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广泛存在于人群的双面使者——Prevotella copri与疾病和健康

谷禾健康

普氏菌(Prevotella copri)是普雷沃氏菌属(Prevotella)的主要物种之一,在人群中广泛存在,尤其是在口腔和胃肠道中。它是一种革兰氏阴性厌氧、非孢子形成细菌,是许多个体胃肠道中重要的参与者之一。

注:谷禾数据库显示超过98%的人群肠道粪便样本检出该物种

Prevotella copri(简称P.copri)最引人注目的特性在于其复杂碳水化合物代谢能力。它拥有丰富的多糖利用位点(PUL)和碳水化合物代谢酶基因,能高效降解多种植物来源的复杂多糖,将难消化的膳食纤维转化为琥珀酸、短链脂肪酸等对宿主有益的代谢物。P.copri还参与胆汁酸的代谢支链氨基酸的合成,这些能力使其成为连接饮食与人体健康的关键纽带。

需要注意的是,P.copri并非单一物种,而是由四个主要分支构成的,这些分支之间存在许多差异。这种多样性赋予了它在不同人群中表现出截然不同生理功能的能力P.copri如同一位神秘的双面使者,既能守护宿主健康,又可能在特定条件下与疾病相关

类风湿性关节炎患者中,它的丰度异常增高;而在食物过敏、慢性荨麻疹患者中,其丰度却降低。携带P. copri的母亲所生婴儿发生食物过敏的风险较低,而胆汁淤积患者补充P.copri症状明显改善

这种现象背后,是宿主饮食模式肠道微环境菌株差异以及与其他菌群的交互作用等多重因素共同作用的结果。饮食尤为关键——高纤维饮食促进P.copri增长并发挥有益作用,而高脂高糖饮食则抑制其丰度。这或许解释了在不同文化和饮食背景下的人群中,它表现出截然不同的健康相关性

让我们一起来认识一下这一奇特的物种。

P.copri的基本信息

▸细胞形态

Prevotella copri是一种革兰氏阴性杆状细菌,不产生孢子、无运动能力、无色素产生。其专性厌氧,暴露在空气中仅4小时,菌量就会下降3-4个数量级。

在(EG)琼脂培养基上形成白色、圆形、凸起的菌落。

DNA的G+C含量为45.3 mol%(模式菌株CB7T)

▸生长环境

P.copri需要在严格厌氧环境下生长,最适生长温度为37℃,适宜pH为5.5-7.2(pH低于5.5时生长受限)。

注:P.copri对CO2或碳酸氢盐有较强依赖性(这可能是与Bacteroides属的重要区别)。

P.copri广泛存在于人类肠道中,是肠道共生菌,也存在于女性阴道区域。在肠道微生物组中被归类为”Prevotella肠型”的代表菌种。

高纤维饮食人群中更丰富

西方饮食可能导致其丰度下降,在非西方人群中丰度更高,其分布与高纤维饮食密切相关,此类饮食能促进P.copri的丰度及其碳水化合物分解能力。其丰度还会随宿主年龄发生变化

▸遗传多样性与分型

分型:P.copri不是单一物种,而是由四个主要分支构成的复合体,这些分支之间存在超过10%的基因组差异。这种分支差异可能解释了P.copri疾病中呈现的双向性影响

P.copri复合体的四个不同分支

doi: 10.1016/j.chom.2019.08.018.

功能多样性:不同分支在碳水化合物代谢药物代谢等方面存在显著差异,且与宿主的饮食结构密切相关。

多样性分布:非西方人群中P.copri多样性与丰度更高多分支共存更为普遍,而西方饮食可能是导致其多样性降低的因素。

doi: 10.1016/j.chom.2019.08.018.

▸代谢能力

能够代谢多种复杂植物多糖

P.copri具备丰富的多糖利用位点(PUL)和碳水化合物代谢酶基因,能高效降解多种植物来源的复杂多糖,如阿拉伯糖、果胶半乳聚糖、阿拉伯木聚糖和菊粉,将膳食纤维转化为琥珀酸短链脂肪酸和其他代谢物。

注:P.copri的PUL具有菌株特异性,使其能专一性地分解人类肠道中各种植物源(非动物源)多糖

主要能量和碳代谢途径基于糖酵解和从富马酸盐(fumarate)产生琥珀酸(succinate),丙酮酸可被降解为乙酸和甲酸

富含纤维的饮食能促进其生长,高脂饮食减少其丰度

研究表明P.copri富含植物或纤维的饮食中丰度更高,特别是非西方、地中海或非洲农村饮食中。实验证明葡萄糖迅速促进其生长,小麦阿拉伯木聚糖则以剂量依赖方式缓慢促进生长,而含阿拉伯木聚糖的麦麸提取物也有促进作用;但淀粉和羧甲基纤维素则无明显促进效果

西方饮食(高脂肪、高糖、低纤维)通常降低P.copri丰度,尽管有研究发现其在高蛋白西方饮食中丰度增加。这种差异可能反映了P.copri菌株间的代谢多样性:某些菌株专门降解碳水化合物和纤维,而另一些则能从肉类饮食中合成支链氨基酸。

P.copri还参与胆汁酸的代谢并解毒超氧自由基

P.copri还参与胆盐代谢,胆汁酸除促进脂肪消化外,还抑制多数革兰氏阴性肠道菌。肠道菌群影响胆汁产生和组成,特别是次级胆汁酸形成。抗生素减少P.copri会改变胆盐比例,影响肝脏健康,可能引发胆汁淤积、炎症、纤维化和肿瘤。

P.copri解毒超氧自由基耐受活性氧,有助于抑制炎症。其对饮食的反应差异可能来自宿主遗传、微生物互作、环境和地理因素。

能够参与支链氨基酸合成

P.copri除了参与复杂碳水化合物代谢、产生短链脂肪酸和琥珀酸外,还具有合成支链氨基酸(亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸)的能力,这一特性在富含植物纤维的饮食环境中尤为突出。研究表明,高P.copri丰度与宿主血液循环中支链氨基酸水平升高相关。

与其他菌群的相互作用

高纤维饮食会增加P.copri水平,常带来健康益处,西式高蛋白高脂肪饮食Bacteroides水平增加相关。而Bacteroides/Prevotella比值(B/P比值)的变化与许多疾病相关

并且P.copri通过代谢膳食纤维产生的短链脂肪酸和琥珀酸等产物对宿主和其他微生物群有影响。

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增强:

Bacteroidales

Bacteroides

Odoribacter

Peptococcaceae

抑制:

Bifidobacterium

Coriobacteriales

Adlercreutzia

Collinsella

Porphyromonas

Prevotella

Clostridium

Clostridiales incertae sedis

Clostridiales Family XIII. Incertae Sedis

Blautia

Coprococcus

Dorea

Lachnospiraceae

Ruminococcaceae

Ruminococcus

Dialister

Campylobacteraceae

Erysipelotrichaceae

被抑制:

Bifidobacterium

Coriobacteriales

Adlercreutzia

Collinsella

Bacteroidales

Bacteroides

Porphyromonadaceae

Odoribacter

Parabacteroides

Porphyromonas

Prevotella

Rikenellaceae

Alistipes

Turicibacter

Streptococcus

Clostridiales

Catabacteriaceae

Clostridium

Clostridiales incertae sedis

Peptoniphilus

Clostridiales Family XIII. Incertae Sedis

Lachnospiraceae

Blautia

Lachnospiraceae

Coprococcus

Dorea

Eubacterium

Lachnobacterium

Lachnospira

Roseburia

Lachnospiraceae

Peptococcaceae

Ruminococcaceae

Ruminiclostridium

Acetivibrio

Eubacterium

Faecalibacterium

Oscillospira

Ruminococcus

Acidaminococcus

Dialister

Phascolarctobacterium

Veillonella

Rubrivivax

Alcaligenaceae

Oxalobacter

Bilophila

Desulfovibrio

Campylobacteraceae

Enterobacteriaceae

Escherichia

Erysipelotrichaceae

Erysipelotrichaceae

Holdemania

Akkermansia

▸与药物的相互作用

P.copri作为广泛分布的肠道共生菌,在多种药物代谢与互作中发挥作用。

P.copri会影响抗癌药卡铂使用后的肠黏膜炎症

抗癌药卡铂可引起肠膜炎症并改变肠道菌群组成。小鼠实验显示,P.copri丰度加剧卡铂诱导的粘膜炎症,而甲硝唑预处理降低P.copri丰度后减轻粘膜损伤,提示靶向P.copri可能是减轻卡铂粘膜毒性的潜在策略。

P.copri可能与免疫治疗药物产生协同作用

P.copri影响患者对免疫治疗药物纳武利尤单抗的反应。非小细胞肺癌患者中,治疗有效者肠道微生物组多样性更高,P.copri是其中最丰富的微生物之一,可能与药物产生协同作用

对抗糖尿病药物反应较小者P.copri丰度较高

胰高血糖素样肽-1 受体激动剂(GLP-1 RA)是一种抗糖尿病药物,可在个体中诱导不同的反应。当通过 16S rRNA 扩增子测序比较应答者和无应答者的肠道微生物组组成时,P.copri在无反应者中的相对丰度较高,这已被视为P.copri丰度与 GLP-1 RA 的血糖控制之间存在负相关的证据。

P.copri 低丰度与疾病

P.copri丰度变化宿主代谢健康状况密切相关。研究显示,其丰度降低常见于代谢紊乱慢性荨麻疹食物过敏等自身免疫性疾病及帕金森病自闭症谱系障碍患者中。

Prevotella copri对人类影响的示意图

doi: 10.1080/19490976.2023.2249152.

