综述：乳酸菌对类风湿关节炎保护作用的最新研究进展

《Pharmacological Research》：Recent insights into the protective effects of lactic acid bacteria on rheumatoid arthritis

　　

摘要：类风湿关节炎（RA）严重影响患者的生活质量。目前关于RA近期流行趋势及发病机制的系统性综述尚显不足。尽管已有大量关于乳酸菌（LAB）多种健康益处的报道，但全面阐述LAB缓解RA机制的相关综述仍然有限。本综述系统考察了RA的流行病学与发病机制，重点强调了LAB在维持肠道稳态中的潜在调节作用。基于动物实验与临床证据，本综述批判性评估了LAB可能缓解RA的分子机制，从而为基于微生物群的治疗干预措施提供理论基础。同时，本文指出了LAB应用于RA治疗所面临的挑战与机遇。遗传易感性、环境因素及免疫系统功能障碍在RA的发生中起重要作用。LAB因其调节肠道屏障、调控相关酶活性、抑制氧化损伤、恢复失衡的肠道菌群、产生生物活性代谢物以及调节肠-关节免疫轴的能力，为改善RA提供了诸多优势及巨大潜力。此外，本综述建议通过建立细胞模型和代谢物筛选有效的LAB，通过量效关系研究确定LAB的最佳摄入剂量，通过探究机制增进对LAB的理解，并改进临床研究设计以改善RA患者的生活。这将有助于理解RA的流行病学特征、发病机制及治疗策略，并推动LAB等靶向RA治疗产品的开发。

1. 引言

类风湿关节炎（RA）是一种持续性自身免疫性疾病，其临床表现包括关节滑膜增生、炎性细胞浸润及血管翳形成，导致骨侵蚀与破坏，引发关节肿胀、僵硬、对称性疼痛及畸形，严重限制患者日常活动并降低生活质量。宿主遗传易感性与环境因素的交互作用在RA的发展中至关重要，可触发免疫系统紊乱从而导致发病。全球RA患病率估计在0.2%至0.8%之间，且在韩国和摩洛哥等国家可达1.5%–2.8%，总体呈逐渐上升趋势，因此需更多关注RA的预防与管理。

当前RA药物治疗主要包括非甾体抗炎药（NSAIDs）、改善病情抗风湿药（DMARDs）及糖皮质激素。早期RA患者可通过及时启动常规合成DMARDs（如甲氨蝶呤）减轻关节损伤，但中重度患者常需生物制剂治疗，方案更为复杂。现有药物疗法多侧重于缓解症状而非根治，且伴有感染风险增加、胃肠道疾病及肝肾毒性等不良反应，生物制剂亦给患者带来沉重经济负担。因此，迫切需要开发副作用小、疗效持久且经济实惠的新型RA干预策略。

肠道菌群失衡与免疫系统失调已被证实与RA发病相关。益生菌干预可优化肠道菌群组成并调节免疫反应。乳酸菌（LAB）作为最受认可的益生菌群体，包含乳杆菌属（Lactobacillus）、片球菌属（Pediococcus）、乳球菌属（Lactococcus）、酒球菌属（Oenococcus）、魏斯氏菌属（Weissella）、气球菌属（Vagococcus）及双歧杆菌属（Bifidobacterium）。某些LAB菌株可增加有益菌群增殖并调节肠-关节轴免疫，已用于RA管理。研究表明，干酪乳杆菌（Lacticaseibacillus casei）ATCC 334可改变肠道菌群组成，调节关节免疫，抑制关节肿胀指数并减轻骨侵蚀。这种对肠-关节轴的调节作用为开发RA靶向治疗方法提供了理论基础。动物实验与临床研究表明，LAB可能通过该轴预防并减轻RA，其机制包括维持免疫稳态、增强肠道屏障功能、恢复肠道菌群失衡及促进短链脂肪酸（SCFAs）分泌。LAB对肠道菌群及关节免疫具有调节作用，且作为膳食补充剂长期使用对RA患者无严重副作用，因此利用LAB膳食补充调节肠-关节轴以缓解RA已成为该领域的研究热点。

