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IBD 炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD）是一种复杂的、多因素驱动的慢性胃肠道炎症性疾病，研究显示其发病率在全球范围内持续上升。 研究表明，IBD的病因涉及遗传易感性、环境因素、肠道微生物动态变化以及宿主免疫调控的复杂相互作用。近年来，随着多组学技术和临床研究的深入，科学界对IBD在临床前阶段有了更深刻的认知框架。 前瞻性队列研究证实，基于高风险人群的纵向队列数据揭示，在临床确诊前5-10年，个体已呈现特征性的亚临床病理改变：肠道屏障功能渐进性损伤、微生物生态结构失衡、抗微生物抗体谱系异常，糖基化修饰的系统性改变等。比如，粪便钙卫蛋白等生物标志物的动态变化模式，为追踪疾病自然史提供了可量化的监测指标。 当这些亚临床病理改变突破代偿阈值，便表现为典型的IBD临床症状。 本文依据现有研究资料，系统性地阐述了IBD的定义、分类、流行病学特征、多重危险因素，重点剖析了临床前IBD的启动与发展阶段，涵盖肠道屏障功能、微生物生态、宿主免疫应答、蛋白质组学及糖基化修饰等多个层面的动态变化；在此基础上，我们还将探讨当前靶向菌群的干预策略与未来预防医学新范式，为IBD的早期识别与精准管理提供理论依据。    目 录 1. 炎症性肠病（IBD）概述 IBD的定义与主要形式 流行病学趋势 2. IBD的危险因素与决定因素 遗传易感性 环境因素 炎症反应的遗传与环境决定因素 3. 临床前IBD：从启动到扩展 临床前IBD的分期模型 肠道屏障功能障碍与通透性改变 肠道微生物失调 基因-微生物相互作用 自身免疫与抗微生物体液应答 蛋白质标志物的变化 糖基化修饰的改变 亚临床炎症 4. IBD综合发展模型方向 5. 治疗措施与预防机会 当前治疗策略的挑战 靶向肠道微生物的干预（饮食、益生菌、益生元、合生元、后生元、粪菌移植、工程菌、噬菌体疗法） 促进黏膜愈合的非免疫抑制疗法 临床前干预与预防的展望 6. 结论与展望 01 炎症性肠病（IBD）  IBD的定义与主要形式 炎症性肠病（IBD）是一组以胃肠道慢性、复发性炎症为特征的免疫介导的疾病。 其主要包括两种类型： 克罗恩病（Crohn's disease, CD） 溃疡性结肠炎（Ulcerative colitis, UC） 病变部位和病理特征 克罗恩病的炎症可累及从口腔到肛门的整个消化道，呈节段性、非对称性分布，炎症可穿透肠壁全层，导致狭窄、穿透（瘘管）等并发症。 溃疡性结肠炎的炎症通常局限于结肠黏膜和黏膜下层，自直肠开始呈连续性、弥漫性向近端蔓延。 尽管两者在病变部位和病理特征上有所区别，但它们共同的病理生理基础是宿主对肠道微生物群产生异常且持续的免疫反应，最终导致组织损伤。 肠道免疫系统在稳态和炎症状态下显著差异 在健康状态下（稳态），肠道上皮细胞形成完整的物理屏障，潘氏细胞（Paneth cell）分泌抗菌肽，杯状细胞（Goblet cell）分泌黏液，共同抵御微生物入侵。固有层中的免疫细胞，如调节性T细胞（Treg）和分泌IgA的浆细胞，共同维持对共生菌的免疫耐受（如下图 左边）。 doi.org/10.1038/s41590-025-02197-5 在IBD炎症状态下，这种平衡被打破。肠道屏障受损，潘氏细胞和杯状细胞功能下降，导致抗菌物质和黏液减少。 病原菌如克雷伯菌属（Klebsiella）增殖，共生有益菌菌（如普拉梭菌 F. prausnitzii）减少。大量炎症细胞（如TH1/TH2/TH17细胞、炎症性巨噬细胞）浸润肠道组织，分泌促炎细胞因子，并产生IgG抗体，导致慢性炎症和组织破坏（如上图右边）。 流行病学趋势 历史上，IBD主要被认为是西方工业化国家的疾病。然而，进入21世纪，IBD的全球发病率和患病率呈现出显著的上升趋势，尤其是在亚洲、南美和东欧等新兴工业化国家和地区，IBD已成为一个全球性的健康挑战。这种流行病学转变清晰地表明，除了遗传背景外，与工业化和城市化相关的生活方式、饮食结构和环境暴露等因素在IBD的发病中扮演着至关重要的角色。 针对不同种族和移民群体的研究也发现，IBD的临床表现、遗传易感性和治疗反应存在差异，这进一步凸显了基因-环境相互作用在IBD发病中的复杂性。 02  IBD的危险因素与决定因素 IBD的病因是多因素的，涉及遗传、环境、免疫和微生物等多个层面。这些因素相互交织，共同决定了个体患病的风险和疾病的表型。  遗 传 易 感 性 IBD具有明显的家族聚集性，遗传因素在其发病中起着基础性作用。单卵双生子研究显示，克罗恩病的一致性高达50%。通过全基因组关联研究（GWAS），目前已发现超过300个与IBD相关的易感基因位点。这些基因大多与免疫功能相关，特别是那些调节宿主与微生物相互作用的通路。例如： NOD2 (CARD15) 与克罗恩病关联最强的基因之一。NOD2是胞内模式识别受体，能识别细菌细胞壁成分胞壁酰二肽（MDP）。NOD2功能丧失性突变会导致对共生菌的免疫应答异常，削弱潘氏细胞的抗菌功能，从而引发肠道炎症。 ATG16L1 自噬通路的关键基因。其T300A变异会损害潘氏细胞的自噬功能和分泌颗粒的形态，使其在病毒感染等环境压力下更易发生坏死性凋亡，破坏肠道屏障。 IL23R 编码白细胞介素IL-23受体，是TH17细胞分化和功能的关键。IL23R的保护性变异可降低IBD风险，而易感变异则促进炎症。 其他基因 还包括与免疫调节（如IL-10/IL-10R）、上皮屏障（如HNF4A）和糖基化（如FUT2）相关的基因。 值得注意的是，大多数遗传位点仅赋予个体一定概率的疾病风险，这也表明IBD是一种多基因疾病，其发病需要遗传与环境因素的共同作用。此外，不同种族人群的遗传背景差异也导致了IBD易感基因频率和效应的不同。  环 境 因 素 环境因素被认为是近年来IBD发病率快速上升的主要驱动力。这些因素在生命早期和成年期均可发挥作用，深刻影响肠道微生态和免疫系统的发育与功能。 ✦ 饮食 西式饮食，即高脂肪、高糖、高加工食品和低纤维的饮食模式，被认为是IBD的重要风险因素。食品乳化剂（如羧甲基纤维素）会破坏肠道黏液屏障，改变微生物群组成，促进炎症。