幽门螺杆菌感染与胃内菌群变化研究进展

幽门螺杆菌（H.pylori）在慢性胃炎、消化性溃疡、胃癌和少见的胃MALT淋巴瘤发生、发展中的作用已得到公认。除直接的致病作用外，H.pylori对胃动力、pH值、屏障功能的改变也间接影响了胃内菌群稳态。随着高通量测序技术的广泛使用，更多的细菌被不断检出，大量研究探讨了H.pylori对胃内菌群的影响。胃内菌群的组成可能受到H.pylori定植情况，患者的饮食、药物使用、年龄和胃黏膜炎症等因素的影响，而H.pylori很可能是理解人体与胃内菌群网络之间复杂相互作用的关键节点。因此，阐明H.pylori诱导的胃内菌群失调为深入理解相关胃内病理过程提供了更宽广的视角。

一、H.pylori未感染状态的胃内菌群

Hunt等通过对既往文献进行综述，认为厚壁菌门、拟杆菌门和放线菌门是H.pylori阴性患者胃中最丰富的门类。Jo等通过大样本研究发现，变形菌门、厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门和梭杆菌门在H.pylori阳性和阴性患者中均最丰富。Li等指出，无论H.pylori感染情况如何，变形菌门都是胃中的主要细菌群。这些研究结果提示今后的研究要更加关注变形菌门中非H.pylori细菌在胃内微生态中的分布和作用。

一项旨在评估肠化生患者胃微生物组和宏基因组功能特征的研究发现， H．pylori阴性的慢性浅表性胃炎患者蓝细菌门与H.pylori阴性的肠化生和H.pylori阴性的胃癌患者相比占明显优势，而H.pylori阴性的肠化生患者根瘤菌目的相对丰度显著高于H.pylori阴性的慢性浅表性胃炎或胃癌患者。该研究还发现在肠化生患者的宏基因组中，主要来源于根瘤菌目和奈瑟球菌科的Ⅳ型分泌系统（type Ⅳ secretion system，T4SS）基因非常丰富，提示非H.pylori细菌在疾病进展中同样具有致病作用。

有趣的是，许多基于16S rRNA基因测序的研究显示，即使在常规实验室方法显示H.pylori阴性的受试者样本中，也能检测到极少数量的H.pylori序列存在。然而，16S rRNA基因测序技术并不能判断细菌的生存状态，这些结果既可能是宿主抵抗H.pylori的反映，也可能是常规实验室检测存在假阴性的证据。为了明确受试者是否存在H.pylori感染，有学者通过焦磷酸测序法测定H.pylori水平，提出以H.pylori序列百分比约占1%为界限重新确定样本中H.pylori的感染状态，以进一步探讨不同H.pylori感染状态间的差异。由于16S rRNA基因测序技术在该领域的广泛使用，制定此标准对于研究H.pylori相关的胃内菌群是必要的，但其准确性和普适性尚需更多证据来支持。

二、H.pylori感染后胃内菌群的变化

有研究发现H.pylori阳性患者胃黏膜样本的测序结果显示H.pylori所属的螺杆菌属占比>50%，提示H.pylori定植后即成为胃内菌群中最重要的成员。Hunt等认为H.pylori感染后胃内最丰富的是变形菌门、厚壁菌门和放线菌门。Schulz等对24名受试者上消化道不同取样部位的标本进行16S rRNA基因测序，并通过宿主特异性系统型鉴定，证明了唾液是胃微生物组的主要来源。此外，多种口腔细菌被发现在胃癌生态网络中占据中心位置。下列因素可以解释这种改变：①继发于长期H.pylori感染的胃pH值上升有利于过路菌的定植；②脲酶激活后产生的氨和碳酸氢盐可能成为其他细菌的底物。

■ 1．不同病理阶段的胃内菌群

Ferreira等对葡萄牙人群的研究发现，慢性胃炎患者中链球菌属、普雷沃菌属和奈瑟球菌属显著增多，而三者均为口腔、食管共生菌。与健康受试者相比，萎缩性胃炎患者胃内主导菌属由普雷沃菌向链球菌转变。

