结核分枝杆菌（Mycobacteriumtuberculosis,MTB）感染机体所导致的疾病称为结核病。世界卫生组织（WHO)[1]2020年指出，结核病已成为由单一病原微生物导致的患者中死亡率最高的一种传染病。全世界大约有30%的人口曾经感染过MTB，但大部分都能产生出有效的免疫力抵御病原菌侵袭，仅约5%～10%的人群会进展为活动性结核病[2]。MTB与人体之间存在着复杂的平衡，当人体拥有强大免疫力时，可以有效避免病原体繁殖引发的疾病，然而对这种微妙平衡的破坏则导致结核病的发展，因此也可以认为结核病不仅是感染性疾病。MTB主要是因为通过呼吸系统进入人体而罹患肺结核[3]，但迄今为止，肺结核的发病机制尚未明确，而且MTB的耐药性也日趋强大，这严重影响了临床上的预防与治疗。

肠道中的微生态系统是人体内最大的一种微生态系统，承担了机体消化、吸收等重要工作，已与人体密不可分。这些细菌不仅参与食物与药物的吸收，而且产生影响免疫和激素分泌的生物活性化合物，它们的种类、数量、代谢产物、免疫刺激等都与机体密切相关，对维持人体健康有重要作用。笔者通过对文献进行综述，分析肺结核与肠道菌群之间的联系，验证两者相互影响的可能机制，进而推断通过调节肠道菌群来预防和辅助治疗肺结核的可能。

一、肠道菌群概述

微生物广泛分布在人体皮肤表面、口腔、胃肠道和生殖系统等多个部位，在调节人体新陈代谢、免疫力及行为方面都起到了非常重要的作用[4]。成人肠道内的菌群多达上百种，其基因组所包含的基因多达数百万，是人类基因组的百倍之多，其中优势菌群主要有类杆菌属、优杆菌属和梭菌属等专性厌氧菌[5]。人类肠道菌群存在个体多样性，不仅受饮食、地域、遗传、气候变化、生活方式和疾病状况等诸多因素的影响，而且其组成结构也随着时间的推移而变化[6]。肠道微生物不仅为人体提供基本的营养保障，同时微生物和人体之间通过动态的相互询问和治疗性修饰，时刻调节着免疫稳态，影响着人体的生理病理状态。已有多项研究表明，人类的多种疾病，如肿瘤、糖尿病、肥胖、哮喘等，都与肠道内的菌群具有明显的相关性[7,8,9]。

我国2014年以前，对于肠道微生物的检测方法主要采取选择性及非选择性培养基、生化培养箱、厌氧培养箱和鉴定试剂盒等简单分析一些可培养出的常见需氧菌、厌氧菌、益生菌、非致病菌及其他可能致病菌之间存在的肠道菌群总体差异。这种方法虽然已经比较成熟，但不仅耗时长，并且因自然界中绝大部分微生物是无法通过分离培养的方法进行分析的，所以该方法对研究肠道菌群这个整体，以及肠道微生物系统与宿主的关系来说是远远不够的。质谱技术的出现，成为从蛋白质水平对肠道菌群进行研究的有效工具。虽然该方法在研究不同肠道菌群的种类时快速而准确，可以区分不同菌群与不同状态下的蛋白质图谱。但这种方法对样品的采集和处理要求较高，且质谱技术的分析方法还需进一步优化。随着以DNA为基础的检测技术的出现，微生物检测进入了分子生物学检测技术阶段，进而生成了宏基因组学。近几年，对肠道菌群的研究方法多采用了16SrRNA测序、宏基因组测序等技术。16SrRNA技术可通过获取肠道菌群的DNA或RNA信息，与基因库中数据比较，进而分类鉴别。该技术尽管高度敏感，但是容易受DNA提取和PCR扩增的影响。而宏基因组测序不用扩增，可直接获取样品中的核酸信息，构建宏基因组文库，再进行微生物组成及功能的分析。另外，还有宏转录组和宏代谢组等，更注重功能活性层面的分析。因此，肠道菌群的研究方法各有优劣及侧重点，若想进一步了解疾病相关肠道菌群的作用，可能需要多种方法联合应用。