1

代谢紊乱人群中丰度较低

P.copri产生的琥珀酸被证明可以增强葡萄糖代谢胰岛素水平,但单独的琥珀酸水平不足以解释P.copri对宿主葡萄糖耐量的有益作用。P.copri改善血糖控制的另一机制可能与胆汁酸代谢和法尼醇X受体信号传导增加有关。

具有良好代谢指标人群中的P.copri丰度高于代谢紊乱患者

在一项对1098个体的研究中,发现具有良好心脏代谢指标(如低内脏脂肪、高多不饱和脂肪酸、低C肽和较低餐后葡萄糖水平)的个体中P.copri丰度较高

并且P.copri在能代谢复杂多糖的人群中丰度较高,而代谢紊乱患者中普遍降低,表明其丰度与宿主代谢健康密切相关。这些发现提示普雷沃氏菌属(Prevotella)尤其是P.copri的复杂多糖代谢能力可能对人类健康有益。

2

慢性荨麻疹患者中丰度较低

慢性荨麻疹(CU)是一种皮肤病,患者会出现瘙痒,有时会出现肿胀区域,持续六周或更长时间,原因不明。这可能与免疫系统失衡有关,而免疫系统与肠道微生物群密切相关。

编辑​

肠道微生物群落多样性的变化通常会导致生态失调状态,并可能引发炎症或过敏反应。在一项比较健康个体与慢性荨麻疹患者的肠道微生物组研究中,CU患者P.copri的相对丰度显著低于健康个体。

携带P.copri不易食物过敏

在澳大利亚的婴儿研究中,分析了母亲及其婴儿的微生物群,并测试了婴儿的不同类型的食物过敏。值得注意的是,母亲在怀孕期间携带P.copri的婴儿发生食物过敏的风险较低,尤其是高纤维高脂肪饮食的母亲。

健康人群中P.copri丰度高于食物过敏患者

这种保护作用可能通过琥珀酸盐产生、母体IgG与P.copri表位结合,以及P.copri内毒素抑制胎儿免疫系统Toll样受体4信号传导等机制实现。

研究还发现健康人群P.copri丰度高于多种食物过敏患者,这可能与短链脂肪酸产生有关。

注:在种水平上,牛皮癣患者的Ruminoccocus gnavus, Dorea formicigeneransCollinsella aerofaciens丰度显著增加,而Prevotella copri ,Parabacteroides distasonis,Akkermansia muciniphila丰度显著降低

4

胆汁淤积患者中丰度较低

在原发性硬化性胆管炎(PSC)小鼠中观察到P.copri丰度降低,而注射P.copri DSM18205后,胆汁淤积症状明显改善,肠道中一些其他微生物的含量也发生了变化,肠道菌群的平衡得到调节, 改变肠道环境。

P.copri能够调节胆汁代谢缓解胆汁淤积

P.copri已被证明可以通过调节胆汁代谢缓解胆汁淤积,这可以通过改变肠道环境来改善。P.copri主要调节胆汁代谢的两个方面:一方面,P.copri通过Fxr-Cyp7a1通路减少肝脏合成胆汁酸。另一方面,肝脏FXR信号转导增加胆汁排泄相关蛋白的表达水平。FXR 可以增加肠道对胆汁酸的吸收调节胆汁酸在肠道和肝脏循环中的平衡

5

帕金森病患者P.copri较少

帕金森病(PD)影响中枢神经系统、自主神经系统和肠道神经系统。神经元蛋白α-突触核蛋白的积累和聚集可能有助于PD的传播。除了肠道微生物群落多样性较低外,还发现帕金森病患者含有较少的P.copri。这种微生物组失衡被认为会刺激神经细胞中的炎症路易体形成α-突触核蛋白聚集

异常蛋白可通过迷走神经从肠道转移至中枢神经系统。这在一项使用鸟枪法宏基因组学的研究中得到了进一步的证实:未接受左旋多巴(L-DOPA)治疗的早期帕金森病患者P.copri丰度较健康对照显著降低

6

自闭症儿童P.copri丰度降低

自闭症谱系障碍(ASD)是一种行为和沟通障碍,症状可能在生命的早期出现。ASD儿童与正常认知儿童的比较显示,自闭症谱系障碍组P.copri的相对丰度降低

尽管饮食影响肠道菌群组成,但患有非饮食相关胃肠问题的ASD儿童也缺乏PrevotellaP.copri

注:P.copri与自闭症谱系障碍的相关性尚不确定,因为在另一项研究中,ASD儿童的P.copri的相对丰度明显高于健康对照。

P.copri 高丰度与疾病

由于Prevotella copri可分为四个分支,菌株间差异很大,可能对宿主健康产生双向影响。其丰度异常过低或过高)均可能有害,已发现P.copri丰度较高与类风湿性关节炎葡萄糖耐量受损强直性脊柱炎等正相关

1

类风湿性关节炎中含量较高

类风湿性关节炎(RA)是一种破坏关节组织炎症性自身免疫病。虽然病因不明,但研究表明肠道微生物群尤其在失调状态下可参与该疾病发生。

类风湿性关节炎患者P.copri含量较高

研究表明P.copri类风湿关节炎(RA)发展密切相关,在一项针对新发未经治疗的类风湿性关节炎(NORA)患者的研究中,P.copri在NORA患者中的含量相对高于健康对照者。

最近的一项研究,通过比较健康对照组、未治疗RA患者及接受抗风湿药(DMARDs)治疗患者得出结论:P.copri在类风湿关节炎的早期阶段很普遍

P.copri通过巨噬细胞转运至关节进而影响炎症反应

探究类风湿关节炎P.copri关联时,将RA患者粪便微生物群接种无菌小鼠并用酵母聚糖诱发疾病。结果显示小鼠严重关节炎源于肠道Th17细胞增加,且淋巴细胞和P.copri刺激的树突状细胞通过产生白细胞介素17对关节炎相关的自身抗原60S核糖体蛋白L23a做出反应。

研究发现P.copri与免疫系统间相互作用反映类风湿关节炎进展:接受DMARD治疗的RA患者发作期间,外周血单核细胞含P.copri由HLA-DR呈递的27-kDa蛋白肽,可通过Th1细胞刺激免疫原性反应

该菌及其表位能触发特异性IgA和IgG抗体反应,仅见于类风湿关节炎患者。并且NORA和慢性RA患者滑液中检测到P.copri 16S rRNA基因,提示该菌可能通过巨噬细胞从肠道转运至关节。RA患者滑液中P.copri丰度高于骨关节炎患者,进一步证实两者独特关系。最新研究发现抗P.copri P27抗体与RA自身抗体相关,说明了P.copri类风湿关节炎滑膜炎中的潜在因果作用。

2

强直性脊柱炎患者中更丰富

强直性脊柱炎(AS)是一种慢性炎症性关节炎,主要影响脊柱并导致椎骨僵硬和融合。在一项针对中国AS患者和健康对照者的研究中,多种普雷沃菌属在患者队列中相对丰富。其中包括P.copriP.melaninogenicaPrevotella sp. C561。

比较健康对照组与未治疗及治疗后的强直性脊柱炎(AS)患者的粪便微生物群发现,AS患者粪便中P.copri相对丰度较高,但在接受DMARD或TNF-α抑制剂治疗后显著降低

3

心血管疾病患者中数量较多

P.copri冠状动脉疾病(CAD)和血管钙化(VC)等心血管疾病患者中发挥重要作用。肠道厌氧微生物丰度变化可能导致血流感染(BSI)。研究发现90岁心力衰竭(HF)患者肠道中P.copri丰度很高,提示其丰度增加可能是BSI的潜在原因。并且P.copri可能是血管钙化患者的关键因素。

P.copri丰度在CAD和VC患者中发生改变,且与其他菌株丰度呈强相关性。随P.copri OTU丰度增加,VC患者中8个OTU丰度增加,CAD患者中11个OTU增加。同时,3个OTU与VC患者的P.copri丰度呈负相关,CAD患者中有10个这样的OTU。P.copri对这些菌株丰度的影响可能促进冠状动脉疾病血管钙化的发病,因此靶向P.copri可能改善这些疾病

P.copri与低密度脂蛋白呈正相关

此外,P.copri高水平的低密度脂蛋白呈正相关,这是心血管疾病的危险因素。此外,急性脑梗死患者肠道微生物群中P.copri明显多于健康个体。

4

一些肝病中P.copri过多

脂肪在肝细胞中过度积累时形成非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)。伴随炎症时,NAFLD进展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH),可能导致肝纤维化及肝硬化

P.copri与儿童肝纤维化呈正相关

P.copri与儿童严重肝纤维化呈正相关,可能是由于微生物组衍生的炎症产物表达显著增加。脂多糖生物合成和鞭毛组装相关的中间生物分子能区分健康肥胖儿童和NASH患儿。因此,P.copri可能是肝纤维化无创预测因子,尤其在微生物组失调状态下。

P.copri在丙型肝炎第四阶段更丰富

肝脏健康与胆汁-微生物组相互作用密切相关。在原发性硬化性胆管炎中,P.copri富集可减少胆汁淤积。然而,在丙型肝炎第四阶段,P.copri比健康志愿者更丰富,并与炎症及高Th17和IL-17水平相关

5

重症肌无力中丰度增加

研究表明重症肌无力(MG)发展与患者菌群失调相关。MG患者P.copri及其他微生物相对丰度增加,这一变化在MG发病过程中可能起关键作用。

P.copri对宿主健康的矛盾影响及成因分析

1

在炎症中的双向作用

P.copri作为肠道菌群中的重要成员,在炎症调节中展现出明显的双向作用。一方面,研究表明其在某些炎症性疾病状态下丰度增加,与类风湿性关节炎、强直性脊柱炎等疾病的发生发展密切相关;另一方面,不断增加的证据显示P.copri在特定条件下也表现出抗炎作用,能够改善某些炎症性疾病的症状。

▸ P.copri在促炎方面的证据

P.copri其丰度在类风湿性关节炎、强直性脊柱炎和人类免疫缺陷病毒引起的全身炎症患者中增加。

在肠粘膜受损时会加剧结肠炎

研究表明,P.copri加剧了抗生素处理小鼠的结肠炎,并在体外直接诱导细胞炎症反应,但这种炎症仅在肠粘膜受损时发生。抗生素治疗减少P.copri丰度后,肠道炎症得到缓解

P.copri还与肠道粘液侵蚀相关,减少粘液层厚度并增加粪便中丙酸盐和LCN-2水平。

P.copri促炎作用的潜在机制包括:P.copri能将超氧阴离子转化为低毒性过氧化氢,对宿主活性氧具有较高耐受性,使其在炎症环境中具有竞争优势

并且P.copri增长常伴随益生菌减少,导致肠道稳态变化引发炎症。P.copri还通过激活TLR2、TLR4和mTOR促进炎症,其丰度与IP-10、CD14、IL-18和IL-1β水平呈正相关P.copri诱导的IL-1β/IL-10比率高于其他菌种。此外,其促炎作用与胰岛素刺激的葡萄糖摄取减少LDL水平增加相关。

▸ P.copri在抗炎方面的证据

尽管有许多关于P.copri促炎作用的报道,但也有一些研究表明它具有抗炎作用

在克罗恩病中,P.copri的丰度有时会降低,但有时其丰度没有变化。研究还发现,当肠道微生物群中P.copri丰度较高时,COVID-19 疫苗的不良反应很小,因此,推测P.copri起着抗炎作用

此外,当大鼠胃内施用P.copri时,白细胞介素(IL)-6下调,IL-10上调,FXR过表达,表明P.copri的抗炎作用。

P.copri的抗炎作用可能与其调节炎症因子能力及宿主对可发酵纤维的消耗和发酵产物有关。例如,结直肠癌患者丁酸盐产生及其抗炎作用可能与P.copri粪杆菌丰度变化相关。

此外,纤维摄入与C反应蛋白(CRP)水平显著降低相关,而那些P.copri丰度的人无论纤维摄入量如何都保持稳定的CRP水平。然而,P.copri在宿主病中的抗炎机制需要进一步研究。

2

P.copri与糖尿病关系存争议

有研究发现P.copri可以调节血糖稳态

有研究发现P.copri调节血糖稳定性降低宿主血糖水平,喂食该菌的小鼠2型糖尿病症状得到缓解。通过发酵膳食纤维,P.copri促进肝脏糖原合成,预防或改善肥胖和糖尿病。