相反，富含纤维的饮食则有助于产生具有抗炎作用的短链脂肪酸（SCFAs）。 ✦ 抗生素使用 尤其是在生命早期，抗生素的广泛使用会严重扰乱肠道微生物群的正常定植和发育，降低菌群多样性，增加IBD的长期风险。 ✦ 感染 特定的肠道感染，如沙门氏菌、弯曲杆菌、诺如病毒，被发现与IBD的发病风险增加有关。这些感染可能作为“触发事件”，在遗传易感个体中打破免疫耐受。 ✦ 吸烟 吸烟是影响IBD的明确环境因素之一。有趣的是，吸烟会增加克罗恩病的风险并加重其病情，但对溃疡性结肠炎却显示出一定的保护作用，其机制尚不完全清楚。 ✦ 卫生假说 生命早期过度清洁的环境可能导致免疫系统未能充分接触微生物，从而发育不全，更易在日后对无害抗原产生过度反应。 ✦ 其他因素 还包括空气污染、非甾体抗炎药（NSAIDs）的使用、社会经济地位以及心理压力等。 IBD的遗传和环境决定因素 doi.org/10.1038/s41590-025-02197-5 人群的免疫反应强度呈钟形分布。IBD可发生于免疫反应过弱（如NOD2缺陷导致对微生物抵抗力差）或过强（如IL-10调节缺陷导致对微生物耐受性差）的两个极端。 左下角的曼哈顿图代表遗传易感性，右下角的图标代表饮食、吸烟和微生物等环境因素。这些因素的相互作用决定了个体是否会滑向疾病的两端。  炎症反应的遗传与环境决定因素 个体的免疫反应强度存在连续的变异谱，从免疫缺陷到免疫超敏。IBD可以在这个谱系的两个极端发生。 ◄ 免疫缺陷 一方面，某些遗传缺陷（如NOD2、ATG16L1功能丧失）会导致肠道先天免疫和屏障功能减弱，使宿主对微生物的抵抗力下降，易受机会性病原菌感染而引发炎症。 ► 免疫超敏 另一方面，另一些遗传背景（如IL-10、IL-10R功能缺陷）则导致免疫调节功能受损，对正常的肠道共生菌产生过度的免疫反应，即免疫耐受丧失，从而引发炎症。 ▲ 健康平衡 健康个体则处于两者之间的平衡状态，既能有效清除病原体，又能耐受共生菌。个体的遗传组成决定了其对特定环境暴露（如饮食、感染）的反应阈值和反应模式。 因此，IBD的发生是独特的遗传背景与特定环境因素相互作用（G×E）的结果，这也解释了为何暴露于相似环境中的人群只有少数遗传易感者会发病。 03 临床前IBD：从启动到扩展 大量证据表明，IBD的临床诊断之前存在一个漫长的临床前阶段，在此期间，一系列病理生理变化已悄然发生。理解这一阶段是实现IBD早期预测和预防的关键。这一阶段可进一步细分为风险期、启动期和扩展期。 临床前IBD的分期模型 一个被广泛接受的模型将IBD的发展过程分为几个连续的阶段： 风险期 个体携带遗传易感基因，并可能在围产期、婴幼儿期及童年期暴露于某些环境风险因素（如抗生素、感染、母亲吸烟等）。这些因素共同启动了免疫系统的易感状态，但个体并无任何症状或病理改变。 临床前启动期 在某个未知的“触发事件”（如特定感染或饮食改变）后，疾病开始启动。这一阶段可持续多年（甚至在诊断前10年），其特征是出现亚临床的病理变化，如肠道通透性增加、微生物失调、以及针对微生物或自身抗原的低水平抗体应答。这些变化通常是无症状的。 临床前扩展期 在临床诊断前约2年，疾病进入扩展期。此时，病理变化加剧，全身性和肠道局部的炎症标志物（如CRP、粪便钙卫蛋白）显著升高，患者可能开始出现非特异性症状并开始出现要就诊的症状。这一阶段代表了从亚临床状态向临床显性疾病的过渡。 临床诊断期 当炎症累积到一定程度，导致明显的组织损伤和持续的临床症状（如腹痛、腹泻、便血）时，患者最终被诊断为IBD。 IBD临床前阶段的演变模型 doi:10.1038/s41575-023-00854-4. IBD风险因素、发病途径和累积风险的时间演变 doi:10.1038/s41575-023-00854-4. 该图谱从生命阶段（怀孕至成年）的角度，展示了遗传风险和环境风险如何随时间累积。 在临床前阶段，微生物组扰动、屏障功能丧失、免疫功能障碍、代谢变化和糖基化改变等途径相互作用，共同推动IBD累积风险的增加，直至最终诊断。这也提示了不同生命阶段的预防干预窗口。 肠道屏障功能障碍与通透性改变 肠道屏障是维持肠道内环境稳态的第一道防线，其完整性在IBD发病中至关重要。 在临床前阶段，肠道屏障功能就已出现障碍。肠道屏障由物理屏障、化学屏障、生物屏障、免疫屏障构成。 ☾ 物理屏障 由单层肠上皮细胞（IECs）及其间的紧密连接蛋白（如Claudin, Occludin）构成。 研究发现，在克罗恩病高风险亲属中，即使没有症状，其肠道通透性（以乳果糖/甘露醇比值LMR衡量）也显著增加，并且这种高通透性是未来发病的独立危险因素。 肌球蛋白轻链激酶（MLCK）的异常激活被认为是导致紧密连接开放、通透性增加的关键机制之一。 ☾ 化学屏障 主要指覆盖在上皮表面的黏液层和由潘氏细胞分泌的抗菌肽（AMPs）。 黏液层由杯状细胞分泌的黏蛋白（主要是MUC2）构成，能有效隔离细菌与上皮细胞的直接接触。 在IBD中，黏液层变薄、不连续，其糖基化修饰也发生改变。同时，潘氏细胞功能受损，导致α-防御素等AMPs分泌减少，削弱了对微生物的控制能力。 ☾ 生物屏障 肠道菌群中有益菌通过竞争营养、产生抑菌物质等方式抑制致病菌生长。另外通过产生短链脂肪酸，维持肠道酸性环境等。 ☾ 免疫屏障 包括分泌型IgA（sIgA）和上皮内淋巴细胞（IELs）等。sIgA能中和并清除入侵的微生物，而在IBD中，针对特定病原菌的IgA反应可能不足或异常。 屏障功能的早期损害，使得肠腔内的微生物及其产物（如LPS）更容易易位至固有层，从而持续激活下方的免疫系统，启动炎症级联反应。 doi.org/10.1038/s41575-022-00604-y 肠道微生物群失调 肠道微生物失调是IBD的核心特征，既是疾病的结果，也可能是其驱动因素。在临床前阶段，微生物群的改变就已经出现。 ✎ 菌群结构改变 IBD患者的肠道微生物多样性显著降低。 产短链脂肪酸菌，如普拉梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）、罗氏菌属（Roseburia）等厚壁菌门细菌丰度减少。 而一些具有潜在致病性的需氧或兼性厌氧菌，如大肠杆菌（特别是黏附侵袭性大肠杆菌AIEC）、克雷伯菌属等变形杆菌门细菌，具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）等则异常增殖。 ✎ 真菌与病毒的改变 除了细菌，肠道真菌和病毒的失调也参与IBD。例如，白色念珠菌（Candida albicans）、马拉色菌（Malassezia）等真菌在IBD患者肠道中增多，某些高毒力菌株可通过分泌念珠菌溶血素（Candidalysin）等毒素加剧炎症。同时，噬菌体和某些肠道病毒的组成和丰度也发生改变。 doi.org/10.1038/s41579-025-01163-0 ✎ 功能与代谢改变 微生物失调导致其功能和代谢产物的改变。丁酸等短链脂肪酸的产生减少，削弱了其对肠上皮细胞的营养支持和对免疫细胞的抗炎调节作用。相反，一些有害代谢物，如硫化氢、或诱导DNA损伤的吲哚胺类物质可能增多。胆汁酸的代谢也发生紊乱，影响了FXR、TGR5等核受体的信号，进而影响免疫调节。 这种失调的微生物群落，一方面无法提供维持肠道稳态所需的有益信号，另一方面其本身或其产物又成为持续刺激免疫系统的炎症来源。 doi.org/10.1038/s41579-025-01163-0 基因-微生物相互作用 特定的遗传背景与特定的微生物失调相结合，是驱动IBD发病的核心机制。研究表明，IBD相关的易感基因突变，往往导致宿主对特定微生物的反应异常。 NOD2与微生物 携带NOD2功能缺陷变异的个体，其肠道中脆弱拟杆菌（Bacteroides fragilis）等特定共生菌的调节能力下降，无法有效诱导Treg细胞，导致免疫耐受受损。 近期研究进一步揭示，粪肠球菌（Enterococcus faecium）分泌的DL-内肽酶SagA能够产生激活NOD2的信号分子MDP。在健康个体中，这一通路通过髓系细胞的NOD2激活，诱导IL-1β分泌，进而促进ILC3和CD4+ T细胞产生保护性的IL-22，促进组织修复。 然而，在IBD患者中，由于炎症环境中REG3等抗菌蛋白的过度产生，导致对REG3敏感的Efm被清除，从而使这一保护性通路中断。更重要的是，携带常见NOD2风险变异（如R702W）的个体，即使存在Efm，也无法有效启动这一保护性信号，导致炎症持续。这一发现为理解基因（NOD2变异）与微生物（Efm缺失或功能障碍）之间可能存在的相互作用机制提供了重要线索，提示它们在疾病发生与发展过程中潜在协同机制。 ✨粪肠球菌 粪肠球菌在健康与IBD中的双重作用机制 doi.org/10.1016/j.chom.2023.08.002 健康状态下，粪肠球菌（E. faecium）通过其分泌的SagA激活髓系细胞的NOD2通路，最终诱导IL-22产生，促进组织再生和抑制炎症。 而在IBD中，一方面炎症环境产生的REG3蛋白会清除E. faecium；另一方面，NOD2的遗传变异会使该保护通路失效，导致炎症循环加剧。 ATG16L1与病毒 携带ATG16L1 T300A风险变异的小鼠，在感染鼠诺如病毒（MNV）后，其潘氏细胞会发生严重的细胞死亡和功能障碍，而野生型小鼠则不受影响。 这表明遗传易感性（ATG16L1变异）与环境触发（病毒感染）的结合，是导致特定细胞表型和病理变化的关键。 自身免疫与抗微生物体液应答 在IBD临床前阶段，体液免疫系统已经出现异常活化，表现为多种抗体水平的升高。这些抗体既可以靶向肠道微生物，也可以靶向宿主自身成分。 抗微生物抗体 在IBD诊断前数年，即可在患者血清中检测到针对肠道微生物成分的抗体。例如，抗酿酒酵母抗体（ASCA）是克罗恩病的经典标志物，其在诊断前5年甚至更早就已升高。 其他抗体还包括抗大肠杆菌外膜孔蛋白C（OmpC）抗体、抗鞭毛蛋白（CBir1, FlaX）抗体等。这些抗体的出现，反映了肠道屏障受损后，免疫系统与肠道微生物发生了异常的相互作用和免疫识别。 自身抗体 除了抗微生物抗体，一些自身抗体也在临床前阶段出现。例如，抗粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）自身抗体在克罗恩病诊断前6年即可检出，并与更复杂的疾病表型相关。 部分研究提示，抗整合素αvβ6自身抗体在溃疡性结肠炎诊断前长达10年就已升高，并具有很高的预测价值。这些自身抗体的出现，标志着免疫系统打破了对自身组织的耐受，是疾病向自身免疫方向发展的重要证据。  蛋白质标志物的变化  利用高通量蛋白质组学技术，研究人员在IBD临床前患者的血清中鉴定出了一系列变化的蛋白质标志物。这些标志物反映了疾病早期潜在的病理过程。 ◑ 炎症相关蛋白 在诊断前数年，全身性炎症标志物如C反应蛋白（CRP）和白细胞介素-6（IL-6）水平已轻度升高，提示存在潜在的炎症反应。 其他与炎症、免疫应答相关的蛋白，如肿瘤坏死因子受体（TNFR）、补体成分、脂多糖结合蛋白（LBP）等也发生改变。 ◑ 趋化因子和细胞因子 趋化因子如CXCL9、CXCL11、CCL11在临床前阶段升高，这些分子与免疫细胞的招募和迁移有关，提示在临床症状出现前，免疫细胞的动态平衡可能已被打破。 ◑ 组织重塑相关蛋白 基质金属蛋白酶（MMPs）如MMP10、MMP12等的水平变化，可能反映了疾病早期微小的组织损伤与修复过程。 这些蛋白质标志物的组合，有望构建预测模型，用于识别高风险人群，其预测准确性随着接近诊断时间点而提高。 糖基化修饰的改变 糖基化是蛋白质和脂质最常见和最复杂的翻译后修饰之一，形成的聚糖（Glycans）在细胞识别、信号转导、免疫调节中发挥关键作用。 在炎症性肠病（IBD）的发生和发展过程中，糖基化模式发生了显著变化。 N-聚糖和O-聚糖 聚糖主要分为N-连接聚糖（N-glycan）和O-连接聚糖（O-glycan）。 N-聚糖连接于天冬酰胺残基，分为高甘露糖型、复杂型和混合型。 O-聚糖连接于丝氨酸/苏氨酸残基，具有多种核心结构。 肠道不同部位的上皮细胞表达不同的O-聚糖核心结构，如结肠主要表达Core 3和Core 4。 常见的N-聚糖和O-聚糖结构 doi.org/10.1038/s41385-021-00466-8 该图展示了N-聚糖的核心与扩展形式（高甘露糖型、复杂型、混合型），以及O-聚糖的四种核心结构（Core 1-4）及其扩展形式。这些复杂的糖链结构是细胞功能的重要调节者。 炎症诱导的糖基化改变 在IBD的炎症黏膜中，一个普遍特征是出现不成熟或截短的聚糖结构。 