微生物组由与人类宿主共生的细菌、酵母、原生动物和病毒组成。微生物组的变化，即“菌群失调”，会改变微生物组与免疫系统之间的相互作用，引发炎症，并促进结缔组织病的发病。间质性肺疾病是一组以肺组织纤维化和肺功能受损为特征的肺部疾病。肠-肺轴的存在已得到充分证实，但尚不确定胃肠道菌群失调是否会导致间质性肺疾病的发生。间质性肺疾病是结缔组织病患者发病和死亡的主要原因。肺部微生物组变化和高微生物负荷与结缔组织病相关间质性肺疾病患者的不良预后和急性加重相关，尤其是在类风湿关节炎、系统性硬化症和皮肌炎患者中。益生菌是能够正常化肠道菌群的活性微生物，其作为结缔组织病相关间质性肺疾病的潜在辅助治疗已被提出。目前关于菌群失调与结缔组织病相关间质性肺疾病发展之间关系的认识尚不完整，需要进一步研究来验证这一观点。本综述旨在报告当前关于结缔组织病相关间质性肺疾病中微生物组的知识，重点关注临床肺部表现和治疗选择。
引言
微生物组包括人体腔隙和表面的细菌、酵母、原生动物和病毒，由数万亿与人类宿主共生的生物体组成。微生物组通过相互对话与人类免疫系统相互作用，并通过微生物衍生代谢物进行的化学信号传导在维持免疫稳态中发挥关键作用。微生物组组成的质和/或量变化称为“菌群失调”，可能会改变微生物组与免疫系统之间的相互作用，引发炎症，并可能促进包括结缔组织病在内的炎症性疾病的发病。
结缔组织病是由遗传和环境因素决定的一组全身性疾病，导致免疫耐受丧失，进而引起自身反应性免疫反应和器官损伤。微生物可能在结缔组织病发展中起病因学作用的假设已提出多年，但微生物因子与自身免疫性疾病之间的关联尚未最终确定。上个世纪发生的环境和生活方式变化导致了菌群失调。随着技术的发展，微生物组能够被更好地表征，并与结缔组织病的发展建立潜在关联，这日益支持了菌群失调与结缔组织病之间的关联。
间质性肺疾病是一组以肺间质受累导致肺功能受损为特征的肺部疾病。间质性肺疾病可能由环境暴露于触发因素（如石棉和过敏原）引起，或与结缔组织病相关。然而，在许多情况下，间质性肺疾病的病因仍然不明。最常见的间质性肺疾病是特发性肺纤维化，其特征是进行性间质胶原沉积，导致牵拉性支气管扩张、网状和小蜂窝形成，以及非特异性间质性肺炎，其特征为磨玻璃影、牵拉性支气管扩张和网状模式。间质性肺疾病是结缔组织病患者发病和死亡的主要原因。
最近的证据表明，肺部微生物组变化和高微生物负荷与间质性肺疾病患者，尤其是特发性肺纤维化患者的不良预后和急性加重相关。后一发现可能与存在牵拉性支气管扩张导致粘液清除减少和感染易感性有关。此外，多项研究表明，特发性肺纤维化患者的肺部微生物组与其他间质性肺疾病不同，并且免疫系统可能在改变结缔组织病相关间质性肺疾病的肺部微生物组中发挥作用。本综述旨在报告当前关于结缔组织病相关间质性肺疾病中微生物组的知识，重点关注临床肺部表现和治疗选择。
肺部微生物组
肺是人体最大的与外界环境直接接触的器官。微生物可通过吸入空气中的微生物、口腔和胃内容物进入肺部。粘液纤毛清除和咳嗽反射缺陷以及氧分压降低可能促进微生物的摄入和生长。使用基因技术的实验证明，人类肺部存在细菌，并且微生物组的变化与肺泡免疫和肺疾病的改变相关。
肺部微生物群的密度低于胃肠道微生物组，上呼吸道比下呼吸道具有更高的丰度和生物多样性。在健康受试者中，肺部微生物组的细菌组成和负荷在不同个体间相似，并在不同地理区域保持恒定。正常肺中最常见的菌门包括拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门，最常见的属包括普雷沃菌属、链球菌属、韦荣球菌属、嗜血杆菌属和韦荣球菌属。
