大家好，我是来自北京大学人民医院消化科的陈宁。今天想给大家介绍一下炎症性肠病比较新的发病机制——口-肠轴的作用。
炎症性肠病，简称IBD，我们知道在世界范围内这种疾病的发病率是逐年升高的。在过去，西方经济发达地区的IBD相对发病率要高。近些年，在包括我们国家在内的新兴的发展中国家，IBD发病率也是呈现了迅猛的增长趋势。
为什么会有这种现象？
我们知道，炎症性肠病的发病机制到现在为止仍然不十分清楚。但总体上来说，是在具有遗传易感性的个体身上，由于环境因素所导致的免疫失衡，失衡的免疫导致了肠道过度的炎症发生。
尤其是对于像中国，这种过去的发病率很低而现在发病率逐年升高的态势情况下，环境因素在IBD发病当中就占有了非常非常重要的因素。
具体是哪些环境因素？
现在还是认为主要是西方化的饮食，还有我们的生活方式，这些环境因素导致了肠道菌群的失衡。具体可以表现在肠道菌群多样性下降，还有包括像厚壁菌门、拟杆菌门等等的丰度降低，还有一些变形菌门细菌的丰度增加等等。
环境究竟是如何导致了肠道菌群的失衡？
这仍然是我们在研究的IBD发病机制当中的一个未解之谜。
在我和我的团队进行IBD发病机制的研究当中，我们把目光锁定了口腔。
为什么会锁定口腔？
肠道其实从上到下跟外界的空气只有通过口腔和肛门相通，因此我们就认为，口腔应该是连接环境与肠道之间的一个最主要的媒介。
其实胎儿在母体内时，肠道是并不具备有微生态的。随着胎儿离开母体、生产过程当中，到新生儿产生跟外界的环境相沟通，再到2~3岁，这才是肠道微生态逐步所建立的过程。
具体的建立过程其实就是通过口腔到肠道途径，包括像埃希氏菌、链球菌，这些叫做兼性厌氧菌，这些菌通过口腔到达了肠道，并实现了永久的定植。这是肠道微生态在婴幼儿时期所建立的最主要的过程。
基本上在3~5岁之后，人体的肠道微生态就趋于一个比较稳定，已经建立的比较成熟的过程了。但是后续即使是到了成年人，其实外界的环境仍然会通过口腔来对肠道产生各种影响。比如说经过食物或者是跟唾液所相混淆在内的外来的病原微生物，就可以通过口腔进入到肠道，也可以进一步地去影响肠道微生态的动态更替的过程。
除此之外，口腔其实是消化道的广义的起始部分，所以口腔黏膜的情况在一定程度上也可以反映肠道炎症的情况。另外口腔局部微环境的异常，比如说最常见的牙周炎，也可以促进肠道炎症的发生。
基于此，我们在关于IBD，尤其是环境因素又怎么样去影响IBD的发生当中，锁定了口-肠轴这样的新兴的发展方向。
下面就给大家介绍一下，我和我的团队以及国际上一些其他的研究团队，最新的关于口-肠轴在IBD当中的作用机制的研究。
2015-2016年，我们就关注到了口腔有可能会参与到IBD的发病当中。
我们发现，IBD患者唾液的菌群跟健康人的唾液菌群之间存在着很多差异，包括物种多样性的降低，在某一些特定菌的丰度上的改变，以及这些细菌的功能都会存在着很多的异常。
后面我们还经过进一步的分析，发现了一系列的IBD相关的口腔菌种的指示菌种。在对于IBD患者进行有效的治疗之后，过了3个月我们再去复测这些IBD患者的唾液菌群就会发现，这些IBD相关的口腔菌种的指示菌种，更趋向于健康人的指示菌种。
我们发现的这个现象提示的作用很大，比如说口腔是个取材很方便的地方，跟IBD所受累的器官结肠相比起来。我们知道做结肠镜检查相对还是一个比较痛苦的过程，而口腔的微生态比肠道的微生态，相对稳定性还是要更好。
因此当时我们就觉得这个领域大有前景，未来说不定IBD的无创标记物，就有可能从口腔的取材当中所进行。