例如，肿瘤相关的Thomsen-Friedenreich（TF）抗原（Galβ1-3GalNAc，即Core 1结构）在正常结肠中被掩盖，但在UC患者的炎症上皮中异常暴露。这种改变不仅影响细胞粘附，还可能通过与外源性凝集素（如花生凝集素PNA）结合，促进上皮细胞过度增殖，增加癌变风险。 关于凝集素可以详见我们之前的文章： 黏蛋白（Mucin）糖基化 MUC2是构成肠道黏液层的主要黏蛋白，其重度O-糖基化是维持黏液屏障功能的关键。 然而，在IBD中，MUC2的糖链变短，硫酸化水平降低，岩藻糖基化和唾液酸化模式也发生改变。这些改变削弱了黏液的保护功能，使其更容易被细菌降解，进而影响肠道的健康。 免疫细胞糖基化 免疫细胞的糖基化状态也影响其功能。例如，血清IgG的糖基化模式在IBD中发生改变，如半乳糖基化水平下降（agalactosylated IgG），这会改变其与Fc受体的亲和力，从而影响其促炎或抗炎功能。T细胞表面的聚糖分支（如β1-6分支）减少，会降低其激活阈值，使其更易被激活。 这些糖基化的改变，构成了IBD病理生理学中一个复杂但重要的层面，它们既是炎症的结果，也反过来驱动和维持炎症。  肠道稳态与炎症状态下的黏膜糖基化变化 doi.org/10.1038/s41385-021-00466-8 左图为稳态，具有完整的黏液层、正常的微生物群和成熟的细胞表面聚糖。 右图为炎症状态，黏液层降解，微生物失调，上皮细胞、免疫细胞和黏蛋白（Muc-2）的糖基化模式均发生显著改变，出现不成熟或异常的聚糖结构。 亚临床炎症 在IBD的临床前扩展期，一个关键特征是亚临床肠道炎症的出现。这可以通过非侵入性生物标志物——粪便钙卫蛋白（fecal calprotectin）的升高来检测。 钙卫蛋白是中性粒细胞释放的一种蛋白，其在粪便中的水平与肠道炎症程度密切相关。在克罗恩病高风险亲属中，基线粪便钙卫蛋白水平升高是未来发病的重要预测指标。 在这方面，谷禾肠道菌群检测报告（临床版）中基于肠道菌群特征预测了粪便钙卫蛋白这指标，若菌群检测提示有害菌过度增殖（如变形菌门）、有益菌减少（如双歧杆菌），且预测钙卫蛋白显著升高，常提示肠道可能存在活动性炎症（如 IBD、感染性肠炎）。 此外，一些高风险个体在接受胶囊内镜检查时，即使无任何症状，也可能发现小肠黏膜存在炎症性病变。这些亚临床炎症的存在，表明免疫系统的失调已经从分子和细胞水平进展到了组织层面，是疾病即将进入临床期的警报。 04 IBD综合发展模型方向 综合上述证据，可以构建一个多重组合的IBD发病模型。该模型强调，IBD并非由单一因素引起，而是遗传易感性与一系列环境“刺激”协同作用、累积效应的结果。 第一次刺激（遗传与早期环境） 个体出生时携带IBD易感基因（如NOD2、ATG16L1变异），这构成了发病的遗传基础。在生命早期，暴露于抗生素、不良饮食或特定感染等环境因素，导致肠道微生物群的早期定植异常和免疫系统的“错误编程”，使个体处于高风险状态。 第二次刺激（触发事件） 在随后的生命历程中，一次或多次环境经历，如特定的肠道感染（如诺如病毒）、饮食改变、药物使用或严重的心理压力，成为点燃炎症的“导火索”。这个触发事件在遗传易感个体中打破了原有的免疫稳态。 炎症的启动与自我维持 触发事件导致肠道屏障受损，微生物及其产物易位，激活了固有层的免疫细胞。在具有遗传缺陷的背景下（如NOD2信号通路受损），免疫系统无法进行有效的耐受或清除，而是产生持续的、过度的炎症反应。 例如，促炎细胞因子（TNF, IL-23）大量产生，而抗炎信号（IL-10, SCFAs）减弱。这种炎症环境本身又会进一步加剧微生物失调（如耗氧菌增殖）和屏障破坏（如上皮细胞死亡），形成一个“炎症-失调-屏障破坏”的恶性循环。 疾病的扩展与慢性化 随着时间的推移，这种自我维持的炎症循环导致免疫记忆的形成（如产生针对共生菌的致病性T细胞和IgG抗体）、组织重塑（如成纤维细胞活化导致纤维化）和淋巴结构破坏。当累积的损伤超过机体的代偿能力时，临床症状出现，疾病进入慢性、复发-缓解的病程。 在这个模型中，不同的基因-环境组合可能导致不同的疾病表型。例如，NOD2突变与特定细菌的相互作用可能主要导致小肠炎症，而ATG16L1突变与病毒感染的组合可能以潘氏细胞功能障碍为突出表现。这种异质性也解释了IBD患者在临床过程和治疗反应上的巨大差异（如下图）。 IBD的多重刺激疾病模型 doi.org/10.1038/s41590-025-02197-5 该图展示了从无疾病到临床前阶段再到晚期IBD的演变过程。遗传变异（如NOD2, ATG16L1）和环境因素（如感染、饮食）共同作用，在临床前阶段引发了微生物失调、免疫细胞活化（如IL-23/TNF产生）和早期上皮损伤。随着疾病进展，炎症加剧，大量免疫细胞浸润，肠道结构遭到严重破坏，形成晚期IBD。图中还标示了潜在的治疗干预靶点。 05 治疗措施与预防机会 基于对IBD发病机制，特别是临床前阶段的深入理解，为开发新的治疗和预防策略可能提供了前所未有的机会。 当前治疗策略的挑战 目前的IBD治疗主要依赖于免疫抑制剂，包括糖皮质激素、免疫调节剂（如硫唑嘌呤）和生物制剂（如抗TNF、抗整合素、抗IL-12/23抗体）以及小分子药物（如JAK抑制剂）。这些药物通过抑制炎症反应来控制症状和促进黏膜愈合。但是这些治疗方法目前存在诸多局限： --非特异性免疫抑制 大多数药物会全面抑制免疫系统，可能增加机会性感染和肿瘤的风险。 --原发性或继发性无应答 有相当一部分患者对初始治疗的疗效欠佳，或在治疗过程中疗效逐渐下降。 --症状缓解而非病因治疗 这些疗法主要通过控制炎症来改善临床症状，但对屏障功能缺陷、肠道菌群失调等根本病因的直接干预相对不足，停药后疾病容易复发。 --不良反应 长期用药可能引发多种药物相关的不良反应，需在临床实践中加强监测。 因此，开发更安全、更具针对性、能够实现无免疫抑制下长期缓解的疗法，是IBD领域的核心目标。 靶向肠道微生物的干预 鉴于微生物失调在IBD中的核心作用，靶向微生物的疗法成为研究热点。这些策略旨在恢复健康的肠道微生态，减少炎症刺激源。 靶向微生物组的干预策略 doi.org/10.1038/s41579-025-01163-0 微生物组分析可用于IBD的诊断前风险评估、诊断和预后预测。