间质性肺疾病中的肺部微生物组
过去关于肺部微生物组的大部分工作集中在慢性阻塞性肺疾病、囊性纤维化和支气管扩张症上。最近的研究探索了间质性肺疾病，特别是特发性肺纤维化中的肺部微生物组。在这种疾病中，微生物组负荷增加，微生物多样性降低，与疾病严重程度、进展和死亡率相关。
肺部菌群失调导致肺纤维化的机制尚未完全确定。有人提出，局部菌群失调可能刺激炎症免疫细胞，如辅助性T细胞17，从而触发促纤维化通路。结缔组织病中的肠道和肺部微生物群变化见下图和表。
图1. 该图报告了基于已发表文献的特定结缔组织病相关间质性肺疾病中的菌群失调。弯曲箭头描绘了胃肠道和肺部微生物群之间的相互作用（肠-肺轴）。DM，皮肌炎；RA，类风湿关节炎；SLE，系统性红斑狼疮；SSc，系统性硬化症；HP，过敏性肺炎。
表1. 结缔组织病相关间质性肺疾病中的微生物群变化。
疾病 | 肠道 | 肺部
类风湿关节炎 | ↑ 牙龈卟啉单胞菌，↑ 伴放线聚集杆菌，↑ 纤毛菌属物种，↑ 普雷沃菌属，↑ 乳杆菌属 | ↑ 微球菌属，↑ 假诺卡菌属，↑ 瑞尼杆菌属，↓ 副普雷沃菌科，↓ 伯克霍尔德菌科，↓ 放线菌科，↓ 螺旋体科，↓ 卟啉单胞菌属，↓ 密螺旋体属
系统性硬化症 | ↑ 拟杆菌门/厚壁菌门，↑ 脱硫弧菌属，↑ 瘤胃球菌属，↑ 普雷沃菌属，↓ 粪杆菌属，↓ 梭菌属 | 无可用研究
干燥综合征 | ↑ 厚壁菌门/变形菌门，↑ 乳杆菌属（唾液），↑ 链球菌属（唾液），↑ 变形菌门（泪液），↑ 不动杆菌属（泪液），↑ 放线菌门（泪液），↓ 棒状杆菌属（泪液） | 无可用研究
系统性红斑狼疮 | ↑ 变形菌门，↑ 红球菌属，↑ 鸡肠球菌，↑ 埃格特菌属，↑ 克雷伯菌属，↑ 普雷沃菌属，↑ 优杆菌属，↑ 黄酮裂杆菌属，↑ 瘤胃球菌科，↑ 地位未定菌属，↓ 厚壁菌门，↓ 小杆菌属，↓ 假丁酸弧菌属 | 无可用研究
皮肌炎 | ↑ 拟杆菌属/厚壁菌门，↑ 变形菌门，↓ 克里斯滕森菌科，↓ 瘤胃球菌科 | ↑ 拟杆菌属/厚壁菌门，↑ 链球菌属，↑ 沉积杆菌属，↑ 韦荣球菌属，↑ 棒状杆菌属，↑ 气单胞菌属，↑ 无色杆菌属，↑ 假单胞菌属
肠道微生物组与肠-肺轴
健康个体的肠道微生物组组成相似且稳定。肠道微生物组主要包括拟杆菌门和厚壁菌门。肺部疾病，包括慢性阻塞性肺疾病、哮喘、囊性纤维化和间质性肺疾病，与肠道微生物组组成的改变相关。肠-肺轴的存在得到了解剖学联系和共同通路的支持。肠道微生物群的改变通过包括Toll样受体、调节性T细胞和炎症细胞因子等方式调节肺部的免疫反应。有趣的是，肠道微生物群失调可能与结缔组织病的发生有关。总体而言，在类风湿关节炎和系统性红斑狼疮中发现了微生物组的减少，而在系统性硬化症中发现了微生物组的增加。此外，在类风湿关节炎、干燥综合征和系统性红斑狼疮中观察到了抗炎微生物（如粪杆菌属）的减少和促炎微生物（如链球菌属）的富集。然而，胃肠道菌群失调以及胃肠道炎症和免疫调节分子是否有助于肺疾病的发展仍有待确定。
类风湿关节炎
类风湿关节炎是一种免疫介导的慢性疾病，以滑膜炎症和关节侵蚀以及内部器官（包括肺、胸膜、心脏、心包和眼睛）受累为特征。类风湿关节炎的胸膜-肺部表现包括间质性肺疾病、机化性肺炎、肺结节、细支气管炎、支气管扩张和胸腔积液。间质性肺疾病在高达10%的类风湿关节炎患者中发现，并与发病率和死亡率增加相关。