尽管已有关于RA流行趋势及发病机制的报道，但缺乏最新研究的全面总结。本综述利用已建立的数据库调查了全球流行趋势及影响RA的因素，全面总结了RA的发病机制。针对LAB介导缓解RA的机制尚未完全阐明，本综述结合近期动物与临床研究结果详细讨论了LAB缓解RA的潜在机制。此外，本综述总结了临床结果，进一步分析了现有研究面临的挑战与未来机遇，为理解LAB缓解RA的物质基础、分子机制、量效关系及临床研究提供了理论见解与指导，也为开发基于LAB的膳食补充剂提供了坚实的科学证据与实践指导。

2. RA的发病机制

RA的病因与发病机制尚未完全明确，其病理过程错综复杂，涉及遗传、环境及免疫因素间的相互作用。RA的遗传易感性主要集中在人类白细胞抗原（HLA）基因，尤其是HLA-DRB1已被确认为重要的易感等位基因。该等位基因编码的共享表位（SE）与细胞表面钙网蛋白（CRT）结合，激活一氧化氮（NO）合酶并随后产生活性氧（ROS），启动异常自身免疫反应并促进骨破坏。具有遗传易感性的个体在暴露于环境因素时更易出现免疫系统异常。主要的环境致病因素包括吸烟、高氧化饮食、高红肉饮食、高体重指数（BMI）、低温及缺乏运动。除遗传与环境原因外，自身免疫功能障碍是另一重要病理机制，此时先天免疫与适应性免疫同时受损。RA患者通常经历一段临床症状出现前的临床前阶段，在此期间常伴有多种自身抗体共存，特别是抗环瓜氨酸肽抗体（ACPA）及类风湿因子（RF）。ACPA特异性靶向瓜氨酸化蛋白形成免疫复合物，激活巨噬细胞和中性粒细胞，产生ROS并引发早期关节组织炎症。在滑膜浸润过程中，T细胞及其产生的细胞因子是RA病理的主要驱动力。辅助性T细胞17（Th17）主要释放白细胞介素-17（IL-17）和IL-22等细胞因子，促进成纤维样滑膜细胞（FLS）活化及随后的破骨细胞分化。此外，滑膜巨噬细胞与FLS产生的血管内皮生长因子（VEGF）启动异常新生血管（血管翳）形成，导致软骨与骨侵蚀。T细胞产生的促炎细胞因子导致免疫功能障碍，刺激破骨细胞活化并加剧关节炎症。其中，肿瘤坏死因子-α（TNF-α）被发现可升高FLS产生的核因子κB受体活化因子配体（RANKL）水平，导致破骨细胞活化加速，骨吸收与骨形成失衡，引起严重的关节炎症。综上所述，遗传因素、环境因素与免疫系统功能障碍的相互作用在RA的疾病发生发展中起主导作用。

