人体肠道菌群形成了一个极其复杂的生态系统，它们不仅维持肠道环境的稳定，还影响宿主的代谢、免疫和疾病。近年来，随着对肠道菌群认识的逐渐深入，其与血液病的相关性也引起极大关注。本文将综述血液系统疾病发生、发展及治疗过程中的菌群变化，包括肠道菌群作为诊断血液病标志物的潜力、血液病治疗过程中的肠道菌群变化以及展望调节肠道菌群在血液病治疗中的应用前景，以期对临床诊疗提供更多新的思路。
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人体肠道菌群数量众多、种类繁多，但其结构组成并不是一成不变的，它们随年龄、环境改变、疾病以及药物等因素呈现动态变化，通过多种尚未完全阐明的机制表现出相对平衡的状态，以维持正常的肠道内环境。一旦肠道菌群结构组成发生变化，其与宿主之间的共生关系被打破，则会引起机体免疫失调甚至疾病。肠道菌群失调与多种疾病密切相关，近年来研究发现，肠道菌群紊乱在血液系统疾病的发生发展及诊治过程中发挥着重要作用。
缺铁性贫血（iron deficiency anemia，IDA）是一种相当常见的贫血类型，机体摄入铁过少、丢失铁过多以及对铁的需求量增加，引起储存铁耗竭，血红蛋白合成减少，机体免疫力下降，易诱发感染［1］。已有证据表明，幽门螺杆菌（Helicobacter pylori，H. pylori）感染是不明原因IDA的重要原因，H. pylori感染致使胃黏膜损伤，胃酸分泌减少，肠道内铁吸收减少、丢失增加，最终引起IDA，根除H. pylori联合补铁可使大部分患者治愈［2, 3, 4］。早在2005年的H. pylori感染治疗国际共识已将不明原因IDA列为H. pylori根除的指征［5］。另一方面，缺铁也会影响肠道菌群的组成、功能和代谢，导致严重菌群失调。研究发现IDA患者肠道内致病性肠杆菌、韦荣氏球菌属数量增加，双歧杆菌科/肠杆菌科比例下降［6］。此外，菌群代谢产物短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）产量下降，主要是丁酸和丙酸产生减少，干扰机体代谢稳态，包括铁在内的营养物质的吸收和利用能力下降［7］。肠道菌群失调以及菌群代谢物减少会削弱菌群的肠道屏障，增加炎症细胞因子产生，铁代谢、菌群、炎症反应以及免疫系统之间的相互作用形成恶性循环。补充铁剂可提高有益性菌群代谢产物的浓度，进一步促进铁及其他营养物质的吸收，从而有助于肠道及人体健康［8］，临床工作中发现，铁剂联合益生菌治疗IDA的疗效更好。
再生障碍性贫血（aplastic anemia，AA）是一种以自身免疫攻击骨髓为特征的罕见血液病，患者的免疫功能障碍可能部分归因于调节性T细胞（regulatory T cells，Tregs）数量减少和功能障碍，也与辅助性T细胞（T helper cells，Th）、自然杀伤细胞有关，干扰素（interferon，IFN）-γ、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α等炎症因子异常产生［9, 10］。目前AA患者的微生物区系组成尚未得到系统的研究。梭菌产生的代谢产物丁酸盐，诱导Tregs在结肠、脾脏和淋巴结中增殖和分化，有助于抑制炎症［11］。已有研究发现AA患者肠道厚壁菌门的毛螺菌科数量下降，且毛螺菌科数量与Th17/Tregs比值、CD4+T细胞内乙酰化组蛋白H3的中位荧光强度呈正相关［12］。肠道菌群可能与AA的发生发展有关，通过影响机体免疫反应，进一步加重骨髓衰竭。研究发现，与健康人相比，接受免疫抑制治疗联合艾曲波帕治疗的AA患者口腔内一种普氏菌（Prevotella histicola）的相对丰度存在变化，接受造血干细胞移植（hematopoietic stem cell transplantation，HSCT）的患者副流感嗜血杆菌和黏液罗氏菌（Rothia mucilaginosa）的相对丰度存在差异［13］。在AA患者接受免疫抑制治疗或者HSCT治疗过程中，可能会改变菌群，增加感染风险，导致病情恶化甚至死亡。