其产生的琥珀酸参与三羧酸循环,通过激活肠道糖异生关键酶果糖-1,6-二磷酸酶,促进肝糖原合成并改善葡萄糖代谢提高胰岛素敏感性

P.copri还通过其他与琥珀酸无关的途径调节宿主葡萄糖代谢,如发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸(包括丙酸)参与肠道糖异生和葡萄糖代谢,以及通过调节胆汁酸代谢促进肝糖原生成的FXR信号通路。

P.copri的抗高血糖作用

编辑​

Yang C,et al.mSystems.2024

也有研究表明其与胰岛素抵抗相关

尽管P.copri被证实有改善葡萄糖稳态的作用,但矛盾证据表明它可能与胰岛素抵抗相关。代谢组学分析显示胰岛素抵抗个体支链氨基酸(BCAA)水平高,部分归因于肠道微生物组中P.copri过多

功能宏基因组分析证实P.copri合成BCAA脂多糖和色氨酸,口服该菌的小鼠出现胰岛素抵抗高BCAA水平。另有研究确认2型糖尿病(T2D)患者中P.copri富集

P.copri外膜含脂多糖(LPS)。健康人微生物组的混合LPS,特别是拟杆菌目的LPS,可以参与宿主免疫耐受。然而,血液脂多糖激增导致代谢性内毒素血症,易引发炎症和胰岛素抵抗。研究发现血清BCAA与LPS呈正相关。T2D患者,尤其是仅服用二甲双胍者,P.copri丰度高于健康对照组,提示口服降糖药可影响P.copri,建议通过功能性食品降低其丰度。

注:另有两项研究也报告了成人和儿童T1D患者中P.copri相对丰度较高

3

在各类癌症中丰度差异显著

P.copri可能对结直肠癌具有保护作用

P.copri不同类型癌症之间的联系可能存在差异。P.copri可能对结直肠癌具有保护作用,大鼠结肠肿瘤缩小证实了这一点。虽然部分研究将P.copri视为结直肠癌的病因和诊断标志物,但健康人群粪便中的P.copri丰度实际高于结直肠癌患者。

黑色素瘤和胃癌中P.copri含量较高

在一项结合实验和黑色素瘤患者粪便微生物组数据分析的研究中,I期和II期黑色素瘤患者的P.copri含量高于健康个体

虽然与正常组织相比,P.copri胃肿瘤瘤周微环境中的丰度较低,但胃癌患者的P.copri相对丰度高于健康对照。此外,在一项专门为确定患胃癌风险而进行的研究中,发现胃微生物组具有P.copri的参与者比无P.copri微生物组的参与者胃癌的风险更高

为什么会出现这种矛盾的结果?这可能与宿主饮食模式肠道微环境P.copri菌株差异以及与其他菌群的交互作用等多重因素有关,反映了肠道菌群调节宿主健康的复杂性

宿主因素

饮食会导致P.copri发挥不同作用

宿主的饮食习惯可能导致P.copri发挥不同的作用。例如,对花生过敏的患者的P.copri丰度较低,而对牛奶过敏的患者的丰度较高。高纤维饮食促进P.copri的有益作用,杂食饮食则可能产生负面影响,这与不同饮食习惯导致的P.copri菌株差异有关。

P.copri在高纤维饮食人群中的丰度增加可能有益

高纤维饮食人群中P.copri丰度增加会提高富马酸盐、琥珀酸盐短链脂肪酸(SCFA)水平,这可能对宿主有益。

注:丙酸盐和戊酸盐水平可以根据P.copri的丰度进行预测,而在杂食动物中,丙酸盐、异丁酸盐和异戊酸盐水平可以根据P.copri的丰度进行预测。

P.copri的发酵产物短链脂肪酸(SCFA)具有抗炎作用,并且可发酵膳食纤维摄入量较高的患者的炎症得到改善,因为它会导致产生更多的SCFA。SCFA 靶向巨噬细胞和内皮细胞,通过调节细胞因子(如 IL-2、IL-6 和 IL-10)以及类花生酸和趋化因子(如单核细胞趋化蛋白-1 和细胞因子诱导的中性粒细胞趋化蛋白-2)的表达来减轻炎症,以维持体内平衡。SCFA还能与G蛋白偶联受体结合,维持免疫细胞功能并保护肠道。

此外,琥珀酸盐P.copri膳食纤维发酵的产物,已被证明可以改善肥胖和2型糖尿病。另一种代谢物支链氨基酸也与葡萄糖耐量差2型糖尿病有关。在杂食性动物中发现的P.copri菌株与这一风险因素有关,其中参与BCAA合成的leuB基因的普遍性很高

但还发现高纤维饮食通过增加P.copri产生的琥珀酸而提高类风湿性关节炎(RA)风险,该代谢产物具有促炎特性并会激活巨噬细胞的炎症反应。

P.copri丰度与疾病的关联因地域和年龄而异

P.copri与疾病之间的关系也与宿主地区和年龄有关。不同地区的非酒精性脂肪性肝炎患者在P.copri存在差异,这可能与种族/民族背景、基因和饮食习惯相关,这对于确定疾病与微生物组之间的关联很重要。

感染溶组织球菌的儿童P.copri水平的对数每月增加 1.002。然而,即使考虑到年龄,无症状儿童的P.copri丰度仍然低于腹泻儿童。并且<40岁的‌结直肠癌(CRC)患者的P.copri丰度高于>40岁的患者。

菌株相关因素

P.copri参与发病机制的另一种可能是P.copri丰度过高占主导地位的个体表现出较低的α多样性。健康成年人肠道微生物群的变化主要是由于随着时间的推移而增加和减少,而P.copri丰度的变化会影响总体肠道微生物群的平衡

拟杆菌属与P.copri的比例和健康相关

许多患者的拟杆菌/普雷沃氏菌(B/P)的比率发生变化。拟杆菌属和普雷沃氏菌属是肠道中重要并具有影响力的属,拟杆菌属和普雷沃氏菌属之间可能存在竞争关系,这可以由不同的饮食引起。拟杆菌属增多导致B/P比值升高P.copri减少通常与糖尿病相关。

拟杆菌善于利用宿主多糖但产生较少的短链脂肪酸,从而影响宿主的健康。因此,P.copri丰度的变化可能会导致肠道中其他微生物丰度的变化,从而影响宿主的健康和疾病

P.copri的多个分支健康影响不同

此外,同一个体可携带多个P.copri分支,但P.copri不同分支的功能不同。例如,B分支琥珀酸产生基因较少硫代谢基因丰富。因此,如果一个个体有多个分支,一个分支无法表达的功能可能会被其他分支补充。因此,P.copri的功能表达在具有多个分支的人群中更丰富

宿主表型也可能与P.copri亚种相关,但尚未证实特定分支与疾病的直接关联。从类风湿关节炎(RA)患者和健康对照者分离的菌株分布于四个分支(A-D),核心基因组相似,但RA患者菌株含有特殊基因区域且含量更高。动物实验表明,携带RA患者菌株的小鼠表现出更高的Th1和Th17 IgG浓度和更严重的关节炎,可能通过激活树突状细胞诱导Th17反应。

含特定碳水化合物活性酶(CAZYmes)的P.copri菌株可能与疾病相关。肥胖猪肠道中发现参与鼠李糖、葡聚糖利用及脂多糖合成的CAZYmes(如GH28、PL11、GH22、PL10和GT4)与肥胖相关细菌呈正相关,特别是P.copri。携带这些CAZYmes的P.copri菌株可能在肥胖生物中占优势

调节P.copri丰度以改善疾病的方法

P.copri能够代谢植物聚糖产生短链脂肪酸琥珀酸,并调节FXR信号通路和胆汁酸代谢,从而影响肠道中的其他微生物。因此,P.copri可能可以改善一些疾病,下面介绍一些策略来调节P.copri的丰度并优化宿主健康状况。

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高纤维饮食

影响P.copri丰度的因素包括环境(如宿主的饮食抗生素给药)、宿主的年龄宿主的健康状况。其中,宿主饮食的变化是调节P.copri的重要因素。以难消化植物多糖为主的肠道微生物群通常P.copri丰度较高高纤维和复合碳水化合物饮食促进P.copri增长,而高脂高糖饮食则抑制其丰度

富含蔬菜和水果的饮食能促进P.copri丰度和多样性

传统饮食(富含蔬菜和水果的饮食)与西方饮食(加工食品为主,缺乏膳食纤维)相比,能显著促进P.copri复合体多样性。传统饮食人群中61.6%拥有全部四个分支(A-D),而西方饮食人群仅有4.6%;93.8%的传统饮食人群至少有两个分支,而西方饮食人群仅32.1%。

值得注意的是,意大利人虽属西方人群但P.copri丰度较高,可能因其饮食含有更多膳食纤维

2

直接补充或粪菌移植

也可以通过直接口服或胃内给药来增加P.copri。然而,P.copri定植的能力是有限的。在小鼠中口服活的P.copri后,仅定植了10%的小鼠,并且P.copri定植的小鼠的2型糖尿病和肥胖得到了缓解。

直接补充菌株的有效定植依赖适宜的饮食环境

研究还表明,补充P.copri后,喂食高纤维、低脂肪和低蛋白饮食的小鼠的葡萄糖耐量增加,而喂食高脂肪和低纤维饮食的小鼠,葡萄糖耐量没有变化。这进一步表明,患者在补充P.copri作为益生菌后可能仍需要更多的膳食纤维

小鼠口服P.copri29天未见副作用,初步证实其安全性。研究表明,直接补充P.copri可缓解因其丰度降低导致的疾病,然而,将P.copri作为益生菌前,其安全性仍需深入评估。

3

其他方法

黄芪、茯苓等草药也能促进P.copri增长

当宿主食用功能性食物、草药配方或药物时,也可以调整P.copri的丰度。直接摄入白蘑菇后,小鼠肠道中能够产生琥珀酸的P.copri物种的含量增加。此外,小鼠的葡萄糖代谢得到显著改善

黄芪、茯苓和山药根茎组成的配方增加肾炎小鼠P.copri丰度并缓解症状。在小猪的饮食中添加槲皮素(一种植物来源的抗氧化多酚)可以改善腹泻和肠道损伤,并增强抗氧化能力。粪便微生物群移植实验证实了槲皮素对肠道菌群的影响,增加了P.copri的丰度并提高了碳水化合物代谢能力

其他益生菌和增加运动也有助于促进P.copri富集

此外,口服鼠李糖乳杆菌GR-1和罗伊氏乳杆菌增加患者体内P.copri富集。未治疗的多发性硬化症患者P.copri水平下降,干扰素β-1a治疗后恢复至正常水平

中草药、药物、功能性食品和益生菌均可有效调节P.copri丰度。研究发现运动与Prevotella丰度密切相关,高运动量促进P.copri富集,尤其在骑行者体内P.copri占比较高,身体活动增加还伴随普雷沃氏菌相关代谢途径增强