二、肺结核与肠道菌群的关联

（一）肠-肺双向调节

在人类的胚胎阶段，肺黏膜与肠道黏膜的来源是一样的，在经过分化成熟后，都能够具有比较大的黏膜表面，并且都分泌保护机体抵制病原菌的IgA[10]。研究人员发现，肠道内的菌群在母体孕期就促进了胎儿免疫系统的发育，它们能够通过淋巴系统及血液来影响机体全身的免疫。母亲在怀孕期间使用大剂量抗生素或选择剖宫产都会造成婴儿肠道菌群的改变，从而增加新生儿肺炎的发生率[11]。并且，若婴幼儿时期生长环境过于清洁，缺乏肠道菌群的有效刺激，将会导致过敏性疾病、自身免疫系统疾病的发病率明显升高[12]。另外，慢性阻塞性肺疾病、哮喘等患者常伴有肠道症状，且肠道损害的严重程度与肺部病变的严重程度高度一致[5]。故随着对肺脏和肠道菌群研究的深入，可以发现肠道菌群与肺部疾病之间呈双向调节状态。

肠道菌群的多样性以及丰度的改变，不仅可以影响肺部微生物的定植[13]，还可能增强机体抵抗力，减少病原菌造成的呼吸系统感染，也可进一步影响全身免疫[14]。对于肺结核而言，肠道菌群失衡会导致肺部MTB的活跃性增强[15]，而随着肺部MTB的显著增加，MTB向脾脏和肝脏传播[16]，甚至会引起肠道微生态的失调而造成寿命的减少[17]。

（二）肺结核与肠道菌群的临床研究

1．初治肺结核患者肠道菌群的改变：

有研究对诊断为初治活动性肺结核的患者（结核组）和健康人（对照组）粪便标本进行对比分析，发现对照组菌群的丰富度、多样性均大于结核组，且对照组肠道Prevotella/bacteroides属的比值明显高于结核组；但是结核组肠内菌群之间更为相似，其Unculturedbacterium属克隆百分比明显升高，Prevotella菌属百分比明显下降，因此认为肺结核患者的机体免疫状态对肠道菌群起到了一定的选择作用[18]。

国外相关研究认为，肺结核患者肠道菌群的菌种数量和多样性明显降低，且与健康人相比，活动性肺结核患者体内的菌群分类以及功能能力都发生了明显改变，认为Prevotella和Bifidobacterium的丰度与健康人密切相关，而产丙酸和丁酸的细菌，如Faecalibacterium、Roseburia、Eubacterium和Phascolarctobacterium在肺结核患者中显著富集[19]。另一项研究同样发现健康人群有17个显著富集的微生物群，包括Prevotella等最丰富的属；活动性肺结核患者有23个不同的富集最多的科和属，可能与结核病的发病率、一般状况恶化以及体质量减轻有关[20]。另有研究团队实验结果表明，在新发现的结核分枝杆菌感染人群的粪便中，优势菌群中的毛螺菌属、粪球菌属、普氏菌属和罗氏菌属的丰度均明显下降，而有害菌群中的链球菌、变形杆菌、埃希菌等丰度则明显增高[21]。另有结核分枝杆菌潜伏感染者的肠道内双歧杆菌丰度低于正常值，同时拟杆菌门丰度增加[22]。由此可见，当机体处于MTB感染的不同状态时，所引起的菌群变化也是有差异的，并且与肺结核患者相比，健康人群肠道中拥有相似的优势菌群。当MTB感染小鼠时，也发现与上述有类似的结果，拟杆菌、梭状菌及其他优势菌群数量降低，肠道菌群多样性也明显下降，但随着小鼠自身免疫的抗结核反应，肠道内的菌群也会逐渐恢复[23]。说明在未经抗结核治疗时，肠道菌群已发生了显著改变，而具体原因是因为机体感染MTB引起的免疫应答导致了肠道菌群改变，还是因肠道菌群的变化改变了机体免疫状态，进而造成了MTB的易感，目前不得而知，仍需进一步研究。

2．肺结核治疗过程中抗生素对肠道菌群的影响：

据近期研究结果发现[24]，与结核分枝杆菌潜伏感染者和未被感染的人群相比，接受抗结核药物治疗的患者体内梭菌、普氏菌数量明显多于结核分枝杆菌潜伏感染者，粪球菌、布鲁杆菌、瘤胃球菌、乳酸杆菌和双歧杆菌数量明显少于结核分枝杆菌潜伏感染者。并且，经6个月抗结核治疗治愈的结核病患者，在停止治疗1年后，其肠道菌群与结核分枝杆菌潜伏感染者仍有明显区别，这说明抗结核用药对微生物组成具有持久的影响。但是不同治疗方案及后期不同的康复环境对调整肠道菌群和维持人体微生态平衡的具体影响，仍需要进一步研究。