基于此，多种靶向微生物的干预措施正在被探索，包括饮食干预、益生菌、粪菌移植、限定细菌联盟、噬菌体疗法、真菌群调节以及更前沿的工程菌和酵母等。 🌈 饮食干预 特定饮食模式，如全肠内营养（Exclusive Enteral Nutrition, EEN），在儿童克罗恩病中显示出与激素相当的诱导缓解率，其机制可能与改变微生物组成和代谢、减轻肠道抗原负荷有关。 注：EEN 是一种液体单食谱疗法，要求患者在疗程期间完全排除所有固体食物和普通饮料，仅摄入特殊配方奶粉（或者说液体营养补充剂）作为唯一的营养来源。注意，它的蛋白质、脂肪、碳水化合物、维生素和矿物质均已科学配比，能够满足人体全部营养需求。切勿将其误解为普通的“清肠”或“断食”饮食。 —全肠内营养（研究最多的饮食干预措施之一） 全肠内营养（EEN），即在约8周内仅摄入营养完整的液体。EEN在儿童克罗恩病（CD）患者中显示出疗效，约80%的患者在这种饮食后进入缓解期。 目前尚不清楚EEN如何改善IBD症状，但有证据表明它会引起微生物组的变化，多项研究显示EEN饮食下微生物组的多样性降低。尽管微生物组多样性的减少通常与炎症状态相关，但在接受EEN的患者中，这种多样性的减少通常归因于EEN饮食成分的有限性。 对接受EEN饮食的儿童CD患者的粪便微生物组和代谢组分析发现，响应治疗的患者的两者均发生了变化：观察到与IBD发病机制相关的代谢物（包括微生物代谢物尸胺和三甲胺）减少，以及先前升高的氨基酸（丝氨酸、甘氨酸、丙氨酸）水平降低。 降低动物蛋白与动物脂肪摄入：研究表明，动物蛋白会促进肠道致病菌的生长，加重结肠炎。 个体化饮食：由于肠道菌群高度个体化，可通过肠道菌群检测制定更适合精准的饮食方案。 注意：虽然饮食干预是安全的辅助治疗手段，但对于活动期严重的 IBD 患者，饮食调整不建议替代药物治疗。应在专业医生或营养师的指导下进行，并定期监测体重、肠道菌群和营养状态。 注：现行美国胃肠病学会(AGA)指南指出，除非存在禁忌情况，否则所有IBD患者都可能从地中海饮食中受益。 —关注高发酵食品 一项临床试验比较了高纤维植物性饮食与高发酵食品饮食在健康成年人中的效果：吃发酵食品的个体具有更高的微生物多样性，同时伴随几种炎症标志物（包括IL-6、IL-10和IL-12b）的减少；而高纤维饮食组的微生物多样性保持稳定，微生物组编码的糖苷酶活性酶增加，特定短链脂肪酸亚群减少。 这些发现表明，特定的饮食干预（特别是增加发酵食品的摄入）可以改变微生物组的组成并减少肠道炎症。 这些例子强调了前临床模型在研究膳食添加剂的效果时的重要性，特别是在不同情况下的影响，以及在进行人体干预时考虑特定疾病状态的必要性。因此，这些方法应该被纳入临床研究中。 结合IBD的疼痛机制的营养饮食计划 为炎症性肠病患者制定饮食计划需要综合考虑疼痛机制、营养需求和个体差异。 -核心饮食模式 地中海饮食作为基础，采用高纤维、低饱和脂肪的饮食结构，富含坚果、油性鱼、水果、蔬菜和全谷物。 减少含添加剂、高盐、高糖和高饱和脂肪的食品，研究显示西方饮食模式通过增加氧化应激和免疫激活，加剧疼痛感知。 -个体化饮食调整（根据疼痛类型调整） 伤害性疼痛：活动期避免高纤维食物、坚果、种子和豆类；采用软食或流质饮食减少肠道机械刺激。 神经病理性疼痛：重点补充维生素B12、铜、锌等微量营养素，特别是术后患者。 中枢敏化性疼痛：增加富含抗氧化剂的食物，减少促炎食物，考虑肠-脑轴调节。 -关键营养干预 ——维生素B12管理 高风险人群，比如回肠切除患者即使血清水平正常也应考虑补充。 缺乏者每周1000μg注射4周后每月维持，或口服1000-2000μg/天，改善神经性疼痛、疲劳，预防多维生素缺乏。 ——维生素D 常规筛查和补充，改善骨健康和免疫调节。 ——锌和铜 短肠综合征或长期腹泻患者特别需要关注 锌：慢性腹泻患者每日25-50mg，长期补充需同时补铜1-2mg 铜：减肥手术或短肠患者每日2-4mg，监测神经功能 ——肉碱与能量支持 适用：慢性疲劳、神经性疼痛患者。 L-肉碱500-1000mg每日2-3次，可与辅酶Q10(100-200mg/天)联用。 食物质地优化 蒸煮、切碎、浸泡软化高纤维食物。 狭窄风险者控制食物颗粒<5mm，术后早期采用泥状食物 软化而非完全排除纤维，保留营养价值。 实施要点 基线全面评估→风险分层→个体化处方→多学科协作→4-8周随访调整(菌群动态监测)。 通过菌群数据指导精准营养干预，使其成为IBD综合治疗的核心组成部分。 🌈 益生菌  在炎症性肠病（IBD）中，益生菌的临床试验结果不一，这部分可能是由于现有益生菌在改变微生物组的组成和功能方面效果有限。 一种包含多种菌株的混合益生菌（如Lactobacillus spp.、Bifidobacterium spp.、Streptococcus spp.，即VSL#3），在诱导轻度至中度溃疡性结肠炎的缓解方面比安慰剂更有效，并且在预防复发性袋状结肠炎方面也显示出疗效。 E. coli Nissle 1917在溃疡性结肠炎患者中也表现出临床疗效，但相关研究较为有限。 新型益生菌菌株 近期研究发现，源自人乳的新型益生菌菌株短双歧杆菌SHMB 8001在DSS诱导的小鼠结肠炎模型中展现出显著治疗潜力。 该菌株通过多重机制发挥保护作用：增强肠道屏障功能（上调MUC2、occludin和claudin-1蛋白表达）、调节免疫炎症反应（上调IL-10并抑制IL-1β、IL-6和TNF-α）、提高粪便短链脂肪酸水平和结肠GPR43受体表达，以及重塑肠道微生物群（富集产短链脂肪酸菌属如双歧杆菌、乳酸杆菌）。 🌈 益生元 在炎症性肠病中研究最多的益生元包括低聚果糖和菊粉，其益处不一致。新研究有望通过引入合理设计的菌株群落，使其能够以条件依赖的方式定植或递送益生元，需要更多研究。 🌈 合生元 合生元通过益生菌与益生元的协同作用，在IBD治疗中展现出独特优势。临床前研究证实，多种合生元组合能有效减轻肠道炎症、调节免疫反应、增强屏障功能并改善菌群平衡。 未来需要更多研究来阐明作用机制、确定最佳组合方案，并探索其与常规疗法的协同效应。 🌈 后生元 后生元是指灭活微生物及其组分或代谢产物，能为宿主带来健康益处。这些成分通过调节免疫反应、抑制NF-κB通路、激活自噬等机制发挥抗炎作用，同时能重塑肠道菌群平衡。 