3. RA的药物治疗

RA治疗的整体目标是缓解关节炎症症状并抑制疾病进展。常用药物包括NSAIDs、糖皮质激素及DMARDs。NSAIDs（如布洛芬、双氯芬酸、塞来昔布）通过抑制环氧合酶（COX）活性减少前列腺素（PGE2、PGI2）等炎性介质分泌，降低痛觉敏感性，主要作用于受累关节滑膜及外周痛觉神经，虽可缓解局部疼痛和肿胀，但对延缓疾病进展无效。长期应用NSAIDs会导致胃肠道损伤、肾功能障碍及心脑血管事件遗传易感性等不良反应。为减轻全身毒性反应，仿生微针贴片利用中性粒细胞膜包裹的纳米载体实现局部透皮给药，利用中性粒细胞对发炎关节的天然趋化募集机制，显著减少了口服NSAIDs常见的全身副作用。糖皮质激素（如泼尼松、地塞米松）与胞质糖皮质激素受体（GR）具有高亲和力，抑制核因子-κB（NF-κB）及激活蛋白-1（AP-1）活化，进而抑制下游炎性细胞因子分泌，增加脂皮质素-1及IL-10分泌，抑制Th1及Th17细胞增殖并触发B细胞凋亡；此外还能减少巨噬细胞及中性粒细胞向关节迁移、抑制滑膜成纤维细胞及破骨细胞增殖，减轻关节滑液内的炎症与骨破坏。尽管糖皮质激素可用于快速控制炎症与疼痛症状，但会导致体内激素调节紊乱及感染风险增加，主要用于桥接治疗或急性发作期。DMARDs是RA的核心治疗药物，分为常规合成DMARDs（csDMARDs）、生物制剂DMARDs（bDMARDs）及靶向合成DMARDs（tsDMARDs）。csDMARDs（如甲氨蝶呤、来氟米特、羟氯喹）通过抑制叶酸代谢及T、B细胞异常增殖发挥作用，其机制包括通过腺苷释放下调TNF-α、IL-6等促炎因子，减少滑膜组织炎性浸润，降低关节腔内免疫复合物异常沉积，防止关节损伤，但长期使用可能导致肝损伤及胃肠不适。为解决这些问题，B细胞膜伪装纳米胶束实现了甲氨蝶呤与雷公藤红的协同递送，利用还原响应性连接子实现环境触发释放，提高了疗效并显著降低全身毒性。bDMARDs通过靶向抑制关键炎症因子调节免疫反应，例如依那西普（Etanercept）结合TNF-α阻止其与p55/p75受体相互作用；托珠单抗（Tocilizumab）抑制IL-6介导的Janus激酶-信号转导与转录激活因子（JAK-STAT）通路；利妥昔单抗（Rituximab）靶向CD20清除活化B细胞以抑制自身抗体产生。然而，bDMARDs治疗费用高昂且可能增加感染风险。tsDMARDs如JAK抑制剂可通过阻断JAK信号通路调节免疫系统平衡，抑制IL-6、IL-23等多种炎症因子信号转导，但长期治疗可能增加血栓形成及感染的相对风险。综上，传统关节炎药物疗效有限且副作用严重，生物制剂及靶向药物价格昂贵，因此开发副作用更小、有效且经济的RA症状管理策略至关重要。

4. LAB的健康益处

LAB作为益生菌的核心成员，不仅对维持肠道健康至关重要，在缓解自身免疫性疾病方面也显示出巨大潜力。研究表明，LAB可恢复肠道菌群稳态、改善肠道屏障完整性、抑制病原菌毒素、竞争性抑制病原体、产生有益代谢物、减轻氧化应激并调节机体免疫反应。LAB可在肠道定植建立生物屏障，竞争性抑制病原菌，促进有益菌群增殖，抑制有害菌生长，恢复肠道稳态。LAB能够分解肠道膳食纤维产生SCFAs，不仅可供有益菌利用，还可调节肠道pH值，协同改善肠道菌群失调。LAB还被证明可上调闭锁小带蛋白-1（ZO-1）及闭合蛋白（Occludin）表达，降低肠道通透性，恢复肠道屏障完整性。LAB产生多种抗氧化酶，阻断ROS链式反应，降低机体氧化应激水平。LAB还能调节免疫细胞功能活性以调节体内免疫反应，某些菌株通过调节关键酶活性表现出抗炎作用。值得注意的是，这种免疫调节作用涵盖骨代谢调节，LAB干预被证明可抑制破骨细胞分化与活性，从而减轻骨侵蚀。总之，LAB具有多种有益效应，在人体健康中发挥重要调节作用，包括对RA的潜在调节作用。