我们所发现的这些IBD患者口腔微生物群的变化，它到底是IBD引发的系统炎症导致的一个继发的在口腔的改变，还是说具有更为积极主动的作用，它本身就导致了IBD的进一步的促进作用呢？
我们知道口腔是消化道的一个“门户”，外来的微生物都是通过口腔到达肠道，来去影响肠道的多样性。因此我们认为，口腔微生态有可能更为积极主动地去参与了IBD的发病。
2018年的时候就有国际上的学者提出来这个观点，口腔微生态可能具有潜在致病菌发挥“蓄水池”的作用，就像右边的这张图。作为上游的口腔，它源源不断地把这些潜在的致病菌，经过消化道或者其他途径到达肠道，从而促进了肠道的各种致病作用。
这种“蓄水池”的功能不仅仅是在IBD身上，其实在结肠癌，包括肝硬化在内的许多系统疾病，都会发现肠道菌群的异常来自于口腔菌群的异常。
但是这只是从系统进化树的发育领域当中所推测出来的，并没有直接的证据表明口腔的微生物真正能够到达肠道。
从这个理论上来说，所谓的“病从口入”是真正的实现了，而更实际上是口腔菌从口入，从而导致了系统性疾病，包括IBD的发生。
【可能机制】异位定植
2017年，《Science》杂志上有一个很著名的综述提出了口腔菌参与IBD发病的可能的机制假说，就是图中所显示的。
在健康的情况下，我们的肠道是健康的，所以潜在的这些来自于口腔的致病菌，它们并不是那么容易在肠道发生定植，从而它们不产生致病作用。
在病理条件之下，首先肠道的上皮屏障功能或者是本身的炎症，导致的口腔来源的这些菌很容易在肠腔当中定植，从而对肠道的微生态产生影响，进一步加重炎症的产生。
虽然这是假说，并没有直接的证据，但是学者们纷纷在这个方面去进行努力。
在2017年《Science》的同一篇期刊上，就有一个里程碑式的研究，具体给大家看一下。
这是来自于西班牙的团队，在无菌条件之下，他们将IBD患者的唾液给无菌小鼠进行灌胃。饲养6周之后，从小鼠的粪便当中分离出来了8种不同的菌，其中的一种克雷白杆菌的菌种再进一步喂养给IL-10消除的转基因小鼠。
我们知道这种转基因小鼠是有自发性结肠炎的倾向的。经过喂养之后发现，克雷白杆菌加重了小鼠的结肠炎。
这个研究本身设计不难，但是它所带来的意义特别的大。也就是说头一次人类证实到了，口腔来源的菌是能够直接地通过消化道，在肠道发生所谓的异位定植，从而给口腔菌很积极主动地参与IBD发病这个理论奠定了基础。
【潜在致病菌】变异链球菌
我们知道，肠道是存在着有数以千万计、亿万计的菌群，没有两个人的肠道菌群构成是完全一样的，菌群的多样性代表了人体的各种生理病理的功能。肯定不仅仅只有《Science》这篇文章当中所提到的克雷白杆菌能够发生异位定植，参与到肠道菌群的失衡。
但是对于IBD这么复杂的肠道微生态，究竟有哪些口腔的潜在致病菌介入到了这个过程当中？而且IBD的患者为什么会存在着这些潜在的口腔致病菌？这些仍然是我们没有从《Science》这篇文献当中所得到的答案。
也是鉴于此，我和我的团队又在这个方面进行了进一步的研究。
我们知道，其实口腔也是IBD最常见的一个肠外受累器官。有文献报道，甚至高达80%的IBD患者都在一定程度上存在着口腔病损，包括口腔溃疡或牙周炎等等。而且口腔病损的状态跟IBD的病情是平行的关系，IBD的病情缓解，口腔的状态就会更好。
在2020年的《Cell》还有一篇文章，提示IBD的患者和牙周炎之间有相互促进的作用。IBD严重程度重，牙周炎就会更重；牙周炎更重的时候，IBD的病情也会更重。