另有研究应用WHO推广使用的标准短程化疗方案治疗肺结核，发现和正常人比较，抗结核治疗4周后肠道菌群Alpha的多样性明显下降，并且其组成的结构也明显不同。经过4周的治疗后，厚壁菌门梭菌目中的毛螺菌科丰度明显下降[25]。对小鼠同样进行以上实验，可以出现梭菌的丰度明显大幅下降的类似结果[26]。实验先通过服用抗生素，致使肠道菌群失调，随后即发现肺脏的肉芽肿、结节病变明显升高，同时检测到病理切片中MTB载量增高。而通过将健康小鼠的粪便移植给感染小鼠，发现有效抑制了MTB的扩散及繁殖[15]，由此证明肠道菌群具有抑制MTB的作用。在既往结核病患者中，T细胞对与微生物组中细菌同源的MTB表位反应性的优先丧失可能反映了抗生素治疗结核病对肠道微生物组的长期影响[27]。有两个动物模型研究实验，依次在MTB感染前后使用广谱抗生素进行治疗，结果不管是在感染前还是感染后，抗生素的使用都会导致肠道菌群失调，进一步使肺部的MTB负载量大幅增加，并促进其向其他器官播散。当粪便移植后，可明显降低感染的严重性，并阻止疾病的传播[15]。因此，抗生素是一把双刃剑，既能够杀死导致感染的有害细菌，又会损耗机体的肠道菌群，损伤免疫系统。未来开发治疗肺结核的新方法或者对现使用的抗生素进行补充时，可重点关注抗生素与肠道菌群的相互影响，开发特异性治疗策略。

三、肠道菌群与肺结核之间可能存在的作用机制

（一）肠道菌群的代谢调节

肠道菌群不仅参与某些维生素合成，还能产生多种消化酶，促进吸收更多矿物质，以及参与药品的水解、还原等不同类型的代谢反应。例如，肠道Prevotella属在葡萄糖代谢中发挥作用，可促进糖原储存增加[28]，并且Prevotella/bacteroides属的比值越高，越有利于肠道代谢[29]，由此推论，肠道菌群内Prevotella属的减少可能影响肠道代谢，进而造成营养的缺失，免疫功能降低增加了肺结核的患病率。拟杆菌在肠道膳食纤维的发酵过程中有着非常重要的作用，其代谢产物对机体有益，而抗结核治疗后拟杆菌门的丰度显著增高[25]，说明有效治疗提高了机体免疫功能，利于结核病治愈。

人体内大部分短链脂肪酸（shortchainfattyacids,SCFAs）是结肠内某些细菌参与食物处理过程时对纤维素等物质消化发酵产生的。SCFAs作为肠道菌群的主要代谢产物，不仅为肠黏膜细胞供给能量，还可通过直接抑制组蛋白去乙酰化的途径对基因的表达进行调控，抑制促炎症反应的细胞因子产生，调节细胞生长和分化等[30]。SCFAs中的丁酸，能激活核因子B的信号通路促使细胞增长、活化，还能通过影响免疫细胞和细胞因子的表达发挥很强的抗炎作用，因此认为SCFAs可以增强机体免疫，保护肠道屏障[31]，而在活动性肺结核患者的肠道中，对健康有益的代谢产物丁酸盐水平低了5倍[20]。在一些研究中发现肺结核患者肠道中产SCFAs的菌群丰度以及相关代谢途径减少[21,32]，造成肠黏膜的保护强度降低，使肠道微环境更利于致病菌生长，进而影响机体免疫功能。其中普遍认为梭菌具有稳定肠道、保护屏障和促进新陈代谢的作用，它能够通过代谢膳食纤维而产出SCFAs。在抗结核的治疗过程中，肠道菌群参与了药品的代谢反应，随着药品的干预以及机体自身免疫力的增强，梭菌丰度显著增多，结核病病情明显好转。由于普氏菌属的主要发酵产物为乳酸、异戊酸和乙酸，而乙酸盐则为外周循环中含量最高的SCFAs，普氏菌属的减少会造成乙酸盐含量降低，进而使SCFAs含量降低[32]。

