综述：微生物组的隐藏影响：坏死性小肠结肠炎炎症反应的临床前见解

《Seminars in Immunopathology》：The microbiome’s hidden influence: preclinical insights into inflammatory responses in necrotizing enterocolitis

这篇综述深入探讨了坏死性小肠结肠炎（NEC）的病理免疫学机制，重点阐述了早产儿肠道微生物组与发育中免疫系统之间的复杂相互作用。文章系统回顾了临床前模型（包括动物、细胞及类器官模型）在揭示NEC发病机制中的应用，并评估了以微生物组为靶点的干预策略（如益生菌、益生元、母乳寡糖（HMOs）和粪便微生物移植（FMT））通过调节Toll样受体（TLR）信号通路（如TLR4/NF-κB）、促进调节性T细胞（Tregs）及抗炎细胞因子（如IL-10）等机制预防NEC的潜力与挑战，为开发新型疗法提供了宝贵见解。

　　

坏死性小肠结肠炎（NEC）是早产儿中最常见的外科急症，其死亡率可高达70%，但目前除了支持性治疗外，尚无特效疗法。早产、微生物群失调以及免疫系统发育不成熟是NEC的已知风险因素。近年来，细菌基因组学分析的进展突显了肠道微生物组在NEC中的关键作用，强化了这种疾病是患者发育中的免疫系统与其微生物组相互作用的结果这一概念。

风险因素与一般发病机制

NEC的确切发病机制尚不完全清楚，但其风险因素包括早产、缺氧、遗传易感性、配方奶喂养、肠道黏膜屏障功能不成熟以及肠道微生物失衡（称为菌群失调）。早产与NEC的发生率和严重程度密切相关，其不成熟的肠道屏障功能和蠕动可能增加细菌或其成分的易位，导致过度炎症反应，而早产儿的免疫系统难以应对宫外环境中的病原体。

NEC的病理免疫学

NEC的病理免疫学包括先天性和适应性免疫失调。在早产儿中，先天免疫反应往往缺乏反向调节，导致肠道细胞因子不受控地产生、组织损伤和修复减少。模式识别受体（PRRs），如Toll样受体（TLRs），是区分有益共生菌和病原体的关键，其中TLR4的失调激活与NEC发病机制密切相关。TLR4被脂多糖（LPS）激活后，可触发核因子κB（NF-κB）介导的促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子（TNF）、干扰素-γ（IFN-γ））的产生，并减少具有保护作用的调节性T细胞（Tregs）。发育调控的基因表达，例如未成熟肠细胞中促炎基因（如TRAF6、NFKB1、MYD88）表达增加，而抗炎基因（如TNFAIP3、TOLLIP）表达降低，使得早产儿易发生过度炎症。在适应性免疫方面，NEC的特征是炎症性3型免疫反应（如产生IL-17的Th17细胞和3型固有淋巴细胞（ILC3s））增强，而抗炎的FoxP3⁺ Tregs减少。

生命早期的肠道微生物组

婴儿在出生时及出生后最初几周面临微生物的首次定植。尽管有报道在羊水、胎盘等部位发现细菌，但一项综合研究表明，除B族链球菌等病原体外，胎盘微生物组大多源于分娩过程中的污染或实验室试剂。健康足月婴儿的肠道微生物组在出生后逐渐多样化并趋于稳定，与宿主形成共生关系。分娩方式（剖宫产或阴道产）、喂养方式（母乳或配方奶）和抗生素使用等因素显著影响早期微生物组的构成。早产儿，特别是极低出生体重儿，其肠道微生物组通常富含兼性厌氧菌（如肠杆菌科、肠球菌科），而专性厌氧菌（如双歧杆菌、拟杆菌）较少，且医院相关潜在致病菌（如大肠杆菌、肺炎克雷伯菌）的丰度增加。

NEC患儿的肠道微生物组

研究表明，NEC婴儿的肠道微生物组与健康对照存在差异，通常表现为变形菌门（Pseudomonadota）和γ-变形菌纲（Gammaproteobacteria）增加，而厚壁菌门（Bacillota）和放线菌门（Actinomycetota）减少。与NEC相关的物种包括艰难梭菌（Clostridium spp.）、肺炎克雷伯菌（Klebsiella pneumoniae）等，而乳酸杆菌（Lactobacillus）、双歧杆菌（Bifidobacterium）等则通常减少。然而，研究结果存在不一致性，可能源于样本量、样本采集时间和分析方法的差异。纵向研究显示，NEC发病前微生物组多样性降低且稳定性差。因此，很可能并非单一菌种驱动NEC，而是微生物组获取模式受损及由此导致的菌群失调改变了炎症反应。

利用微生物组靶向干预调节NEC中的炎症反应

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  益生元： 人类母乳是最重要的益生元来源，其富含的母乳寡糖（HMOs）如2'-岩藻糖基乳糖（2'-FL），能选择性促进双歧杆菌等有益菌生长，并直接抑制TLR4信号通路，减少促炎因子产生，在动物模型中显示出对NEC的保护作用。
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  母体免疫球蛋白： 母乳中的分泌型IgA（sIgA）能影响肠道共生微生物组的组成，并保护 against 病原体。早产儿sIgA水平较低，可能增加NEC风险。
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  益生菌： 大多数研究表明，补充特定的益生菌（如乳酸杆菌、双歧杆菌）可通过多种机制降低NEC发生率，包括增加Tregs、诱导抗炎细胞因子IL-10、抑制TLR4信号、改善肠道屏障功能等。例如，罗伊氏乳杆菌（Lactobacillus reuteri）DSM 17938可增加耐受性树突状细胞和FoxP3⁺ Tregs的数量；鼠李糖乳杆菌GG（Lactobacillus rhamnosus GG）可增强IL-10受体介导的信号传导；婴儿双歧杆菌（Bifidobacterium infantis）能通过TLR2和TOLLIP依赖的方式增加抗炎介质表达。然而，益生菌的菌株特异性、剂量、安全性（尤其是对极低出生体重儿）以及研究间的异质性仍是需要关注的问题。
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  粪便微生物移植（FMT）和粪便滤液移植（FFT）： 在动物模型中，FMT能够降低促炎细胞因子（IL-1β、TNF、IL-6）、改善肠道屏障功能、减少NEC严重程度。但由于供体来源（成人vs婴儿）的安全性考虑，其临床应用面临挑战。FFT或人工合成的微生物群落可能是更有前景的方向。

建模NEC

对NEC的研究依赖于多种模型。体内模型包括最常用的啮齿类（大鼠、小鼠）模型，通过缺氧、冷应激、配方奶喂养和LPS灌胃等多种刺激诱导NEC样病变；猪模型因其胃肠道与人类婴儿相似而更具转化价值；非人灵长类动物模型最接近人类，但成本高昂且罕见。体外模型包括传统细胞系（如Caco-2, HT-29）、人胎儿小肠组织异种移植模型、肠道类器官以及新兴的肠道芯片（GoC）技术。这些模型为了解NEC的细胞和分子机制提供了重要平台，但需注意物种间微生物组和免疫系统的差异。

结论

NEC是一种毁灭性的、具有多因素病因的疾病。肠道菌群失调及其与发育中免疫系统的相互作用在NEC发病中起着核心作用。尽管在理解其机制和开发微生物组靶向疗法方面取得了进展，但NEC的预防和治疗仍面临巨大挑战。未来的研究需要更精确的模型、标准化的干预措施以及大规模临床试验，以期最终战胜这种疾病。