总结

P.copri人类健康与疾病中展现出了复杂的作用,过低和过高的丰度都存在不利影响。其的健康效应取决于多重因素的相互作用,包括宿主饮食肠道微生物群落组成特定菌株特性以及宿主免疫状态等

饮食结构调节P.copri丰度的关键因素。高纤维、富含复合碳水化合物的饮食能显著促进P.copri丰度和菌株多样性,而西方高脂高糖饮食则抑制其生长。

在临床应用方面,P.copri有望应用于代谢紊乱疾病慢性炎症性疾病和食物过敏等免疫性疾病领域。然而,目前P.copri直接补充的定植效率有限,且其生长高度依赖饮食环境。这提示我们,有效的益生菌干预策略应结合菌株补充与饮食调整,特别是增加膳食纤维摄入

总之,P.copri作为广泛存在于人体肠道菌群中的成员,正成为理解肠道菌群如何影响人类健康的重要模型生物。它引领我们思考:如何通过饮食调整、菌群干预等方式,精准调控关键菌群,进而改善从代谢疾病到免疫紊乱等多种健康问题。

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“免疫皮肤病”——慢性荨麻疹的发病、症状以及治疗改善新视角

谷禾健康

突然全身奇痒,抓挠后出现红色或白色“疙瘩”,要命的是随着抓挠的进行,痒感丝毫未减,反而越抓越痒,这种情况有时会莫名其妙的出现,持续数小时甚至几天,此起彼伏,反反复复。

这就是我们常说的“荨麻疹”。荨麻疹又称风疹块,是一种免疫相关皮肤病,至少有20%的人一生中患过此病。可表现为皮肤瘙痒血管性水肿或两者兼有。

根据荨麻疹的持续时间,可分为两种主要类型:急性荨麻疹(AU)和慢性荨麻疹(CU)。急性荨麻疹多为自限性疾病,持续时间少于6周,多与感染、药物或某些食物有关。慢性荨麻疹的特征是自发或可诱发,持续时间超过6周,包括慢性自发性荨麻疹(CSU)和慢性诱发性荨麻疹,病因大多时候不明确,它极大地影响了患者的生活质量,给他们带来了沉重的负担,本文重点围绕慢性荨麻疹展开。

慢性荨麻疹(CU)的发生发展被认为与免疫系统密切相关。相关研究表明,CU病变中有大量免疫细胞浸润,如肥大细胞嗜酸性粒细胞嗜碱性粒细胞肥大细胞的激活是CU发生发展的关键因素,因为它会触发组胺的释放,从而导致疾病的特征性症状。

在慢性荨麻疹活动期,血液中的嗜酸性粒细胞嗜碱性粒细胞被吸引到皮肤,与肥大细胞通过细胞因子等介质相互作用,影响IgE受体介导的肥大细胞脱颗粒。这些细胞间的相互作用对荨麻疹局部微环境的形成至关重要。

目前,慢性荨麻疹(CU)的主要治疗方法是第二代非镇静性H1抗组胺药(nsAH)。然而,目前的治疗对某些CU患者的疗效有限。近年来,几种创新的靶向治疗方案(如 dupilumab和Bruton酪氨酸激酶抑制剂)目前正在进行临床试验,用于治疗慢性荨麻疹

令人惊喜的是,许多研究发现,肠道菌群失衡与某些皮肤病的发展有关。临床研究表明慢性荨麻疹患者肠道菌群发生了改变,这表明肠道微生物在慢性荨麻疹的发展中发挥着作用。慢性荨麻疹患者中能够产生短链脂肪酸的拟杆菌双歧杆菌等丰度显著下降,导致短链脂肪酸的免疫调节受损免疫细胞出现功能障碍和表达异常;与此同时,肠杆菌等机会性病原体增多脂多糖促炎作用增强,使肥大细胞更易于激活,这些因素都可能在慢性荨麻疹的发生和发展中发挥重要作用。

在本文中,我们先带大家认识了解什么是荨麻疹及一些风险因素慢性荨麻疹的一些发病机制,并通过查阅整理相关文献具体讲述了肠道微生物群与慢性荨麻疹之间存在怎样的互作,并探索了基于肠道菌群的潜在治疗策略

了解荨麻疹

荨麻疹是一种炎症性皮肤病,以出现瘙痒性风团血管性水肿(或两者兼有)为特征。

风团皮肤表面红色或苍白肿胀,通常周围有红斑,可持续几分钟至24小时。风团通常很痒,但也会引起灼热感

血管性水肿是指皮肤或粘膜深层真皮层内的肿胀。肿胀通常呈皮肤色,但也可能呈红斑。血管性水肿可能无症状、发痒或引起灼痛。可能需要长达72小时才能消退。

▸ 发病率和患病率

2017年,全球荨麻疹发病率1.6亿例新发病例。但每种荨麻疹亚型在不同人群中的患病率均不同,大约有20%的人一生中患过此病。

◮荨麻疹在不同人群中的发病率不同

急性荨麻疹(AU)在5岁以下儿童中的患病率最高,而慢性荨麻疹(CU)(尤其是慢性自发性荨麻疹)在30岁以上的女性发病率最高。成年慢性自发性荨麻疹患者的年龄大于成年慢性诱导性荨麻疹患者(平均年龄约30-70岁vs约20-40岁),发病年龄也更晚(约30-50岁vs约20-35岁)。

◮女性的患病率高于男性

成人中,除胆碱能性荨麻疹(CholU)外,所有类型的荨麻疹在女性中的患病率均高于男性,而胆碱能性荨麻疹男性成人儿童中均更为突出;在较小的儿童中,女性患病率不存在或不太明显。

◮荨麻疹不会传染

一些研究但并非所有研究表明白人患者急性荨麻疹慢性荨麻疹的患病率都较高。但荨麻疹不是感染性疾病,故不具备传染性

所有类型的荨麻疹和急性荨麻疹的终生患病率分别为3–22%6–19%慢性荨麻疹的总体终生患病率为4.4% ,时点患病率(大多数研究中为1年患病率)从美国和欧洲的≤1.5%到墨西哥、韩国和中国的3–4%

▸ 不同荨麻疹的分类

根据荨麻疹持续时间频率病因进行分类,可分为自发性荨麻疹(包括急性荨麻疹慢性荨麻疹)、物理性荨麻疹特殊类型的荨麻疹(例如接触性荨麻疹)以及与历史原因引起的荨麻疹相关的疾病(例如色素性荨麻疹)。

80%的荨麻疹为自发性10%物理性荨麻疹不到10%属于特殊类型。

◮急性荨麻疹

急性荨麻疹(AU)是指出现症状的持续时间少于六周的荨麻疹,急性发作,全身有瘙痒及大小不一的风团。约三分之二的自发性荨麻疹是急性的(过敏性或非过敏性)。

研究表明,患有过敏性疾病的人急性荨麻疹的发病率更高。50.2%的急性荨麻疹患者有花粉过敏过敏性哮喘特应性皮炎

一项前瞻性研究,研究对象为800余名12~24个月大的特应性皮炎儿童,在未接受抗组胺药治疗的研究组中(n=396),18个月内16.2%的患者出现了急性荨麻疹

◮慢性荨麻疹

慢性荨麻疹(CU)是指反复发作性的风团,伴或不伴血管性水肿,持续时间大于6周。慢性荨麻疹又可分为慢性自发性荨麻疹(CSU)和慢性诱导性荨麻疹(CIndUs)。其中,CSU约占CU的60%–80%

慢性荨麻疹平均病程为3-5年,有些甚至可达20年以上,会导致瘙痒剧烈,睡眠障碍,继发心理社会问题,对生活质量影响较大。本文重点讲述的就是慢性自发性荨麻疹肠道微生物群的联系以及可能提供的新型治疗方法

除此之外,还有以下的荨麻疹类型:

◮物理性荨麻疹

物理性荨麻疹的共同特点是对不同的外部特定物理刺激(机械、冷、热、光)的荨麻疹反应,可分为以下几种。

皮肤性荨麻疹(人为荨麻疹):表现为用手搔抓或用钝器划过皮肤数分钟后沿划痕出现条状隆起,风团大多出现得很快,而且瘙痒剧烈,但一般约半小时后可自行消退

注:皮肤性荨麻疹是物理性荨麻疹最常见的形式。

延迟压力性荨麻疹:与皮肤病性荨麻疹不同,这种类型的荨麻疹的典型病变是深部疼痛性肿胀,在暴露于垂直静态压力后4-8小时出现,并持续8-48小时。典型的受累部位是手掌和脚底,以及暴露于压力(例如坐在硬椅子上)时的臀部和背部。

压力性荨麻疹在男性中的发病率是女性的两倍,平均发病年龄为30岁。压力性荨麻疹可能会成为重体力劳动者的一种致残性疾病。

寒冷性荨麻疹:寒冷性荨麻疹是指接触寒冷后出现的荨麻疹反应。

热性荨麻疹:热性荨麻疹是一种罕见的物理性荨麻疹,由皮肤直接接触热物体或热空气引起。

日光性荨麻疹:日光性荨麻疹是由波长在280至760nm之间的光引起的。对于个别患者,诱发波长各不相同,但主要是紫外线引起的。

振动性血管性水肿:振动性血管性水肿是一种罕见的疾病,其中强烈的振动机械力(例如使用气动锤)会诱发血管性水肿。

◮特殊类型的荨麻疹

特殊类型的荨麻疹主要有以下几种:

胆碱能性荨麻疹:与物理性荨麻疹通过外部刺激引起症状不同,胆碱能性荨麻疹的病变是由于体温短暂升高引起的。

肾上腺素能性荨麻疹:肾上腺素能性荨麻疹是一种极为罕见的疾病,其特征是针尖大小的红色风团,带有白色光晕,与胆碱能性荨麻疹不同。风团是由压力引起的,而不是由运动或体温升高引起的。

这种疾病对β-肾上腺素能受体阻滞剂普萘洛尔的治疗有反应,它既可用于诊断目的,也可用于预防发作。

接触性荨麻疹:接触性荨麻疹是指化学物质与皮肤接触的部位出现风团。这种疾病可能严格局限于接触部位,如荨麻(荨麻疹或异株荨麻疹,荨麻疹由此得名),但可能会出现全身性症状,尤其是在IgE介导的过敏性接触性荨麻疹中。

水源性荨麻疹:水源性荨麻疹是一种独特的荨麻疹形式,需要与接触性荨麻疹相区别,因为水本身并不是致病因子,但会从角质层中释放出水溶性过敏原,然后扩散到真皮层后成为过敏原。

女性患此病的几率是男性的五倍,平均发病于青年时期。病变类似于胆碱能性荨麻疹,躯干上大多有针尖大小的风团。

▸ 症状

◮早期症状

荨麻疹患者早期可在接触诱因,如过敏原或物理、化学刺激后,先有不同程度的皮肤瘙痒出现风团,或以全身各部位风团(以躯干和四肢近端为主)为最初的表现。

注:风团是一种局限的隆起于皮肤、黏膜表面的中心性水肿性团块,是由于肥大细胞活化导致皮肤、黏膜小血管扩张及渗透性增加引起的。

◮典型症状

荨麻疹典型表现为突然自觉皮肤瘙痒,很快瘙痒部位出现大小不等的红色或苍白色风团,圆形、椭圆形或不规则形,可孤立分布或扩大融合成片,皮肤表面凹凸不平,类似于橘皮样外观,周围多伴有红晕。

