发布时间:2024-12-26 浏览:99次
肺结核是由结核分枝杆菌(MTB)引起的世界范围内最致命的慢性全身性传染病之一,主要经过呼吸道传播,也是单一传染病导致死亡的主要原因。
世界卫生组织发布的《2022年全球结核病报告》指出,2021年全球新发结核病患者数高达1060万例,我国估算的患者数为78万例,大约全球人口的1/4存在结核分枝杆菌感染。因此,提出新的抗结核治疗方法,开发新的抗结核药物已经迫在眉睫。
随着研究的深入,众多学者认为肺结核是结核分枝杆菌的免疫反应失衡造成的,且越来越多的研究表明肠道菌群的代谢产物与机体免疫系统之间存在明显的相互作用。
短链脂肪酸(SCFA)是肠道菌群的主要代谢产物,由膳食纤维经肠道菌群酵解后生成。研究表明,SCFA与多种呼吸系统疾病具有内在关联性,比如:慢性阻塞性肺疾病、哮喘、肺囊性纤维化和肺结核等。
SCFA概述
SCFA是指含有1-6个碳原子的有机羧酸,主要分为甲酸、乙酸、丙酸、丁酸及其支链脂肪酸和一些盐类,是由没有被吸收的食物残渣中的碳水化合物经结肠内厌氧菌产生。SCFA是肠道菌群的主要代谢产物,肠道中包含最多的SCFA是乙酸、丙酸和丁酸,约占SCFA总和的95%以上。
l 其中,乙酸是肠道菌群为机体提供能量的主要来源,提供的能量约占人体日常所需的10%。产生乙酸的主要菌种有:拟杆菌、双歧杆菌、普氏菌、瘤胃球菌、布劳特氏氢营养菌、梭状芽孢杆菌和链球菌等。
l 丙酸可参与丙酮酸逆转化为葡萄糖的过程,且能够阻碍胆固醇合成并促使其代谢。产生丙酸的主要菌种为:拟杆菌、厚壁菌、考拉杆菌、小类杆菌、韦荣菌、埃氏巨型球菌、粪球菌、沙门菌、罗氏菌和瘤胃球菌等。
l 丁酸是可以提供肠道所需能量的60%~70%,并且可以抑制癌细胞的侵袭和增殖,并诱导其凋亡。产生丁酸的主要菌种为:粪球菌、丁酸弧菌、粪球菌、直肠真杆菌、霍氏真杆菌、柔嫩梭菌和罗氏菌等。
SCFA与肺结核的相关性
研究表明,与健康人相比,肺结核患者的肠道微生物的物种数量和多样性均明显下降,主要表现为SCFA的产生菌以及相关代谢途径均明显减少。SCFA的丰度降低,进而影响宿主免疫系统和炎症因子的反应,而宿主免疫系统失调和炎症因子紊乱则会促进肺结核的发展。
部分SCFA自身具有抗结核的作用,可以抑制结核分枝杆菌在机体内的增殖和传播。研究发现,SCFA中的吲哚-3-丙酸(IPA)在体内和体外均具有抗结核分枝杆菌的活性。
IPA治疗活动性结核病小鼠后,其脾脏中的结核分枝杆菌负荷减少到1/7。
SCFA保护肠黏膜屏障
肠黏膜屏障和肠道完整性在降低肺结核易感性方面起着重要作用。根据“肺-肠轴”理论,研究表明,肠道菌群和肺部菌群的生态平衡是相互影响的。
l 当肺部由于细菌感染而发生微生态紊乱时,肠道微生态的平衡也会随之而破坏。
l 而肠道微生态的平衡遭到破坏,机体会产生更多的炎性介质,这些炎性介质会通过血液进入肺部,从而引起肺部菌群微生态的紊乱,使得病原菌更容易侵入机体。
SCFA有助于形成强大的肠黏膜屏障,可以防止有害物质通过肠道入侵机体,维持肠道完整性和稳定性,从而维持肺部微生态的平衡,降低结核分枝杆菌潜伏感染的风险。
根据功能和位置不同, 肠黏膜屏障主要分为机械屏障、化学屏障、免疫屏障和生物屏障:
01 机械屏障
机械屏障又被称为物理屏障,其主要是指肠道上皮的屏障功能。肠道上皮组织主要由肠道上皮细胞及功能不同的紧密连接蛋白组成,紧密连接蛋白使得肠道上皮细胞之间形成了紧密连接,共同保障了肠道上皮屏障功能的完整性。
研究表明,SCFA不但可以通过给上皮细胞提供营养的方式促使其增殖,而且可以通过提高紧密连接蛋白的表达,改善肠道物理屏障功能。
02 化学屏障
化学屏障指的是肠上皮细胞外的黏液层。黏液层可以隔离化学物质、毒素和过敏原,可为肠道共生菌提供养分和生存场所。
黏液层中存在一种可以把肠道中的病原菌和共生菌与宿主分离开的黏蛋白——MUC2,这种黏蛋白对肠黏膜具有直接的保护作用,进而维持肠道稳态。
研究表明,SCFA中的丁酸盐可刺激MUC2的表达,从而增厚黏液层,并增强黏液层的黏附作用,即增强黏液层的化学屏障作用。
03 免疫屏障
肠黏膜固有层中存在大量的淋巴细胞,其可参与肠道免疫调节,形成一道肠道免疫屏障。
SCFA可以与肠道中不同的G蛋白偶联受体进行结合,调控淋巴细胞的增殖、分化、凋亡等过程,参与促炎、抗炎因子的产生,从而调控肠道稳态。
04 生物屏障
生物屏障又可以称为“肠道菌群屏障”,SCFA主要由生物屏障中的肠道菌群产生,并且会反过来对肠道菌群产生影响。
SCFA可调节肠道环境的pH值,从而抑制病原菌的生长,促进益生菌的增殖,调控肠道微生态的平衡。
肠道内病原菌的适宜生长环境的pH值大多处于6-7之间,pH值在4以下时会基本失去活性;而益生菌的适宜生长环境的pH值处于3-4.5之间。由于SCFA是以SCFA -(阴离子)的状态存在于肠道中,因此,当其浓度升高时会促使产生更多的H+离子,从而使得肠道内环境的酸性增强,pH值降低,抑制肠道内的病原菌的生长或将其杀死,并促进益生菌的生长和增殖,维持肠道微生态的稳定。
因此可以通过直接补充短链脂肪酸的方式,抑制有害菌的生长,从而增加肠道有益菌的数量。
引用文献:
Zhang Xiaomeng, Li Min, Chai Yinghui, Zhou jing, Lei Hong, Graduate School, Hebei North University, Zhangjiakou 075000, China; Laboratory Department, the Eighth Medical Center of Chinese Pople’s Liberation Army General Hospital, Beijing 100091, China.
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