慢性胰腺炎和胰腺癌发生及发展中肠道微生态的研究进展

孙莹莹 陆颖影 靖大道

人体肠道内存在数量庞大的微生物群，因此肠道被称为“人体最大的免疫器官”[1]。典型的肠道微生物群包括4种优势菌门，其中厚壁菌门和拟杆菌门占90%，变形菌门和放线菌门数量较少[2]。肠道微生物群是一个复杂而脆弱的生态系统，其组成并不是一成不变的，随着人体的生长发育、生活方式改变、药物使用而发生变化。人类在生命早期的环境暴露对肠道菌群的系统发育结构具有重要作用[3]。近年来，肠道微生态与机体健康和疾病之间的关系引起人们高度重视。越来越多的研究表明，肠道微生态与人类肠道内外的多种疾病密切相关[4-7]。目前，有关肠道菌群失调与慢性胰腺疾病关系的报道较少。虽然慢性胰腺炎(CP)和胰腺癌均存在不同程度的肠道稳态失衡，但是慢性胰腺疾病与肠道菌群失调之间的相互作用仍未完全明确。重建肠道稳态对于胰腺疾病具有较好的疗效，将粪菌移植(FMT)应用于慢性胰腺疾病尚需大量研究验证。

1 肠道菌群和胰腺微生态

1.1 正常胰腺微生态

胰腺曾被认为是无菌器官，胰液含有多种蛋白酶且呈高度碱性，以往人们认为大多数微生物无法在胰液中生存。在解剖学上，胰头位于十二指肠降段C形弯曲处。胰腺通过胰管与胃肠道相连，通过胆总管与肝脏相通，这为微生物的迁移提供了条件。微生物可能通过胰管、胆道甚至循环系统迁移至胰腺中，并影响胰腺微环境。已有多项研究表明，正常生理状态下的胰腺组织内含有微生物[8-10]。Thomas等[8]通过对经手术切除的人体正常胰腺组织进行16S rRNA基因测序，证实了该结论，同时发现棒状杆菌属、肠杆菌属、埃希氏菌属、丙酸杆菌属、葡萄球菌属和链球菌属为常见菌属，占检测到的总菌属的35%。然而，有研究表明正常胰腺标本中细菌含量较低[11]。

1.2 肠道微生态与胰腺微生态的相互作用

肠道微生态与胰腺微生态可相互影响。研究发现，胰腺可通过分泌抗菌肽(AMP)影响肠道菌群的结构和功能[9,12]。胰岛β细胞可以产生相关性抗菌肽(CRAMP)，并且肠道细菌产物短链脂肪酸可调控CRAMP的分泌[13]。Sun等[13]应用广谱抗生素喂养雄性非肥胖型糖尿病小鼠以减少其肠道菌群定植，在喂养的第10天发现胰腺分泌CRAMP减少，胰岛中M1型巨噬细胞/M2型巨噬细胞的比值升高；通过CRAMP补充治疗或肠道菌群移植均可使该组小鼠的促炎作用发生逆转，这提示CRAMP可通过诱导肠道菌群调控胰腺巨噬细胞表型。Ahuja等[14]建立的胰腺腺泡Orai1缺失的小鼠模型阻碍了CRAMP的胞吐作用，可导致小鼠肠道细菌改变、细菌过度生长，最终导致死亡，这进一步证明了胰腺分泌的CRAMP可影响肠道菌群。

