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【科普營(yíng)養(yǎng)】腸道菌群竟然還可以遠(yuǎn)程調(diào)控哮喘?一文讀懂!

 臨床營(yíng)養(yǎng)網(wǎng) 2020-10-24

中國(guó)臨床營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)(lcyycc)


作者介紹

陳彬林

廣西壯族自治區(qū)婦幼保健院營(yíng)養(yǎng)科營(yíng)養(yǎng)醫(yī)師

《中國(guó)臨床營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)》簽約營(yíng)養(yǎng)師

注冊(cè)營(yíng)養(yǎng)師,公共衛(wèi)生執(zhí)業(yè)醫(yī)師,中山大學(xué)營(yíng)養(yǎng)學(xué)碩士

以第一作者發(fā)表論文于Clinical and Experimental Allergy 和《營(yíng)養(yǎng)學(xué)報(bào)》。

腸道菌群竟然還可以遠(yuǎn)程調(diào)控哮喘?一文讀懂!

注:本文為中國(guó)醫(yī)師協(xié)會(huì)科學(xué)普及分會(huì)兒童疾病專委會(huì)及產(chǎn)科科普征文參賽文章

1 正常氣道與哮喘氣道比較的模型圖(來(lái)源:wikiHow

相信看過(guò)美劇《生活大爆炸》的人都對(duì)里面“怪咖”科學(xué)家Leonard患有的哮喘病有深刻印象,在Leonard與女友Penny親熱時(shí)哮喘可能會(huì)突然發(fā)作,會(huì)因呼吸困難而導(dǎo)致尷尬的局面。在現(xiàn)實(shí)生活中,哮喘是全世界最常見的慢性呼吸道疾病之一,它可影響所有年齡段的人群,但是主要是在兒童期開始發(fā)病。最新發(fā)表于頂級(jí)醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》的一篇文章報(bào)道了哮喘在中國(guó)的嚴(yán)重負(fù)擔(dān),中國(guó)20歲及以上人群哮喘患病率為4.2%,患者總數(shù)達(dá)4570萬(wàn)【1】。


哮喘是下呼吸道的慢性炎癥性疾病,其存在多種表型,其中過(guò)敏性哮喘是最常見的一種。過(guò)敏性哮喘以嗜酸性粒細(xì)胞浸潤(rùn)性氣道炎癥、黏液過(guò)度分泌和氣道高反應(yīng)性引起的可逆性氣道阻塞為特征,臨床表現(xiàn)有喘息、氣促、胸悶和咳嗽,癥狀的發(fā)作、頻率和嚴(yán)重程度可隨時(shí)間而變化,許多證據(jù)表明抗原特異性的Th2細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子如IL-4、IL-5和IL-13共同促進(jìn)了哮喘的這些特征和臨床表現(xiàn)(圖1)。哮喘的發(fā)生和惡化可能取決于個(gè)人易感性、病毒感染、過(guò)敏原暴露、煙草煙霧暴露和室外空氣污染等。肺部以前被認(rèn)為是無(wú)菌的,而現(xiàn)在已被證實(shí)“寄居”著一群獨(dú)特的微生物群,研究表明哮喘和健康人群的肺菌群組成存在差異,提示微生物可能是引發(fā)哮喘的原因之一。氣道微生物在調(diào)節(jié)哮喘的潛力很容易被認(rèn)識(shí)到,因?yàn)樗鼈兒脱装Y部位非常接近,但是腸道微生物,盡管它們?cè)诮馄蕦W(xué)上與呼吸道是分離的,現(xiàn)在也被認(rèn)識(shí)到在哮喘中扮演著重要的角色。

這種腸道和肺之間的相互作用被稱為“腸肺軸(gut-lung axis)”,它強(qiáng)調(diào)了腸道和肺功能之間的相互聯(lián)系【4】。雖然“腸肺軸”的機(jī)制還沒有得到全面的理解,但腸道菌群被認(rèn)為在改變肺功能中起著重要的作用,并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一些作用的途徑。
人類腸道及其微生物群落的相互作用受到飲食和環(huán)境變化的調(diào)節(jié),從而導(dǎo)致了多種多樣的細(xì)菌選擇【2】。研究發(fā)現(xiàn)胎盤和胎糞中存在微生物群,表明胎兒在產(chǎn)前就接觸到了細(xì)菌。分娩的孕周和方式、產(chǎn)婦的年齡、飲食、住院時(shí)間、體重指數(shù)、吸煙狀況、社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況、母乳喂養(yǎng)和使用抗生素都會(huì)影響嬰兒微生物群的發(fā)展變化。許多微生物種屬的長(zhǎng)期穩(wěn)定性開始于大約2歲的年齡。

圖2 雙胞胎隊(duì)列中過(guò)敏與否的兒童腸道菌群差異示意圖[5]

早期腸道微生物失調(diào)目前被認(rèn)為是免疫失調(diào)的一個(gè)關(guān)鍵決定因素,它與廣泛的過(guò)敏性疾?。òㄏ┫嚓P(guān)【6】。但迄今為止,引起和(或)加重過(guò)敏癥的確切微生物仍不清楚。

一些研究人員在過(guò)敏嬰兒腸道中觀察到梭狀芽胞桿菌屬(Clostridium)、擬桿菌屬(Bacteroides)、大腸桿菌(Escherichia coli)的高度定植,而乳酸菌(Lactobacilli)、雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)相對(duì)缺乏,但其他小組報(bào)告的結(jié)果則完全相反。