一项研究使用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱技术对215例马来西亚患者的胃活组织检查样本进行鉴定，结果发现在种水平上，链球菌占优势，其次是奈瑟球菌、克雷伯菌和乳杆菌，其中22例（17例H.pylori阳性，5例H.pylori阴性）消化性溃疡患者中分离的链球菌与消化性溃疡之间存在显著相关性。另一项研究通过高通量测序技术对18例H.pylori阳性的消化性溃疡患者胃黏膜组织进行16S rRNA基因测序，结果发现在属水平的比较中，尽管螺杆菌占优势，但普雷沃菌、奈瑟球菌和链球菌也是主要菌属。虽然这2项研究中消化性溃疡的病例数较少，但在一定程度上说明无论是属水平还是种水平，链球菌和奈瑟球菌都是H.pylori阳性的消化性溃疡患者胃黏膜中的主要成员。

Eun等的研究显示胃癌患者链球菌科的相对丰度显著高于慢性胃炎或肠化生患者，而胃癌患者的H.pylori数量明显少于慢性胃炎或肠化生患者。Wang等发现，胃癌患者的细菌分类学多样性与慢性胃炎患者比较差异无统计学意义；胃癌患者的细菌负荷增加并部分富集，以变形菌门、厚壁菌门、拟杆菌门、梭杆菌门、放线菌门，以及乳杆菌属、埃希菌属-志贺菌属、硝化螺旋菌属、伯克霍尔德菌属和毛螺菌属为主。值得关注的是，该研究在所有胃癌患者样本中都检测到了硝化螺旋菌属，而此菌属在慢性胃炎患者中并不存在。链球菌属明显增加，参与硝酸盐和亚硝酸盐代谢的若干种硝化螺旋菌属得以生存并增殖，以及H.pylori数量相对减少，或许说明H.pylori是相关疾病进展的始动因素，而其对胃环境的影响使得原本被酸性环境抑制的菌群开始定植并进一步发挥致病作用。

H.pylori所引发的胃内菌群变化对疾病的影响程度仍然需要更多的证据。有争议的是，Jo等分析了81个不同部位胃活组织检查样本的细菌组成，结果发现，胃癌组中除H.pylori外的硝酸盐还原菌数量是对照组的2倍，但2组比较差异无统计学意义。虽然该研究特别关注硝酸盐还原菌，但结论是除H.pylori外的细菌，包括非H.pylori硝酸盐还原菌，在胃癌发生中与H.pylori相比作用均较弱。

然而，Ferreira等研究发现，与慢性胃炎相比，胃癌标本中变形菌门内的非螺杆菌属，以及厚壁菌门和放线菌门的丰度均增加，并且使用PICRUSt（phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states）算法发现胃癌组中硝酸还原酶和亚硝酸还原酶的代谢功能增强，这一点在宏基因组的完全重建中得以证实。从慢性胃炎到胃癌的病理过程来看，胃黏膜变化使得酸分泌不断减少，某些能够将硝酸盐还原为亚硝酸盐的细菌因此获得了生存的环境。大样本检测队列和验证队列分析显示，胃癌患者的胃内微生态特征是α多样性（组内多样性）减少，螺杆菌属丰度降低，其他由肠道共生体为代表的细菌属富集。此外，该研究在胃癌和慢性胃炎患者中均观察到了螺杆菌属与变形菌门中的非螺杆菌属的相对丰度呈负相关。但是，由于视角不同和回顾性研究的局限性，该研究并没有关注2组人群中每例患者的H.pylori感染情况。今后可以通过进一步开展前瞻性队列研究，以H.pylori感染与否划分亚组来验证这些结论。

Li等在7例胃癌患者的肿瘤样本和邻近的非肿瘤配对样本中观察到类似的细菌组成，提示胃内具有相似的细菌微环境。矛盾的是，最近有大样本回顾性队列研究显示，胃癌患者的胃内菌群并不是均匀分布的。该研究以276例无术前化学治疗的胃癌患者进行自身对照研究，使用相同的测序平台，发现已被确认的肿瘤、癌周组织和邻近正常组织之间的菌群多样性和组成发生了变化，具体来说，越靠近癌组织细菌丰度越低。这一结果表明肿瘤的特殊微环境不适合特定细菌的定植。