相比活菌制剂，后生元具有稳定性高、安全性好、易于制剂开发等优势，为IBD治疗提供了新的微生物组靶向策略，但其临床应用仍需更多研究验证。 🌈 粪菌移植（FMT） 将健康捐赠者的粪便微生物群移植给患者，旨在重建健康的肠道生态。FMT在治疗复发性艰难梭菌感染中取得了巨大成功，但在IBD中的疗效尚不稳定，尤其是在克罗恩病中。其成功率受供体选择、移植方式以及受体宿主环境（如免疫状态）等多种因素影响。 在五项FMT的随机对照试验中，由于供体、给药方式和持续时间的不同，四项显示出统计学上的显著益处，缓解率在24%~53%之间。在FOCUS试验的长期随访中，35名在8周内通过每周FMT达到缓解的患者中，有34%在1年后仍保持缓解，这部分得益于自我启动的FMT（3名患者）或饮食改变（9名患者）。 间歇性低频FMT 在一项研究中，87%的患者能够通过每8周进行一次FMT维持临床缓解，持续达48周，尽管不到一半的患者实现了内镜缓解。 供体和受体特定因素 在一项针对UC的随机对照试验中，使用两个不同供体的反应率分别为10%和39%，这表明疗效存在差异。Roseburia inulinivorans和Eubacterium halli的富集，以及粪便短链脂肪酸的增加与缓解相关，而Escherichia spp.、Fusobacterium spp.和Candida spp.的增加则与缺乏反应相关。 FMT前Candida spp.丰度的增加与临床反应相关，而FMT后Candida spp.丰度的降低则表明疾病严重程度减轻。 在UC患者中，FMT前高丰度的白色念珠菌与FMT后细菌多样性增加和治疗成功率提高相关，表明真菌生态可能在细菌定植中发挥作用。 肠道菌群检测结合粪菌移植（FMT）可提高治疗炎症性肠病的疗效。通过持续干预和菌株动态管理，有助于用有益菌株替代疾病相关菌株，确保长期稳定性和定植。 🌈  限定细菌联盟与工程菌 基于对有益菌功能的理解，开发由特定功能的、明确的细菌菌株组成的活体生物药是更精准的策略。例如，包含产丁酸菌的菌群联盟或下一代益生菌。 关于下一代益生菌，详见谷禾文章： 更进一步，可以利用合成生物学技术，设计能够感知肠道炎症信号并原位分泌抗炎分子（如IL-10）或降解有害代谢物的“智能”工程菌。 🌈  噬菌体疗法 噬菌体（phages）是一种自我复制的病毒，能够感染细菌并利用其细胞机制进行复制。噬菌体针对多重耐药细菌的能力使其在炎症性肠病中的应用成为可能。 一种针对克雷伯氏肺炎菌的五种噬菌体组合在人体肠道IBD模型中有效抑制了肠道炎症，且健康志愿者食用后显示出良好的安全性和在下肠道的积累。 VE202是一种活性生物治疗产品，含有有益的梭状芽孢杆菌菌株，已在健康成年人中显示出安全性，为溃疡性结肠炎患者的潜在治疗试验铺平了道路（NCT05370885）。 一种包含10个菌株的18种厚壁菌门菌群（SER-301）在轻度至中度UC患者中测试，初步结果良好，但在2期试验中未能诱导临床缓解。 另一项涉及六种菌株的组合（MH002）的2a期随机对照试验显示，轻度至中度UC患者在使用该组合后，内镜Mayo评分改善了17%，并且粪便钙卫蛋白显著减少。 利用对细菌具有高度特异性的噬菌体，可以精准清除肠道中的特定病原菌（如AIEC、肺炎克雷伯菌），而不影响有益菌群，是一种极具潜力的微生物手术刀。 doi.org/10.1016/j.bpg.2025.102060 促进黏膜愈合的非免疫抑制疗法 与抑制炎症不同，直接促进肠道上皮修复和再生是另一条有吸引力的治疗路径，有望在不依赖免疫抑制的情况下实现黏膜愈合。 增强屏障功能 开发靶向紧密连接的药物，如MLCK抑制剂（如Divertin），可以直接增强上皮屏障的完整性，减少微生物易位。 靶向干细胞微环境 肠道干细胞（ISCs）是上皮再生的源泉。利用促进ISC增殖和分化的生长因子，如IL-22、GLP-2类似物（如替度格鲁肽），或通过移植间充质干细胞（MSCs）来改善干细胞微环境，是促进组织修复的潜在策略。 2024年2月23日，武田中国宣布，GLP-2（胰高血糖素样肽-2）类似物替度格鲁肽，正式获得NMPA批准，适用于治疗短肠综合征（SBS）成人和1岁及以上儿童患者。由此，替度格鲁肽由此成为中国首个治疗短肠综合征的GLP-2类似物。GLP-2的核心作用，则是调节胃肠道细胞的生长、增殖。 GLP-2当前唯一明确的适应症，是用于治疗短肠综合症，帮助患者吸收营养物质。短肠综合症主要病因是大规模小肠切除手术导致的肠道面积减少，从而引发营养吸收不良，造成其他综合症状。 目前，已有的治疗方式是通过肠外营养技术，为患者直接提高营养物质；或通过肠道修复增加对营养物质的吸收。 GLP-2药物恰好能够达成这一目标，其能够增加肠道上皮细胞，扩大接触面积，同时抑制肠胃蠕动，延长胃排空时间，从而增加肠道吸收。从临床数据来看，替度格鲁肽也的确给患者带来了新希望。 类器官移植 利用患者自身的干细胞在体外培养出“迷你肠道”（肠道类器官），再将其移植回受损的肠道黏膜，有望实现自体组织的再生和修复。这一技术虽然仍处于实验阶段，但展现了巨大的应用前景。 然而，促进再生也需警惕潜在风险，如过度增殖可能增加肿瘤形成的风险，以及再生与纤维化通路之间的重叠。因此，需要精准调控这些再生通路。 促进黏膜愈合的潜在治疗靶点 doi.org/10.1038/s41575-022-00604-y 黏膜愈合涉及多个层面，包括微生物群、饮食、肠道屏障、免疫细胞和干细胞微环境。图中展示了针对这些不同层面的潜在疗法，如通过饮食干预调节微生物，通过MLCK抑制剂增强屏障，通过IL-22或干细胞移植促进干细胞微环境的再生。 临床前干预与预防的展望 IBD漫长的临床前阶段为疾病预防提供了宝贵的时间窗口。未来的策略将聚焦于在高风险人群中进行早期筛查和干预。 风险分层 通过整合遗传风险评分、家族史、环境暴露史以及临床前生物标志物（如血清抗体、粪便钙卫蛋白、微生物组特征），可以识别出IBD的高风险个体。 早期干预 对于高风险人群，可以在临床前阶段采取干预措施。 例如，对于低风险个体，可以推荐改善饮食和生活方式；对于中高风险个体，可以考虑使用益生菌、益生元或靶向微生物的疗法。 对于即将进入临床期的极高风险个体，甚至可以考虑使用低剂量的免疫调节剂或靶向药物进行“截断治疗”，以阻止疾病的最终发生，类似于在1型糖尿病和类风湿关节炎领域已取得成功的预防性治疗。 