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综述与科普
肠道/健康基石菌——酪酸梭菌防治幽门螺杆菌感染的作用机制
丁香园-消化内科
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【摘要】幽门螺杆菌(Hp)感染呈全球高发态势,是慢性胃炎、消化性溃疡及胃癌的重要致病因素。当前以抗生素为核心的三联/四联根除方案面临耐药率上升、肠屏障受损、不良反应高及依从性下降等挑战。研究表明,酪酸梭菌联合传统根除方案可显著提高Hp根除率,降低治疗相关不良反应,促进肠道屏障恢复。其机制涉及增强黏膜屏障功能、调节肠道菌群、抑制炎症反应及免疫调节等多个维度。本文系统综述Hp感染的流行现状、致病机制、传统治疗局限,以及酪酸梭菌的临床应用与作用机制,为Hp感染的临床优化干预提供参考。
【关键词】幽门螺杆菌;基石菌;酪酸梭菌;肠道菌群
1、幽门螺杆菌感染的流行病学现状及危害
Hp感染呈现全球高流行特征,全球约一半人口存在Hp感染,在亚洲等人口密集地区发病率更高[1][2]。幽门螺杆菌感染与社会经济条件和卫生条件相关,欠发达国家和发展中国家幽门螺杆菌感染比发达国家更常见[3]。饮食习惯(不使用公筷、共用餐具等)与幽门螺杆菌感染的发生密切相关[3]。受教育水平低、拥挤的居住环境、较差的卫生条件、不良个人卫生习惯等也是幽门螺杆菌感染的危险因素[3]。据2023年发布的《中国幽门螺杆菌感染防控》白皮书,我国人群感染率接近50%,不同人群感染率在35.4%至66.4%之间,农村感染率高于城市,成人感染率高于儿童[3]。
Hp感染具有明确的致病性,是慢性胃炎、消化性溃疡、胃黏膜相关淋巴组织(MALT)淋巴瘤的主要致病因素,更是胃癌发生的I类致癌因子与重要风险因子[4][5]。同时,Hp感染可通过多种途径引发胃肠道外疾病,其导致的全维度疾病负担给社会和家庭带来了巨大的经济与医疗压力[6][7]。此外,Hp感染及后续根除治疗可扰乱全消化道菌群稳态,与小肠细菌过度生长(SIBO)、肠易激综合征(IBS)等多种肠道疾病的发生与症状加重密切相关[8][9][10]。
2、幽门螺杆菌感染发病机制
Hp的致病性是一个多环节协同的复杂过程,其在胃内强酸性环境中的成功定植依赖于尿素酶中和酸及黏附素介导的黏附,Ⅳ型分泌系统(T4SS)将效应蛋白递送入宿主细胞[11][12]。其核心毒力因子包括细胞毒素相关基因A(CagA)和空泡毒素A(VacA)。
CagA通过T4SS注入宿主细胞后激活多条致癌信号通路,干扰细胞极性、增殖与凋亡,并诱导DNA损伤[13][14];VacA则可诱导细胞空泡化、破坏上皮屏障、调节免疫应答。两者可产生协同作用:Hp分泌VacA攻击远端宿主细胞,同时将CagA注入其直接附着的胃上皮细胞,保护附着细胞免受VacA的细胞毒性作用,从而构建局部生态位[13]。
Hp感染诱发的慢性炎症以Th17/Treg失衡、TGF-β信号通路激活及多种促炎因子(IL-1β、TNF-α、IL-6)释放为特征[15]。长期持续的炎症与黏膜损伤是胃黏膜萎缩、肠化生乃至胃癌(Correa级联)的核心病理基础[16][17]。此外,Hp感染还可通过炎症介质等途径扰乱肠道屏障功能,表现为变形菌门等炎症相关菌群增加及菌群多样性降低[4][18]。
3、传统治疗方式及局限性
目前临床Hp根除的一线方案为以抗生素联用质子泵抑制剂(PPI)为核心的三联或四联疗法,常用抗生素包括克拉霉素、甲硝唑、左氧氟沙星、阿莫西林等[19]。该方案是当前Hp根除的主流手段,但正面临两大核心临床困境。