■ 2．H．pylori定植后不同病理阶段胃内菌群的多样性变化

Schulz等和Coker等的研究均显示，虽然H.pylori定植后胃内菌群丰度、多样性和均匀度均较定植前显著下降，但分类学多样性和均匀度与定植前比较差异无统计学意义。Li等和Eun等的研究使用不同的16S rRNA测序平台对慢性胃炎、肠化生、胃癌3个阶段的胃内菌群进行测序，2项研究均显示这一过程中菌群多样性指数显著增高。这提示随着疾病的发展，胃内菌群多样性更加丰富。

然而，Aviles-Jimenez等的研究显示从非萎缩性胃炎到肠化生再到胃癌，胃内菌群在属水平的分类学多样性有减少趋势。这种差别可能源于受试者的个体差异，也可能与不同的取样、检测和生物信息学方法有关。目前的研究还难以辨别胃内菌群的改变与疾病进展的因果关系，因此下任何结论都必须谨慎。

■ 3．不同取材部位和不同种类样本中胃内菌群的差异和原因

虽然普遍的观点认为胃窦与胃体之间的H.pylori分布存在潜在差异，但多项临床研究发现胃窦与胃体具有相似的微生物群。值得一提的是，虽然胃窦与胃体微生物群在分类学水平上差异不大，但微生物相对丰度的差异仍然存在。

此外，针对不同分离物中菌群的研究结论差别较大。H.pylori阳性与H.pylori阴性胃液样本中菌群总体上并无明显差异，仅变形菌门、螺杆菌属小幅增加，表明H.pylori感染前后胃液中的微生物群没有显著改变。H.pylori感染前后的多样性差异主要体现在胃黏膜活组织检查样本中。与H.pylori阴性组相比，H.pylori阳性组胃黏膜中厚壁菌门、链球菌属减少幅度最大，而变形菌门、螺杆菌属占据绝对优势。这说明H.pylori定植后，其击退其他细菌的作用主要体现在胃黏膜而不是胃液中。H.pylori能够专门定植于胃上皮细胞的原因如下：①脲酶活性；②穿透胃黏液层的能力(螺旋形状)、鞭毛结构、黏液溶解酶和宿主产生的黏蛋白；③表面黏附素与胃上皮细胞相应受体的结合。

三、H.pylori根除后胃内菌群的变化

早在20多年前国际癌症研究机构就已将H.pylori归类为Ⅰ类致癌物，根除H.pylori可以降低相关疾病的发病风险。然而，多年的临床实践发现根除H.pylori会产生诸多不良反应，其中很大一部分原因是抗生素的使用影响了胃肠道菌群。

短期来看，H.pylori阳性的慢性浅表性胃炎患者根除治疗成功1个月后，胃内微生物与H.pylori阴性的肠化生患者相似。根除治疗前，所有样本中变形菌门的相对丰度均>90%，其中螺杆菌属的相对丰度为93.3%。根除治疗后，根除成功组变形菌门的相对丰度下降并伴随着非H.pylori变形菌门增加，而根除失败组中根除前后变形菌门的相对丰度相似。这直接提示根除药物本身对胃内菌群的影响并不显著，并间接提示H.pylori根除后胃内菌群得到一定程度的恢复。

一项随访时间长达16年、共456人参与的临床研究显示，长期H.pylori感染与癌前病变的进展有关，感染H.pylori并发生疾病进展的个体可以从根除治疗中受益，特别是那些没有肠化生的萎缩性胃炎患者。

Li等对患有慢性胃炎或肠化生的11例H.pylori阳性个体在接受根除治疗的前后8周进行了连续胃黏膜活组织检查，结果显示根除后患者菌群多样性增加，门(属)组成与阴性受试者相似。这进一步提示H.pylori根除后很可能恢复胃内菌群稳态。

在Jo等的研究中，对成功根除H.pylori 1年以上的2例H.pylori阳性对照患者和2例H.pylori阳性胃癌患者进行随访，结果发现在H.pylori阳性对照患者中硝酸盐还原菌的总和减少，而在H.pylori阳性胃癌患者中硝酸盐还原菌的总和并未减少。