H. pylori感染与原发性免疫性血小板减少症（primary immune thrombocytopenia，ITP）的关系已众所周知［14, 15］。有研究对94例初治ITP患者进行评估，发现肠道微生物区系改变，变形杆菌、类杆菌和类杆菌/菌丝体比值增加，菌丝体与对照组相比降低，并在多样性方面发生了特定的变化（厌氧杆菌、苏特氏菌、消化链球菌科、梭状芽孢杆菌XI和肉杆菌科）［16］。某些细菌及其代谢物的比例和组合，比如布鲁氏菌、链球菌和乳杆菌增加，类杆菌减少，并与血小板计数升高程度相关，菌群差异可能作为诊断标志物［17］，也提示这些菌群可能在ITP发病中发挥作用。
此外，近来在研究初治、激素敏感和激素难治性ITP患者时发现不同的微生物群组成［18］，初治ITP患者肠道内瘤胃球菌、长双歧杆菌和嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）的丰度明显增加，且菌种的变化与临床指标呈正相关。在功能上，ITP患者次生胆汁酸的生物合成和鞭毛组装被耗尽，这可能通过影响机体免疫系统参与ITP的发生。与激素敏感的ITP患者相比，激素耐药的ITP患者表现出明显不同肠道菌群，这表明肠道菌群可能有预测免疫抑制反应的作用。
成人慢性特发性中性粒细胞减少症（adult chronic idiopathic neutropenia syndrome，ACIN）中具有较高的H. pylori感染率，部分患者在H. pylori根除后治愈［19］。目前关于H. pylori与ACIN关系的潜在机制尚不清楚，H. pylori感染与并发ACIN是否与H. pylori菌株类型或者宿主肠道内环境差异有关，需要进一步研究。
1.白血病发生发展与肠道菌群变化：白血病患者肠道细菌种类的相对丰度与健康人相比有显著差异，研究发现白血病患者唾液中小斑点普雷沃氏菌（Prevotella maculosa）、巨球形菌（Megasphaera micronuciformis）、罗斯氏伯里氏菌（Roseburiainulinivoran）和单形拟杆菌（Bacteroides uniformis）丰度显著减低；粪便样本中1种普氏菌（Prevotella copri）的相对丰度显著降低［20］。而且，急性髓系白血病（acute myeloid leukemia，AML）和急性淋巴细胞白血病（acute lymphoblastic leukemia，ALL）患者的肠道菌群也是不同的，AML患者变形杆菌、放线菌、梭菌等丰度更低［20］。先前，Chua等［21］报道了ALL患者存在肠道微生态失衡、免疫失调和炎症。ALL患者肠道微生物的多样性明显低于健康人，肠道菌群优势结构也有显著差异［22］。随后确定了与ALL病因相关的细菌种类［23］，如粪罗氏菌（Roseburia faecis）、迟缓爱德华菌（Edwardsiella tarda）、舟形梭杆菌（Fusobacterium naviforme），一些差异丰富的菌群与抗炎因子白细胞介素（interleukin，IL）-10的水平相关。Thomas等［24］发现，白血病患者毛螺旋菌科和瘤胃球菌科丰度较低，以厚壁菌门的普氏栖粪杆菌（又称柔嫩梭菌）最为明显。近来有研究证明，完整的微生物群可以保护遗传易感的小鼠免受白血病的侵袭，早期应用抗生素导致微生物群改变，足以在遗传易感小鼠中诱发白血病，发病原因并不是特定细菌的存在，而是由于缺乏共生微生物区系［25］。根据上述研究，患者与健康人之间肠道菌群的差异可能为临床提供一种诊断血液病的标志物。
2.白血病治疗中的肠道菌群：与健康对照组相比，ALL患者化疗后菌群多样性显著下降，拟杆菌门、放线菌门、疣微菌门及厚壁菌门家族的粪钙杆菌和瘤胃球菌科显著减少，其他厚壁菌门科明显增多，包括梭菌科、链球菌科、乳酸菌科、肠球菌科［26］。在纵向研究中，ALL患者在化疗开始前与健康人相比，肠道内富含拟杆菌门的细菌；化疗后，厌氧性类杆菌的相对丰度下降；停止化疗后，肠道微生物群落恢复到与健康对照组相似的水平［27］。在AML中，肠道微生物区系的多样性和肠球菌科可以用于预测化疗相关的血流感染、发热性中性粒细胞减少症的发生率［28, 29, 30, 31, 32, 33］，提示可根据菌群优化临床中抗生素使用，改善血液恶性肿瘤患者的治疗疗效。