2 CP的菌群失调

2.1 CP的肠道菌群变化

CP是指由于各种原因导致的胰腺局部、节段性或弥漫性的慢性进展性炎性反应，可造成胰腺组织和(或)胰腺功能不可逆的损伤，导致胰腺内、外分泌功能不全，是一种病理性胰腺纤维化炎性反应综合征[15]。随着疾病的进展，CP患者胰腺外分泌功能不全的发生率升高，胰酶、AMP、碳酸氢盐分泌减少，影响肠道内pH，使细菌代谢所需营养物质减少，进而导致肠道菌群失调。Frost等[16]通过测定粪弹性蛋白酶-1的含量评估胰腺的外分泌功能，发现胰腺外分泌功能尤其是腺泡分泌功能是影响肠道菌群重要的宿主因素，外分泌功能不全可导致肠道内30个属的细菌丰度改变。Nishiyama等[17]给予C57BL/6J 雄性小鼠胰酶替代疗法(PERT)，并对盲肠、横结肠、粪便中的菌群进行16S rRNA基因PCR，发现PERT不仅可改善消化酶活性，而且可通过改变肠道菌群组成缓解胰腺外分泌功能不全的相关症状。此外，一项荟萃分析结果表明，约1/3的CP患者存在小肠细菌过度生长(SIBO)[18]。小肠细菌负荷增多导致过度发酵和炎性反应，引起慢性非特异性胃肠道症状，可能与结肠菌群的结构改变和分布失衡有关。目前已有多项研究表明，CP患者的肠道菌群发生显著变化[17,19-20]。Zhou等[21]的研究发现，CP患者的肠道菌群失调主要表现为细菌组成和结构不同、多样性和丰度降低。与健康对照组相比，在门水平，CP组厚壁菌门和放线菌门丰度降低，变形菌门丰度升高；在属水平，大肠埃希氏菌-志贺氏菌属和其他属丰度升高，粪杆菌属丰度降低。Jandhyala等[19]评估了肠道菌群改变对CP患者的长期影响，发现CP患者病程越长，菌群失调程度越严重，血浆内毒素水平越高；与健康对照者相比，CP患者的厚壁菌/拟杆菌的比值显著升高，柔嫩梭菌和瘤胃球菌的相对丰度降低，且柔嫩梭菌丰度与血清内毒素水平呈反比。

2.2 胃肠道微生物与自身免疫性胰腺炎

自身免疫性胰腺炎(AIP)是由自身免疫系统介导的特殊类型的胰腺炎，其发病率相对较低。有学者将AIP定义为CP的亚型[22]。AIP患者表达人类碳酸酐酶-Ⅱ，其主要由胰腺上皮细胞分泌，具有自身抗原的作用。Guarneri等[23]发现，人类碳酸酐酶-Ⅱ与幽门螺杆菌(Hp)的α-碳酸酐酶高度同源，Hp可能通过α-碳酸酐酶影响碳酸酐酶-Ⅱ的蛋白质合成，从而导致具有遗传易感性的人群发生AIP。Yanagisawa等[24]的研究发现，C57BL/6小鼠反复接种大肠杆菌重组鞭毛后出现AIP相关症状，并且高表达抗中性粒细胞的细胞质抗体及抗碳酸酐酶-Ⅱ抗体，表明大肠杆菌鞭毛可诱导AIP样炎性反应。以上研究提示胃肠道微生物改变可能是AIP的诱因之一。

2.3 慢性酒精性胰腺炎与肠道菌群失调

过量饮酒可导致慢性酒精性胰腺炎(CAP)。Ciocan等[25]通过对24例CAP患者和45位健康对照者的肠道菌群高通量测序发现，与健康对照者比较，CAP患者的肠道细菌多样性降低，粪便细菌总量减少。在门水平，CAP患者变形杆菌门丰度升高，拟杆菌门和梭状芽孢杆菌门丰度降低；在属水平，CAP患者克雷伯杆菌属、肠球菌属、鞘氨醇单胞菌属相对丰度升高。目前尚不清楚肠道菌群失调与CAP的因果关系。