5. LAB缓解RA的潜在机制

5.1 调节氧化还原稳态缓解RA

肠道微环境与RA发病机制密切相关，维持肠道氧化还原稳态至关重要。过量ROS产生可诱导氧化应激，损害肠粘膜屏障，增加肠道通透性，使有害菌及其代谢物、抗原进入血液，触发全身性炎症反应，促进RA发生发展。肠道中LAB丰度与氧化应激程度呈负相关。LAB可产生超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等多种抗氧化酶，催化分解ROS以降低肠道氧化应激水平。例如，补充干酪乳杆菌（L. casei）ATCC334可增强SOD、GSH-Px及GSH活性，阻断ROS链式反应，降低滑液中丙二醛（MDA）水平，调节免疫反应建立“抗氧化-抗炎”正反馈调节，减轻软骨细胞氧化损伤，保护软骨基质。此外，LAB通过降低氧化应激介质水平抑制关节氧化损伤，如戊糖片球菌（Pediococcus acidilactici）NMCC-B及植物乳杆菌（Lactiplantibacillus plantarum）BX62干预可上调GSH活性，降低MDA及NO水平。LAB补充剂还基于肠-血-关节轴通过抑制氧化应激及调节血清炎症与氧化应激介质改善RA。植物乳杆菌BX62干预可增强SOD活性，降低血清氧化低密度脂蛋白（ox-LDL）及VEGF表达，恢复关节氧化还原稳态。青春双歧杆菌（B. breve）NCIM 5671等菌株可提高血清CAT、GSH-Px及谷胱甘肽还原酶（GR）活性，降低血清脂质过氧化物、蛋白质羰基及NO水平，改善关节炎症。总之，LAB通过提高抗氧化酶活性、降低氧化应激介质（ROS、MDA、NO、脂质过氧化物及蛋白质羰基）水平、抑制血清ox-LDL及VEGF、减少软骨细胞氧化损伤及保护软骨基质来缓解RA。

5.2 保护肠粘膜屏障缓解RA

肠粘膜屏障抑制病原菌及毒素入侵，一旦受损，肠道通透性增加，诱导免疫应激与炎症，促进病原菌跨上皮浸润并加剧屏障破坏。研究表明RA发展与肠粘膜屏障损伤相关。LAB能够恢复正常肠道通透性，刺激粘液产生与粘膜再生，维持粘膜屏障的完整与功能，进一步抑制细菌及毒素易位，阻断病原菌粘附与侵袭。口服假链状双歧杆菌（B. pseudocatenulatum）及植物乳杆菌BX62可上调肠道紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin）表达，增强肠粘膜完整性，并通过肠-关节轴平衡免疫反应，改善宿主关节炎症与免疫，抑制关节损伤。此外，LAB可调节肠粘蛋白表达以改善粘液层，如动物双歧杆菌（B. animalis）BD400干预可上调紧密连接蛋白及粘蛋白2（MUC2）表达。肠道通透性的调节亦是LAB缓解RA的途径，短双歧杆菌（B. breve）CCFM1078不仅能调节紧密连接蛋白，还能上调连接粘附分子（JAM-A、JAM-B）表达并抑制闭锁蛋白（Zonulin），降低肠道通透性，改善肠漏，缓解RA。综上，LAB通过增强紧密连接蛋白与连接粘附分子表达、刺激粘蛋白分泌、抑制通透性调节因子，增强肠粘膜完整性与通透性，减少炎症物质渗漏，调节免疫反应，从而通过肠-关节轴缓解RA全身炎症与关节损伤。

5.3 调节炎症相关酶缓解RA

RA进程中，局部关节酶因炎症刺激异常活化，催化产生过量促炎介质或直接降解骨基质，持续放大炎症信号，介导组织损伤并促进骨侵蚀。因此，精确调节这些炎症酶活性成为缓解RA的重要策略。韩国泡菜乳杆菌（Latilactobacillus sakei）OK67治疗可降低RA小鼠爪子髓过氧化物酶（MPO）活性，抑制关节组织内诱导型一氧化氮合酶（iNOS）及环氧合酶-2（COX-2），减少PGE2产生，减轻关节疼痛与炎症。干酪乳杆菌3260可降低血清MPO活性。此外，LAB通过抑制骨吸收相关酶表达减少骨破坏，如植物乳杆菌LS/07干预可降低血浆基质金属蛋白酶9（MMP9）水平。青春双歧杆菌NCIM 5671等菌株可抑制关节组织中多种基质金属蛋白酶（MMP2、MMP3、MMP13）、COX-2、弹性蛋白酶及透明质酸酶活性，减少关节软骨破坏。组织蛋白酶K（Cathepsin K）是一种由破骨细胞及滑膜成纤维细胞表达的胶原酶，可降解骨粘连蛋白等软骨与骨成分，加剧RA。LAB可通过抑制组织蛋白酶K缓解RA，如韩国泡菜乳杆菌口服下调骨髓破骨细胞前体组织蛋白酶K表达，抑制破骨细胞活性。因此，LAB通过抑制组织蛋白酶K及骨水解相关酶（MMP2、MMP3、MMP13、弹性蛋白酶、透明质酸酶）、抑制关节组织炎症酶（MPO、iNOS、COX-2）活性、降低PGE2水平，多靶点减轻关节损伤与骨破坏。

