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综述转载 2026-05-09

肠道/健康基石菌——酪酸梭菌防治儿童免疫疾病的作用机制

丁香园-儿科

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【摘要】儿童免疫系统处于生命早期快速发育成熟的关键阶段,免疫功能紊乱易引发反复呼吸道感染、过敏性疾病等多种免疫相关疾病,带来沉重的家庭及社会经济负担。肠道菌群是调控儿童免疫发育的核心枢纽,而酪酸梭菌作为肠道产丁酸的核心基石菌,通过肠道菌群-免疫轴在儿童免疫稳态建立中发挥关键作用。本文综述了儿童免疫相关疾病的发病现状、危害及机制,分析了传统治疗方式的局限性,重点阐述酪酸梭菌在儿童免疫疾病中的临床应用数据及前沿作用机制,为酪酸梭菌在儿童免疫疾病防治中的临床应用及相关研究提供参考。

【关键词】基石菌;酪酸梭菌;免疫疾病;肠道菌群;免疫稳态;丁酸

儿童免疫系统在出生后数年内逐步完善,其功能的健全性是抵御病原体入侵、维持机体健康的核心保障[1][2],但此阶段免疫系统易受遗传、营养、分娩方式等多种因素影响,引发免疫功能紊乱,表现为反复呼吸道感染、哮喘、特应性皮炎等免疫相关疾病的高发[3][4]。近年来研究证实,肠道菌群与宿主免疫系统形成共进化的伙伴关系,是连接内外环境因素与儿童免疫健康的关键桥梁 [5][6],而酪酸梭菌作为肠道中产丁酸菌的基石功能群中典型菌株[7],其代谢产物丁酸及自身生理活性可通过多途径调控肠道微生态、修复肠屏障、调节免疫功能,成为生命早期构建儿童免疫稳态的关键功能菌[8][9][10]。目前酪酸梭菌在儿童免疫疾病防治中的应用研究不断深入,其作用机制也逐步被阐明,本文结合现有研究成果,对酪酸梭菌在儿童免疫疾病防治中的相关研究进展进行综述。

一、儿童免疫疾病发病现状及危害

儿童免疫功能紊乱引发的免疫相关疾病种类繁多,以反复呼吸道感染、过敏性疾病(哮喘、特应性皮炎)为主要类型,此类疾病发病率高、控制效果不佳,不仅损害患儿身心健康,更造成多层次的直接医疗支出与家庭间接经济损失,成为儿童健康管理中的重要问题[11][12]。

反复呼吸道感染是儿童免疫功能紊乱最常见的表现类型,其发病率高达20%[13],患儿因反复发病需高频次门诊就诊,长期的治疗与护理不仅影响儿童生长发育,还让家庭承受持续的医疗费用消耗。哮喘作为儿童常见的慢性过敏性疾病,其经济负担尤为显著,仅空气污染中的NO₂单一因素,2019年即导致我国城市儿童新增哮喘病例63.7万例,直接经济损失高达13.58亿元[14],若纳入所有哮喘病例测算,年度医疗费用总额更为庞大。特应性皮炎的临床治疗负担同样沉重,临床数据显示,中重度特应性皮炎患儿门诊次均费用达662.3元,住院次均费用822.4元,且多数患儿病情未得到有效控制,存在反复就医的情况[15]。上述免疫相关疾病通过高频门诊、反复住院和长期用药的诊疗模式,形成了显著的家庭经济压力与社会医疗资源消耗,凸显了儿童免疫功能紊乱早期干预的必要性与紧迫性。

二、儿童免疫疾病发病机制

儿童免疫相关疾病的发生并非单一因素导致,其核心发病机制为肠道菌群稳态失衡,而遗传、分娩方式、喂养方式、抗生素暴露、早期生活压力等多重外在因素,均通过扰乱肠道菌群这一核心枢纽,进而破坏儿童免疫系统的正常发育与功能调控[6][16]。