实现这一目标需要更精准的生物标志物来动态监测疾病进程，以及更安全有效的早期干预手段。同时，必须关注并解决不同人群在疾病风险和医疗可及性上的差异。 06 结论与展望 炎症性肠病是一种由遗传与环境因素复杂相互作用驱动的慢性免疫介导疾病。其发病并非一蹴而就，而是经历了一个漫长的、多阶段的临床前演变过程。在这一过程中，肠道屏障功能的逐步丧失、微生物生态的持续失调、以及宿主免疫应答的异常活化和耐受丧失，共同构成了驱动疾病发展的核心病理生理学基础。基因-微生物相互作用，如NOD2通路的功能障碍，以及糖基化等翻译后修饰的改变，在这一过程中扮演了关键的调控角色。 未来的研究应致力于开发更灵敏、更特异的生物标志物组合，以实现对高风险人群的精准识别和疾病进程的动态监测。其中，肠道菌群检测作为评估微生物生态状态的重要手段，结合宿主免疫标志物和遗传风险评分，有望为临床前IBD的早期识别提供多维度的评估依据。如文中所述，特定菌群特征的变化可能先于临床症状出现，这为疾病风险分层和早期干预提供了潜在的时间窗口。 治疗上，应从单一的免疫抑制转向更加多元化和个体化的策略，包括靶向微生物组的生态疗法、直接促进黏膜修复的再生医学方法，以及在疾病极早期进行干预的截断治疗。科学界越来越关注在疾病自然史的早期阶段实施精准干预的可能性，通过整合多组学数据和动态生物标志物监测，有望在正确的时间对合适的个体实施优化的干预策略，从而改变IBD的疾病轨迹，推动临床实践从疾病治疗向风险预防的范式转变。 注：本账号内容仅供学习和交流，不构成任何形式的医疗建议。 相关阅读： 炎症性肠病中宿主与微生物群的相互作用 肠道菌群失调与炎症性肠病的关联 Nature Reviews| 肠道菌群失调作为II型糖尿病和炎症性肠病的标志物 杨敏团队科学突破：肠道菌群失调如何触发糖原累积症中炎症性肠病 肠道炎症的原因，影响和改善措施 “肚子像气球？”“好像怀孕？”——可能是腹胀惹的祸 对抗腹泻：探索肠道菌群的多项应用，助力肠道健康 腹胀、腹痛、肠胃不明原因疼痛？--可能是内脏高敏感，详细了解内脏高敏的原因后果 食物不耐受的症状，原因，诊断及基于菌群的干预 真实案例 | 克罗恩病患者肠道菌群检测 肠道菌群：用于区分克罗恩病与非克罗恩回肠炎 最新研究进展 | 小儿功能性腹痛症 肠道微生物：治疗功能性消化不良的新途径 消化性溃疡与胃肠道微生物群 排便困难？便秘反复？不要忽视肠道菌群 什么是肠漏综合征，它如何影响健康？ 肠通透性障碍：原因、疾病和治疗 肠道漏氧会发生什么，健康的肠道是什么样？ 先别冲！原来你是这样的——“便便” 幽门螺杆菌毒力靶向：消化致病菌识别和精准干预 主要参考文献： 向上滑动阅览 Cadwell K, Loke P. Gene-environment interactions shape the host-microbial interface in inflammatory bowel disease. Nat Immunol. 2025 Jul;26(7):1023-1035. Iliev ID, Ananthakrishnan AN, Guo CJ. Microbiota in inflammatory bowel disease: mechanisms of disease and therapeutic opportunities. Nat Rev Microbiol. 2025 Aug;23(8):509-524.  Deleu S, Sabino J. Cutting edge developments and novel targets in IBD: Microbiome in IBD. Best Pract Res Clin Gastroenterol. 2025 Sep;78:102060. Vaghela, P., Dave, B., Dabhade, A. et al. Redrawing the gut map: evolving probiotic approaches to microbiota modulation in inflammatory bowel disease. Antonie van Leeuwenhoek 119, 51 (2026). Villablanca EJ, Selin K, Hedin CRH. Mechanisms of mucosal healing: treating inflammatory bowel disease without immunosuppression? Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022 Aug;19(8):493-507.  Brazil JC, Parkos CA. Finding the sweet spot: glycosylation mediated regulation of intestinal inflammation. Mucosal Immunol. 2022 Feb;15(2):211-222. 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肽类药物的研发已进入了一个新时代。肽类药物研发体系已成完善体系，涵盖肽类药物发现、药物设计、肽合成、结构修饰和活性评价等环节。 这是2022年发表在Nature子刊STTT综述文章，目前引用已超2000次，对学习治疗性多肽是难得的好材料。 目录 治疗肽：优势与劣势 治疗性肽的药物发现 治疗性肽的合成 治疗肽的修饰与结构优化 总结与参考文献 1.治疗肽：优势与劣势 治疗性肽通常发挥激素、生长因子、神经递质、离子通道配体或抗感染剂的作用。 它们与细胞表面受体结合，以高亲和力和特异性触发细胞内效应，其作用机制与生物制剂（包括治疗性蛋白和抗体）类似。 与生物制剂相比，治疗性肽的免疫原性更低，生产成本更低。 PPI通常占据1500-3000埃方的接触面积，而由于分子尺寸有限，小分子仅覆盖蛋白表面300-1000埃方的面积。 相比之下，肽类药物独特的理化性质，包括其较大的分子尺寸和更灵活的骨架，使其能够作为强效的PPI抑制剂发挥作用。 