5.4 调节肠-关节免疫缓解RA

免疫细胞与免疫因子与RA进展密切相关。活化的树突状细胞（DCs）将抗原呈递给T细胞，促进其分化为Th1、Th2、Th17及调节性T细胞（Tregs）。分化的Th细胞分泌IL-6、IL-1β、TNF-α、IL-17A、干扰素-γ（IFN-γ）及IL-22等促炎因子；Treg细胞则分泌IL-10及IL-4等抗炎因子，抑制Th1及Th17细胞分化。LAB通过调节T细胞、B淋巴细胞及DCs等关键免疫细胞分化，调节Th17/Treg平衡、炎性细胞因子网络及自身抗体产生，恢复机体免疫稳态，缓解RA。研究表明，假链状双歧杆菌、短双歧杆菌CCFM1078及长双歧杆菌（B. longum）RAPO干预可减少外周血及脾脏Th1及Th17细胞数量，增加Treg细胞数量，恢复Th17/Treg平衡，减轻关节炎症反应。长双歧亚种婴儿双歧杆菌（B. longumsubsp. infantis）B6MNI的细胞壁脂蛋白可减少雌性RA小鼠脾脏CD4+ T细胞数量。LAB还能通过调节中性粒细胞减轻关节炎症，如乳酸乳球菌（Lactococcus lactis）subsp. lactisIL1403口服可减少关节中性粒细胞浸润，促进脾脏及淋巴结Treg分化。此外，B淋巴细胞对LAB缓解RA有重要贡献，如热灭活瑞士乳杆菌（L. helveticus）SBT2171腹腔注射可减少淋巴结生发中心B淋巴细胞及总B淋巴细胞数量。因此，LAB通过调节Th1、Th17、Treg细胞等亚群平衡，减少中性粒细胞及生发中心B细胞计数，增强关节炎症，缓解RA。

