摘要:結(jié)核病(TB)是由結(jié)核分枝桿菌(MTB)引起的全球重大健康威脅,而我們腸道內(nèi)的腸道菌群(GM),這個由萬億微生物組成的 “隱形器官”,正逐漸成為對抗結(jié)核的新突破口。本文總結(jié)了當前研究核心:腸道菌群與結(jié)核存在雙向作用——MTB 感染會打亂腸道菌群平衡,而菌群失調(diào)又會通過影響免疫力、藥物代謝加劇結(jié)核進展;借助下一代測序(NGS)、多組學技術和人工智能(AI),我們能更清晰解析二者關系;腸道菌群還可作為結(jié)核診斷的生物標志物和治療靶點,但目前仍面臨樣本量小、人群差異大等挑戰(zhàn)。未來針對菌群的干預,可能為結(jié)核防控提供新工具。
一、結(jié)核與腸道菌群:雙向 “拉扯” 的關系
MTB 感染不只是肺部的 “戰(zhàn)斗”,還會悄悄改變腸道菌群的結(jié)構(gòu),而腸道菌群的變化又會反過來影響結(jié)核的發(fā)生和發(fā)展,形成一場雙向 “拉扯”。
1. 結(jié)核會讓腸道菌群 “亂了套”
研究發(fā)現(xiàn),結(jié)核患者的腸道菌群和健康人比,有三個明顯變化(表 1):一是菌群多樣性顯著降低,比如 α 多樣性(物種豐富度)下降,且多樣性越低的患者,治療失敗風險越高、病情進展越快;二是特定菌群 “此消彼長”,比如促炎的腸桿菌科增多,而有益的雙歧桿菌、布勞特氏菌減少;三是短鏈脂肪酸(SCFAs)產(chǎn)生菌減少——SCFAs 是腸道有益菌(如糞桿菌、羅斯氏菌)產(chǎn)生的關鍵物質(zhì),能維持腸道屏障、調(diào)節(jié)免疫力,它的減少會讓腸道 “變脆弱”,還會削弱巨噬細胞殺滅 MTB 的能力。
更糟的是,MTB 引發(fā)的慢性炎癥會進一步破壞腸道菌群,比如釋放的干擾素 -γ(IFN-γ)、白細胞介素 - 17(IL-17)會抑制有益菌生長,形成 “炎癥→菌群失調(diào)→更嚴重炎癥” 的惡性循環(huán)。
表1 結(jié)核患者和動物模型中腸道菌群組成變化概述
2. 腸道菌群失調(diào)會 “助紂為虐”
腸道菌群亂了,不僅會讓腸道 “漏”—— 腸道屏障受損,導致 MTB 更容易進入血液擴散,還會通過 “腸 - 肺軸” 影響肺部免疫力(圖 1、圖 2)。比如普雷沃菌減少會削弱腸道黏膜完整性,腸桿菌科增多會釋放脂多糖(LPS),激活免疫細胞釋放炎癥因子(如腫瘤壞死因子 -α(TNF-α)),反而抑制巨噬細胞殺滅 MTB 的能力。
圖 1 腸道菌群失調(diào)與結(jié)核進展的關系
該圖顯示,腸道菌群失調(diào)的核心是 “有益菌少、有害菌多”:短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌(布勞特氏菌、羅斯氏菌等)減少,而擬桿菌、普雷沃菌等潛在有害菌增多,最終導致腸道通透性增加、黏膜免疫紊亂,讓 MTB 有機可乘。
圖2 健康與失調(diào)腸道菌群的對比
健康腸道中,乳桿菌、雙歧桿菌等有益菌通過產(chǎn)生短鏈脂肪酸、細菌素維持腸道屏障;失調(diào)腸道中,菌群多樣性降低、有害菌(如腸桿菌科)增多,會破壞腸道上皮,還會通過 LPS 激活免疫通路,加劇肺部炎癥。
二、腸道菌群與抗結(jié)核藥物:相互影響的 “搭檔”
治療結(jié)核的抗結(jié)核藥物(ATD)(如異煙肼、利福平)是 “雙刃劍”—— 能殺 MTB,卻也會 “誤傷” 腸道菌群;而腸道菌群又會反過來影響藥物的吸收、代謝和副作用。
1. 抗結(jié)核藥物會 “打亂” 腸道菌群
研究發(fā)現(xiàn),服用 ATD 后,患者腸道菌群會出現(xiàn)長期紊亂:比如羅斯氏菌、糞桿菌等有益菌減少,而可能致病的腸球菌增多;更嚴重的是,這種紊亂會持續(xù)到治療結(jié)束后,甚至影響免疫力 —— 比如短鏈脂肪酸減少會削弱抗 MTB 的免疫反應,增加治療失敗風險(表 2)。
表 2 抗結(jié)核治療對腸道菌群的影響
2. 腸道菌群能 “調(diào)節(jié)” 藥物效果
腸道菌群不是被動 “挨打”,它還能影響藥物的代謝:比如某些菌群能分解利福平(RIF),降低藥物在體內(nèi)的濃度;而雙歧桿菌的減少會讓異煙肼(INH)的肝毒性增加。好在研究發(fā)現(xiàn),補充鼠李糖乳桿菌等益生菌,能通過調(diào)節(jié)短鏈脂肪酸,減輕 ATD 引起的胃腸道副作用,甚至提升藥物療效。
三、腸道菌群如何 “指揮” 抗結(jié)核免疫?