其一,抗生素耐药性的全球性攀升已成为根除失败的首要诱因,克拉霉素等一线药物的耐药性显著降低了Hp根除治疗的成功率,是当前Hp防控领域的全球性公共卫生难题[20]。其二,根除方案中广谱抗生素的非选择性杀菌作用,会对肠道屏障造成严重且长期的损害,引发肠道菌群失调,表现为有益菌群丰度下降、条件致病菌过度生长[4][21]。肠屏障受损不仅会引发腹痛、腹泻等胃肠道不良反应,降低患者治疗依从性,还会进一步影响根除效果,增加治疗后Hp复发感染的风险[22]。
4、酪酸梭菌的临床应用及机制机理
2024年,美国微生物科学院院士赵立平团队在《Cell》发表研究,创新性地提出了“基石功能群”这一概念[23],该功能群特指能够发酵产生丁酸的菌群。随后在2026年初,美国詹姆斯麦迪逊大学的Bisi T. Velayudhan团队在一篇综述中进一步阐明,以酪酸梭菌为代表的产丁酸菌是肠道中的基石菌,对于维护肠道屏障完整性、调节机体免疫平衡以及保障整体健康均发挥着不可或缺的关键作用[24]。
4.1 酪酸梭菌的临床应用
近年来,多项临床研究一致证实,酪酸梭菌CGMCC0313-1在联合根除幽门螺杆菌(Hp)感染中具有显著效果。
王烁等(2021)采用铋剂四联10天疗法联合酪酸梭菌CGMCC0313-1及聚普瑞锌,并追加14天巩固治疗,结果显示按符合方案分析的Hp根除率达97.4%,意向性分析根除率为90.4%;治疗期间不良反应发生率仅为4.3%,且程度轻微可自行缓解,患者因不良反应停药的比例仅1.9%,依从性良好[25]。
在Hp阳性胃溃疡患者中,杨焕英等研究发现,酪酸梭菌CGMCC0313-1联合四联疗法治疗2个疗程后,Hp根除率达96.67%,总有效率为93.33%,显著高于单用四联疗法的70.00%和63.33%[26]。邹自万等进一步探讨了不同用药时序对疗效的影响,结果显示:单用四联14天根除率仅44.44%;先单独服用酪酸梭菌CGMCC0313-1 14天、再联合四联14天的方案根除率达到100%[27]。
段华容等比较了三联、四联及四联联合酪酸梭菌CGMCC0313-1三种方案,发现联合酪酸梭菌CGMCC0313-1组意向性分析根除率为90%,按方案分析根除率亦为90.00%,显著高于三联组和四联组;同时,联合组不良反应发生率仅10.00%,远低于三联组的27.50%和四联组的28.57%,且所有患者均完成治疗,而四联组有1例因无法耐受退出[28]。
盛玉奇等的研究同样证实,四联联合酪酸梭菌CGMCC0313-1组根除率达86.7%,症状缓解率为95.6%,均优于单用四联组;联合组不良反应发生率仅2.9%,明显低于单用四联组的12.5%[29]。郭维强等亦得出相似结论:联合治疗组Hp根除率为94.74%,症状缓解率为92.11%,不良反应发生率为5.26%,而单用四联组上述指标分别为76.32%、68.42%和28.95%[30]。
综上,来自不同研究团队、不同患者群体的临床数据均表明,酪酸梭菌CGMCC0313-1联合疗法能显著提高Hp根除率、降低药物不良反应、改善临床症状,并提升患者治疗依从性;其中,先期单独使用酪酸梭菌再联合四联的时序方案显示出最高的根除效果。
4.2 酪酸梭菌的作用机制
4.2.1 增强黏膜屏障功能
酪酸梭菌的代谢产物丁酸是结肠上皮细胞的主要能量来源,对维持肠道屏障的完整性至关重要[31]。该菌还能调节肠道菌群,促进黏蛋白(Mucin)的合成与分泌[32]。黏液层作为物理屏障,可有效阻止幽门螺杆菌(Hp)等病原体直接接触并损伤肠上皮细胞[33]。进一步研究表明,酪酸梭菌诱导产生的白细胞介素-17(IL-17)在促进结肠上皮细胞表达黏蛋白及紧密连接蛋白中发挥核心作用[34]。紧密连接蛋白的增强有助于防止“肠漏”现象的发生,减少细菌及其毒素的易位[35]。
4.2.2 调节肠道菌群