目前普遍认为化疗改变了微生物区系的多样性，厌氧菌减少，潜在致病需氧肠球菌增加。然而，先前Nyhlén等［34］进行的一项研究显示，大多数患者在化疗期间表现出稳定的肠道菌群。近来也有研究表明，白血病患者化疗前和临床缓解期肠道菌群无明显差异［22］，此研究中患者在样本采集前2周都没有服用抗生素，这可能解释了为什么这些患者在化疗前后没有表现出差异。总之，联合化疗中抗生素、激素和免疫调节药物等多种因素对菌群多样性有影响，不同的治疗方案可能导致肠道菌群的差异。
淋巴肿瘤具有高度异质性，可分为霍奇金淋巴瘤（Hodgkin′s lymphoma，HL）和非霍奇金淋巴瘤（non-Hodgkin′s lymphoma，NHL），目前关于肠道菌群与淋巴瘤相关性的研究较少。H. pylori感染是胃黏膜相关淋巴组织（mucosa-associated lymphoid tissue，MALT）淋巴瘤相当重要的危险因素，H. pylori感染后引起胃黏膜慢性炎症以及大量淋巴细胞增殖聚集，变成恶性的淋巴瘤细胞；此外，一些基因突变、易位，引起淋巴细胞恶变，从而导致MALT发生发展，根除H. pylori仍然是治疗MALT淋巴瘤的关键［35］。Cozen等［36］发现HL患者的肠道菌群数量较健康人减少。Montassier等［28］发现，相比健康人，化疗后的NHL患者肠道内厚壁菌门、放线菌门丰度显著降低，变形杆菌丰度显著升高。然而，上述微生物改变是由于疾病本身还是患者接受的治疗引起的，还是众说纷纭的。
近来，国内一项研究检测了25例未经治疗的弥漫性大B细胞淋巴瘤（diffuse large B cell lymphoma，DLBCL）患者和健康人粪便的微生物群组成，发现二组之间肠道微生物区系存在显著差异，患者肠道内大肠杆菌和丁酸杆菌的丰度显著增加，脆弱芽孢杆菌的丰度显著降低［37］。变形杆菌是优势菌群，可能与患者免疫力低下、抗癌治疗中不良反应和生存率有关。同时发现，DLBCL患者硫胺素代谢、苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸生物合成显著低于对照组。肠道微生物区系硫胺素代谢紊乱可能导致糖代谢异常，丙酮酸脱氢酶激酶活性改变［38］，从而影响DLBCL的发生发展，但具体机制尚需进一步研究。还有学者提出肠道-淋巴瘤-微生物群轴［39］作为临床转化的一个有希望的靶点，有助于临床疾病诊断、治疗以及预防。
微生物群可能通过细胞因子影响骨髓微环境。研究发现共生细菌解肝素普雷沃氏菌（Prevotella heparinolytica）能促进定居肠道的Th17细胞的分化，这些细胞迁移到骨髓从而加速肿瘤的进展；而且，这种细菌可通过嗜酸性粒细胞介导的炎症，产生IL-6和TNF-α在内的多种细胞因子，促进浆细胞增殖和存活，导致MM疾病进展［40, 41］。其次，患者肠道产生SCFAs的细菌显著减少，导致IL-6和TNF-α水平上升，致使MM肿瘤进展［42］。此外，肠道微生物群的改变通过增加氮循环细菌（如克雷伯菌和链球菌）的相对丰度，可通过从头合成谷氨酰胺加快MM的进展［43］。纽约肿瘤医院评估了34例完成一线治疗并接受来那度胺维持治疗的MM患者在开始维持治疗之前和诱导完成后的微小残留病（minimal residual disease，MRD）状态，并将检测粪便中菌群组成，与MRD+的患者相比，MRD-的患者丁酸产生菌霍氏真杆菌（Eubacterium hallii）的相对丰度更高［44］。此外，普氏栖粪杆菌可能是另一种与MM初治后MRD阴性状态相关的微生物。还有学者提出MM的发病机制中可能存在肠-骨髓轴。关于MM和微生物群之间的联系的研究很少，需要进一步研究来证实上述发现。
HSCT用于治疗骨髓衰竭性疾病、血液恶性肿瘤以及遗传代谢或缺陷异常。接受HSCT的患者肠道菌群多样性降低，肠球菌、链球菌和各种变形杆菌增加，这可能与革兰阴性杆菌菌血症有关，对肠道菌群进行评估可预测患者HSCT期间患者出现血流感染的风险［45, 46］。肠道微生物多样性减少和特定的细菌群落，如布劳蒂亚、阿克曼西亚和真细菌，已被证明是HSCT术后患者复发、感染、致死性GVHD等并发症以及死亡率的独立预测因子［45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54］。这既说明了微生物组所发挥的关键作用，也表明微生物组的特征可能成为患者预后的生物标志物。
