人類健康與腸道菌群息息相關，腸道菌群通過促進腸免疫系統發育、誘導T細胞分化等多種途徑調節機體免疫功能，使之處於平衡狀態，從而避免或減少免疫相關疾病的發生。過敏性疾病與自身免疫系統發育不全、免疫調控機制不完善有關，並且，過敏患兒體內菌群分布及多樣性較健康兒童有明顯的差異，因此過敏性疾病與腸道菌群的功能狀態密切相關。該文就兒童常見過敏性疾病如食物過敏、濕疹、哮喘、過敏性紫癜等與腸道菌群的相關性及作用機制進行綜述。
【關鍵詞】 腸道菌群；過敏性疾病；免疫反應；益生菌
Research progress of intestinal flora and childhood allergic diseases
【Abstract】 Human health is closely related to the intestinal flora. The intestinal flora regulates the body's immune function by promoting the development of the immune system of the intestine, inducing differentiation of T cells, and other ways, so that it is in equilibrium, thereby avoiding or reducing the occurrence of immune-related diseases. Allergic diseases are related to incomplete development of the autoimmune system and imperfect immune control mechanisms. Moreover, the distribution and diversity of bacterial flora in children with allergies are significantly different from those in healthy children. Therefore, allergic diseases are closely related to the functional status of the intestinal flora. This article reviews the associations and mechanisms of common childhood allergic diseases such as food allergies, eczema, asthma, and anaphylactoid purpura with intestinal flora.
【Key words】Intestinal flora；Allergic diseases；Immune response；Probiotics
過敏性疾病的發生是由環境因素和遺傳因素相互作用的結果，是一個動態發展的過程，嬰幼兒以食物過敏症和特應性皮炎為主，隨著年齡增長，變應性鼻炎、支氣管哮喘等疾病逐漸占主要地位。在不同人群中，過敏性疾病的發生順序可能不同。人類基因表型不可能在短時間內發生明顯變異，故認為環境因素對於近年來過敏性疾病發病率增高起主要作用。早期隊列研究表明，過敏性疾病患兒和健康兒童腸道菌群組成存在顯著差異，且腸道菌群失調先於過敏性疾病的發生。本文就腸道菌群與兒童過敏性疾病的關係，以及幾種常見的兒童過敏性疾病作一綜述。
1 腸道菌群概述
最近研究發現，胎兒娩出前腸道菌群就已經存在，出生後隨著接觸周圍環境及年齡增長，腸道內優勢菌群由兼性厭氧菌過渡到厭氧菌，其多樣性也在不斷改變。新生兒腸道菌群是變化的，直到１歲左右建立一個類似於成人的穩定菌群，3歲左右腸道菌群才完全成熟［1］。0～3歲是腸道菌群及免疫系統發展、成熟的關鍵時期。一項前瞻性研究對24例愛沙尼亞兒童和20例瑞典兒童分別於生後5～6日齡、1月齡、6月齡、12月齡進行菌群測定，並隨訪受試兒童2歲內過敏性疾病發生情況，發現日後出現過敏性疾病的患兒，其1月齡時腸球菌減少，3月齡時梭菌增高，6月齡時金黃色葡萄球菌增高，1年內多次測定雙歧桿菌計數均偏低，通過螢光原位雜交技術發現，過敏患兒在新生兒期的糞便中梭狀芽孢桿菌較高，而雙歧桿菌減少，說明在過敏症狀出現之前，腸道菌群失調就已經存在，而非繼發現象。Johansson等［2］發現，健康兒童菌群定植迅速且豐富，而過敏兒童在嬰兒期菌群定植遲緩且單一。這種腸道菌群的不成熟，可能是嬰幼兒過敏性疾病多於成年人的原因之一。