所以我们再进一步去研究口腔菌的时候，就把目光锁定到跟牙周炎和龋齿特别息息相关的一种菌，就是口腔变异链球菌。
其实前期的研究当中，我们就已经发现IBD患者的唾液当中，口腔变异链球菌的丰度和功能跟健康人群之间是有很大差异的。
我们进一步从59名IBD患者的唾液当中进行分离，最终分离出来了有30株变异链球菌的菌株。经过全基因组的测序，再去进一步从系统进化树的分类上面去进行聚类发现，这些菌群主要集中在3个大的分支上。
我们把分离得到的这些变异链球菌，进一步在体内和体外进行了关于肠道方面的一些研究。比如说，我们发现它在体外能够促进肠上皮细胞炎症的作用。
我们所分离得出来的这些变异链球菌，进一步在小鼠体内进行了对IBD促进肠道炎症的验证。
结果果然如我们所料，这些来自于IBD患者口腔当中的变异链球菌，具有促进小鼠IBD肠道炎症的作用。具体的机制涉及到了上调促炎的细胞因子，下调屏障功能的因子，还有促进一些适应性免疫细胞，包括Th1、Th17的表达等等。
【可能途径1】唾液外泌体
至此我们就知道，口腔的环境可以影响肠道，通过的途径有可能是通过口腔来源的菌，包括《Science》文献当中所提到的克雷白杆菌，也包括我们自己研究当中的变异链球菌等等。
除此之外，在2020年的《Cell》这篇文章当中也提到了，他们通过口腔菌所激活的免疫细胞Th17发现，这样的细胞可以通过淋巴迁移途径到达肠道，从而达到促进肠道炎症的作用。
除了直接途径和间接途径，我们在口-肠轴的研究，是不是还有其他的可能性？
口腔当中其实除了口腔的微生态以外，也还有其他的物质存在的，比如说外泌体。
外泌体是存在非常广泛的一类微小的囊泡，它当中可以包括有蛋白质，有miRNA、脂质等等一系列的物质。外泌体具有很好的稳定性，它的外膜非常的稳定，能够保证在机体之间进行一个长距离的传输。
其实目前关于外泌体的研究重点是在基于液体活检这一概念，可能在很多局部的或者系统的疾病当中，都具有潜在的检测的应用前景。
唾液本身也是存在外泌体的，而且唾液的取材又非常的方便。所以也有初步的研究提示，唾液外泌体有可能是作为系统性疾病的检测试剂盒。比如说胰腺癌，比如说干燥综合征，都有研究团队提示唾液外泌体可能会具有一定的提示作用。
我们的团队也是在这一方面做了一些工作，我们在2017年的时候发表了一篇文献。从活动期的IBD患者唾液当中所分离出来的唾液外泌体，跟健康人群相对比发现，这其中含有8种非常特异的蛋白，这些蛋白在健康人的唾液外泌体当中表达量是0。
基于此，我们开发了辅助诊断IBD的唾液试剂盒，而这个试剂盒也获得了国家发明专利。它最大的优势就是在于，基于唾液的检测，无创而且比较稳定。
在此基础之上，我们又进一步去拓展了IBD患者唾液外泌体对IBD发病机制的一些影响。
我们发现在体外这些来自于活动期IBD患者的唾液外泌体，它能够促进肠上皮细胞的促炎作用，它能够使巨噬细胞向M1促炎型转化；而来自于缓解期的IBD患者的唾液，就没有这种作用。所以这是非常神奇的一件事情。
我们进一步把这些来自于IBD患者的唾液外泌体，在体内给小鼠去进行喂养。一方面发现，果不其然外泌体非常的稳定，它能够逃脱小鼠的胃酸、逃脱小鼠的肠液等等消化酶，能够完好无损地到达肠道。另外一方面，它到达肠道之后，可以促进小鼠的IBD的肠道炎症。
具体的机制也涉及到了巨噬细胞的转化，也涉及到了对肠道菌群的影响。
基于上面的研究，我们进行了如下的假说。
