《npj Gut and Liver》：Bile acid dysmetabolism and microbial dysbiosis coincide with Clostridioides difficile infection in pediatric inflammatory bowel disease
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儿童炎症性肠病（IBD）患者发生艰难梭菌感染（CDI）的风险升高。本综述强调，由肠道菌群失调及微生物次级胆汁酸生成减少所驱动的胆汁酸代谢异常，是连接儿童IBD与CDI易感性增加的关键因素。研究人员考察了IBD、菌群失调、胆汁酸代谢与艰难梭菌之间的相互作用，并讨
儿童炎症性肠病（IBD）患者发生艰难梭菌感染（CDI）的风险升高。本综述强调，由肠道菌群失调及微生物次级胆汁酸生成减少所驱动的胆汁酸代谢异常，是连接儿童IBD与CDI易感性增加的关键因素。研究人员考察了IBD、菌群失调、胆汁酸代谢与艰难梭菌之间的相互作用，并讨论了旨在恢复胆汁酸稳态的新兴微生物组干预策略。
微生物来源次级胆汁酸构建多样化胆汁酸池并具宿主信号传导潜能
肠道胆汁酸池的组成由肠道微生物代谢决定。宿主初级胆汁酸（PBAs）在肝脏由胆固醇合成，经胆道排泄进入十二指肠；人类PBA池由胆酸（CA）与鹅脱氧胆酸（CDCA）构成，可呈游离型或与牛磺酸、甘氨酸结合。胆汁酸的经典功能是参与胶束形成以乳化吸收膳食脂肪，并作为天然去污剂破坏微生物细胞膜。约95%的胆汁酸经肠肝循环、主要经回肠受体介导吸收而重吸收；回肠吸收前可发生少量微生物修饰，但大肠微生物生物量最大，微生物胆汁酸修饰及被动重吸收主要在此进行。健康状态下PBA被微生物代谢为次级胆汁酸（SBAs），人类粪便胆汁酸组成通常>95%为SBA、<5%为PBA；本综述作者将偏离该预期比例视为胆汁酸代谢异常，但评估时还应考虑明确的比例界值或特定胆汁酸的有无。
PBA须先经胆汁盐水解酶（BSH）"守门"反应脱结合才能被微生物进一步修饰。多种细菌属含BSH基因，宏基因组研究已从119个属中鉴定出BSH；BSH在多个分类群中保守，具有较大功能冗余。BSH的酶亲和力与功能能力因宿主微生物而异，IBD患者存在独特BSH基因簇；新型生物发光技术测定BSH活性有望区分IBD活动期与静止期。近期研究显示微生物BSH可整体调控SBA池并影响小鼠CDI的定植抵抗；产BSH微生物常同时参与短链脂肪酸（SCFA）生成，丁酸亦可通过调节胆汁酸池促进CDI定植抵抗。BSH还可生成被宿主胆汁酸受体直接感知的新型细菌氨基酸胆汁酸酰胺。
微生物通过脱羟基、氧化、差向异构化、酯化等多种机制生成SBA，最终形成多样化胆汁酸池。其中7α-脱羟基是最主要驱动过程，由胆汁酸诱导（bai）操纵子编码，将CA转化为脱氧胆酸（DCA）、CDCA转化为石胆酸（LCA）。已知仅四种可培养人类肠道菌含bai操纵子：Clostridium scindens、C. hylemonae、C. sordelli与Peptacetobacter hiranonis；小鼠中的Extibacter muris亦可产生DCA与LCA。基于隐马尔可夫模型的宏基因组研究还从Oscillospirales目（含Oscillospiraceae科）及Ruminococcaceae、Lachnospiraceae科中鉴定出不可培养菌的bai操纵子。IBD患者粪便中Oscillospiraceae与DCA、LCA正相关，提示其可能参与7α-脱羟基。羟甾体脱氢酶催化的差向异构与氧化进一步使SBA多样化，如CDCA经7α-与7β-羟甾体脱氢酶转化为熊脱氧胆酸（UDCA）；酯化亦贡献多样化但机制不明。宿主肝细胞硫酸化可形成屏障，而微生物可去硫酸化使胆汁酸可被进一步修饰。此外，微生物可生成新型氨基酸结合胆汁酸即微生物结合胆汁酸（MCBAs），人类已报道多达118种，儿童IBD患者中亦存在，且接受抗生素者其种类减少。
宿主胆汁酸激活受体包括核受体如法尼醇X受体（FXR），膜结合G蛋白偶联受体如Takeda G蛋白偶联受体5（TGR5），以及维生素D受体（VDR）、孕烷X受体（PXR）、组成性雄烷受体（CAR）、α5β1整合素与1-磷酸鞘氨醇受体2（S1PR2）。通过这些受体可调控肝脏胆汁酸从头合成、细胞代谢、IBD肠通透性及经NF-κB介导的肠道先天炎症。受体活性取决于配体亲和力，结合状态可决定激动或拮抗；MCBAs亦可作为宿主受体激动剂。因此，依赖肠道菌群的胆汁酸池组成调控受体激动/拮抗程度，构成宿主与菌群双向通讯。利用该通路已显示FXR激动剂奥贝胆酸可减轻肥胖小鼠CDI严重程度，UDCA可缓解宿主NF-κB炎症。FXR因可能调节儿童IBD炎症与肠屏障功能而尤具吸引力，成人IBD患者FXR表达降低，FXR基因单倍型与IBD相关。