抗生素在杀灭Hp的同时,会破坏肠道菌群平衡,导致菌群失调,甚至引起腹泻等不良反应[33],酪酸梭菌在此方面发挥了重要的保护作用。研究表明,使用酪酸梭菌可以防止三联或四联治疗期间有益菌数量的减少[30]。维持这些有益菌的数量对于抵抗病原体定植、合成维生素和发酵食物残渣至关重要[33][36]。酪酸梭菌通过产生丁酸等短链脂肪酸,降低肠道pH值,创造不利于Hp及其他病原菌生存的环境 。它还能与致病菌竞争肠上皮细胞的黏附位点和营养物质,从而直接抑制病原菌的生长和毒素产生[33][37]。
4.2.1 调节免疫,抑制炎症反应
增强宿主免疫系统对Hp的清除能力,是酪酸梭菌发挥抗Hp作用的核心机制之一。酪酸梭菌及其代谢产物丁酸可通过抑制 NF-κB 炎症信号通路,下调 TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8 等促炎因子的表达,同时上调 IL-10、TGF-β 等抗炎因子的分泌,缓解 Hp 感染诱导的胃黏膜炎症,减少炎症介导的组织损伤[38][39][40]。此外,丁酸可通过抑制 ICAM-1、VCAM-1 等黏附分子的表达,减少炎症细胞的局部浸润,进一步减轻炎症反应[38]。酪酸梭菌可激活宿主的天然免疫与适应性免疫,促进Hp的清除。研究显示,酪酸梭菌可激活胃黏膜的固有淋巴样细胞(ILC2),促进 IL-5 的分泌,进而刺激B细胞产生分泌型免疫球蛋白 A(sIgA);sIgA 可与Hp特异性结合,阻断其黏附并促进其从胃腔排出[41]。同时,酪酸梭菌可促进树突状细胞(DC)的成熟,激活 Th1/Th17 细胞应答[42]。
4.2.4 协同增效,降低不良反应
Hp 根除方案中三联或者四联疗法,会严重破坏肠道微生态平衡,导致肠道菌群多样性下降、有益菌减少、条件致病菌增殖,进而引发腹泻、腹胀、恶心、味觉紊乱等胃肠道不良反应,是导致患者治疗中断、依从性下降的核心原因之一[21][22]。酪酸梭菌与传统根除方案联用可发挥协同增效作用,一方面通过上述免疫调节、菌群调节、屏障保护等多重机制,直接或间接抑制Hp生长与定植,提升Hp根除效率[43];另一方面通过保护肠道菌群稳态,显著降低抗生素治疗引发的胃肠道不良反应,提高患者治疗依从性,保障根除疗程的规范完成,进一步降低Hp根除失败与复发的风险[25][26]。
5、总结
幽门螺杆菌感染因其高流行率及明确的致病性,仍是全球公共卫生领域的重大挑战。传统抗生素根除方案虽为当前主流手段,但耐药性攀升与肠道微生态破坏两大困境日益突出,亟需安全有效的辅助干预策略。基石酪酸梭菌通过增强黏膜屏障、调节肠道菌群、抑制炎症反应及激活免疫应答等多重机制,在Hp感染的防治中展现出独特价值。临床研究也已证实,酪酸梭菌CGMCC0313-1联合四联疗法可显著提高Hp根除率,降低腹泻、恶心等不良反应发生率,改善患者依从性[25][26][27][28][29]。
值得关注的是,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在国家863计划支持下,成功攻克高活性菌株选育、高密度发酵、三层微囊化制剂工艺等技术难关,自主创研了酪酸梭菌活菌制剂并实现产业化,获得中国、美国双专利授权(CN01129258.X,US 8092793等)[44][45]。目前,该酪酸梭菌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Hp感染辅助治疗中的广泛临床应用提供了坚实的物质基础与质量保障。综上,酪酸梭菌联合传统根除方案是提升Hp根除效果、降低治疗副作用、恢复肠道菌群稳态的有效策略,值得在临床推广与应用。
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