刘占举：诊疗炎症性肠病，菌群可能带来什么革命？
大家好，我是来自上海同济大学、上海市第十人民医院消化内科的刘占举。
我从事的专业是我们消化内科的临床诊治，但是我最主要关注的是肠道的炎症性肠病——克罗恩病和溃疡性结肠炎的临床诊治。
非常开心我们今天有机会共同讨论一下，肠道菌群在炎症性肠病发生的过程中有哪些特殊的变化，同时讨论一下，我们目前临床研究肠道菌群到底给炎症性肠病的临床治疗以及我们的预后药物的选择带来哪些指导价值。
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我们知道，正常生理情况下，肠道粘膜表面有上皮细胞，上皮细胞表面分布着很厚的黏液层，mucin（黏蛋白）这一层，但是在 musin 的最表面分布有非常多的共生细菌。
目前我们全世界对共生细菌的研究非常热门。
研究发现，我们肠道的微生物有细菌、病毒、真菌和寄生虫。大约有 50 多种细菌的类群，分析有 1100 多个种属，但大部分是厌氧菌，目前常规的实验室方法不能够检测到。
但最近几年，通过我们基因组学的研究，我们发现了各种肠道的微生物，大部分基本是拟杆菌和厚壁杆菌，还有一些少量的放线菌和变形菌这些细菌。
在妈妈生了孩子以后，肠道菌群如何建立受到非常多的因素影响。比如说我们的饮食、个人的基因，还有一些妈妈生产孩子的时候的产道，还有服用的药物和环境因素，包括一些各种环境改变，都会引起我们肠道菌群的变化。
目前国内外的研究发现，婴儿出生以后到 1 岁之间，肠道的各种菌群迅速地生长；到 3 岁的时候，肠道菌群趋于达到稳态的状态；到 5 岁的时候，肠道各种微生物的成分趋于稳定，基本上以拟杆菌为主。这是我们每一个个体生理情况下肠道菌群的变化。
但是肠道中大量的微生物，到底给我们人体生理功能，有哪些调控作用或者帮助作用呢？
研究发现，肠道的众多的微生物主要是起到很重要的生物功能：产生能量，提供我们人体机体细胞需要的能量和分泌一些生长因子，同时，刺激肠道黏膜免疫系统的发育，阻止病原微生物进入肠道，起到非常关键的生物调控作用。
同时，我们肠道的各种微生物会产生很多的代谢产物。比如说短链脂肪酸（short-chain fatty acid），还有一些吲哚和胆汁酸。这些代谢产物时时刻刻地会调控肠道生理功能，参与肠道各种生理变化的发生。
研究发现，我们肠道微生物分泌的很多的这些抗原，对于我们肠道黏膜免疫系统起到非常重要的帮助作用。
有些分泌的肠道微生物抗原，会增强我们肠道免疫系统发生反应。比如说，诱导肠黏膜组织的T细胞、巨噬细胞、树突状细胞，和分泌一些炎症介质，参与我们肠道炎症的损伤，这是因为促炎效应。
同时我们研究发现，肠道微生物分泌的有些抗原会抑制肠道T细胞的激活，尤其是诱导肠黏膜组织内T细胞形成免疫调节细胞（Treg cell），对肠道黏膜免疫系统起到非常关键的保护作用。
正常生理情况下，有些微生物抗原会产生一些促炎效应的介质，有时候会产生抑制炎症效应的免疫介质，保持一个非常好的平衡状态，保持我们每一个人处于稳态状态。
研究发现，我们肠道很多微生物，比如说分节丝状菌（SFB），这个细菌会分泌一些抗原，会诱导我们肠黏膜组织的 T 细胞产生 Th17 细胞。我们大家知道，Th17 细胞会表达一些 IL-17A 和 IL-17F，Th17 细胞主要是促进肠道炎症反应，起到放大炎症效应的作用。
同时我们研究发现，肠道的共生细菌分泌一些抗原，比如说消化链球菌、产气荚膜杆菌，还有拟杆菌，还有具核梭杆菌，这些细菌会分泌很多的抗原，会诱导我们肠黏膜组织的T细胞形成免疫调节细胞 Treg cell。我们知道 Treg cell 主要分泌白介素 10 、TGFβ，它起到抑制炎症反应的作用。
所以说在生理情况下，我们肠道的很多的微生物抗原会保持一个非常重要的免疫稳态，起到非常重要的维持肠道健康环境的作用。
同时研究发现，肠道的很多的微生物除了参与免疫调节以外，还在生理情况下释放很多的代谢产物。