牙周、肺部、肠道和泌尿生殖系统的细菌菌群失调被认为是类风湿关节炎发病的潜在触发因素。候选病原体包括牙龈卟啉单胞菌、伴放线聚集杆菌和纤毛菌属物种。有趣的是，某些细菌群（如普雷沃菌属）在疾病早期更丰富，而其他群（如乳杆菌属）在活动性疾病中存在量增加。
关于类风湿关节炎患者肺部微生物组的了解很少。现有数据表明，与健康对照相比，类风湿关节炎患者的支气管肺泡灌洗液微生物群变异性和丰度较低。副普雷沃菌科、伯克霍尔德菌科、放线菌科和螺旋体科在类风湿关节炎患者的支气管肺泡灌洗液样本中出现频率较低。此外，与健康对照相比，卟啉单胞菌属和密螺旋体属仅在少数类风湿关节炎患者的支气管肺泡灌洗液中分离出来。有趣的是，微球菌属、假诺卡菌属和瑞尼杆菌属与疾病活动性呈正相关，而普雷沃菌属与类风湿因子IgA和抗瓜氨酸肽抗体水平相关。
系统性硬化症
系统性硬化症是一种免疫介导的疾病，以血管病变和皮肤及内部器官（包括胃肠道、皮肤和肺）纤维化为特征。系统性硬化症的肺部表现包括间质性肺疾病、机化性肺炎和孤立性肺血管疾病。无症状的间质性肺疾病可在高达90%的系统性硬化症患者中存在，尽管仅在25%的患者中具有临床意义。间质性肺疾病是系统性硬化症发病和死亡的主要原因。
微生物组失调可能参与系统性硬化症的发病机制，反之，粘膜表面的纤维化变化可导致微生物组失调。细菌激活的免疫细胞可能诱导内皮细胞损伤、神经病变、肌病和血管病变。此外，浸润胃肠道粘膜的Th2 CD4+ T细胞可能激活成纤维细胞，促进血管周围和间质纤维化。
在早期系统性硬化症中，存在肠道微生物组失调，致病共生菌属（如脱硫弧菌属和瘤胃球菌属）增加，而共生菌属（如粪杆菌属）减少。伴有晚期疾病和胃肠道受累的系统性硬化症患者表现出普雷沃菌属的增加和梭菌属群体的减少。有趣的是，梭菌属决定了调节性T细胞/Th17细胞失衡，这可能与促炎状态有关。
只有少数研究探讨了肠道微生物组与系统性硬化症相关间质性肺疾病的病原学关联。一种可能的假设是食管运动功能障碍可能促进微生物吸入肺部，引发炎症和纤维化反应。另一种潜在机制可能涉及在肠道中被微生物激活的免疫细胞进入循环并调节远处器官（包括肺）的纤维化反应。值得注意的是，与没有间质性肺疾病的系统性硬化症患者相比，系统性硬化症相关间质性肺疾病患者的菌群失调更严重。粪便钙卫蛋白水平是肠道微生物组失调的间接标志物，并与系统性硬化症相关间质性肺疾病的进展密切相关。
动物模型研究表明，肠道微生物组中拟杆菌门/厚壁菌门比率升高与进行性肺纤维化相关。正常肠道微生物组的重建，特别是使用产生丁酸的细菌，可以下调促炎细胞因子的释放并改善皮肤和肺纤维化，这表明丁酸在系统性硬化症治疗中的潜在作用。
间质性肺疾病是系统性硬化症相关死亡的主要原因。然而，没有研究专门评估系统性硬化症患者中肺部菌群失调与间质性肺疾病发展之间的潜在关联。一项分析系统性硬化症胃肠道微生物组的基因组研究的初步数据显示，有和没有间质性肺疾病的患者之间的微生物物种存在显著差异，并与高分辨率计算机断层扫描测量的肺疾病严重程度相关。在放射学影像中，显示出特发性肺纤维化-普通型间质性肺炎模式的系统性硬化症患者的生存期显著短于更常见的非特异性间质性肺炎模式。普通型间质性肺炎-系统性硬化症和非特异性间质性肺炎-系统性硬化症的组织学发现分别见下图。
图2. 系统性硬化症相关间质性肺疾病（SSc-ILD）的影像，显示高分辨率CT扫描(A)和组织学(B)的特发性肺纤维化-普通型间质性肺炎（IPF-UIP）模式。放大倍数：H&E ×100。