剖宫产婴儿因缺乏母源性菌群的垂直传递,肠道初始定植以葡萄球菌等皮肤菌群为主,而配方奶喂养与母乳喂养相比,无法通过人乳低聚糖选择性促进益生菌增殖,易形成失衡的菌群结构;抗生素暴露则会直接破坏肠道菌群的多样性与稳定性,这些因素均是肠道菌群失衡的重要诱因[6][16]。当肠道菌群处于失衡状态时,会直接破坏机体的免疫耐受机制,具体表现为干扰Th1/Th2细胞的平衡、抑制调节性T细胞的正常功能,同时影响短链脂肪酸等菌群代谢产物的信号传导[17][18]。而短链脂肪酸作为肠道菌群调控免疫功能的关键信号分子,其合成异常会进一步加剧肠道屏障损伤与黏膜免疫紊乱,最终增加过敏性疾病、炎症性肠病、反复感染等免疫紊乱相关疾病的发生风险[17][19]。此外,肠道菌群失衡还会导致肠-肺轴、肠-脑轴等跨器官调控通路异常,使肠道免疫紊乱的影响延伸至全身,引发呼吸道等远隔器官的免疫异常,这也是儿童反复呼吸道感染、哮喘等疾病发生的重要机制[20][21]。

三、传统治疗方式及局限性

目前临床针对儿童免疫相关疾病的传统治疗以对症干预为核心原则,针对不同疾病类型采取相应的治疗手段,但此类治疗方式多聚焦于症状缓解,无法从根源上修复儿童失衡的免疫稳态,且存在诸多局限性[6][13][15]。

对于儿童反复呼吸道感染,临床以抗感染治疗为主,根据病原体类型选用抗生素、抗病毒药物,同时辅以止咳、化痰等对症治疗,但长期或反复使用抗生素会进一步破坏儿童本就脆弱的肠道菌群结构,加剧菌群失衡,形成“感染-用药-菌群失衡-再次感染”的恶性循环[6]。针对儿童哮喘、特应性皮炎等过敏性疾病,临床常用抗组胺药物、糖皮质激素、局部外用抗炎药膏等进行干预,此类药物虽能快速缓解过敏与炎症症状,但仅为治标手段,无法纠正肠道菌群失衡与免疫耐受缺陷的根本问题,且长期使用糖皮质激素等药物还可能对儿童的生长发育产生潜在不良影响[15]。对于存在自身免疫倾向的儿童,临床会使用免疫调节剂进行干预,但现有免疫调节剂的作用靶点单一,难以实现免疫系统的整体稳态调节,且部分患儿对治疗反应不佳,仍存在疾病反复的情况[11]。此外,传统治疗方式均未重视生命早期肠道菌群构建这一免疫发育关键环节,无法从源头阻断免疫相关疾病的发生,导致多数慢性免疫疾病患儿需要长期就医,家庭医疗支出持续增加[6][17]。

四、酪酸梭菌的临床应用及机制机理

4.1 酪酸梭菌的临床应用

基石菌酪酸梭菌在儿童免疫相关疾病防治中的临床应用研究已取得诸多成果,临床数据证实其对儿童反复呼吸道感染、手足口病、小儿湿疹等均具有良好的干预效果,同时可与其他药物联用提升治疗疗效[8][10][22][23][24]。

在儿童反复呼吸道感染的治疗中,酪酸梭菌CGMCC0313-1可有效改善患儿的感染复发情况,提升治疗有效率,成为临床干预儿童反复呼吸道感染的重要益生菌制剂[22]。在儿童感染性疾病中,酪酸梭菌CGMCC0313-1联合人免疫球蛋白治疗重症手足口病患儿,可显著提升临床治疗效果,改善患儿的免疫功能[23]。在小儿湿疹的治疗中,酪酸梭菌CGMCC0313-1联合丁酸氢化可的松乳膏治疗婴儿湿疹,可显著缩短皮损消退、消化不良、腹泻及瘙痒等症状的缓解时间,提高治疗总有效率,并明显降低疾病复发率[24]。

4.2 酪酸梭菌的作用机制

2024年,赵立平教授团队发表在《Cell》的最新研究证实,产丁酸菌是肠道菌群中的“基石功能群”,在维持宿主机体健康中起着重要作用[25],而酪酸梭菌以丁酸为核心代谢产物,通过多途径、多靶点调控肠道微生态与宿主免疫功能[7],其作用机制的前沿研究成果主要体现在以下四方面:

