口腔微生物与炎症性肠病关系的研究进展

    炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）是一类以慢性、复发性炎症反应和肠道损伤为特征的疾病，包括克罗恩病（Crohn's disease，CD）和溃疡性结肠炎（ulcerative colitis，UC）。IBD主要以肠道炎症表现为主，但有0.7%~37.0%的IBD患者会出现口腔症状。
    有研究表明IBD 与许多口腔疾病存在关联性，包括牙周炎、龋病、根尖周炎、黏膜病变等。目前关于IBD的发病机制尚未完全清楚，异常的宿主免疫激活以及宿主-微生物交互作用异常在其发生发展中可能具有重要作用。
    近年来，越来越多的证据表明在胃肠道疾病的发病机制中可能存在“口-肠”轴的影响。一方面，口腔疾病引起的一系列免疫反应也许是口腔微生物影响系统性疾病的间接机制，另一方面，也有不少研究表明口腔菌群可能可以通过直接易位至肠道从而影响肠道疾病的进程。本综述将介绍近几年口腔微生物与IBD发生发展相关的研究进展，以期为IBD的诊断、预防和治疗提供新的思路。
    1. IBD与口腔疾病关系密切
    牙周炎是一类由菌斑生物膜引起的慢性炎症性疾病，与IBD具有类似的发病机制，因此两者间的关系受到研究者的广泛关注。IBD患者口腔疾病患病率及严重性增加。Flemmig等发现IBD患者的牙周炎患病率比健康对照者高11.9%。此外，多项研究显示与非IBD患者相比，IBD患者除具有更高的牙周炎患病率外，其牙周病病变程度更重且累及范围更广。除了成年IBD患者外，Koutsochristou等观察了青少年及儿童IBD患者的口腔疾病情况，发现在同样的口腔卫生状况下，IBD组牙龈炎症更重且需要更多的牙周治疗。
    龋病、根尖周炎等口腔常见疾病也被证实与IBD相关。在多项病例-对照研究中均发现成人及儿童IBD 患者的患龋率均高于健康对照。Poyato-Borrego等进行的一项性别、年龄匹配的病例-对照研究中发现，IBD患者中存在慢性根尖周炎的比例（35.2%）显著高于健康对照组（16.7%）。上述研究表明，口腔疾病和肠道炎症反应密切相关。IBD患者口腔疾病患病率及严重性的增加可能部分来自口腔微生物的改变。另一方面，口腔疾病会引起口腔微生物的改变，导致肠道微生物的失衡，从而影响IBD的发生发展。
    2. IBD患者的口腔菌群特征
    尽管已有文献报道了IBD与口腔疾病间明显的关联性，然而机制尚未明确。Said等利用16SrRNA测序技术检测了IBD 患者和健康对照者的唾液微生物组成，发现IBD患者唾液中拟杆菌门显著增多，而变形菌门下降；在属水平，IBD患者普氏菌和韦荣球菌增多，而链球菌和嗜血杆菌减少。同时对唾液里的免疫学指标进行检测，发现上述种属的丰度与唾液中的溶菌酶和IL-1β存在明显相关性。
    最近的一项研究也报道了类似现象，IBD患者唾液菌群生物多样性及组成发生了改变，具体为TM7、SR1、纤毛菌、普氏菌、布雷德菌和阿托波菌等丰度增加，而链球菌和罗氏菌下降。值得注意的是TM7和SR1丰度与IBD相关的炎性细胞因子水平呈正相关。这些研究表明唾液菌群的改变与IBD炎性免疫反应有关。
