀购脱装Y過(guò)程?，F(xiàn)已表明，慢性阻塞性肺疾病（COPD）和哮喘在腸易激綜合征或炎癥性腸病等腸道疾病的患者中更為常見(jiàn)，反之亦然。盡管確切的原因和影響仍不清晰，但是研究微生物組對(duì)炎癥的影響已被認(rèn)為是一個(gè)重要的關(guān)聯(lián)。

呼吸道科學(xué)家 Phil Hansbro 及其團(tuán)隊(duì)近期在《自然通訊》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)小型研究，該研究表明，COPD 患者具有相對(duì)獨(dú)特的腸道微生物組，其中含有某些與肺功能減弱相關(guān)的特定菌種。

由于吸煙的 COPD 患者和非吸煙的 COPD 患者具有相似的微生物組，因此吸煙本身可能不是 COPD 的主要驅(qū)動(dòng)因素。相反，COPD 患者的腸道微生物組標(biāo)志物似乎是這一疾病所特有的。雖然確切原因和影響尚未可知，但是這一聯(lián)系為未來(lái)的相關(guān)研究提供了重要的線索。

關(guān)于該研究《熱心腸日?qǐng)?bào)》做過(guò)相關(guān)報(bào)道：

Nature子刊：COPD患者的腸道菌群及代謝產(chǎn)物變化

Nature Communications——[IF:12.121]

① COPD患者的腸道菌群中，有146個(gè)菌種與健康人群差異明顯；② 鏈球菌屬和毛螺菌科中的一些特定菌種與COPD患者肺功能減退密切相關(guān)；③ 非靶向性代謝組學(xué)揭示，在COPD患者和健康人群的腸道菌群代謝產(chǎn)物差異中，46%來(lái)源于脂質(zhì)，20%來(lái)源于異型生物質(zhì)，20%來(lái)源于氨基酸；④ 繪制出副血鏈球菌B與N-乙酰谷氨酸等13種COPD相關(guān)代謝產(chǎn)物的疾病相關(guān)網(wǎng)絡(luò)；⑤ 在一項(xiàng)含38個(gè)樣本的驗(yàn)證隊(duì)列中，再次證實(shí)了COPD相關(guān)腸道菌群中鏈球菌科的富集。

Disease-associated gut microbiome and metabolome changes in patients with chronic obstructive pulmonary disease

2020-11-18, doi: 10.1038/s41467-020-19701-0

【主編評(píng)語(yǔ)】慢性阻塞性肺疾?。–OPD）是全球第三大死亡原因，表現(xiàn)為持續(xù)的肺部炎癥，尚缺乏有效治療方案。已有大量研究報(bào)道肺部菌群能加劇疾病進(jìn)展，但腸道菌群的作用仍不清楚。Nature Communications上發(fā)表的一篇文章，對(duì)COPD患者的腸道菌群及其代謝產(chǎn)物進(jìn)行了多組學(xué)測(cè)量和整合關(guān)聯(lián)分析，發(fā)現(xiàn)患者和健康人的腸道菌群差異顯著：COPD患者腸道菌群豐度顯著低于健康人群，同時(shí)，鏈球菌科在COPD患者中顯著富集，并找到了與其密切關(guān)聯(lián)的N-乙酰谷氨酸等13種代謝產(chǎn)物。該研究首次在肺部菌群分析的基礎(chǔ)上揭示了腸道菌群對(duì)于COPD疾病進(jìn)展具有一定的貢獻(xiàn)，助力于尋找疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物。（@szx）

腸道微生物組與COVID-19的嚴(yán)重程度

盡管 COVID-19 主要損害肺部，但也對(duì)機(jī)體其他部位（如腸道）有影響。斯坦福大學(xué)的胃腸道病學(xué)家 Ajiz Ahmed 和他的同事們發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)腸道癥狀的 COVID-19 患者住院的可能性是其他患者的五倍。當(dāng)我們理解了腸道與肺部存在的共同點(diǎn)之后，這種聯(lián)系就變得有意義了。

盡管腸道與肺功能各異，但因?yàn)樗鼈兌际菑耐粋€(gè)胚胎組織發(fā)育而來(lái)，所以有著一些共通的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。比如，它們都覆有粘膜——一層薄薄的特殊細(xì)胞，具有潤(rùn)滑和防御病原體的作用，而且它們都是同一粘膜免疫系統(tǒng)（保護(hù)人體免受感染的集成免疫網(wǎng)絡(luò)）的一部分。

