腸道微生物和肺不得不說的故事

科學家在做肺部菌群與肺部疾病的研究時逐漸意識到，除了肺部的微生物，腸道中的微生物也似乎對肺部健康有一定的影響。某項研究中133例腸易激綜合征患者中33％患者有一定程度的呼吸問題，近16％患者患有哮喘。另一項研究發現COPD患者與健康對照組相比，發生潰瘍性結腸炎和克羅恩病的幾率要高出3倍，腸粘膜通透性顯著增加。腸道是機體最大的免疫器官，消化道菌群構成和功能的改變通過共同粘膜免疫系統影響到呼吸道，而呼吸道菌群紊亂也通過免疫調節影響到消化道，這種腸道和肺部相互影響的作用稱為肺－腸軸（Gut-lung axis）。

最新研究發現，共生菌的腸道定植可以驅動新生鼠的肺部免疫反應。 腸道共生菌通過促進產IL-22的3型天然淋巴細胞(IL-22+ILC3) 進入新生小鼠的肺部來抵禦肺炎感染。腸道菌群與腸道樹突細胞 (CD103+CD11b+ DCs ）之間的互作，會誘導腸道的IL-22+ILC3過表達CCR4歸巢受體，介導腸道IL-22+ILC3選擇性地進入肺部。肺上皮細胞表達的趨化因子CCL17 激活CCR4受體，促進IL-22 + ILC3進入新生小鼠肺部的傳播。而肺中高水平的IL-22會抑制病原體的增殖（圖１）。

圖1：共生菌的腸道定植驅動新生鼠的肺部免疫反應

還有研究表明健康的腸道細菌對肺部健康有益。試驗中20％的腸道菌群耗竭的小鼠在感染肺炎後的50小時內死亡，而所有腸道菌群保留完整的小鼠在相同時間內還活著。

另外，有人認為消化副產物會影響人體的免疫系統，對肺部炎症起到控制作用。腸 - 肺軸方面的研究大部分是關於過敏和炎症性疾病，比如哮喘。對於這些疾病，解釋腸和肺如何關聯的主要假說強調了腸部細菌代謝物的重要作用。短鏈脂肪酸（SCFAs）就被認為是影響炎症的一組代謝物。當腸部細菌發酵膳食纖維時產生SCFAs，在免疫細胞如單核細胞的生成中起作用。這些單核細胞遷移到肺部，在那裡它們成為能抑制初始T細胞分化為TH2細胞的樹突細胞。同時，SCFAs也可促進幼稚T細胞分化成T調節（Treg）細胞。哮喘和過敏反應被認為是TH2細胞過度活躍和Treg細胞抑制的結果，TH2細胞過度活躍會引髮針對過敏原的抗體細胞因子的大量釋放，而Treg細胞的抑制，會導致對過敏原的免疫反應的失控。因此，研究人員開始嘗試利用SCFAs抑制TH2細胞群體並增加體內Treg細胞數量，從而緩解哮喘和過敏反應。

基於近十年來對肺腸軸的研究，自2015年以來，一些臨床試驗已經開始測試是否能通過調控腸道細菌影響肺部健康。 有的為患者提供益於細菌生長的有益「益生元」雞尾酒式組合或其他營養補充劑。有的實驗則通過施用改變腸道菌群的抗生素來影響腸 - 肺軸。 甚至全球營養公司雀巢也研究了是否可以通過營養干預影響腸道微生物群來預防哮喘。

鑒於某些腸道微生物可能對肺部健康有益，研究人員正在尋找治療肺部感染而不干擾腸道共生菌群的抗生素。瑞士洛桑大學醫院的Beno?tGuery率領的小組正在開展一項試驗，調查針對高度特異性病原體的「窄譜」抗生素是否比會消除有益的腸道微生物廣譜抗生素對於肺炎患者的治療成功率更高。初步30人試驗中的一半患者將使用廣譜抗生素碳青黴烯類， 而另一半則將使用頭孢菌素。

隨著糞便微生物群移植（FMT）越來越受歡迎，腸肺研究人員開始考慮其是否可用於改善肺部健康。肺炎是敗血症的最常見原因之一，美國某項研究發現，ICU中近20％的患者死於肺炎相關膿毒症。已有研究表明實施FMT恢復腸道菌群有助於緩解敗血症。因此，通過FMT治療潛在的肺炎可能是預防和治療敗血症的有效途徑。

參考文獻：

Chakradhar, S. (2017). "A curious connection: Teasing apart the link between gut microbes and lung disease." Nature Medicine 23(4): 402-404.

Tamburini, S. and J. C. Clemente (2017). "Neonatal gut microbiota induces lung immunity against pneumonia." Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology 14(5): 263-264.

來源：腸道科學

推薦閱讀：