儿童IBD患者菌群失调时发生胆汁酸代谢异常
至少30年来，微生物来源SBA缺乏一直被视为儿童IBD患者粪便胆汁酸代谢异常的标志。在多个纯儿童或儿童与成人混合的IBD队列中，粪便中微生物来源SBA缺乏可重复出现；近期对七项儿童IBD粪便代谢组学研究的系统综述亦支持该发现。这些研究以靶向粪便代谢组学作为胃肠腔内生态的替代指标，各分析方法均有优势与固有偏倚。与此同时，儿童IBD患者肠道菌群改变亦受关注。菌群失调相关的胆汁酸代谢异常在儿童IBD中与心理障碍相关，提示肠-脑轴的新兴作用及胆汁酸稳态对儿童健康的重要性。
从概念上，儿童IBD患者肠道菌群基线即有别于健康人，菌群失调可因肠道炎症加重、抗生素使用与饮食改变等触发因素而间歇发生。儿童IBD患者较健康人或非IBD胃肠疾病者存在已记录的IBD相关基线菌群失调；但在疾病静止期，这些改变后的群落似可达稳定平衡，作者称之为相对真生态，其特征为群落结构仍不同于健康人但不主动引发疾病活动。与静止期相反，诊断后UC或CD患者可出现进一步菌群失调并伴疾病加重；这些变化是病因还是结果尚难辨别，但成人CD患者基线菌群稳定性越差，未来疾病活动发作风险越高，故需更高时间分辨率的纵向研究以明确儿童IBD中这些变化的因果性。儿童IBD患者非临床一级亲属亦存在疾病相关菌群失调，提示其存在遗传成分；临床IBD出现前的临床前状态亦可见菌群改变。IBD患者纵向多组学研究显示菌群失调期与胆汁酸代谢异常同时出现。Heinken等分析中，已知含bai的C. scindens与C. hylemonae与SBA浓度正相关；Lloyd-Price等发现未分类Subdoligranulum种及Roseburia属成员在宏基因组与宏转录组层面与胆汁酸代谢异常相关。Subdoligranulum（Ruminococcaceae科）与Roseburia（Lachnospiraceae科）所属科均含宏基因组鉴定出bai操纵子的不可培养菌；两科在小鼠CDI模型中亦与SBA浓度正相关，支持其促进定植抵抗。这些发现提示上述不可培养菌可能直接经bai活性介导SBA生成，或通过建立并维持利于胆汁酸转化的群落间接促进SBA生成。
在儿童IBD中，Enterococcus是持续增多的菌群成分。对41项儿童IBD相关菌群失调研究的系统综述发现Enterococcus持续富集，而Anaerostipes、Blautia、Coprococcus、Faecalibacterium、Roseburia、Ruminococcus与Lachnospira显著减少；但所纳入队列疾病活动度异质，难以区分基线特征与加重期特征，该系统综述未能识别与疾病活动增加一致的菌群特征。另有研究以16S rRNA基因扩增子测序获得的Enterococcus相对丰度结合机器学习区分儿童IBD与肠易激综合征（IBS）。所有肠道菌均须耐受胆汁的膜破坏作用，而Enterococcus faecium具备多种增强胆汁酸去污剂抗性的特殊机制，可能在胆汁酸代谢异常时获得竞争优势；体外实验显示DCA与LCA抑制Enterococcus生长，而CA与CDCA不抑制。因此，在SBA减少的菌群失调相关胆汁酸代谢异常期，Enterococcus可能维持额外生长优势。此外，从成人UC患者分离的E. faecium可在遗传易感小鼠中诱导IBD模型炎症，而野生型E. faecium分离株不诱导，提示Enterococcus的菌株特异性变异可能是IBD炎症驱动因素。Enterococcus还可通过精氨酸脱氨酶途径为艰难梭菌代谢提供鸟氨酸，经代谢交叉对话增强其致病性；CDI损伤释放的宿主血红素可提升E. faecalis感染中的适应度。因此，Enterococcus是与成人IBD患者CDI相关的菌群特征，且在有过CDI史的儿童UC患者中相对丰度高于无CDI史者。综上，证据提示Enterococcus是儿童IBD相关菌群失调的标志，具备在胆汁酸代谢异常期增强适应度的机制，并可能促进CDI发生。
菌群失调的代谢后果促使多项研究报告了与菌群失调及胆汁酸代谢异常缓解相关的临床结局。一项研究（n=70 CD，n=23 UC）中，患者腹痛与纵向菌群群落稳定性缺乏相关，提示菌群失调的不良临床结局，且与肠道炎症生物标志物钙卫蛋白差异无关。另有研究利用16S rRNA基因探讨肠道菌群特征能否预测治疗反应（n=20 CD）。