「益生菌」是一種活的微生物，被定義為對宿主健康有益的微生物製劑，與任何活的微生物一樣，它們受到體外和體內環境的雙重影響，目前認為食用是安全的。益生菌可通過提高酶活性對腸腔內的生態系統產生直接影響，同時調節宿主免疫應答，從而減輕小兒免疫介導的疾病。世界過敏協會目前建議使用益生菌預防過敏兒童，高風險孕婦和哺乳期母親以及發生過敏性疾病高風險嬰兒（基於家族史）的過敏預防［3］。當前較為確定的益生菌有短雙歧桿菌、長雙歧桿菌、雙歧桿菌，乳酸桿菌和雙歧桿菌的代表菌種已被用作微生物製劑用於臨床，早期使用可定植在嬰兒腸道並調節宿主的免疫應答［4］。長雙歧桿菌是迄今為止在1歲嬰兒中發現的最主要的物種（平均相對丰度為37％）［5］。嬰兒腸道中的克勞氏芽孢桿菌、嗜酸乳桿菌、乳酸桿菌GG、植物乳桿菌、副乾酪乳桿菌、保加利亞乳桿菌、嗜熱鏈球菌、大腸桿菌（尼氏大腸桿菌1917）和酵母如布拉酵母菌等，都有益於避免多種胃腸疾病的發生［6］。
2 過敏性疾病的發生機制
2.1 「T reg／T h17 平衡」
最近發現的T hl7是CD 4效應T細胞的亞群，能分泌促炎因子IL-17，並對哮喘患者氣道腺體的高分泌、高反應性及重塑起作用，同時主宰著過敏性疾病的發生髮展。「T reg／T h17 平衡」被打破是目前認為過敏性疾病乃至自身免疫性疾病發病的主要因素，也是「衛生假說」的免疫學基礎［7］。
2.2 衛生假說
早期微生物暴露通過免疫刺激誘導免疫耐受，低衛生環境、發酵食品、未經高溫消毒的乳製品、在農場生活和早期使用益生菌等暴露於多樣化的微生物環境里，增加抗原暴露刺激免疫系統向更穩定的方向發展，減少過敏反應的發生［8］。細菌和病毒感染引發自然免疫，可以誘導Thl型細胞因子的釋放，胎兒及出生時免疫反應表現為Th2型優勢，隨著生後環境中抗原的刺激，免疫反應逐漸向Thl型轉化，達到「Thl／Th2平衡」。「過度衛生」的環境（例：抗生素的廣泛使用）使得嬰兒受環境中抗原刺激的機會減少，造成機體免疫反應向Th2偏移，分泌的IL-4、IL-5、IL -13等細胞因子增多，刺激B細胞產生IgE，使嗜酸性粒細胞增殖活化，釋放炎症介質和細胞因子，導致過敏性疾病的發生。實驗性無菌（生殖細胞）小鼠模型證明，當微生物定殖被延遲時，腸相關淋巴組織不能發展，導致Th2免疫應答。B細胞產生的腸相關淋巴組織中的分泌性IgA通過結合腸道中的過敏原阻止其攝取來促進口服耐受，因此， 微生物定殖在Th1的發展中是重要的［9-10］。生命早期抗原刺激減少，影響微生物定植，導致「Thl／Th2平衡」偏移，延緩了免疫耐受的形成，早期微生物暴露可影響機體的免疫系統發育，暴露的缺乏可導致以後對無害抗原的異常免疫應答［11］。
3 嬰幼兒過敏性疾病
3.1 食物過敏
對食物過敏者存在腸道屏障損害和腸道菌群失調。Canani等［12］研究益生菌對牛奶過敏嬰兒腸道菌群的影響，發現添加鼠李糖乳桿菌GG（LGG）的深度水解酪蛋白（EHCF）導致與丁酸鹽產生的相關特定細菌富集。丁酸鹽是已知的結腸細胞基質，並且與腸道完整性有關。與單用EHCF相比，使用EHCF和LGG治療的嬰兒在治療6個月後丁酸鹽增長呈雙峰分布。微生物代謝物丁酸鹽和丙酸鹽對組蛋白脫乙醯酶具有抑制作用，其可促進外周誘導的Treg的發展［13］。瘤胃球菌屬在丁酸鹽富集後增多，而類桿菌卻明顯減少，它們之間相互作用形成負反饋導致丁酸增多，同時保護了腸道完整性。梁燕婷［14］等研究發現：不論採用何種喂養方式，發生食物過敏的嬰兒，腸道內雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌均顯著減少，而腸桿菌含量顯著提高。乳酸桿菌、雙歧桿菌等有益菌群可發酵結腸中的膳食纖維、抗性澱粉、低聚糖等不易消化的糖類產生短鏈脂肪酸，主要包括乙酸、丙酸和丁酸等。短鏈脂肪酸的產生能夠提供菌群自身生長所需的能量，降低腸道內pH值，促進黏膜細胞的生長，減少促炎症因子的生成，提高腸道的穩定性。腸道菌群失調後，與梭菌相關的乙酸含量明顯增高，與乳酸桿菌相關的丙酸、異丁酸、丁酸和異戊酸水平降低。通過檢測其糞便中菌群相關代謝產物，研究者發現過敏性疾病嬰兒糞便中丙酸、異丁酸、丁酸、異戊酸和戊酸水平降低，而異己酸明顯增高，提示兩者間的腸道菌群及其代謝存在差異。
3.2 濕疹