    此外，UC和CD 唾液菌群呈现不同的特点。一项纳入67例IBD患者及25例健康对照的研究中发现，UC患者唾液中链球菌和肠杆菌科升高，毛螺菌科和普氏菌降低。而在CD患者中，韦荣球菌升高，奈瑟氏菌和嗜血杆菌下降。这些IBD相关的口腔细菌表现出与肠道细菌的变化趋势具有一致性，同时与白细胞存在关联。儿童IBD患者的口腔菌群也呈现一定的特征。在儿童CD患者的舌部样本中发现微生物的多样性显著下降，梭杆菌门和厚壁菌门数量减少。
    除了唾液菌群，龈下菌斑的特点也能反映口腔微生物与IBD的相关性。一项队列研究中表明，在CD小儿患者的龈下菌斑样本中二氧化碳噬纤维菌、罗氏菌和TM7富集。对CD进行有效治疗8周后CD患者龈下菌斑微生物的特点更接近于健康对照。以上研究表明口腔微生物与IBD具有相关性，口腔微生物的一些特定的改变有望作为IBD早期诊断及疾病活动性的有效指标。
    3.口腔菌群可能参与了IBD的发生与发展
    口腔相关细菌已被发现存在于许多口外疾病中，尤其是消化系统疾病，如IBD和消化道肿瘤。成人每天吞咽1.0~1.5L唾液，唾液中一些特定的细菌有可能通过抵抗唾液、胃酸、胆汁酸和肠液的作用，最终在肠道中定植，影响肠道微生态平衡及肠道结构功能。
    一些特定的口腔细菌在IBD口腔样本中具有较高的检出率。通过PCR检测发现在UC患者唾液中弯曲杆菌的检出率为100%，在CD患者中为85%。而在健康对照组中检出率仅为75%。在CD患者中，龋病关键致病菌变异链球菌唾液检出率显著高于对照组。在龈下菌斑样本中发现，147例CD患者中有139例检测出弯曲杆菌，检出率高达94.6%。而作为牙周炎关键致病菌之一的牙龈卟啉单胞菌的龈下菌斑检出率也有62.6%。
    上述口腔特定细菌在IBD患者粪便样本中的高丰度也间接提示口腔细菌可能参与了肠道疾病的进程。Man等利用PCR技术检测到弯曲杆菌在小儿CD患者粪便样本中富集。在应用16SrRNA测序技术的研究中发现，UC患者粪便中链球菌和柯林斯氏菌富集，而在CD中则小杆菌和梭杆菌富集。而在术后复发的IBD患者中，粪便中链球菌的丰度更高。IBD患者粪便中韦荣球菌、梭杆菌和链球菌增多，并且与粪便中的钙卫蛋白水平相关。
    在肠道活检样本中，口腔相关细菌的检出为口腔微生物参与IBD的疾病发生提供了更为直接的证据。Jaclyn等通过分离、培养、16SrRNA基因测序发现在CD和UC患者结肠组织样本中具核梭杆菌富集。Gevers等同时对儿童CD患者的回肠、直肠组织样本和粪便进行测序，发现具核梭杆菌、副流感嗜血杆菌、小韦荣球菌、麻疹孪生球菌种富集，并且这些口腔相关细菌丰度与疾病进程密切相关。
    另一项关于小儿UC患者的研究也得出相似的结论。与粪便中的菌群丰度相比，肠道组织样本中的细菌含量与疾病的关系更为紧密。与病变旁健康组织相比，发现普氏菌、孪生菌、梭杆菌、伴放线聚集杆菌、棒状杆菌等在病变组织内富集。另一项研究通过测序发现克雷伯菌等口腔来源的细菌可在IBD患者肠道内定植，引发严重的肠道炎症，进一步证实了口腔来源的细菌可能直接参与了IBD的进展。
    4.口腔菌群影响IBD的可能机制
    IBD的具体病因和发病机制尚未完全清楚，普遍认为肠道微生态失衡、肠道屏障功能受损和免疫调节紊乱等是影响疾病的重要因素。近年来，越来越多的证据提示口腔微生物可能直接参与了IBD的发生及进展。