最近几年，肠道微生物释放的代谢产物研究得非常热门，最重要的集中在微生物释放的短链脂肪酸，还有吲哚类，还有些胆汁酸。
关于短链脂肪酸，最近几年我们国内外研究是非常突出的一个研究成果。
短链脂肪酸，比如乙酸、丙酸、丁酸和戊酸，这些短链脂肪酸在肠道细菌释放了以后，在肠黏膜上皮层分布着，被肠上皮细胞吸收以后，首先会诱导肠黏膜组织的 B 细胞的增长发育，诱导 B 细胞激活以后产生浆细胞，然后释放很多的免疫球蛋白，比如说 IgA 和 IgG，这些免疫球蛋白被释放到肠腔里面，清除肠道的致病性的细菌的感染。
同时短链脂肪酸吸收了以后，会诱导肠黏膜组织的 T 细胞激活，会形成免疫调节细胞，这样保持我们肠道非常重要的一个稳态和免疫耐受状态。
研究发现，很多短链脂肪酸，比如说乙酸和丁酸会调控上皮细胞的增长发育，保持上皮细胞的屏障的重要的完整性；还会抑制肠上皮细胞，不让它过度的增殖，然后抑制了结肠癌的发生。这是我们肠道细菌释放的很多的短链脂肪酸，在生理情况下起到非常重要的一个免疫平衡保护作用。
同时研究发现，肠道微生物会释放很多的吲哚类代谢产物。我们知道吲哚类代谢产物主要是来自于细菌分解的色氨酸，包括微生物释放的吲哚、吲哚乙酸、吲哚丙酸、吲哚乙醛。这些吲哚类代谢产物，参与了很多消化道疾病的发生，肝脏疾病，代谢性疾病，肥胖，这些很多的疾病的发生。
目前最近研究发现，肠道的微生物释放的吲哚类代谢产物，在肠道炎症疾病发生中起到非常重要的免疫保护作用。
在炎症性肠病发生的情况下，肠道的色氨酸代谢产物——吲哚乙酸、吲哚丙酸都明显下降了，我们使用实验性的小鼠，在患结肠炎的情况下，让小鼠口服了吲哚以后，明显对肠道炎症起到重要的保护作用。也充分说明了吲哚类代谢产物，对我们肠道正常生理情况下的免疫保护，起到非常关键的作用。
还有一点发现就是，肠道菌群释放一些胆汁酸的代谢产物。我们知道，胆汁酸主要是来自于肝脏产生的初级胆汁酸，通过胆道排泄到小肠以后，在细菌的分解下转变成次级胆汁酸，次级胆汁酸又会在肠道被肠上皮细胞吸收以后，会明显诱导肠黏膜组织的各种免疫细胞的调理作用。
有些是诱导肠黏膜组织的 T 细胞的抑制的激活，同时抑制了巨噬细胞和树突状细胞的激活，所以说胆汁酸在正常生理情况下对肠道起到非常重要的免疫保护作用。
刚才我们简单回顾了一下，我们正常生理情况下肠道内有大量的微生物，这些微生物在生理情况下释放了很多的代谢产物和抗原，对我们肠道生理情况起到非常关键的保护作用。
如果这个平衡被打破，会引起一系列的疾病发生。比如说炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）、结肠的肿瘤、腹泻、感染、菌群失调；还有一些代谢疾病，比如说肥胖、糖尿病；还有神经系统的疾病。所以说我们发现，肠道微生物的变化参与了很多机体疾病的发生。
因此说，我们目前研究表明，微生物在全身各个器官疾病发生过程中，起到非常关键的作用。
今天我们重点讨论一下，肠道微生物的变化如何引起肠道炎症疾病 IBD 的发生。
我们简单回顾一下炎症性肠病。炎症性肠病是发生在胃肠道的慢性非特异性炎症疾病，它是那些基因易感的个体中，肠道黏膜免疫系统对肠道微生物释放的抗原产生过激的免疫反应导致的。
因此，这些病人出现肠道炎症疾病以后，比如说，克罗恩病和溃疡性结肠炎这些病人会出现一系列的临床症状，比如说腹痛、腹泻、脓血便，还有营养的不良，这都是炎症性肠病发生引起的一系列的临床表现。
我总结一个图给大家分享一下，炎症性肠病发生最重要的一个病理生理机制，就是肠道的各种微生物抗原和食物抗原，结合了病人的基因易感性、环境因素的改变，包括一些肠黏膜屏障的破坏，引起了肠道的抗原免疫系统的激活，产生了一些炎症反应，造成了肠道炎症损伤。
因此说，肠道微生物释放的抗原诱导肠道免疫系统的激活，这是我们研究炎症性肠病最重要的一个关键的病理生理机制。
最近几年研究发现，在炎症性肠病发生的情况下确实发现肠道菌群失调了。