图3. 系统性硬化症相关间质性肺疾病的影像，显示高分辨率CT扫描(A)和组织学(B)的非特异性间质性肺炎（NSIP）模式。放大倍数：H&E ×100。
肺部菌群失调可能与间质性肺疾病相关的假设得到了特发性肺纤维化患者支气管肺泡灌洗液中已知失衡微生物组成的支持，这些患者表现出厚壁菌门、链球菌属和韦荣球菌属的增加以及变形菌门的减少，这与肺泡炎症和疾病进展相关。
干燥综合征
干燥综合征是一种自身免疫性疾病，以泪腺和唾液腺的淋巴细胞浸润为特征，并伴有内部器官的受累。肺部受累包括导致气管-支气管疾病或间质性肺疾病的淋巴细胞浸润。
含有抗菌因子的唾液和泪液分泌减少以及粘膜屏障的改变可能增加菌群失调发展的风险。细菌与人类细胞之间的抗原模拟被认为是微生物组参与疾病诱导的潜在机制。与健康对照相比，干燥综合征患者的肠道微生物群显示出较低的厚壁菌门/拟杆菌门比率，这表明眼部和全身特征的严重程度可能与肠道菌群失调相关。关于口腔粘膜微生物组成的报道存在矛盾的结果。一些研究表明，干燥综合征患者的口腔微生物组显示出高的厚壁菌门/变形菌门比率，并且与其他干燥综合征患者和健康对照没有差异。相比之下，其他研究表明，与其他干燥综合征患者相比，干燥综合征患者的唾液中含有丰富的乳杆菌属和链球菌属。对干燥综合征受试者眼表微生物群的研究表明，变形菌门、不动杆菌属和放线菌门是主要微生物，而棒状杆菌属的检出较少。不幸的是，缺乏关于微生物组失调对干燥综合征间质性肺疾病发展的具体研究。
系统性红斑狼疮
系统性红斑狼疮是一种系统性自身免疫性疾病，由基因、环境因素、免疫反应和激素之间的复杂相互作用引起。胸膜-肺部表现在约50%-70%的系统性红斑狼疮患者中常见，包括间质性肺疾病、机化性肺炎、弥漫性肺泡出血、肺动脉高压、肺缩综合征和胸腔积液。
肠道屏障的改变，称为“肠漏”，可能导致细菌移位到淋巴结，触发自身免疫现象。然而，必须考虑到免疫抑制治疗可能会影响肠道微生物组，增加菌群失调的风险。
系统性红斑狼疮患者已证实存在肠道微生物组失调。显著增加的菌属包括变形菌门、红球菌属、埃格特菌属、克雷伯菌属、普雷沃菌属、优杆菌属、黄酮裂杆菌属、瘤胃球菌科和地位未定菌属，而厚壁菌门、小杆菌属和假丁酸弧菌属减少。在系统性红斑狼疮中检测到的失衡的厚壁菌门/拟杆菌门比率似乎诱导免疫紊乱，特别是向Th17活化的转变，这与肠道疾病有关。此外，肠道中活体瘤胃球菌和鸡肠球菌的过度生长似乎与疾病活动性、抗ds-DNA、抗Sm和抗核糖体P抗体水平以及狼疮性肾炎的发展相关。
尚无关于系统性红斑狼疮患者肠道菌群失调与肺疾病之间关联的研究发表。
皮肌炎
皮肌炎是一种炎症性肌病，以骨骼肌和皮肤炎症为特征。间质性肺疾病是与皮肌炎相关的主要系统性表现，导致发病率和死亡率增加。
与健康对照相比，皮肌炎相关间质性肺疾病患者的微生物多样性较低，分类组成独特。在支气管肺泡灌洗液中最常见的属包括链球菌属、沉积杆菌属和韦荣球菌属，尤其是在Jo-1抗体阳性的患者中。在皮肌炎相关间质性肺疾病患者的支气管肺泡灌洗液中检测到的微生物操作分类单元数量高于健康对照的支气管肺泡灌洗液。支气管肺泡灌洗液细菌谱包括棒状杆菌属、气单胞菌属和无色杆菌属的优势。Zhang等人证明了皮肌炎相关间质性肺疾病患者支气管肺泡灌洗液中假单胞菌属和棒状杆菌属的显著丰度。这一发现特别有意义，因为这些物种与促炎细胞因子如IL-2和IL-8的产生相关，并与疾病严重程度和进展相关。