GVHD与肠道菌群具有相互作用。HSCT术前预处理以及大量抗生素的使用导致肠道渗漏现象、免疫和肠道菌群紊乱。首先，肠道完整性被破坏，诱发革兰阴性菌的脂多糖从受损肠道中释放出来，进入血液循环，与免疫细胞表面的Toll样受体结合，刺激肠相关淋巴组织分泌炎症细胞因子，引起内毒素血症，加重急性GVHD的发展［55, 56］。其次，专性厌氧菌梭菌（主要是厚壁菌门和拟杆菌门）减少，肠球菌和乳杆菌的增加，导致炎症因子增加，通过Th17/Treg细胞平衡影响免疫动态平衡，从而促进GVHD的发展［49，54，57, 58, 59］，这可能是通过调节CD4+T细胞中H3乙酰化水平而起作用的［60］。近来，国内一项研究对GVHD发生和饮食中硬脂酸与棕榈酸及其与肠道菌群的相互作用在相关病理中的作用和调节机制提出新见解，嗜黏蛋白阿克曼菌或可能通过乙酸增产、改变Th1-IFN-γ和Th17-IL17反应来加重GVHD［61］。此外，GVHD的发展与肠道微生物代谢物的减少有关，也可能是肠球菌占优势的患者预后不佳的原因之一。梭状芽孢杆菌减少，SCFAs的产量（特别是丁酸）显著减少，从而影响Tregs的增殖和活化［62］。而且，在GVHD患者的粪便样本中检测到低水平的丙酸［63］。肠道微生物中色氨酸代谢产生的吲哚及吲哚衍生物限制了肠上皮损伤，减少细菌易位和炎症细胞因子的产生，降低GVHD死亡率［64］。Weber等［52］指出，尿中低水平的吲哚硫酸盐（肠道梭状芽孢杆菌的代谢产物）可能是微生物群受损的潜在生物标志物，也可预测GVHD的风险。因此，补充SCFAs对于减轻GVHD可能有重要作用。
肠道物理屏障阻止细菌入侵，分泌针对细菌细胞壁的抗菌肽，帮助清除穿透黏液层的细菌［65］，GVHD患者肠道内抗菌肽表达下降，有助于肠杆菌生长，肠杆菌又会刺激肠道GVHD发展，二者互相影响形成恶性循环。
通过饮食调节、益生菌或粪菌移植可以用来改变肠道微环境，重塑肠道中的免疫平衡，并有助于治疗或减轻疾病。微生物区系可能存在一种内在机制，乳糖的利用有利于肠球菌的扩增，耗尽乳糖可抑制肠球菌优势从而减轻GVHD［66］。这为HSCT患者提供了一种新的、非基于抗生素的治疗策略，例如无乳糖饮食可以减少肠球菌等病原体的生长，并可能通过调节病原菌的饮食营养来源改善患者临床症状。益生菌通过其代谢产物SCFAs改善肠道功能，调节肠道免疫应答，诱导抗菌肽的产生，减少肠道细菌感染。氟尿嘧啶化疗后改变了肠道菌群的丰富度和均匀度［67］，对接受5-氟尿嘧啶化疗的小鼠给予益生菌，可抑制炎症反应，并改善化疗药物引起的肠道黏膜炎［68］。通过补充益生菌可减少患者肠道炎症及GVHD的发生，提高生存率。与使用益生菌相比，完全恢复初始微生物状态的最快、最有效的方法是粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT），即将健康供体的粪便输注到患者的肠道中，FMT能有效降低HSCT患者急性GVHD及艰难梭菌感染发生［69, 70, 71］。所以，肠道菌群既是血液系统疾病的影响因素，也可能是改善甚至预防并发症的新方向。
之前一些文献已对血液病患者的肠道微生物群的变化进行了一些评估，但这些患者大多接受化疗或免疫治疗，其中许多人还接受抗生素预防或其他影响微生物群的治疗，这使得研究血液病患者菌群特别具有挑战性。通过分析特定菌群辅助诊断疾病，靶向使用抗生素、补充特定的益生菌、调控饮食以及FMT等更有靶向性的治疗方式来防治疾病。因此，阐明肠道微生物与疾病之间的双向因果关系就显得尤为重要。
综上，肠道菌群与疾病的关系已成为微生态学领域的热门研究话题，目前研究仅仅明确了少数菌群的功能和作用机制，未来还需更多基础及临床研究进一步证实菌群对疾病的致病及治疗作用。尤其是对各优势/缺失菌群的功能和其代谢产物在免疫调节及恶性肿瘤细胞增殖中的研究，有可能突破目前血液系统疾病的治疗瓶颈，提供新的免疫调控及癌肿抑制方式。同时对菌群大数据的研究也将揭示其在疾病发生及预防中的作用，为早期防治血液系统疾病发生提供重要举措。
所有作者均声明不存在利益冲突