比如说，我们在克罗恩病和溃疡结肠炎这些病人做肠镜的时候取黏膜组织活检，送到实验室来进行检测，研究细菌的变化。我们发现，结肠炎症表面分布有大量的这些细菌，还有一些病人采取了抗生素治疗以后，他的炎症明显缓解了。
我们构建一个实验性的小鼠，在结肠炎以后，让小老鼠口服了抗生素或者生长在无菌的环境下，它的肠道炎症明显缓解了。
这些证据都证实了一点：在炎症性肠病发生的情况下，肠道菌群确实参与了疾病的发生。
尤其是我们更加细分的研究发现，我们炎症性肠病发生时，肠道菌群的多样性明显下降，细菌的稳定性明显下降，尤其是发现放线菌和变形菌明显增多了，那些拟杆菌和厚壁菌明显减少了，尤其产生短链脂肪酸的厚壁菌明显下降了，这提示菌群失调参与了疾病的发生。
我们刚才讲了，炎症性肠病发生的时候，确实有些细菌变化，到底我们临床实验室研究的这些细菌的变化，对我们临床带来哪些帮助？能不能给我们在炎症性肠病临床的诊断和治疗，包括药物的遴选、预后的转归，提供哪些帮助作用呢？
接下来，我为大家分享一下，最近几年的国内外研究肠道菌群，到底给炎症性肠病带来哪些帮助作用，这是我们今天最重要的一点。
首先给大家讲一下，我们研究肠道菌群对临床诊断有哪些帮助作用。这项研究是来自于欧洲的多中心临床研究，发表在 2017 年 Gut 杂志，他们招集了一些克罗恩病（CD）病人和溃疡性结肠炎（UC）病人，还有健康人，然后让这些病人通过 16S 检测细菌的变化。结果研究发现，来自于克罗恩病病人和溃疡性结肠炎病人的菌群明显有变化。
尤其是发现，有 6 种细菌明显增多，同时两种细菌下降了。
然后，检测克罗恩病和溃疡性结肠炎中特殊细菌的变化，看能不能帮助我们临床诊断呢？
结果他们通过相关分析发现，检测这些细菌的变化能够预测 60%的克罗恩病和溃疡性结肠炎的疾病发生，敏感性和特异性都达到非常好的效果。也就是说明了一点，检测克罗恩病和溃疡性结肠炎病人的大便的菌群的变化，通过检测这种特殊菌群的变化，对我们临床诊断起到非常关键的帮助作用。
另外一个例子也是来自于欧洲的临床研究。我们知道，重症溃疡性结肠炎病人各种药物治疗失败以后，都由外科医生做手术了，全结肠切除以后，然后把小肠和肛管进行吻合，但是有个别病人过一年两年以后会引起储袋炎症，叫 pouchitis （储袋炎）。
但是我们如何去判断储袋炎的发生呢？往往是通过做内镜的有创的检查，然后取黏膜组织活检，送到实验室做病理检测，然后判断有没有炎症的发生。这是既有创同时也费时的一项工作。
然后这项工作的非常好的发现，溃疡性结肠炎做手术以后，在不同的时间点，即 1 个月、3 个月、6 个月、12 个月以后，收集这些病人的大便，然后通过分析细菌的变化，看看能不能检测储袋炎的发生。结果他们确实发现有特殊的菌群的变化。
这 5 种细菌的改变能够预测储袋炎的发生。通过这项研究也证实了一点：检测溃疡性结肠炎病人手术后的菌群，可用来判断储袋炎的发生，这给我们临床带来非常好的一个诊断帮助作用，它的敏感性和特异性都达到非常好的效果。
还有一个例子也是来自于欧洲的多中心临床研究。我们知道，克罗恩病过一段时间以后，肠管梗阻和穿孔了，外科医生也做手术了，尤其是把小肠和结肠进行吻合，但是，克罗恩病手术以后容易复发，这是克罗恩病非常痛苦的一个临床转归。
但如何判断克罗恩病手术后的复发呢？现在没有非常好的方法，往往是通过做结肠镜、小肠镜或者通过检测大便中的一些炎症介质，比如说钙卫蛋白。这也是有创的检查，既费事，病人也不乐意接受。
然后这项工作也非常好，就是招集到 21 例克罗恩病患者，他们接受了回肠和结肠的吻合手术后，6 个月的时候收集大便，然后收集大便以后通过 16S rDNA 检测大便细菌的变化。可以看到，这项研究发现，克罗恩病手术后，炎症复发的病人中出现特异性的细菌的变化。这是非常简单的方法。通过检测术后半年以后大便细菌的变化，判断克罗恩病手术后炎症复发，提供非常好的临床帮助作用。
还有一个例子，一家人中如果有一个克罗恩病病人，能不能预测其他同胞兄弟姐妹疾病发生的风险？也是通过检测同胞兄弟姐妹的大便中的一些特殊的细菌的变化。通过检测这些细菌的变化，预测有没有疾病发生的风险，这给临床带来非常好的作用。