LAB还通过调节免疫细胞分化影响炎性因子产生，具体表现为抑制促炎因子产生并促进抗炎因子分泌。假链状双歧杆菌、乳酸乳球菌IL1403及柠檬明串珠菌（Leuconostoc citreum）WiKim56干预可促进IL-10表达，恢复免疫耐受。植物乳杆菌BX62、长双歧亚种婴儿双歧杆菌B6MNI或植物乳杆菌HG20分别上调血清、关节及脾脏IL-4表达。LAB通过抑制促炎因子表达减轻关节炎症，如干酪乳杆菌、罗伊氏粘液乳杆菌（Limosilactobacillus reuteri）、发酵粘液乳杆菌（Limosilactobacillus fermentum）、鼠李糖乳酪杆菌（Lacticaseibacillus rhamnosus）、唾液联合乳杆菌（Ligilactobacillus salivarius）、植物乳杆菌、短双歧杆菌CCFM1078、嗜酸乳杆菌（Lactobacillus acidophilus）及三联活菌制剂（双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、肠球菌）干预可降低RA小鼠血清IL-6、TNF-α、IL-1β及IL-17A水平。而动物双歧杆菌BD400、长双歧杆菌RAPO或戊糖片球菌NMCC-B干预则减轻关节局部TNF-α及IL-1β水平。LAB还具有调节花生四烯酸级联反应中类二十烷酸（eicosanoid）炎性介质的能力，如青春双歧杆菌NCIM 5671等菌株可降低PGE2、白三烯B4（LTB4）及白三烯C4（LTC4）水平，同时增加IL-4及IL-10表达。此外，LAB可精确调节体液免疫反应，II型胶原蛋白特异性免疫球蛋白G（CII-IgG）与软骨胶原结合形成免疫复合物加剧破坏。动物双歧杆菌BD400、长双歧亚种婴儿双歧杆菌B6MNI、柠檬明串珠菌WiKim56及嗜酸乳杆菌可有效降低血清抗CII IgG及其亚类（IgG1、IgG2a、IgG2b）浓度。LAB干预还可降低自身抗体水平，如植物乳杆菌BX62降低抗环瓜氨酸肽抗体（ACPA）、类风湿因子（RF）及总IgG水平；长双歧杆菌RAPO降低血清免疫球蛋白（IgA、IgM）及胶原特异性抗体水平；热灭活瑞士乳杆菌SBT2171降低血清特异性IgG及IgG1水平。LAB还可通过调节免疫相关信号通路影响宿主免疫反应，包括NF-κB、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）/蛋白激酶B（AKT）及STAT通路。戊糖片球菌NMCC-B及假链状双歧杆菌抑制NF-κB炎症通路激活；短双歧杆菌CCFM1078有效抑制脾脏TLR4-MyD88信号通路，降低NF-κB及p38磷酸化水平；韩国泡菜乳杆菌OK67可同时抑制关节组织NF-κB及MAPK通路。PI3K/AKT过度激活导致滑膜细胞异常增殖、凋亡抑制及血管生成；JAK/STAT3激活驱动滑膜细胞异常增殖及炎症介质分泌。植物乳杆菌HG20抑制脾脏PI3K/AKT通路，增加促凋亡蛋白Bax及Caspase-3，减少抗凋亡蛋白Bcl-2；长双歧亚种婴儿双歧杆菌B6MNI抑制Pim-1/JAK/STAT3通路。植物乳杆菌BX62抑制滑膜组织NOD样受体家族pyrin域含3（NLRP3）/Caspase-1/IL-1β及AKT/mTOR通路，调节自噬。骨保护素（OPG）/RANKL平衡与RA发展密切相关，干酪乳杆菌3260降低RA小鼠RANKL表达及关节组织RANKL阳性细胞浸润，调节破骨细胞形成与活性。COX-2/PGE2信号级联过表达加剧炎症，双歧杆菌治疗可抑制关节滑膜组织中COX-2、TNF-α、细胞间粘附分子-1（ICAM-1）及E-前列腺素受体1（EP-1）基因表达。综上，抑制NF-κB、AKT/mTOR、NLRP3/Caspase-1/IL-1β、MAPK、OPG/RANKL、COX-2/PGE2及JAK/STAT3等重要信号级联反应是LAB发挥抗炎缓解RA症状的主要机制。

5.5 产生有益代谢物缓解RA

LAB与宿主肠道菌群互作可产生SCFAs、共轭亚油酸（CLA）、细菌素、维生素、胆汁酸（BAs）、色氨酸代谢物及胞外多糖（EPS）等代谢物。SCFAs是肠道菌群发酵膳食纤维产生的关键代谢物，在调节宿主免疫与炎症反应中起关键作用，尤其促进Treg细胞分化，丁酸在Treg/Th17细胞平衡中起重要作用。在RA动物模型中，SCFA水平与疾病活动度密切相关，RA大鼠粪便中丙酸及丁酸浓度降低，而补充LAB（如嗜酸乳杆菌、干酪乳杆菌CCFM1074、短双歧杆菌CCFM1078、鼠李糖乳杆菌GG、干酪乳杆菌、发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌及罗伊氏乳杆菌）可增加乙酸、丙酸及丁酸浓度，改善肠道健康，减轻关节炎症。因此，LAB通过恢复肠道SCFA水平，调节Treg细胞分化，抑制促炎因子产生，经由肠-关节轴重建免疫稳态缓解RA。

次级胆汁酸（BAs）是LAB产生的有益代谢物，石胆酸（LCA）及脱氧胆酸（DCA）通过激活G蛋白偶联胆汁酸受体5（TGR5）促进巨噬细胞向M2型极化，抑制Th17细胞分化，减轻关节炎症反应。LAB通过增强胆盐水解酶（BSH）活性，促进LCA及DCA等次级BAs合成缓解RA，如假链状双歧杆菌增强BSH活性，升高非结合次级BAs水平，激活TGR5，抑制NF-κB通路，减少促炎因子产生。LAB还能代谢色氨酸生成吲哚代谢物