但也有人认为，丁酸和丙酸产生菌如Faecalibacterium、Roseburia、Eubacterium和Phascolarctobacterium在结核病患者中显著富集[19]。而丁酸的增多会导致人体营养摄入的减少，主要原因为其可以抑制机体合成胆固醇，并影响食欲，使人减少了营养的摄入，因此认为结核病患者肠道中此类细菌增多可降低患者免疫功能[21]。这与前述结论不符，所以仍需继续深入论证。

（二）肠道菌群的免疫调节

肠道微生物不仅影响局部免疫，如菌群失衡与消化系统疾病相关[33]，而且可以调节、优化和抑制宿主的全身免疫反应，其改变可引起感染性疾病[34]。肠道菌群既能通过免疫细胞等调节肺部免疫、影响肺部菌群[13]，也可通过调节整个机体的免疫，来减少呼吸系统感染。因为机体肠道中的优势有益菌不仅参与并成为了肠黏膜的免疫屏障，并且共生菌群对免疫有着广泛的影响，甚至这种影响远远超出了黏膜组织，既可以塑造固有免疫细胞如NK细胞，又可以调节淋巴结的成熟以及肠道上皮功能[35]。

因MTB为胞内菌，故机体抵抗MTB，主要依赖的是细胞免疫应答，尤其是CD4+T淋巴细胞为最主要的免疫细胞。活化的CD4+T淋巴细胞可分化为多种功能的效应性T细胞，目前公认Th1/Th2细胞及许多细胞因子也参与了结核病的免疫调控和应答。而肠道菌群失衡时，将会通过阻碍CD4+T淋巴细胞和CD8+T淋巴细胞的激活来影响全身的免疫反应[36]。另有研究表明，在初期感染MTB时，黏膜相关恒定T淋巴细胞、γδT淋巴细胞亚群等固有免疫细胞发生变化，肠道菌群就已出现改变[37]。因此，肠道菌群与机体免疫息息相关。

有研究结果表明，CD4+T淋巴细胞的含量与肠道菌群中普氏菌和毛螺菌属的数量之间存在密切相关性。在初治结核病患者中呈正相关，而在复治结核病患者中呈反比[21]，且普氏菌特定菌株丰度增加和炎症疾病相关[38]。Huang等[39]通过Prevotellacopri诱导了小鼠结肠中Th17细胞的增加，进一步导致了IL-17A的分泌，证实Th17介导的黏膜炎症与Prevotellacopri丰度增加有关。而一项前瞻性研究发现，肠道普雷沃氏菌属水平与初治肺结核患者的外周血CD4+T淋巴细胞呈正相关，从而推测普雷沃氏菌属可能调节机体的免疫状态，并与肺结核患者的治疗预后和转归相关[21]。Huang等[40]研究发现，肠壁中的Ⅱ型先天淋巴细胞可以被IL-25和IL-33激活，激活后便进入肠壁血管，随血流至肺部，并作用于肺部免疫。

Bradley等[41]的研究发现，肠道菌群中的分节丝状细菌不需要依赖分子模拟或旁路途径，就可以使Th17加强自身的免疫，并且远距离刺激肺部。另外，在小鼠模型中，具有保护宿主功能的Th1细胞降低，而促进MTB易感性的Treg细胞水平增高。当MTB感染时，肠道菌群失调的动物肺中记忆T细胞数量急剧减少，损害了次级淋巴器官的免疫记忆功能[36]，同样也减弱了机体的免疫反应。但是粪便移植能使肠道菌群逐渐恢复，不仅肺脏MTB载量相应降低[15]，肺中T细胞的增殖能力也得到了显著恢复[36]。另外，结核病患者肠道内的拟杆菌门可以通过诱导增加细胞因子IL-1β和IL-6等产生，而进一步促进炎症反应[22]。

因此，据上述研究可得出以下结论：感染MTB后，机体的免疫应答可引起肠道菌群改变；同时，肠道某些菌群数量的增减也会改变机体免疫状态，进而影响机体对病原菌抵抗的能力。肠道菌群的紊乱不仅有利于MTB在机体中存活，而且有助于MTB的肺外传播，进一步加重病情。