又稱特應性皮炎，是兒童期常見的慢性皮膚疾病。相對於健康人，濕疹患兒表現出「有益菌」和「有害菌」的豐富度改變，很多因素（例如：飲食、體力活動的程度、以及懷孕期間使用的廣譜抗生素）都通過影響腸道菌群來與濕疹疾病相關聯，患兒糞便中雙歧桿菌、乳酸桿菌較正常兒童少，大腸埃希菌多，口服雙歧桿菌能刺激T hl細胞因子的產生，使宿主免疫向T hl偏移。與健康嬰兒相比，濕疹嬰兒的擬桿菌丰度、變形桿菌門和腸桿菌科的丰度明顯降低。變形菌門的丰度與TLR4誘導的TNF-cx呈負相關；腸桿菌科的丰度與TLR4誘導的TNF-α和IL-6呈負相關［15］。同時，濕疹嬰兒的彎曲桿菌明顯增多，而氏菌屬明顯少於對照組。彎曲桿菌可以破壞腸上皮屏障，允許非侵入性細菌（例如：大腸桿菌）易位加劇腸道屏障的損壞，並為敏感嬰兒炎症反應的啟動奠定了基礎［16］。出生後的第一年裡，IgE相關性濕疹嬰兒放線菌多樣性明顯降低，此外還發現，疣微菌屬與維持腸道健康有關［17］。金黃色葡萄球菌產生許多被稱為超級抗原的T細胞，從而激活腸毒素產生。超級抗原和粘附素基因組合體隨金黃色葡萄球菌一同定植在腸道，與濕疹的後續發展成負相關。金黃色葡萄球菌作為抗原刺激促進嬰兒免疫系統的成熟、激發免疫反應對嬰兒起保護作用［18］。
3.3 哮喘
哮喘是兒科最常見的慢性疾病，腸道菌群的早期建立對免疫系統發育，特別是易患哮喘嬰兒有顯著影響，免疫學研究發現腸道菌群與過敏性哮喘和特應性皮炎中免疫球蛋白A（IgA）、IgG和IgM介導的致敏作用之間存在明顯關聯。由「衛生假說」延伸出的「微生物假說」中提到，有家庭寵物或居住在農場附近的兒童，他們暴露於和20世紀早期環境相似的「家庭微生物」菌群中，來抵制更大「家庭衛生」的趨勢。家庭微生物群可能直接或間接地影響嬰兒的免疫系統發育、成熟，甚至是免於疾病的侵擾，例如過敏性哮喘［19］。的確，與奶牛、稻草接觸，並且食用未加工的牛奶可以提供針對哮喘的保護［20］。類桿菌門多樣性降低與哮喘風險增加有關［21］哮喘急性發作時患兒體內菌群中變形桿菌丰度顯著增加, 而變形桿菌丰度增加與氣道高反應性有關［22］。土耳其0～3歲兒童的一項研究發現，哮喘患兒中長雙歧桿菌檢出率較正常兒童低［23-24］。通過對鼠類口服羅伊氏乳桿菌的研究中發現，實驗對象的肺部炎症細胞明顯減少並且減輕了氣道過敏反應，進一步的研究表明，其機制正是由於羅伊氏乳桿菌激發了Treg細胞的免疫調節功能［25］。挪威一項包含40614例樣本的大規模隊列研究表明，母親孕期服用含益生菌乳製品的兒童，其3歲時過敏性濕疹、結膜炎的發病率較對照組降低，但哮喘的發病率無顯著差異［26］。
3.4 過敏性紫癜
過敏性紫癜是兒童期常見的血管炎，有益菌由於炎症導致腸黏膜水腫、出血以至於黏膜遭受損壞而失去黏附位置，數量減少，以致病原菌或條件致病菌由於有益菌的競爭抑制作用減弱而增加。IgA是腸黏膜屏障的核心組成部分，對免疫保護起著關鍵作用，分泌型IgA（secreted IgA，slgA）可以耐受共生菌、結合病原體或共生菌的抗原以維持腸道非炎性環境。當菌群失調時則會誘導特異性黏膜sIgA反應，導致腸道sIgA 數量降低，以至於病原菌定植或入侵腸上皮細胞，腸腔內的共生菌等抗原成分會被其它炎性細胞直接攝取而導致腸黏膜受損、屏障功能減弱、引發炎症反應產生過敏。陳超等［27］研究顯示過敏性紫癜患兒腸黏膜免疫屏障出現受損，腸黏膜免疫機能減弱，糞便sIgA數量顯著降低，以雙歧桿菌為代表專性厭氧菌數量減少，以大腸桿菌代表的兼性厭氧細菌的數量升高。流行病學調查表明，過敏性紫癜患兒與健康兒童相比體內的腸道菌群有所不同，梭狀芽胞桿菌含量較高，雙歧桿菌含量較低，同時，糞便菌群中變形菌門、歐文氏菌屬(從目到屬)、擬桿菌屬、巨單胞菌屬、腸球菌屬(從科到屬)丰度高於健康兒童。羅文等［28］發現過敏性紫癜患兒糞便菌群中雙歧桿菌屬(從目到屬)、鏈球菌屬(從目到屬)、普拉梭菌種(從科到種)丰度低於健康兒童。
4 結語
綜上所述，腸道菌群失調實際上是菌群多樣性發生了變化，「有益菌」的減少，「有害菌」的增多，早期微生物定植有益於免疫系統的成熟、降低過敏性疾病發生的風險。腸道菌群種類繁多，具體的作用及危害我們還了解甚少，益生菌有助於增強腸道健康，但對於菌株的品種、攝入劑量及時間的選擇，仍需要大量的研究來進一步確定。選擇雙歧桿菌種屬的細菌成分體外培養未成熟DC，再誘導T細胞產生分化，這有可能成為過敏性疾病的初級預防的新途徑［29］。因此通過調整腸道菌群，有望預防或緩解兒童過敏性疾病的發生髮展，更好地提高兒童的生活質量及健康指數。
參考文獻
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