1、筑牢肠屏障:酪酸梭菌及其代谢产物丁酸是修复肠屏障的关键物质,其可通过上调肠道紧密连接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1的表达,维持肠上皮细胞的完整性[26]。2026年最新研究证实,丁酸可通过介导GPR109A受体抑制PI3K/Akt通路的过度激活,从而修复因炎症、感染导致的肠屏障损伤[27],而临床研究也进一步验证,酪酸梭菌干预可显著降低儿童血清DAO和D-乳酸水平,逆转肠屏障的通透性增加[24],为肠屏障损伤的修复提供了新的信号通路靶点。

2、调节肠道菌群:酪酸梭菌可有效重塑儿童肠道微生态结构,显著增加肠道内有益菌的丰度,同时抑制大肠杆菌等潜在致病菌的增殖[28][29]。前沿研究发现,酪酸梭菌可通过直接抑制病原菌鞭毛基因(如faeG)和毒力基因(如estA, estB)的表达,从分子水平削弱病原体的黏附与致病能力,同时通过竞争性占位形成肠道定植抗力,抵御外来病原体的入侵[28][29]。

3、调节免疫平衡:酪酸梭菌及其代谢产物丁酸在调节宿主免疫系统方面扮演着关键角色,尤其在诱导免疫耐受和维持T细胞亚群平衡方面。丁酸作为一种强效的组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂,能在表观遗传层面调控免疫细胞的功能[30]。它能促进初始CD4⁺ T细胞向抗炎性的调节性T细胞(Tregs)分化,同时抑制促炎性的Th17细胞的过度活化[30][31]。酪酸梭菌对儿童肠道黏膜免疫还具有独特的双向调控作用,2025年的前沿研究发现,其可通过调节结肠视黄醇代谢,增加结肠中视黄酸的水平,进而抑制针对肠道菌群的免疫球蛋白A(IgA)的过度产生,缓解结肠的异常炎症反应[32];而在感染或炎症状态下,酪酸梭菌又能显著提升肠道分泌型IgA和抗菌肽(如AvBD10)的表达,增强肠道局部的免疫防御能力,有效清除病原体[26][28],这种双向调控机制可避免黏膜免疫的过度激活或抑制,维持儿童肠道黏膜免疫的稳态。

4、抑制全身炎症反应:酪酸梭菌及其代谢产物丁酸可通过调节促炎/抗炎因子的平衡,实现全身性的炎症抑制,具体可减少肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)等促炎因子的释放,同时上调抗炎因子白细胞介素-10(IL-10)的表达,在肠道炎症及肝、胰等胰外器官损伤中发挥保护作用[28][32]。此外,基于肠-肺轴、肠-脑轴的跨器官调控前沿研究证实,酪酸梭菌可通过调节肠道菌群结构及短链脂肪酸的合成,远程调控呼吸道等远隔器官的免疫功能[20][21][33],这一机制解释了酪酸梭菌对儿童哮喘、反复呼吸道感染等肠外免疫疾病的干预效果,凸显了其在全身免疫网络中的调控作用。

五、总结

儿童免疫相关疾病的高发与肠道菌群失衡密切相关,而酪酸梭菌作为肠道中产丁酸的核心基石菌,能够通过修复肠屏障、调节肠道菌群结构、诱导免疫耐受、抑制全身炎症反应等多重机制,系统性地调控儿童免疫稳态。临床研究已证实,酪酸梭菌在反复呼吸道感染、手足口病、小儿湿疹及儿童溃疡性结肠炎等免疫相关疾病中具有显著的干预效果,展现出良好的临床应用价值。

值得关注的是,在医用微生态制品开发国家地方联合工程研究中心崔云龙教授团队牵头、国家863计划支持下,我国已成功攻克高活性菌株选育、高密度发酵及三层微囊化制剂工艺等技术难关,自主创研出酪酸梭菌活菌制剂并实现产业化[34][35],获得中国、美国双专利授权(CN01129258.X,US 8092793等)。该制剂已被国家药品监督管理局批准为绿标OTC产品,是成熟、安全、有效的药准字药品。上述产业化成果为酪酸梭菌在儿童免疫疾病防治中的广泛应用奠定了坚实基础,也为我国微生态制剂的自主创新与临床转化提供了成功范例。

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