四、调节肠道菌群预防及辅助治疗肺结核

（一）粪便移植

粪便移植干扰了机体的肠道微生物群，结果显示不仅Th1细胞免疫能力提高，Treg细胞数量减少，而且MTB感染的严重程度有所降低[15]，说明通过调节肠道菌群，可以提升机体免疫，从而进一步抵御疾病，提示了肠道菌群在肺结核预防中的新作用。

（二）益生菌预防肺结核

对肺结核的医治，必须长期且联合使用抗生素，这些药物不仅会直接杀灭了正常菌群中的敏感菌，还极易导致耐药。近年来，临床分离的MTB耐药率不断增加，甚至出现了广泛耐药MTB，使临床在治疗肺结核患者时面临非常棘手的难题[42]。并且，在抗结核治疗期间，患者很可能因肠道不良反应和肝功能不全而损害了肠黏膜，导致药物吸收及肝代谢降低。而调节肠道菌群效果最好的方式之一则是益生菌，它可以抑制病原菌过度增长，促进有益菌繁殖，形成抗炎环境，保护肠黏膜屏障[43]。已有多项研究证实了益生菌对机体的帮助，例如最常用的乳酸杆菌，能够刺激产生细胞因子，增强宿主免疫应答，避免了很多不良反应[44]；补充双歧杆菌，不仅能减少肠道革兰阴性杆菌数量，从而减少内毒素对人体细胞的损害[45]，还能改善老年肺炎患者的肺功能，有显著辅助治疗作用[46]；另外，缺乏正常肠道菌群会影响人体的免疫反应，间接增高了患肺部疾病的可能，而服用双歧杆菌及乳杆菌可以大大改善感染肺炎链球菌后的症状[10]。且有分析显示，通过益生菌来辅助治疗围手术期的患者，可降低其感染并发症发生率，如呼吸、尿路和伤口感染的发病率均显著降低[47]；鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌可明显使危重症患者呼吸机相关性肺炎的发生率下降，并且能显著缩短抗生素的治疗时间[48]。

所以，服用益生菌可能通过协同肠道有益菌群，抑制病原菌增长；刺激免疫反应，免疫细胞增殖及产生相关细胞因子；以及增加有益菌代谢产物，降低有害产物，在抗结核治疗药品使用时，通过重建黏膜屏障，增强机体营养，加强机体免疫力等多方面共同抵御MTB感染。然而也有研究发现，在肺结核患者的肠道中发现了大量被认为是益生菌的双歧杆菌[49]。另外，肠道菌群对药物产生分解反应，可能导致其相对分子质量减小，极性减弱，脂溶性增强，并伴有毒性作用增强。所以，基于目前关于肠道菌群的改变、各种不同种属益生菌的使用、益生菌代谢与药物吸收的相互作用，以及将健康人肠道优势菌群移植给肺结核患者等方面与患者临床结局之间的关系知之甚少，迫切需要进行大规模且设计良好的前瞻性队列研究，并进行更长时间的随访，以便更好了解益生菌对治疗功效的影响。正如Zmora等[50]提出的：肠道菌群的未来发展趋势应该是“个性化益生菌”。

五、总结与展望

综上所述，肺结核与肠道菌群的改变有密切关联，两者之间可以通过代谢调节、免疫调节等多方面因素相互作用。然而，肠道微生物群的变化是否会引发或预防肺结核，以及是否可以利用益生菌等微生态制剂来调整机体免疫状态，从而对肺结核进行辅助治疗的相关研究仍非常少。未来可以通过更加先进的技术，如微生物组、代谢组、核磁共振及质谱技术等多项检测联合分析，对比不同类型肺结核患者和健康人群肠道微生物的差别来探究引起肺结核的特异性识别菌，进而寻找特异性标志物，研究其功能基因对人体免疫、代谢等方面的影响，构建肺结核预测模型并进行进一步的预测、诊断和治疗。更加深入了解肠道菌群与肺结核之间的关系，这一关键科学问题的解决可以为下一步研发具有个性化的调节微生物紊乱的益生菌药物奠定基础，具有重要意义和潜在临床价值。

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文章来源：李康,柴英辉,白光亮,邓先平,雷红.肺结核与肠道菌群相关性的研究进展[J].中国防痨杂志,2021,43(11):1210-1215.