    学者Read等提出了“多阶段发展模式”学说，即认为口腔微生物影响IBD的过程包括以下几个阶段：（1）口腔特定细菌的丰度增高及毒力增加，肠道的定植抵抗力大大降低；（2）口腔特定细菌易位至肠道；（3）口腔特定细菌在肠道定植，影响IBD的发生和发展进程。因此，口腔菌群影响IBD的机制可能包括以下几个方面：
    4.1 导致肠道菌群紊乱
    第一阶段首先开始于口腔中一些特定细菌的增多，口腔疾病状态下，特别是牙周炎，某些致病性细菌数量增多。正常情况下，随唾液吞咽的口腔细菌很难定植于健康的肠道，一方面由于肠道具有物理性屏障，另一方面肠道内的共生菌会产生细菌素、抗生素和代谢物等抵抗外源性细菌。而在肠道的定植抵抗力下降后，口腔菌群会易位至肠道并成功定植。
    在IBD患者中质子泵抑制剂及抗生素类药物的使用也会加剧肠道和口腔微生态的失调，可能进一步促进了口腔特定细菌的肠道易位及定植。已有研究表明了口腔细菌向肠道易位。在一项大样本研究中，对唾液和粪便微生物群进行单核苷酸变异分析，表明类风湿关节炎、结直肠癌患者肠道中富集的数个菌种来源于口腔。
    前期研究表明，牙周炎患者和健康对照人群的唾液菌群有着显著的差异，牙周炎患者唾液拟杆菌门、梭杆菌门丰度增加，厚壁菌门/拟杆菌门比值下降。牙周炎患者唾液菌群和健康对照唾液菌群灌胃到小鼠后会产生不同肠菌特征，并且牙周炎患者唾液菌群会促进结肠炎的发展。在葡聚糖硫酸钠（dextran sulphate sodium，DSS）诱导结肠炎后小鼠肠道菌群多样性显著下降，然而牙周炎患者唾液菌群造成的肠菌特征在DSS条件下具有较高的多样性，这些菌群可能在结肠炎的发展中发挥了重要作用。推测牙周炎也可能通过唾液菌群导致肠菌紊乱，影响结肠炎的发生。
    4.2 加剧肠道屏障破坏
    肠上皮屏障主要由粘液层、肠上皮细胞和紧密连接蛋白组成，是保护肠道组织免受细菌入侵的物理屏障和生物屏障。粘液层主要由杯状细胞分泌的MUC2粘蛋白组成，是抵御病原微生物的第一道防线。粘液层的损伤是IBD的重要病理过程。弯曲杆菌和具核梭杆菌已被证实可以从口腔易位到肠道定植，并且与IBD 的进程有关。
    弯曲杆菌其中的一个病理型AToCC可以编码连接小带毒素Zot，增加肠道上皮通透性，并促进宿主上皮细胞的炎症反应。此外，弯曲杆菌还可以上调PAR2的表达和破坏紧密连接和细胞骨架重建过程。具核梭杆菌的定植和侵袭也可通过影响MUC2粘蛋白的产生促进肠道炎症的进展。与健康对照组肠道黏膜分离的菌株相比，CD患者病损处分离的具核梭杆菌具有更高的侵袭性，更大程度地增强了MUC2和肿瘤坏死因子的表达。肺炎克雷伯菌和牙龈卟啉单胞菌也具有侵袭小鼠结肠上皮细胞，破坏肠道屏障功能的能力。
    4.3 影响宿主的免疫炎症反应
    在固有免疫过程中，克雷伯菌等口腔菌群会异位定植于肠道，激活肠道单核吞噬细胞IL-1β信号通路，加剧小鼠的结肠炎症。弯曲杆菌也会通过Zot激活巨噬细胞的炎性小体信号，从而增加促炎因子TNF和IL-8的表达水平。具核梭杆菌可通过直接与抑制受体结合阻断自然杀伤细胞的杀伤能力，或在巨噬细胞内存活从而逃避淋巴细胞介导的杀伤作用。
    在牙周炎-结肠炎小鼠模型中，Kitamoto等发现牙周炎会诱导Th17产生，这些Th17细胞可在结肠炎发生过程从口腔迁移到肠道，被在肠道中定植的克雷伯菌等口腔相关细菌激活，加剧Th17和Th1相关的结肠炎。Atarashi等报道了从2例CD患者唾液菌群中分离得到的肺炎克雷伯菌，特别是Kp-2H7，通过Toll样受体4（TLR4）信号通路激活DCs和上皮细胞，刺激IL-18的分泌，引起Th1细胞的招募和激活，从而导致肠道炎症。