数分钟至数小时内水肿减轻,风团变为红斑并逐渐消失,不留痕迹,单个风团的持续时间一般不超过24小时,但新风团可此起彼伏,不断发生。风团每天发作或间歇发作,持续时间≥6周即为慢性荨麻疹

◮可能伴有的症状

▪ 病情严重者可伴有心慌、烦躁甚至血压降低等过敏性休克症状;

▪ 胃肠道黏膜受累时可出现恶心、呕吐、腹痛腹泻等;

▪ 累及喉头、支气管时可出现胸闷、呼吸困难甚至窒息;慢性荨麻疹引起气管炎,气管炎常蔓延至喉部,引起喉炎。喉炎症状严重时甚至会导致窒息。

▪ 感染引起者可出现寒战、高热、甚至全身中毒症状。

▪ 心血管系统:患者出现发热、头痛、气短、四肢无力等症状,有时会突然消退,然后急剧加重。有些患者会得心肌炎。

▸ 风险因素

急性荨麻疹(AU)多与食物药物过敏、感染等因素相关。已报告的AU风险因素包括人口密度高和个人及父母有过敏性疾病史。AU患病率较高风险较高可能还与贫困和较低的社会经济地位有关。

对于多达95%的慢性荨麻疹患者来说,这种病症是“特发性的”,意味着没有明确的病因。但以下一些因素可能导致患慢性荨麻疹的风险上升

1.感染

慢性自发性荨麻疹可能是感染引起,如幽门螺杆菌感染病毒感染等。感染引起的炎症会刺激体内免疫系统,出现免疫反应,导致皮肤血管通透性增加,进而出现慢性自发性荨麻疹

各种病毒(如病毒性上呼吸道病毒、肝炎病毒、柯萨奇病毒等)、细菌(如金黄色葡萄球菌所致的扁桃体炎、慢性中耳炎、幽门螺旋杆菌感染等)、真菌及寄生虫感染均可引起。

2.食物

如果本身属于过敏体质,在食用易过敏食物后,如海鲜、芒果后,可能会导致皮肤发生过敏反应,从而出现慢性自发性荨麻疹

此外,腐败食物、某些食品添加剂如水杨酸盐、甲苯酸盐、亚硫酸盐等也可能引起荨麻疹。

3.药物

如果长期服用青霉素类头孢类等药物,可能会导致身体产生过敏反应,从而诱发慢性自发性荨麻疹。

4.遗传因素

在涉及双胞胎的研究中,遗传因素可以部分解释荨麻疹的易感性。几种基因的多态性(包括TNFRS11A 、TBXA2R和PLA2G4A)已被证明与荨麻疹易感性或多种非甾体抗炎药诱发的血管性水肿有关。

慢性荨麻疹(CU)的遗传易感性与IFNγ、IL-6、IL-17RA、IL-10、TGFβ、IL-6、肿瘤坏死因子 (TNF)、PTPN22、IL-1、IL-2和HLA I 类和 II 类等位基因的基因多态性有关。

例如,HLA-DR4与自身免疫性慢性自发性荨麻疹 (CSU)和其他自身免疫性疾病(例如类风湿性关节炎和1型糖尿病)密切相关。

5.呼吸道吸入物及皮肤接触物

常见呼吸道吸入物包括花粉动物皮屑、粉尘、尘螨、真菌的孢子及一些挥发性化学品等,皮肤接触物如某些植物、动物毛发、昆虫叮螫、毒毛虫刺激等都可能会诱发荨麻疹

6.物理刺激

如果皮肤受到冷热刺激压力过大摩擦、日光照射等物理刺激,可能会诱发荨麻疹,建议患者调整生活习惯,在生活中注意皮肤卫生,尽量使用温水清洗皮肤,避免使用刺激性的洗漱用品,以免加重荨麻疹症状。

7.自身原有疾病

研究发现,在诊断出自身免疫性疾病(包括类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、I型糖尿病和乳糜泻)之前和之后,分别约有80%和20%的患者被诊断为慢性自发性荨麻疹

患有自身免疫性甲状腺疾病的患者,尤其是女性患者,患慢性自发性荨麻疹的风险要高得多。高达25%的慢性自发性荨麻疹(CSU)患者,尤其是自身免疫性荨麻疹标志物阳性的患者,有CSU家族史

此外,患有消化性溃疡病异常子宫出血的女性患者被证实具有更高的慢性荨麻疹 (CU)风险

◮心理压力

心理压力是可能诱发荨麻疹的因素之一,如情绪波动精神紧张抑郁等可能会诱发荨麻疹。它通过影响免疫系统神经内分泌系统,进而可能导致荨麻疹的发生或加重症状

注:部分慢性荨麻疹患者可存在凝血功能和免疫功能异常。

慢性荨麻疹的发病机制

急性荨麻疹一般发病数小时后会自行消退,而慢性荨麻疹的症状会持续六周以上,甚至可能持续数月至数年。由于反复发作迁延不愈,慢性荨麻疹会严重影响患者及其家属的生活质量。

根据有无特定的诱发因素,慢性荨麻疹分为慢性自发性荨麻疹(CSU)和慢性诱导性荨麻疹(CIndU)。CSU约占慢性荨麻疹的2/3,因此,了解慢性自发性荨麻疹的发病机制就显得格外重要,有助于发现新的治疗靶点,为临床提供多样化的诊疗思路

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与自身的免疫反应异常有关

自身免疫慢性自发性荨麻疹(CSU)中起关键作用,是CSU最主要的机制之一。肥大细胞(MC)通过I型自身免疫反应IIb型自身免疫反应活化并脱颗粒,2种类型的CSU存在不同的临床特征

慢性荨麻疹的表现和病理生理

Cai R,et al.Gut Microbes.2024

◮自身过敏反应引发慢性自发性荨麻疹

I型自身免疫反应又称自身过敏反应,其特征是具有抗自身抗原的IgE抗体。IgE自身抗体通过其高亲和力受体抗IgE Fc受体I与相应的自身抗原交联导致肥大细胞的活化,激活下游的一系列生化反应,引发慢性自发性荨麻疹(CSU)。

目前已发现的针对自身抗原的IgE抗体包括抗甲状腺过氧化物酶(TPO)抗体、抗甲状腺球蛋白(TG)抗体、抗双链DNA(dsDNA)抗体、抗白细胞介素-24抗体抗组织因子(TF)抗体等。

◮绝大部分CSU患者具有IIb自身免疫反应

IIb型自身免疫反应的特征是具有抗IgE的IgG自身抗体或抗FcεRI的IgG自身抗体。FcɛRI与补体C5a受体均在肥大细胞嗜碱性粒细胞上表达,且被证实在IgG-抗FcɛRI介导的脱颗粒中发挥作用。

PURIST研究的结果表明,约88%的CSU患者至少具有3个IIb型自身免疫反应CSU诊断标准中的1个,不到10%的CSU患者3个标准全部符合,并且这些患者往往表现为更严重的病情低水平的总IgE高水平的TPO抗体

IIb型自身免疫反应CSU的诊断标准:1)自体血清皮肤试验阳性;

2)体外嗜碱性粒细胞组胺释放试验或嗜碱性粒细胞活化标志物阳性;

3)针对抗IgE的IgG自身抗体或抗FcεRI的IgG自身抗体的免疫测定阳性。

◮患有自身免疫性疾病可能导致CSU风险增高

多种自身免疫性疾病可与慢性自发性荨麻疹(CSU)伴发,最常见的是桥本甲状腺炎(≥21%)和白癜风(2%)。CSU患者合并自身免疫性疾病与自身免疫性疾病家族史以及甲状腺功能减退/亢进的发生率较高有关,并且自身免疫性疾病与IIb型自身免疫反应CSU有关。

此外,全基因组关联研究结果显示CSU与自身免疫性疾病之间具有遗传重叠,CSU的易感遗传因素主要通过与自身免疫特征的关联来表现。

荨麻疹发病机制的关键途径

doi: 10.1038/s41572-022-00389-z.

肥大细胞活化脱颗粒导致荨麻疹的症状和体征,这是由于组胺其他介质的释放所致,这些介质激活皮肤感觉神经(瘙痒)、扩张皮肤血管(红斑)并诱导血浆外渗(水肿和其他免疫细胞的流入)。

在过敏性荨麻疹中,上皮细胞释放警报素、TSLP、IL-33和IL-25,皮肤驻留组2先天淋巴细胞(ILC2)活化,T 细胞(主要是辅助T细胞 2 (TH 2 细胞))极化并释放 TH2细胞因子,例如 IL-4、IL-5 和 IL-13,B 细胞产生过敏原特异性 IgE,随后过敏原交联肥大细胞表面的 IgE-FcεRI 复合物,从而触发肥大细胞活化

慢性自发性荨麻疹(CSU)可能由于一系列复杂的多步骤相互关联的事件而出现,包括细胞浸润(主要是嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、中性粒细胞和T细胞)、自身免疫(例如,IgE/IgG 组胺释放自身抗体)、神经源性炎症(通过皮肤瘙痒感觉神经介导的组胺依赖性和组胺非依赖性瘙痒信号通路)、补体级联的激活(例如,通过产生过敏毒素 C5a)和组织因子启动的凝血级联外在途径的激活。

2

不同免疫细胞与慢性荨麻疹

◮CSU依赖于肥大细胞的信号激活

肥大细胞(MC)是慢性自发性荨麻疹(CSU)的关键效应细胞,CSU中风团血管性水肿的发展依赖于肥大细胞激活信号和受体、信号通路、抑制性受体和介质。MC来自骨髓造血祖细胞,随后迁移到外周组织,并在干细胞因子和IL-3的影响下进行终末分化。

MC主要由针对自身变应原的IgE或FcεRI α链的自身抗体通过FcεRI激活,胸腺基质淋巴细胞生成素、血浆衍生外泌体、IL-33、IL-4、IL-13、IL-5、补体C5a和MAS相关G蛋白偶联受体-X2也可激活MC。

肥大细胞(MC)活化后释放的各种介质可导致感觉神经激活、血管扩张、血浆外渗以及参与荨麻疹的细胞募集引起CSU的症状和体征(皮肤瘙痒和血管水肿)。

研究发现腺苷动力相关蛋白1琥珀酸受体1也可调节MC的活性,CSU患者的血浆腺苷水平升高,并且腺苷水平可预测重度CSU患者对非镇静H1抗组胺药是否有反应。

慢性荨麻疹机制模型

doi: 10.3389/fimmu.2019.00627.