腸道菌群是免疫系統(tǒng)的 “調(diào)節(jié)器”,它能通過三種方式影響抗結(jié)核免疫:
1. 直接 “訓練” 先天免疫
腸道菌群的成分(如 LPS、肽聚糖)會與免疫細胞表面的 Toll 樣受體(TLRs)結(jié)合,激活巨噬細胞、樹突狀細胞,促進炎癥因子(如 IL-6、TNF-α)釋放,幫身體識別 MTB。但菌群失調(diào)時,這種 “訓練” 會失控 —— 比如 LPS 過多會引發(fā)過度炎癥,反而抑制巨噬細胞殺菌。
2. 靠代謝物 “遠程調(diào)控”
腸道有益菌產(chǎn)生的短鏈脂肪酸(SCFAs),能通過血液到達肺部,增強肺泡巨噬細胞殺滅 MTB 的能力;還能促進調(diào)節(jié)性 T 細胞(Tregs)生成,避免免疫過度損傷肺部。但結(jié)核患者的 SCFAs 減少,會讓這種保護作用失效。
3. 通過 “腸 - 肺軸” 聯(lián)動
腸道和肺部之間存在 “腸 - 肺軸”—— 腸道菌群的變化會通過免疫細胞遷移、代謝物傳遞影響肺部。比如 ATD 導致腸道菌群失調(diào)后,會讓肺泡巨噬細胞功能下降;而移植健康人的腸道菌群(糞菌移植,F(xiàn)MT),能恢復肺泡巨噬細胞的殺菌能力,這也印證了腸道菌群對肺部免疫的重要性。
四、腸道菌群:結(jié)核診療的 “新靶點”1. 作為診斷的 “生物標志物”
研究發(fā)現(xiàn),結(jié)核患者腸道中副流感嗜血桿菌、羅斯氏菌的減少,以及大腸桿菌的增多,能作為診斷結(jié)核的指標(曲線下面積 AUC=0.846),比傳統(tǒng)痰檢更便捷(無需取痰)。此外,腸道菌群的代謝物(如 3,5 - 二羥基苯甲酸)還能預測治療是否會失敗。
2. 作為治療的 “干預靶點”
目前有三種干預方向:一是補充益生菌 / 益生元(如雙歧桿菌、低聚果糖),恢復菌群平衡;二是糞菌移植(FMT),用于修復 ATD 引起的菌群失調(diào);三是開發(fā) “工程菌”—— 比如改造乳桿菌,讓它持續(xù)產(chǎn)生短鏈脂肪酸,增強抗結(jié)核免疫。
五、技術突破:看清腸道菌群與結(jié)核的 “關系網(wǎng)”1. 多組學技術 “解碼” 菌群
下一代測序(NGS)能快速分析腸道菌群的種類和功能;代謝組學能檢測菌群產(chǎn)生的短鏈脂肪酸、膽汁酸等代謝物;蛋白質(zhì)組學則能找到菌群與 MTB 相互作用的關鍵蛋白。這些技術結(jié)合,讓我們能從 “菌群 - 代謝物 - 免疫” 三個層面理解結(jié)核。
2. AI 助力 “精準預測”
人工智能能處理海量的菌群數(shù)據(jù):比如用隨機森林算法,通過腸道菌群組成預測患者對 ATD 的肝毒性風險;用深度學習分析菌群代謝物,找到結(jié)核復發(fā)的預警指標。但 AI 也面臨挑戰(zhàn),比如數(shù)據(jù)來自不同地區(qū)人群時,預測準確性會下降。
六、挑戰(zhàn)與未來:腸道菌群抗結(jié)核還有多遠?
當前研究仍有不足:一是多數(shù)研究是觀察性的,無法確定菌群失調(diào)和結(jié)核誰是因誰是果;二是樣本量小、人群差異大(比如中國人和非洲人的腸道菌群不同,研究結(jié)果難以通用);三是動物模型和人類結(jié)核的差異,可能導致實驗結(jié)果無法轉(zhuǎn)化。
未來重點要做三件事:一是開展大規(guī)模臨床試驗,驗證益生菌、FMT 的效果;二是開發(fā)結(jié)核專屬的菌群干預方案(比如針對耐藥結(jié)核的菌群調(diào)節(jié)劑);三是結(jié)合 AI 和多組學,找到更精準的菌群生物標志物。
結(jié)語
腸道菌群與結(jié)核病的關系,打破了 “結(jié)核只影響肺部” 的傳統(tǒng)認知 —— 腸道里的微生物,可能是我們對抗結(jié)核的 “隱藏盟友”。隨著研究深入,未來或許我們能通過 “調(diào)節(jié)腸道菌群”,讓結(jié)核的診斷更便捷、治療更安全,為全球結(jié)核防控提供新的 “中國方案”。
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