总体来看，H.pylori根除后的胃内菌群能够得到相当程度的恢复。此外，H.pylori根除对胃内菌群的影响在不同病理阶段的效果可能并不一致，今后的研究应更加关注不同病理阶段的患者接受H.pylori根除治疗后胃内菌群的改变，寻找根除前后的一些异常菌群，并进一步分析结果的一致性。

四、益生菌在H.pylori根除治疗中的应用

益生菌在H.pylori根除治疗中的作用逐渐成为近年来的研究热点之一。从定义上来说，益生菌是适量使用时能给宿主带来益处的活性微生物，故其在胃内菌群调节中发挥着独特的作用。

益生菌能够通过多种机制拮抗H.pylori的定植：①直接的竞争抑制，如竞争黏附位点或营养素。②降低胃内pH值。H.pylori通过脲酶将尿素转化为氨和二氧化碳来增加周围的pH值，而益生菌中的部分乳杆菌则通过分泌乳酸降低周围的pH值并抑制脲酶活性。③分泌细菌素。益生菌产生的细菌素能够抑制H.pylori的黏附能力和毒力基因的表达，防止H.pylori与上皮细胞结合。④免疫调节。益生菌可分泌抗炎细胞因子从而减轻炎症反应，某些益生菌还能下调H.pylori分泌的IL-8。

需要指出的是，乳杆菌对H.pylori的拮抗作用具有菌株特异性，并非所有乳杆菌都具有抗H.pylori活性。早期的动物研究结果显示，某些乳杆菌对H.pylori存在拮抗作用。同样的结论也在临床研究中得到证实。Zheng等对9项随机对照试验进行荟萃分析，结果显示，补充益生菌的治疗组H.pylori根除率提高了约10%，但并没有显著减少不良反应；研究还发现，仅补充乳杆菌属的患者H.pylori根除率显著高于补充多菌株益生菌组的患者，提示单独使用乳杆菌的效果更好。Feng等比较了17种益生菌作为单独疗法和辅助三联方案的潜力，结果显示，干酪乳杆菌是作为单一疗法最有效的益生菌，而多种益生菌的组合在减少治疗相关不良反应方面显示出良好的效果。

综合来看，益生菌具有提高现有方案的成功率、减少根除药物引起的不良反应这两大优势。因此有理由推测，若根除治疗中使用了某些益生菌，则可能会在胃内创造一个抑制H.pylori再次定植的微生态。以往的研究表明，蓝细菌多糖可以防止H.pylori附着在胃黏膜上，而H.pylori根除患者中蓝细菌门的相对丰度较低。从这个角度来说，对于根除成功的患者，应考虑再感染H.pylori的风险。

目前，几种乳杆菌已被用作益生菌，发挥着防止病原体感染、减轻炎症并调节菌群的作用。然而，一些乳杆菌也能够诱导炎症。仅使用益生菌根除H.pylori的根除率往往不如标准四联方案对照组，且证据等级和安全性尚难以评估。由于相关研究中益生菌的类别、株型、剂量和疗程各不相同，各类共识和指南对益生菌在H.pylori根除中的确切作用尚未得出一致性的结论。

五、结语

随着分子工具的进步，更多的胃内微生物不断被发现，其中就包含了可能具有致病作用的非H.pylori菌群。H.pylori感染和根除均可影响胃内菌群，而益生菌的使用可以提高H.pylori的根除率，减少不良反应和对胃内菌群的影响。值得商榷的是，在H.pylori阳性患者中大量富集的细菌，其在H.pylori阴性患者中也有相当数量的存在。未来的研究应更加关注胃内菌群间的共生网络，并进一步明确H.pylori在其中所起的独特作用。感染H.pylori后，不同病理阶段的胃内菌群各异，具体检测方法亦不相同，很难衡量各检测方法的参考价值。临床研究目前存在诸多困难，如纳入的健康受试者往往存在选择偏倚，样本量普遍不大，也缺乏根除H.pylori后的随访。此外，根除H.pylori的相关药物对胃内菌群的短期和长期影响也需要更多关注。H.pylori、胃内菌群和宿主之间相互作用的机制还需要更深入的研究来阐明。