◮嗜碱性粒细胞可以产生组胺,参与风团的诱导

嗜碱性粒细胞与肥大细胞一样,可以产生组胺、白三烯和细胞因子等,参与CSU风团的诱导。嗜碱性粒细胞还表达FcεRI,可被抗FcεRI自身抗体激活。在CSU患者中经常观察到外周血嗜碱性粒细胞减少,可能是嗜碱性粒细胞从循环迁移到组织的结果。

奥马珠单抗可能通过降低嗜碱性粒细胞上FcεRI和IgE的密度,使嗜碱性粒细胞从外周血迁移到组织的数量减少,外周血嗜碱性粒细胞增多,从而达到治疗慢性自发性荨麻疹(CSU)的作用。而血液循环中嗜碱性粒细胞数量降低则提示CSU患者对奥马珠单抗反应不佳。

◮嗜酸性粒细胞参与慢性荨麻疹的发病

嗜酸性粒细胞表达低亲和力的IgE受体FcεRII/CD23,可被IgG-抗FcεRII/CD23结合并激活。

嗜酸性粒细胞可能通过3种方式参与慢性荨麻疹(CU)发病

1)产生干细胞因子,促进组织中肥大细胞的募集局部成熟

2)嗜酸性粒细胞蛋白主要碱性蛋白、嗜酸性粒细胞阳离子蛋白和嗜酸性粒细胞过氧化物酶可促进肥大细胞脱颗粒

3)活化后表达抗组织因子(TF),TF是凝血级联反应中凝血酶的主要激活因子。此外,研究发现10%的CSU患者出现嗜酸性粒细胞减少症,且与IIb型自身免疫反应、疾病高活动度和治疗反应差有关。

◮T细胞在CSU中起调节作用

辅助性T(Th)1细胞/Th2和Th17相关细胞因子的水平在CSU中显著升高,并与疾病的活动度相关。

Th1反应通常与ASST阳性有关;Th2细胞产生IL-4、IL-5IL-13等多种细胞因子,可刺激IgE的产生及导肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞的激活。Th17通过分泌细胞因子IL-6促进肥大细胞的增殖,并诱导其趋化。

调节性T细胞(Tregs)靶向许多不同的免疫细胞亚群和组织,可防止炎症反应过度支持组织修复和稳态。体内外证据表明Tregs通过OX40-OX40配体信号抑制肥大细胞脱颗粒。研究表明,血液循环中CD4 + CXCR5 +细胞比例、滤泡辅助性T细胞比例和Tfh/滤泡调节性T细胞的比值异常均与CSU严重程度呈正相关,提示这些细胞可能参与CSU发病的免疫机制

◮免疫细胞相互作用共同促进CSU的发生和发展

慢性自发性荨麻疹的发病机制涉及包括免疫细胞在内的多种细胞(如血管内皮细胞、神经元)的共同参与。

先天免疫适应性免疫在CSU中存在极其复杂的相互作用,肥大细胞是先天免疫和适应性免疫之间的重要纽带:活化的肥大细胞通过释放炎症介质趋化因子[组胺、前列腺素D2、基质金属蛋白酶-9和趋化因子C-X-C模体配体1/2等]促进嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、中性粒细胞和T细胞向皮肤迁移,来自肥大细胞的IL-4、TSLP是先天淋巴样细胞的共刺激细胞因子

嗜碱性粒细胞T细胞产生IL-4可影响肥大细胞的趋化;单核细胞通过趋化因子C-C模体配体2(CCL2)/单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)作用于肥大细胞和嗜碱性粒细胞,促进其激活;巨噬细胞可通过分泌IL-6促进MC增殖和成熟,并释放干扰素-λ1调节T细胞的发育。

B细胞产生的IgE/IgG抗体与肥大细胞嗜碱性粒细胞的FcεRIα结合并导致一系列的活化反应,来自嗜碱性粒细胞的IL-4和IL-6可增强B细胞的存活和增殖;内皮细胞产生的SCF影响MC的发育和成熟,通过迁移抑制因子激活巨噬细胞,通过IL-6、IL-18、肿瘤坏死因子(TNF-α)和脂肪因子与中性粒细胞相互作用参与CSU的发病

免疫细胞在CSU患者中的相互作用

doi: 10.11817/j.issn.1672-7347.2023.230037.

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神经-免疫机制

◮神经元释放神经肽导致血管扩张、血浆外渗

慢性自发性荨麻疹(CSU)中,神经元通过释放神经肽如P物质和降钙素基因相关肽(CGRP)等来调节肥大细胞的功能,可能导致血管扩张、血浆外渗

◮免疫细胞释放炎症介质和细胞因子导致瘙痒

免疫细胞释放的炎症介质细胞因子[如组胺、IL-31和神经生长因子(NGF)]等作用于神经元,可导致神经源性炎症和瘙痒症状

MRGPRX2在皮肤肥大细胞(MC)上高度表达,可由神经肽如P物质激活,并导致MC释放组胺,进而引起CSU患者皮肤反应性的增高。另有研究发现CSU患者的焦虑与抑郁风险是对照组的6倍,CSU对焦虑或抑郁的影响与瘙痒和睡眠障碍有关,有效缓解瘙痒可以促进自然睡眠,从而改善CSU患者的情绪

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肠道菌群参与发病

◮肠道菌群在CSU发病中发挥重要作用

近年来,肠道菌群慢性自发性荨麻疹(CSU)之间的关联逐渐受到关注。研究发现CSU患者和健康对照组之间肠道微生物群的α多样性β多样性存在差异。

通过16S核糖体RNA基因测序发现CSU患者由于有益菌(主要是产短链脂肪酸菌)的减少,导致短链脂肪酸的生成减少而有害代谢产物(脂多糖)的产生增加,从而通过促进Th2细胞的分化,IgE的产生激活肥大细胞,参与CSU的发病。

研究发现慢性荨麻疹(CU)患者血浆脂质代谢特征与健康对照组不同:CU患者血浆磷脂酰丝氨酸磷脂酰乙醇胺和磷脂酰甘油水平显著升高,而磷脂酰胆碱水平显著下降

肠道微生物与慢性荨麻疹之间的关联研究总结

Cai R,et al.Gut Microbes.2024

以上研究表明CSU患者肠道微生物群组成代谢物的紊乱以及它们之间的相互作用可能参与了慢性自发性荨麻疹(CSU)的发病。此外,研究人员发现毛螺菌科及其下属类群是抗组胺药治疗应答者和无应答者肠道微生物群的主要差异,应答者的毛螺菌科丰度高于无应答者,提示毛螺菌科是抗组胺药在CSU患者中的疗效预测标志

我们将在下面的章节中具体讲述肠道微生物群慢性自发性荨麻疹发病和治疗中的作用。

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其他机制

◮遗传因素在慢性自发性荨麻疹发病中占一定作用

部分慢性自发性荨麻疹(CSU)患者存在家族史遗传因素在CSU的发病中可能存在潜在作用。研究通过飞行质谱法对ORAI钙释放激活钙调节因子1(ORAI1)多态性进行基因分型,发现ORAI1基因单核苷酸多态性(SNP)rs12320939和rs3741596与CSU易感性相关,ORAI1基因编码的Orai1参与肥大细胞脱颗粒、白三烯分泌、组胺释放以及TNF-α分泌

补体C5a受体1(C5AR1)-1330T等位基因也与CSU易感性相关,可作为CSU的危险因素,Fcε受体Ia(FCER1A) rs2298805等位基因与CSU风险总IgE血清浓度有关。

此外,研究发现经地氯雷他定治疗后出现镇静的患者中,组胺受体H1(HRH1) rs901865 G等位基因频率明显高于rs901865 A等位基因,提示HRH1基因多态性可能与CSU患者地氯雷他定治疗后的镇静副作用有关。

◮环境因素参与CSU的发病

环境因素可能参与慢性自发性荨麻疹(CSU)的发病,细颗粒物(PM2.5)通过Gadd45b/促分裂原活化蛋白激酶4(MEKK4)/c-Jun氨基末端激酶(JNK)途径调节活性氧的产生,促进IgE介导的肥大细胞活化

此外,人类广泛暴露于全氟和多氟烷基物质(PFAS)环境中,PFAS可能通过食物和饮用水被人体吸收,通过因果中介分析发现IL-4是全氟庚酸与CSU相关性的部分中介(14.8%),血清中的PFAS水平升高与CSU发病风险增加相关。因此,持续暴露在不利环境因素中可能会导致CSU的发病并加剧其病情

◮非免疫学致病因素

非免疫学致病因素也参与慢性自发性荨麻疹(CSU)的发病。例如房屋尘螨可能穿过皮肤屏障,直接触发神经元释放P物质,导致肥大细胞脱颗粒;性激素可能通过遗传、微生物和环境因素的复杂网络导致女性的CSU患病率较男性高

此外,研究发现凝血-补体系统可通过下游的肥大细胞嗜碱性粒细胞激活轴参与CSU的发病。维生素D、金黄色葡萄球菌热激蛋白硫醇/二硫化物稳态等也被发现通过各种机制参与CSU的发生。

肠道微生物群与慢性荨麻疹之间存在怎样的互作

人们普遍认为慢性自发性荨麻疹(CSU)主要是一种免疫介导的炎症性疾病I型和II型自身免疫,特别是针对自身过敏原的IgE抗体和针对IgE或其高亲和力受体(FcεRI)的IgG自身抗体的存在,被认为在CSU的发生和发展中发挥作用。

皮肤肥大细胞的活化、脱颗粒和介质释放对CSU的致病性至关重要。CSU的症状主要由组胺的释放引起,以及其他介质,包括前列腺素D2(PGD2)、肿瘤坏死因子(TNF)和各种白细胞介素(IL),例如 IL-4、IL-5、IL-13、IL-17 和 IL-31,它们会影响驻留的皮肤细胞和其他募集的靶细胞,如T细胞嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞

这些募集的细胞在肥大细胞、活化的内皮细胞、辅助T(Th)2细胞和其他细胞释放的趋化因子(例如 IL-5、补体3a、补体5a、TNF、IL-17 等)的作用下从血液迁移到皮肤中。

▸ 慢性荨麻疹患者的肠道微生物组

健康的肠道对整体健康至关重要,研究表明,肠道微生物群失衡可能导致皮肤病。菌群失衡通过炎症和免疫系统紊乱牛皮癣特应性皮炎痤疮等皮肤病有关。慢性荨麻疹是一种免疫介导的皮肤病,也可能受到肠道菌群的影响。慢性自发性荨麻疹是慢性荨麻疹不同亚型相关研究的主要焦点。

最近的研究检查了慢性自发性荨麻疹(CSU)患者的肠道菌群,发现CSU患者和健康对照者(HC)之间的微生物组成存在显著差异。研究主要发现CSU患者的α多样性低于 HC。

注:肠道菌群的α多样性是指单个样本中的物种多样性,可以使用 Chao1 值、ACE 值和 Shannon 指数等指标来衡量。Beta多样性是对样本间多样性差异的比较。