我们课题组最近几年也做了一些工作。
比如说，我们检测克罗恩病病人和溃疡性结肠炎病人大便中，与 IgA 和 IgG 结合的细菌的特殊的变化。通过检测 IgA 和 IgG 结合细菌的变化，给克罗恩病疾病的转归，包括疾病的类型，还有一些疾病临床治疗的反应情况，带来非常好的临床疗效，也帮助我们临床诊断。
同时，检测 IgA 和 IgG 结合细菌，对溃疡性结肠炎疾病的发生，也提供非常好的临床帮助。
这些例子都证实了一点：我们通过分析病人的细菌的变化，给我们临床诊断、判断疾病的预后也起到了非常好的帮助作用。
接下来我们看看，检测细菌的变化对药物的治疗转归，能不能提供一些帮助作用。给大家分享几个例子。
比如说，这项来自于南方医科大学南方医院陈烨教授的研究。
我们知道，一些克罗恩病病人——活动期的克罗恩病病人，接受生物靶向免疫治疗，比如抗 TNF 单克隆抗体治疗和英夫利昔单抗治疗（Infliximab）。这项研究通过分析治疗有效组和治疗失败组的特殊细菌的变化，然后判断这些病人对英夫利昔单抗治疗的疗效的转归。结果他们非常好的准确率达到 86%的预测疗效。如果结合了钙卫蛋白和 CDAI 的评分，对判断这些疾病的药物的治疗起到非常好的临床帮助作用。
另外一项研究是来自于上海儿童医院张婷教授，他们的儿童克罗恩病病人接受了英夫利昔单抗生物制剂的治疗，然后收集这些病人儿童的大便，通过 16S rRNA 检测细菌的变化，判断儿童克罗恩病病人中，哪些使用生物制剂治疗有效，哪些病人是无效，这样帮助我们临床判断病人的药物的疗效转归，起到非常关键的作用。
通过他们的研究也发现，这些病人的细菌的变化在儿童克罗恩病人中，治疗有效组有特殊的细菌的变化。这就起到非常关键的药物的遴选帮助作用。
这项研究是来自于美国哈佛大学，他们的一些克罗恩病人和 UC（溃疡性结肠炎）病人接受了另外一个单克隆抗体，抗 α4β7 整合素的维多利珠单抗治疗，接受了治疗一年以后收集病人的大便，通过检测细菌的变化判断这些病人接受维多利珠单抗哪些有效。经过他们的研究发现，克罗恩病病人中有些产生氨基酸的细菌发生了变化。
所以说，在选择这些药物治疗前，如果能够分析病人的细菌的变化，对这些病人选择药物治疗是能起到非常好的帮助作用。
另外一项研究也是这样，来自于欧洲和美国的多中心的临床研究。判断一些儿童的 UC 病人，他们接受了激素的临床治疗，然后监控有效组和无效组这些儿童病人的肠道细菌的变化，判断这些病人有没有对激素状态的缓解。
因此说，通过实验室的研究给我们临床的转化应用带来了非常好的帮助作用，不仅是对于我们临床诊断，同时对我们的药物的遴选，包括药物的疗效的评估，也起到方便的作用。
最后给大家讲一下，我们通过实验室研究的肠道菌群的变化，到底给我们临床将来的治疗带来哪些帮助作用呢？
最近几年进展非常迅猛的，就是我们通过肠道益生菌（probiotics）的变化，结合这个病人的基因易感性，同时根据分析这个病人的肠道菌群的特征性的变化，然后有可能通过调整病人的饮食结构或者是给他补充一些特殊的菌群，通过调整肠道菌群的变化，给我们临床治疗可能带来一个新的革命性的变化。
最后简单给大家做一个总结。
第一点就是，我们发现，肠道微生物在生理情况下，对肠道黏膜免疫系统生理功能，起到非常重要的帮助作用，这是大家都非常熟悉的话题了。
第二点就是，我们研究发现，肠道微生物的变化在我们肠道炎症性疾病，尤其是炎症性肠病 IBD 发生的过程中，起到非常关键的一个致病作用。
因此说，我们研究肠道微生物的变化，对于理解 IBD 发生的病理生理机制，包括我们的临床诊断、疾病状态的评估、药物的选择，包括预后转归，都起到非常关键的帮助作用，这是非常重要的临床应用价值。
所以说通过调控肠道微生物，包括选择一些特异性的微生物治疗，或者比如说我们的粪菌移植，选择益生菌的补充治疗，有可能对我们 IBD 的临床治疗带来一个新的革命性的变化。
谢谢大家！