    具核梭杆菌也会诱导CD4+ 的T细胞向Th1和Th17分化从而加剧小鼠结肠炎症。此外，具核梭杆菌的毒力因子可以抑制T 细胞的能力，外膜蛋白Fap2和RadD可以诱导人类淋巴细胞中的细胞死亡。在另一项评估不同弯曲杆菌对TLR和他们共同受体表达影响的研究中发现，弯曲杆菌可以上调HT-29细胞中TLR4和MD-2的表达。
    5.口腔微生物在IBD的辅助诊断与治疗的应用
    5.1 辅助诊断
    口腔菌群的收集具有无创、方便等特点，在辅助疾病诊断方面具有优势。IBD患者的口腔菌群具有一定的特点，并且其变化常与炎症指标或疾病的活动性相关。有研究对UC、CD患者和健康对照者的唾液菌群进行分析，发现棒状杆菌和不动杆菌是UC相关特征菌，乳杆菌、双歧杆菌、链球菌、假单胞菌和斯卡多维亚菌是CD相关特征菌。而健康对照中的特征菌为Anaerovorax、卟啉单胞菌、罗氏菌、卡氏菌、颗粒链菌和奈瑟菌。
    在一个小样本的纵向研究中对这些特征菌预测效率进行验证，发现UC和CD患者经过治疗后，唾液中的菌群特征会接近于健康对照。虽然目前相关研究有限，但随着IBD患者口腔菌群特征研究的深入，通过检测口腔中的特定菌群，有望成为IBD诊断及疗效预测的一个有效策略。
    5.2 辅助治疗
    已有不少牙周致病菌已被证实与系统性疾病具有相关性。牙周基础治疗可以改变唾液或牙周菌群成分，使其更接近健康牙周的菌群特征。本课题组前期开展的动物实验研究也表明牙周基础治疗可以改变肠道菌群成分，增加肠道菌群多样性，改善受损肠道黏膜屏障功能。因此，对IBD患者进行良好的菌斑控制有助于建立更好的牙周/口腔微生态，改善肠道炎症，对IBD的治疗具有一定的积极意义。
    研发微生物调节剂是近年来新兴的治疗手段，大量研究展示了益生菌及益生元在辅助牙周治疗中的应用潜力。并且使用益生菌可以通过改善肠道菌群组成、增强肠道屏障功能、调节免疫反应来缓解肠道的炎症反应。益生菌的使用虽可获得一定的临床益处，但在没有获得特定微生物与特定分子的特异性营养代谢关系前，很难获得比较明确的疗效预期性。
    目前，也有很多研究者探索了针对特异致病菌的靶向治疗。Duan等利用靶向粪肠球菌的噬菌体特异性杀灭肠道中分泌细胞素的粪肠球菌，有效减轻了酒精诱导的肝损伤。Zheng等通过从人唾液中分离出具核梭杆菌特异性噬菌体，将其与装载了药物的纳米颗粒相连，从而实现肠道肿瘤组织中的具核梭杆菌的特异性清除。这些噬菌体的应用使得精准清除口腔中一些IBD相关细菌成为可能，可为IBD的早期预防和治疗提供辅助策略。
    6.总结与展望
    综上所述，IBD患者口腔菌群具有一定的特征，口腔微生态的失衡可能与IBD 的发生发展相关。一些特定的口腔细菌可能易位至肠道定植，参与了IBD的疾病进程。基于大样本的微生物检测数据构建多菌种IBD预测模型，有望实现利用口腔微生物作为IBD早期诊断及监测疾病活动性的辅助工具。此外，针对口腔中IBD相关的特定微生物，设计有效的精准清除策略，可以成为预防和治疗IBD的一种极具潜力的方法。这一领域的研究还处于起步阶段，值得进行更多的探索。