COVID-19 通過(guò)與宿主細(xì)胞表面的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶 2（ACE2）受體結(jié)合，進(jìn)入細(xì)胞。ACE2 是一種會(huì)參與正常生物過(guò)程的蛋白質(zhì)，如血壓調(diào)節(jié)，傷口愈合和炎癥反應(yīng)。

COVID-19 利用 ACE2 進(jìn)入細(xì)胞后會(huì)進(jìn)行自我復(fù)制。在此過(guò)程中，ACE2 受體的正常功能被阻斷。由于腸道和肺部的細(xì)胞中有許多 ACE2 受體，因此特別容易受到 COVID-19 感染。有研究表明，微生物組存在缺陷的人往往具有更多的 ACE2 受體。這可能會(huì)增加其對(duì)炎癥和 COVID-19 感染的敏感性，特別是在病情嚴(yán)重的情形下。

加拿大西部大學(xué)的微生物學(xué)家和免疫學(xué)家 Gregor Reid 說(shuō)：“腸道和肺部發(fā)炎能使病毒進(jìn)入遠(yuǎn)端器官，并可能造成較差的預(yù)后效果?！崩?，炎癥會(huì)破壞腸道內(nèi)壁的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，損害其具有保護(hù)性的屏障功能。而且，病原體還可能會(huì)逸出腸道進(jìn)入血液，到達(dá)其他表達(dá) ACE2 的器官，并在身體的遠(yuǎn)端器官中引發(fā)炎癥。

基于此，有一些科學(xué)家假設(shè)，腸道粘膜屏障的破壞可能是造成 COVID-19 癥狀嚴(yán)重的原因。

Reid警告說(shuō)，COVID-19 癥狀的嚴(yán)重性可能取決于許多尚未明確的變量和相互作用。例如，腸道微生物組的既往狀態(tài)及其對(duì)炎癥的易感性可能會(huì)造成一些人更容易出現(xiàn)嚴(yán)重的 COVID-19 感染情況。甚至，患者服用的藥物也可能會(huì)通過(guò)改變腸道微生物組，來(lái)影響 COVID-19 感染及其嚴(yán)重程度。

胃腸病學(xué)家 Siew Chien Ng 和香港中文大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是否接受藥物治療，在血液中炎性標(biāo)志物增高的 COVID-19 患者體內(nèi)，都缺乏某些已知能夠減少炎癥的細(xì)菌。

益生菌助力疾病管理值得研究

雖然預(yù)防和治療 COVID-19 的重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)疫苗和其他療法，但密切關(guān)注腸道微生物組可能有助于全面的疾病管理。

正在考慮的幾種策略之一是使用益生菌。

病毒學(xué)家 Fabrizio Pregliasco 和米蘭大學(xué)的同事進(jìn)行的一項(xiàng)臨床試驗(yàn)表明，在寒冷和流感季節(jié)，益生菌可以減少呼吸道感染的數(shù)量并降低嚴(yán)重程度，盡管這種影響很小。另外還有一些證據(jù)表明，益生菌或能幫助接受機(jī)械通氣的危重患者預(yù)防肺炎。

除此之外，一篇對(duì)已發(fā)表研究進(jìn)行分析的綜述發(fā)現(xiàn)，益生菌預(yù)防感冒的效果比安慰劑更好。但是，研究人員發(fā)現(xiàn)，他們所分析的研究存在許多問(wèn)題，如許多研究規(guī)模較小、設(shè)計(jì)不當(dāng)或由益生菌制造商提供資金支持。

Reid 說(shuō)，使用益生菌預(yù)防或治療呼吸系統(tǒng)疾病的這一理念值得進(jìn)一步研究。隨著研究人員發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于腸-肺軸的知識(shí)，利用微生物組的力量開(kāi)發(fā)量身定制的個(gè)性化治療方法可能會(huì)成為現(xiàn)實(shí)，并為人們帶來(lái)更多的希望。

原文鏈接：

https://www./health/the-gut-lung-axis-how-your-microbiome-might-be-linked-to-respiratory-health

作者｜Iris Kulbatski

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