①患者中肠杆菌等机会性病原体水平升高

肠杆菌科(Enterobacteriaceae)是肠道菌群中促炎成之一。初步研究探索了慢性荨麻疹患者肠道微生物组的变化。结果显示,肠杆菌科在慢性荨麻疹患者的粪便样本中更为普遍,还观察到慢性自发性荨麻疹(CSU)组的大肠杆菌(Escherichia coli)和克雷伯氏菌(Klebsiella spp.)的丰度较高

最近的一项研究使用多组学分析分析了慢性自发性荨麻疹(CSU)患者肠道微生物组的组成,结果显示CSU患者的肠道菌群多样性较低,但肺炎克雷伯氏菌的水平较高。此外观察到Clostridium disporicum低生活质量之间存在正相关性

除上述结果外,还发现CSU组的乳酸杆菌属Turicibacter属和Lachnobacterium水平较高。采用孟德尔随机化分析探讨了肠道菌群与CSU之间的因果关系。该研究发现Verrucomicrobia门、Defluviitaleaceae科UCG011属和Coprococcus 属是荨麻疹的潜在危险因素

②幽门螺杆菌感染人群更易患慢性荨麻疹

已知幽门螺杆菌(HP)定植于胃和十二指肠,可导致持续感染。荟萃分析显示,CU患者的HP感染患病率高于对照组,并且HP阴性患者比阳性患者更容易出现症状自发缓解。

另一项研究表明,根除幽门螺杆菌可使CU临床缓解的概率增加一倍。研究人员提出了一个假设,认为H. pylori的 kDa 混合蛋白质成分可能刺激人类肥大细胞脱颗粒。此外,一些细菌基因(如cagA、vacA和nap)可能编码特定蛋白质,触发增强促炎途径的免疫反应

③拟杆菌、双歧杆菌有益菌水平下降

拟杆菌(Bacteroidetes)是肠道菌群的主要成分,是生产短链脂肪酸(SCFA)的物种之一,特别是乙酸和丙酸。研究发现CSU患者中拟杆菌的丰度低于对照组,这表明拟杆菌可能对CSU具有保护作用

研究表明,拟杆菌主要通过产生荚膜多糖A短链脂肪酸人体免疫力产生调节作用。荚膜多糖A在维持和平衡免疫系统功能以及预防细菌和病毒感染方面发挥作用。乙酸盐和丙酸盐都是有效的抗炎剂,能够抑制中性粒细胞和巨噬细胞释放促炎细胞因子

注:据报道CSU组厚壁菌门的数量也减少,厚壁菌门和拟杆菌门占肠道有益菌群的90% 。厚壁菌门可分解不溶性膳食纤维释放营养物质,促进肠道不同菌种增殖。

此外,研究发现健康人群中考拉杆菌属(Phascolarctobacterium)的含量较高。而患有慢性自发性荨麻疹和症状性皮肤划痕症(CSD)的患者,其SubdoligranulumRuminococcus bromii的含量明显较低

对照组中的乳杆菌双歧杆菌相对含量明显高于慢性荨麻疹患者,表明它们可能具有预防慢性荨麻疹的作用。这可能归因于它们诱导调节性T(Treg)细胞的能力。

此外慢性自发性荨麻疹患者肠道菌群中负责产生短链脂肪酸的毛螺菌科成员水平降低。在孟德尔随机化分析中,伯克氏菌目(Burkholderiales)和嗜木聚糖真杆菌属(Eubacterium xylanophilum)被发现具有预防荨麻疹的潜在作用。

▸ 肠道微生物及其代谢物对慢性荨麻疹的影响

如上所述,慢性自发性荨麻疹(CSU)患者的肠道微生物群发生了明显的变化。与对照组相比,CSU患者的肥大细胞更容易被激活,这可能与激活信号的阈值较低或抑制信号的暴露减少有关。

肠道微生物群的一些代谢物在其中也发挥着重要作用,脂多糖(LPS)和促炎细胞因子使肥大细胞更易于激活,而短链脂肪酸(SCFA)可抑制肥大细胞激活。这些影响肥大细胞活化的因素与肠道菌群有关。

慢性荨麻疹中肠道菌群的改变及影响

Cai R,et al.Gut Microbes.2024

①短链脂肪酸的免疫调节受损

短链脂肪酸通过增强前列环素E2IL-10的产生,从而减轻炎症,同时促进Treg细胞的分化,抑制Th17细胞的活性,在免疫调节中发挥关键作用。通过动物实验发现,短链脂肪酸可以减轻肥大细胞驱动的皮肤炎症

利用16S 测序和定量 PCR 识别了慢性荨麻疹患者的菌群。产生短链脂肪酸的有益细菌减少短链脂肪酸(SCFA)不仅有助于维持免疫微环境,还能稳定肠粘膜上皮屏障。通过降低 pH 值来增强肠道菌群的多样性维持上皮屏障的完整性以及调节粘液的分泌可以作为其他保护机制。发现慢性自发性荨麻疹患者的平均粪便pH值(7.17)高于对照组(6.7),这与短链脂肪酸的产生减少有关。

短链脂肪酸减少进一步诱发免疫反应失常

慢性荨麻疹患者普遍存在细胞因子表达异常调节性T细胞(Treg)功能障碍。Th2细胞释放细胞因子如 IL-4、IL-5 和 IL-13,这些细胞因子刺激IgE的产生并可激活肥大细胞、嗜碱性粒细胞和嗜酸性粒细胞。

此外,IL-4可增强 IgE 受体的表达。基于先前的证据提出一个假设,即短链脂肪酸的减少将进一步抑制 Treg 细胞的产生和功能,从而导致 Th1/Th2 比例失衡以及 IL-4 和 IgE 的产生增加乳杆菌双歧杆菌也可能通过 Treg 细胞的分化抑制炎症,从而发挥对慢性荨麻疹的保护作用

与对照组相比,慢性荨麻疹患者的Th17细胞有所增加。CSU组中的Prevotella属比对照组组中的更丰富,并且在小鼠实验中显示出刺激 Th17 免疫反应并募集中性粒细胞以引发持续炎症

③脂多糖促炎作用增强

革兰氏阴性菌是肠道菌群的主要成分,其细胞壁上的脂多糖可通过 Toll 样受体4 刺激 IgE 诱导的肥大细胞脱颗粒炎症介质的释放。在慢性自发性荨麻疹(CSU)患者的肠道中发现机会性病原体增加,而短链脂肪酸水平降低导致肠粘膜通透性增强,最终导致循环脂多糖水平升高

在慢性荨麻疹患者的粪便中发现肠杆菌科细菌数量增加,肠杆菌科细菌是产生脂多糖的主要机会性病原体,可促进Th2细胞分化并产生IL-4。此外,高水平的肺炎克雷伯菌会增加受体小鼠的被动皮肤过敏性休克反应,并升高血液中的脂多糖水平

④不饱和脂肪酸也对CSU的发病有影响

代谢组学分析表明,短链脂肪酸是主要代谢物,但不饱和脂肪酸(如花生四烯酸和二十二碳六烯酸)可能对慢性自发性荨麻疹(CSU)的发病也至关重要。这些脂肪酸能促进拟杆菌生长并具有抗炎作用

研究进一步发现,不饱和脂肪酸花生四烯酸的氧化产物(如白三烯,参与免疫反应和炎症过程)与毛螺菌吉米菌属(Gemmiger)与呈负相关,而毛螺菌的下降慢性自发性荨麻疹患者肠道菌群特征

▸ 寄生虫感染在慢性荨麻疹中的作用

寄生虫感染也被认为是导致慢性自发性荨麻疹(CSU)发病机制相关的肠道微生态异常的因素。多项研究已经探讨了体内寄生虫感染与CSU之间的关系,并进行了总结。

◮感染寄生虫的人群更易患CSU

与健康对照组相比,CSU患者更易诊断出原生动物感染,并且弓蛔虫血清阳性和尖线虫的致敏风险显著增加。此外,他们的片吸虫病人芽囊原虫等位基因患病率也较高。在CSU儿童中,人芽囊原虫是最常见的寄生虫

通过分析蛔虫科(Anisakis simplex和Toxocara canis)整个幼虫的粗提取物和分离成分,在荨麻疹寄生虫感染之间的关联中, Anisakis似乎比Toxocara发挥更重要的作用,而原肌球蛋白是关键标志物。

◮蠕虫感染会导致肥大细胞和嗜碱性粒细胞激活

蠕虫感染可能通过涉及肥大细胞和嗜碱性粒细胞激活的各种途径影响慢性自发性荨麻疹(CSU)的发生和进展。寄生虫特异性IgE通过高亲和力IgE受体 (FceRI) 激活肥大细胞和嗜碱性粒细胞。诸如犬弓首蛔虫或肝片吸虫之类的蠕虫和诸如人芽囊原虫或蓝氏贾第鞭毛虫之类的原生动物能够诱导宿主产生针对其抗原的高水平特异性 IgE 抗体,这可导致宿主肥大细胞致敏和脱颗粒

此外,蠕虫寄生会破坏人体的保护屏障,引发Th2免疫反应组织修复。寄生虫本身会抑制Th1细胞的分化并促进Th2细胞的发育,而B细胞则通过产生 IgG1-3来辅助Th1反应,与寄生虫抗原形成免疫复合物(CIC)。该过程会激活补体系统并产生过敏毒素C5a和C3a来作用于肥大细胞,从而导致荨麻疹的发生

通过针对肠道微生物群来治疗慢性荨麻疹的方法

肠道微生物群与当前治疗的相互作用

慢性荨麻疹(CU)是一种常见且临床上具有挑战性的疾病。目前,已有一些标准化方案治疗慢性自发性荨麻疹(CSU)。其主要治疗方法是使用第二代非镇静性H1抗组胺药(nsAH)。

然而,这些治疗对CSU患者的有效性可能受到多种因素的影响,包括肠道菌群。一些患者表现出 nsAH 耐药性,nsAH 耐药性患者的肠道或全身炎症反应更为强烈。据推测,肠道菌群失调可能是 nsAH 耐药性的一个促成因素。

◮肠道菌群失调可能是一些患者使用nsAH疗效不佳的原因

有无nsAH耐药性慢性自发性荨麻疹(CSU)患者肠道菌群进行了比较研究,发现有 nsAH 耐药性的 CSU 患者肠道菌群中普雷沃氏菌(Prevotella)、巨单胞菌属(Megamonas)、大肠杆菌属(Escherichia)、琥珀酸弧菌属(Succinivibrio)、克雷伯菌属(Klebsiella)和Colidextribacter属的水平较高。相反,没有nsAH耐药性的CSU患者的Blautia属、Alistipes属和Anaerostipes水平较低

注:在另一项研究中,毛螺菌属被确定为nsAH特征的生物标志物。

◮幽门螺杆菌根除疗法有助于缓解CSU症状

荟萃分析显示,幽门螺杆菌(Hp)可能与CSU的发展和持续有关。研究发现,HP 根除疗法缓解CSU症状方面具有显著效果。并且接受抗生素治疗以根除HP的CSU患者的缓解率明显更高,无论HP根除状态如何。