肠道微生物组表现出拟杆菌属/厚壁菌门比率的显著增加，与疾病严重程度呈负相关。皮肌炎相关间质性肺疾病患者中克里斯滕森菌科和瘤胃球菌科减少，变形菌门显著扩增。后一发现特别有意义，因为变形菌门是细菌脂多糖的来源，脂多糖是一种促炎内毒素，可引起内皮损伤、氧化应激和代谢功能障碍。与健康对照相比，皮肌炎相关间质性肺疾病患者肺部的拟杆菌门/厚壁菌门比率也显著更高。需要进一步研究来验证肺部菌群失调与皮肌炎相关间质性肺疾病之间的相关性。
治疗方法
传统治疗可改善结缔组织病患者的症状并延长生存率。然而，长期使用糖皮质激素、免疫抑制剂和生物制剂会产生多种不良副作用。因此，需要替代治疗方法来改善结缔组织病治疗。益生菌是能够定植于宿主肠道、正常化肠道菌群组成及其代谢和免疫调节特性的活性微生物。益生菌可通过纠正肠道菌群失衡、抑制细菌易位、调节CD4+ T细胞分化和抑制促炎分子的产生，为结缔组织病治疗做出贡献。
在此领域，我们报告了益生元、益生菌和合生元对结缔组织病患者的效果。施用益生菌的基本原理基于肠-肺轴，该轴支持肠道微生物组在健康和疾病状态下调节肺部代谢、免疫和结构机制中的重要作用。多项研究表明，肠道菌群失调与多种气道疾病（如哮喘、慢性阻塞性肺疾病、间质性肺疾病和急性肺损伤）的进展密切相关。益生菌治疗的目标是修复肠道微生物组，以治疗呼吸系统疾病。在此背景下，一项随机对照试点研究表明，益生菌疗法（Pro-Vi 5）可提高重症COVID-19感染患者的生活质量并调节免疫反应。在哮喘-慢性阻塞性肺疾病重叠综合征小鼠模型的临床前研究中，鼠李糖乳杆菌通过减轻肺部炎症改善了肠道菌群失调。此外，罗伊氏乳杆菌通过调节肠道微生物组减轻了小鼠脂多糖诱导的急性肺损伤。最常用于治疗多种胃肠道疾病的益生菌是乳杆菌属、双歧杆菌属和布拉氏酵母菌。目前，对于益生菌在结缔组织病治疗中的临床应用尚未达成共识。最近一项纳入了80项评估14种不同自身免疫性疾病中益生菌疗效的随机临床试验的荟萃分析表明，基于肠道微生物组的疗法可能改善系统性红斑狼疮、幼年类风湿关节炎、干燥综合征和系统性硬化症的症状和/或炎症状态，但不能改善类风湿关节炎。因此，基于肠道微生物组的疗法可能在治疗某些结缔组织病方面具有潜在用途。然而，需要进一步研究来最终确认益生菌作为结缔组织病治疗工具的有效性。
新兴研究表明，高纤维饮食通过调节肠-肺轴在结缔组织病相关间质性肺疾病中发挥保护作用。Li等人表明，膳食纤维被肠道微生物发酵成丁酸盐，产生抗纤维化作用，这解释了其对肺纤维化的保护作用。进一步研究表明，肠道微生物组主要将膳食纤维发酵成短链脂肪酸，如丁酸盐、乙酸盐和丙酸盐。这些代谢物进入血液，通过调节肺部免疫反应和抑制驱动肺纤维化的全身炎症发挥抗炎作用。专家建议，正常热量高纤维饮食和维生素可能有助于对抗菌群失调驱动的炎症。
肺部微生物组研究的局限性
评估肺部微生物组在结缔组织病相关间质性肺疾病发展中的作用的研究，其可靠性可能受到多种因素的限制。它们包括：(i) 免疫抑制治疗对肺部微环境的影响；(ii) 暴露于空气污染物和吸烟，这可能导致菌群失调和纤维化发展；(iii) 反复感染可能导致肺部微环境失衡。
结论
研究进展为理解结缔组织病相关间质性肺疾病中的肠道和肺部菌群失调提供了新的见解，重点关注临床肺部表现和治疗选择。总之，本综述报告的研究表明，微生物失调可能影响疾病发展和进展。益生菌和高纤维饮食是结缔组织病相关间质性肺疾病有希望的治疗方法。未来的研究应进行纵向研究，追踪微生物组随时间的变化，以进一步表征在疾病过程中发生变化的物种，从而实现个性化的临床管理。
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