来自于患者的唾液外泌体在相对健康的肠道，并不能够对肠道产生任何的不好的影响。但是如果本身肠道就存在着炎症，或者肠道上皮屏障功能存在着一定的障碍，这些唾液外泌体到达了肠道的表面，通过肠道上皮到达固有层，与巨噬细胞进行作用，并同时对肠道菌群功能产生影响，最终导致了肠道炎症的加重。
这有可能就解释了，为什么IBD患者持续地发生肠道炎症，并反复迁延、持久不愈。
【可能途径2】口腔微环境
我们知道，口腔当中唾液每天的含量是非常高的，每天人可能要吞到1.5升的液体。这些唾液所裹挟的大量的唾液外泌体，很有可能就是IBD发病、迁延不愈的一个关键的因子。
至此，我们现在知道了口腔可以通过口腔菌，可以通过可能的唾液外泌体，也可能通过所激活的免疫细胞，导致肠道的各种炎症的发生。
那么我们还有一些事情没有解决，就是到底什么原因导致了口腔会发生这些异常，从而去影响肠道？口腔微环境到底是怎么样变的异常的？什么状态的口腔微环境会对IBD的肠道产生影响？
在2022年的时候，JDR杂志有一篇文章发现，牙周炎患者的唾液就可以加重小鼠的肠道炎症。这也跟我们刚才所提到的牙周炎和IBD之间相互促进，是进行了一个印证。
我们在这个基础之上，又进一步去观察了牙周炎到底怎么样去加重了结肠炎。
我们设定了既有IBD又有牙周炎的双重的小鼠模型，一方面我们发现这样的模型当中结肠炎的表型，确实是要比单纯的IBD的小鼠模型的炎症要更为重。
同时，我们对上颚黏膜组织的单细胞测序也发现，存在着又有IBD又有牙周炎的这部分小鼠，它们的口腔黏膜免疫会有一系列非常复杂的细胞图谱。
通过单细胞测序，我们测定到了一共有12种细胞亚群，这里面涉及到了不同的巨噬细胞、中性粒细胞等等免疫细胞的异常。而正是由于这些复杂异常的免疫细胞的变化，可能就是导致牙周炎最终加重IBD的原因。
我们的这个研究很荣幸在2023年的5月份刊登在了口腔的顶级期刊JDR杂志上，而且是作为封面期刊所报道的。
我们根据假说，画了一个卡通图。上游的话就是像大坝一样，上游就是口腔。口腔跟肠道之间是有一个坝存在的，这里边的很多不好的免疫激活细胞，其实在正常情况下是不能够到达肠道，也就是下游的。
由于种种原因，口腔的微环境导致了各种炎性的细胞因子，包括免疫细胞失衡的异常。它们就通过了大坝，最终导致了肠道炎症的发生，也就是在下游起到了不好的作用。
小结来说，通过我们自己的团队以及国际上其他的一些专家团队，对口-肠轴这个领域的研究，我们发现：
一方面，口腔当中有一些潜在的致病菌，比如说克雷白杆菌，比如说变异链球菌，它们会直接到达肠道，引起肠道炎症。
第二个方面，唾液外泌体可能会源源不断地随着唾液到达肠道，起到促进肠道炎症的作用。
同时由于口腔微环境的异常，比如说牙周炎的持续发生，所激活的局部口腔的免疫细胞也可以到达肠道，导致肠道炎症加重。
我们的这一个研究，一方面丰富了IBD发病机制，同时由于基于的是口腔或者唾液这样的发病领域。唾液也好口腔微生态也好，它可以作为一个非常有前景的辅助我们诊断IBD的试剂盒，因为它的无创性，以及它的短期内多次重复性。
最后也可能是这样的新的发病领域，未来会指引我们在针对口腔微环境异常方面，去进行一个潜在的治疗靶点的开发。
我们上面的这些研究也得到了包括国家自然基金、科学基金等等一系列的基金资助。
我们的研究团队除了北京大学人民医院消化内科，还有北京大学口腔医院微生物实验室、北京大学基础医学院免疫系，还有北京大学精准医疗多组学研究中心。
这就是我今天给大家介绍的内容。谢谢！