◮治疗会导致CSU患者的肠道微生物群发生改变

此外,目前的治疗也已被证明会导致CSU患者肠道微生物群发生改变。在接受奥马珠单抗治疗后,在菌类水平上观察到AlphaproteobacteriaBetaproteobacteria相对丰度显著下降,在属水平上观察到BurkholderiaRhodococcusSphingomonas 的相对丰度显著下降。这种减少可能是促成良好结果的一个因素。

肠道菌群慢性荨麻疹之间的相关性提供了一种有利的治疗途径。通过调节肠道微生态治疗慢性荨麻疹是目前一个突出的研究重点。

针对肠道微生物群的慢性荨麻疹相关疗法

Cai R,et al.Gut Microbes.2024

益生菌

可以通过几种机制来阐明益生菌慢性荨麻疹的保护特性。

①减少炎症并促进抗炎环境

首先,有证据表明慢性荨麻疹(CU)患者的Treg细胞数量功能均有所减少。研究表明,益生菌和相关化合物可以诱导 Treg 细胞的生成以对饮食抗原作出反应。并通过刺激抗炎介质的合成,这种诱导可以减少炎症促进抗炎环境,从而作为针对CU的保护机制

②分泌抗菌物质,改善肠道菌群失调

此外,益生菌通过分泌抗菌物质抑制细菌毒素产生以及与病原体竞争上皮粘附和营养,维持肠道菌群平衡改善肠道屏障功能,从而减少体内有害代谢物的产生。

由于慢性荨麻疹患者肠道菌群的改变,可能会导致肠道微生态失调,而服用益生菌可以改善肠道菌群的稳态

③一些特定益生菌改善了慢性荨麻疹的严重程度

研究证据表明,某些肠道微生物群具有针对慢性荨麻疹(CU)的保护作用,有助于参与慢性荨麻疹的治疗和缓解

研究了两种益生菌(唾液乳杆菌LS01和短双歧杆菌BR03)组合对难治性慢性自发性荨麻疹患者临床进展的影响。在益生菌干预期间,38名患者中,9名(23.7%)临床症状轻度改善1名(2.6%)显著改善1名(2.6%)荨麻疹症状完全消失。但27名患者 (71.1%) 的症状保持不变。

研究结果证实了这种益生菌组合在降低某些慢性自发性荨麻疹患者的症状评分方面的治疗效果,主要是那些尽管使用 H1 抗组胺药治疗但仍持续存在的患者,从而提高了他们的整体生活质量没有副作用

还进行了一项随机安慰剂对照研究,纳入了206名慢性荨麻疹儿童,两组儿童均使用了地氯雷他定干混悬剂。治疗组有104名儿童同时使用了益明佳®(六种菌的冻干混合物,浓度为每克5×109 CFU 活菌)。经过4周的监测,治疗组的风团大小发作频率均显著减少,80.8%的患者具有明显效果(包括显著改善和完全缓解),而安慰剂组为 62.5%。

这些研究进一步证实了某些益生菌菌株组合改善慢性荨麻疹症状有效,并为使用益生菌治疗慢性荨麻疹提供了支持。

益生元

益生元是指含有不可消化成分的补充剂或食物,它们不仅能选择性地促进有益的本土益生菌的生长或活性,还能增强免疫系统

①服用益生元降低了有过敏风险婴儿的荨麻疹发病率

在一项前瞻性、双盲、安慰剂对照研究中,有过敏风险的足月婴儿在出生后前6个月内,42名婴儿被喂食含益生元(0.8g/100ml 半乳寡糖(scGOS)/低聚果糖(lcFOS))的低过敏性配方奶粉,50 名婴儿被喂食安慰剂(0.8 g/100 ml 麦芽糊精),随后完成了5年的随访。

研究证实,低聚糖益生元 (scGOS/lcFOS) 从生命早期开始,一直到5岁,对高风险婴儿的过敏性荨麻疹具有保护作用。scGOS/lcFOS组儿童的过敏性荨麻疹发病率(6%)低于安慰剂组儿童(38%)。

另一项对照试验中,父母有特应性皮炎病史的健康足月婴儿,以低过敏性配方奶粉喂养,并分为两组,干预组添加益生元(8g/升 scGOS/lcFOS),安慰剂组添加安慰剂(8g/升麦芽糊精)。6 个月干预期结束时,进行盲法随访,直至婴儿2岁。安慰剂组过敏性荨麻疹的累积发病率(10.3%)高于干预组(1.5%)。

综上所述,益生元单独应用已被证明能有效预防荨麻疹。还需在更大人群、更广泛年龄范围和多种益生元条件下进行长期研究,以评估其潜在预防作用

合生元

合生元结合了益生菌和益生元的协同作用,兼具益生菌和益生元的特,从而有益于宿主的健康。

①合生元的使用改善了患者生活质量,并减少了瘙痒等疾病症状

42名慢性荨麻疹患者进行了为期8周的随机对照临床试验。通过计算机随机化,以1:1的分配比将患者分为对照组(仅抗组胺药)和干预组(抗组胺药+合生元)。干预组每天服用两次名为LactoCare的口服益生菌胶囊,其中含有大量有益细菌,包括鼠李糖乳杆菌、干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、短双歧杆菌、保加利亚乳杆菌、长双歧杆菌、嗜热链球菌以及低聚果糖作为益生元。

对照组和干预组皮肤病生活质量指数改善率分别为44%和66%。同时接受联合治疗的患者可能会在瘙痒荨麻疹数量和总评分方面有更显著的降低

粪菌移植

粪便微生物移植(FMT)在改变肠道微生物群方面非常有效,是一种可行的治疗方法。在FMT之后观察到的一系列疾病(炎症性肠病、糖尿病、癌症、肝硬化和肠脑疾病)的临床反应变化表明微生物群与宿主之间存在错综复杂的联系。

①粪菌移植改善皮肤炎症,减轻荨麻疹症状

研究表明,粪便微生物移植(FMT)在皮肤病学中具有治疗潜力。FMT抑制多种炎症细胞因子,迅速逆转皮肤表皮增厚。小鼠研究显示,FMT可提高肠道短链脂肪酸水平恢复肠道微生物群至供体状态。此外,FMT降低IgE水平,平衡Th1/Th2反应,调控Treg细胞,减少肥大细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞,从而减轻特应性皮炎的过敏反应

曾报道了一例病例,一名女性患者六年来反复出现阵发性胃部不适和荨麻疹,接受了四次经内镜肠内管结肠FMT。经过一年,患者症状明显改善,恢复正常社交和饮食。16S rRNA 测序分析显示,FMT 后肠道菌群发生显著变化,包括普雷沃氏菌增加拟杆菌和粪杆菌减少,有助于维持肠道菌群稳态

其他治疗策略

①地中海饮食缓解全身炎症和氧化应激

饮食塑造肠道菌群宿主代谢物屏障免疫系统的关键因素。饮食变化会迅速影响肠道菌群的多样性,有利于特定细菌种群的增殖,同时影响肠道pH值肠道通透性细菌代谢物的产生,也可能引发炎症

有研究表明,地中海饮食可能会影响肠道菌群,进而影响慢性荨麻疹。这种饮食的特点是混合了富含纤维的复杂碳水化合物、以抗动脉粥样硬化和抗炎作用而闻名的多不饱和脂肪酸,以及具有抗氧化特性的生物活性化合物,如黄酮类化合物植物固醇、萜烯和多酚,是营养饮食的典范。

研究表明,地中海饮食的抗炎和抗氧化特性可能有助于缓解全身炎症和氧化应激,而这两者都是慢性自发性荨麻疹(CSU)的发病机制。此外,坚持地中海饮食与恢复肠道菌群平衡有关,拟杆菌门特定有益梭菌群数量增加,而变形菌门和芽孢杆菌门数量减少。地中海饮食促进有益细菌及其代谢物的生长,同时缓解菌群失调降低脂多糖水平

注:慢性自发性荨麻疹(CSU)患者组的平均地中海饮食评分为5.40±1.88,而对照组的平均地中海饮食评分为6.30±1.39。CSU 患者7天内的荨麻疹活动评分与地中海饮食评分呈负相关,而荨麻疹控制测试评分呈正相关

②利用蠕虫疗法减轻免疫反应

蠕虫疗法是一种利用寄生蠕虫(如线虫、吸虫和绦虫)来调节宿主免疫系统的治疗方法。其理论基础是寄生蠕虫在长期进化过程中,发展出一系列机制来逃避宿主的免疫攻击,从而在宿主体内生存。这些机制可以通过调节宿主的免疫反应降低过度活跃的免疫反应,从而可能对某些免疫和炎症性疾病产生治疗效果

蠕虫疗法作为一种过敏免疫疗法,已被发现可治疗多种免疫和炎症疾病,如类风湿性关节炎多发性硬化症。来自动物研究的有力证据表明,蠕虫不仅可以降低寄生虫特异性免疫反应,还可以调节自身的免疫力过敏性炎症反应改善代谢平衡

蠕虫疗法有两种作用方式:(1)直接通过免疫系统影响;(2)通过改变肠道微生物群,从而对生物体产生影响。蠕虫通过操纵动物的自然免疫反应逃避免疫识别和对抗。由于这种免疫调整,宿主体内先前存在的过敏或免疫相关疾病可能会缓解或完全消失

但这种疗法目前主要在研究阶段,尚未被广泛接受或应用于临床实践。需要更多的研究来确定其安全性和有效性

小结

通过使用益生菌、益生元、合生元饮食调整粪菌移植改善肠道菌群中展现潜力,从而有助于治疗或改善慢性荨麻疹的症状,应在临床和科研中得到更多关注和应用。

尽管蠕虫疗法展示出了对慢性荨麻疹的治疗前景,但其过程尚不明确。临床试验样本量有限,难以评估安全性和有效性。此外,药物的临床应用障碍生产成本高,限制了其快速临床应用。

结语

肠道微生物群的组成代谢物的改变慢性荨麻疹病理状态有显著影响。研究发现,慢性自发性荨麻疹(CSU)患者的肠道微生物组多样性减少,有益菌如拟杆菌双歧杆菌丰度下降,而条件性致病菌肠杆菌等丰度上升,导致菌群失调短链脂肪酸的生成减少脂多糖水平升高,引起肠道促炎抗炎T细胞亚群失衡,转向促炎表型。这种促炎反应可能激活肥大细胞,使得免疫调节受损,加重慢性荨麻疹患者的症状。

通过针对肠道微生物群,有望开发新的治疗策略,如通过使用益生菌、益生元、合生元饮食调整粪菌移植改善肠道菌群,有助于减少氧化应激减轻炎症,从而治疗或改善慢性荨麻疹的症状。

然而目前关于肠道微生物群慢性荨麻疹中的具体作用机制的研究仍相对不足。我们期待未来有更多的研究能够深入探讨和揭示肠道微生物群在慢性荨麻疹发病机制中的确切作用。这将为通过肠道微生物群治疗慢性荨麻疹提供新的视角和方法。我们相信这些基于肠道细菌的治疗策略在慢性荨麻疹的治疗和预防中具有巨大的应用潜力。

主要参考文献

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