3 胰腺癌的菌群失调

近年来，胰腺癌的发病率呈逐年升高趋势，预计2030年胰腺癌将成为美国第2位致死性疾病[26]。一些流行病学研究认为菌群失调与肿瘤相关，但细菌在肿瘤发病机制中的确切作用尚未明确。与健康人群比较，胰腺癌患者在口腔、胃肠道和胰腺等多个部位存在多种微生物群变化[27]。Michaud等[28]对51 529名美国男性进行为期16年的健康随访，发现有216例被诊断为胰腺癌患者。排除吸烟、饮酒、糖尿病等危险因素的影响后发现，与无牙周疾病的人群比较，罹患牙周疾病的人群的胰腺癌发病率升高了64%。该人群口腔中，牙龈卟啉单胞菌是主要优势菌[29]，具有高水平抗牙龈卟啉单胞菌抗体的牙周病患者的胰腺癌发病率是健康人群的2倍[30]。另有研究显示，Hp感染与胰腺癌的发展密切相关，胰腺癌患者的Hp阳性率更高[31-33]。Thomas等[8]的研究表明，肠道菌群可远距离影响胰腺癌的发展。该研究中有7例为经Abx鸡尾酒疗法(链霉素+庆大霉素+杆菌肽+环丙沙星)处理过的肠道无菌胰腺癌小鼠，7例为肠道菌群完整的胰腺癌小鼠，结果发现与菌群缺失小鼠比较，菌群完整小鼠的病变数量更多，且疾病进展更快，这可能与微生物介导的免疫系统调节有关。Sethi等[10]的研究发现，肠道微生物减少可显著降低肿瘤负荷，但这一菌群对肿瘤的抑制作用在缺乏成熟T细胞、B细胞的小鼠中并不明显。Geller等[11]在人类胰腺癌标本中分离出肠道中的主要菌属——γ-变形杆菌属，其在胰腺癌中的作用有待明确。以上研究表明，菌群失调在胰腺癌的发生、发展中起着一定作用，明确其作用机制将为胰腺癌的诊断和治疗带来较大帮助。

4 FMT在胰腺疾病中的应用

FMT是指将健康供体肠道内的菌群及其代谢产物等转移至受体体内的过程，是目前重建肠道微生态的最佳选择。FMT不仅对肠道微生物结构改变起关键作用，还可能对维持肠道屏障的完整性有积极影响。针对肠道菌群失调的靶向治疗方式包括补充益生菌和FMT。目前应用益生菌治疗胰腺炎仍存在争议，多中心随机临床试验的结果相互矛盾[34]，但多数报道表明益生菌治疗胰腺炎有一定疗效。Oláh等[35]的研究表明，接受益生菌治疗的胰腺炎患者感染发生率显著降低，住院时间缩短，但病死率无明显差异。

FMT常用于治疗艰难梭菌感染(CDI)，在胰腺疾病中的应用较少见。Cheng等[36]发现感染大肠杆菌的幼猪接受FMT后，体质量减轻、腹泻等症状均有所缓解。该研究表明，FMT可以改善空肠绒毛受损，促进肠上皮细胞紧密连接蛋白表达，降低肠道通透性，增强肠黏膜屏障，进而保护肠上皮；通过16S rRNA基因测序发现，FMT后患者肠道中有益菌(如乳酸杆菌、琥珀弧菌)丰度升高，而肠杆菌和变形杆菌丰度降低。Riquelme等[37]发现，胰腺癌长期生存(LTS)者与短期生存(STS)者的肠道微生物组成不同。分别将LTS者、STS者、健康供体的肠道菌群移植到胰腺癌小鼠中，发现与其他两组比较，接受LTS者供体粪菌的小鼠肿瘤生长速度显著下降。进一步将接受LTS者供体粪菌的小鼠分为两组，其中一组在移植后使用抗生素，发现与未使用抗生素的小鼠比较，使用抗生素小鼠的肿瘤体积较大。以上研究提示选择恰当的菌群进行FMT可能诱导其抗肿瘤作用。目前关于FMT治疗胰腺炎或胰腺癌的临床研究报道较少，需进一步加强FMT治疗胰腺疾病方面的研究，并进行相关机制的探索，为将这一新的疗法用于胰腺疾病提供必要的理论依据。

5 结语

总之，肠道微生态与人类健康密切相关，已逐渐成为众多领域的研究热点。正常生理状态下的胰腺内存在微生物并可分泌AMP，胰腺与肠道菌群之间存在相互作用。慢性胰腺炎和胰腺癌均存在肠道菌群失调，而菌群失调持续存在会使慢性胰腺疾病进一步加重，但两者间的确切关系尚未完全阐明。通过FMT恢复肠道稳态在慢性胰腺疾病治疗中已获得较好疗效，提示FMT可能是慢性胰腺疾病治疗的一种新选择。