一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn),嬰兒出生后第一個(gè)月腸道菌群多樣性偏低與7歲時(shí)哮喘有關(guān),但與變應(yīng)性鼻結(jié)膜炎無(wú)關(guān)【3】。在一項(xiàng)雙胞胎隊(duì)列(一些有過(guò)敏癥,一些沒有)研究中,研究者發(fā)現(xiàn)過(guò)敏的發(fā)生,特別是呼吸道過(guò)敏,與糞便中活潑瘤胃球菌(R. gnavus)豐度的增加有關(guān)(圖2)。同時(shí),在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,小鼠喂養(yǎng)活潑瘤胃球菌后發(fā)生了氣道炎癥,以結(jié)腸和肺部Th2細(xì)胞增加為特征,并且嗜酸性粒細(xì)胞和肥大細(xì)胞浸潤(rùn)結(jié)腸和肺組織【5】。加拿大的一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn),有哮喘風(fēng)險(xiǎn)的嬰兒在出生后100天內(nèi)表現(xiàn)出短暫的腸道微生物失調(diào)。

在有哮喘風(fēng)險(xiǎn)的兒童中,腸道中相對(duì)豐富的細(xì)菌屬——毛螺菌屬(Lachnospira)、韋榮球菌屬(Veillonella)、糞桿菌屬(Faecalibacterium)和羅氏菌屬(Rothia)的相對(duì)豐度顯著降低。這些腸道細(xì)菌類群豐度的降低,同時(shí)伴隨著糞便乙酸水平的降低,導(dǎo)致腸肝代謝產(chǎn)物的失調(diào)。用這四種細(xì)菌類群接種無(wú)菌小鼠改善了其成年后代的氣道炎癥,證明了這些細(xì)菌類群在避免哮喘發(fā)生發(fā)展中的因果作用。

在一項(xiàng)臨床干預(yù)研究中,給予分娩前一個(gè)月的產(chǎn)婦以及其分娩后六月內(nèi)的嬰兒每日服用乳酸菌、雙歧桿菌和丙酸桿菌(Propionibacterium spp.),顯著降低了與IgE相關(guān)的過(guò)敏性疾病,但這效應(yīng)只觀察到發(fā)生在剖腹產(chǎn)分娩的嬰兒身上。

圖3 不同量的膳食纖維攝入可改變過(guò)敏性氣道反應(yīng)并調(diào)節(jié)對(duì)炎癥性疾病的易感性[7]。膳食纖維被腸道微生物發(fā)酵代謝為SCFAs,可增加微生物多樣性,抑制巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞(DCs)的炎癥通路,促進(jìn)Treg細(xì)胞的發(fā)育,SCFAs還是促進(jìn)腸上皮完整性和細(xì)胞健康的保護(hù)因子。腸道SCFAs進(jìn)入血液循環(huán)并到達(dá)骨髓,在此促進(jìn)DCs前體的形成,并減少DCs在血液循環(huán)中的活化。

2014年一項(xiàng)發(fā)表在著名醫(yī)學(xué)期刊nature medicine的研究顯示富含膳食纖維的飲食不僅會(huì)改變腸道菌群,還會(huì)影響肺菌群,提示了營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)肺免疫的影響。膳食纖維提高血液中短鏈脂肪酸(SCFAs)的水平,進(jìn)而防止肺部的過(guò)敏性炎癥(圖3)【7】。維生素D缺乏是全球的普遍現(xiàn)象,其與早期的喘息以及哮喘控制不佳有關(guān)。維生素D具有抑制炎癥和感染的免疫調(diào)節(jié)活性,可能在塑造早期的腸道菌群中具有重要作用。有小樣本人群研究提示維生素D降低與糞菌群組成差異有關(guān),但還需要更大的隊(duì)列研究證實(shí)【8】。研究認(rèn)為食物多樣化的健康膳食模式對(duì)于預(yù)防嬰幼兒哮喘具有一定作用,中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì)推薦的嬰幼兒平衡膳食模式值得推薦(圖4)【10】。更多樣化的飲食可能通過(guò)對(duì)微生物群的調(diào)控間接影響耐受性的發(fā)展。


研究表明,飲食多樣性會(huì)增加?jì)雰涸谝胼o食期間的腸道微生物多樣性。增加微生物多樣性或某些有益細(xì)菌的豐度與減少過(guò)敏癥狀有關(guān)【9】。此外,多樣化的膳食可能提供了更多的具有保護(hù)性的n-3多不飽和脂肪酸和膳食纖維。這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)調(diào)了飲食和腸道菌群組成在決定肺免疫反應(yīng)中的重要性。

最后,通過(guò)提高我們對(duì)微生物組在哮喘中作用的認(rèn)識(shí),可以開發(fā)出通過(guò)飲食、益生菌、糞菌群或選擇性細(xì)菌移植來(lái)改變微生物組的新治療策略。這些治療方法對(duì)整個(gè)微生物群的影響以及對(duì)疾病的治療機(jī)制在很大程度上仍是未知的,需要全面正確認(rèn)識(shí)這些治療方法的影響。

圖4 中國(guó)7-24月齡嬰幼兒平衡膳食寶塔

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10. 中國(guó)營(yíng)養(yǎng)學(xué)會(huì), 中國(guó)居民膳食指南-2016[M]. 北京: 人民衛(wèi)生出版社, 2016.

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