作为天然氨基酸类药物，治疗性肽具有两个固有的缺点：膜渗透性和体内稳定性差，这构成了肽类药物开发的主要障碍。 2. 治疗性肽的药物发现治疗性多肽的药物发现路径全景表 发现 策略 /来源 核心原理 与特征 关键技术 与细节 代表性 药物/案例人体内源激素模拟 原理 ：基于已知生理功能的天然激素进行序列优化。特征：旨在解决天然肽半衰期短、不稳定的缺陷，同时保持药效。 • 序列修饰：对天然序列进行氨基酸替换或修饰（如脂肪酸链偶联），以增强稳定性。• 功能模拟：开发激动剂或拮抗剂。 • 胰岛素：从动物提取进化到重组人胰岛素。• GLP-1类似物：利拉鲁肽 (Liraglutide)、度拉糖肽、司美格鲁肽 (针对T2DM)。• GnRH类似物：亮丙瑞林 (激动剂)、地加瑞克 (拮抗剂)。• 其他：奥曲肽 (生长抑素模拟)、去氨加压素。 毒素/毒液 来源 ：蛇、蝎、芋螺等动物毒液。特征：通常富含二硫键的环肽，结构稳定；高特异性靶向离子通道或膜受体。 • 活性筛选：识别具有细胞毒性或特定受体调节功能的肽段。• 序列优化：降低毒性，保留治疗活性。 • 艾塞那肽 (Exenatide)：源自希拉毒蜥毒液，GLP-1受体激动剂。• 齐康诺肽 (Ziconotide)：源自芋螺毒素，阻断N型钙通道，治疗慢性疼痛。 非核糖体肽 来源 ：细菌、真菌。特征：不通过核糖体合成，由非核糖体肽合成酶产生；含非标准氨基酸；抗水解酶能力强，体内稳定性高。 • 特殊合成模块：包含起始、延伸和终止模块。• 环脂肽/环缩酚肽：如Cyclodepsipeptides，部分具有口服潜力。 • 抗菌：万古霉素 (Vancomycin)、环孢素 (Cyclosporin)、Lugdunin、Teixobactin。• 抗肿瘤： -鹅膏蕈碱 ( -amanitin)。• 其他：Enniatin B, Emodepside.基于PPI的理性设计 原理 ：针对蛋白-蛋白相互作用 (PPIs)界面进行设计。优势：多肽比小分子更能有效覆盖宽阔的PPI接触面（1500–3000埃方）。 • 生物信息学/结构生物学：基于晶体结构识别“热点” —贡献主要结合能的关键氨基酸。• 连接策略：将分散的热点残基通过骨架连接，或截取连续片段。• 结构优化：引入环化、螺旋/发卡结构模拟以提升亲和力。 • 针对特定信号通路的抑制剂或调节剂设计。• 需结合后续的化学修饰（如订书肽技术）来稳定二级结构。噬菌体展示与新型展示技术 原理 ：利用基因工程将肽库展示在噬菌体表面，通过高通量筛选识别配体。特征：能处理海量数据，快速发现全新骨架的先导化合物。 • 传统噬菌体展示：筛选由天然氨基酸组成的肽。• On-phage修饰：在噬菌体上进行化学修饰生成双硫醚环肽。• 镜像展示：筛选全D-氨基酸多肽（抗酶解）。• mRNA/核糖体展示： 筛选含非天然氨基酸的大环肽。 • Ecallantide：通过噬菌体展示发现。• 其他发现：针对GLP-1、TGF- 1、EGFR、FGF-1的肽类配体。• 趋势：从筛选天然肽向筛选含非天然/修饰氨基酸的肽库进化。天然肽类和激素 寻找天然肽类和激素，或用动物同源物（例如胰岛素、GLP-1、生长抑素、促性腺激素释放激素（GnRH）、8-精氨酸加压素和催产素）替代它们，是肽类药物发现和开发的最初策略模拟激素的肽 GLP-1衍生肽类药物：GLP-1是一种由37个氨基酸组成的肽，可调节胰岛素的产生和分泌，其体内半衰期非常短。 人们已投入大量精力对其序列进行修饰，以提高这种激素的稳定性，同时保持其效力和药理作用，最终开发出三种最畅销的抗2型糖尿病肽类药物：Trulicity（度拉糖肽）、Victoza（利拉鲁肽）和Ozempic（索马鲁肽）。从天然产物中鉴定的肽 许多来自细菌、真菌、植物和动物的生物活性肽具有治疗特性，蛇和蝎毒肽已被修饰用于治疗应用。 它们通常是富含二硫键的环状肽，长度不超过80个氨基酸残基，可通过靶向离子通道和其他膜结合受体诱导细胞毒性。 3.治疗性肽的合成1. 肽的合成技术 (Synthesis Technologies) 技术 类别 核心方法/工艺 关键细节与挑战 优势与应用化学合成 固相肽合成 (SPPS) ,原理 ：在树脂上循环进行偶联与脱保护。两大策略：1. Fmoc法：条件温和（碱性脱除），目前主流首选。2. Boc法：需强酸（HF），有毒且设备要求高，但更能破坏长肽聚集。优势 ：可引入非天然氨基酸，杂质明确，易于纯化。应用：短/中链肽的工业化生产。局限：>50个氨基酸的长肽合成困难。 工艺优化 ,解决聚集与副反应 ：• 使用低替代度树脂或假脯氨酸（Pseudoprolines）破坏氢键。• 微波/红外加热：缩短反应时间，减少天冬酰胺形成。现状 ：自动化合成仪可处理多肽序列，但在大规模生产中，微波加热可能导致受热不均和副产物。生物合成 重组DNA技术 ,体系 ：大肠杆菌、酵母、哺乳动物细胞。半合成：将重组肽片段与化学合成片段连接（适用于需特定修饰的长肽）。优势 ：适合生产长肽、含复杂二硫键的肽（如胰岛素）；成本低，绿色环保。局限：天然仅限于20种氨基酸（除非结合基因扩展技术）。 4.治疗肽的修饰与结构优化化学修饰与结构优化 (Chemical Modification & Optimization) 此阶段旨在解决肽的不稳定性（酶解）和膜通透性差的问题。 修饰 层级 策略/方法 机制与作用 代表性案例/技术序列筛选丙氨酸扫描 将每个残基逐一替换为丙氨酸，识别对活性至关重要的关键残基。 确定最小活性序列，作为后续修饰的基础。骨架修饰 非天然氨基酸替换 引入D-氨基酸、N-甲基化、β-氨基酸或类肽。作用 ：阻断蛋白酶识别位点，显著延长半衰期。案例：Selepressin（血管加压素类似物）。侧链修饰侧链替换 使用高精氨酸、β-苯丙氨酸等非天然侧链。作用 ：增加与靶点的亲和力及选择性。二级结构模拟 环化技术  建立首尾、侧链-侧链或骨架-侧链的共价连接。作用 ：降低构象熵，提高结合亲和力；掩埋极性基团，提升膜通透性。 α-螺旋稳定化 1. 订书肽 (Stapled Peptides)：在i, i+4或i+7位置引入非天然氨基酸进行烯烃复分解闭环。2. 氢键替代：用共价键替换分子内氢键。作用 ：强制肽形成螺旋结构，使其能作为PPI（蛋白-蛋白相互作用）抑制剂进入细胞。技术：全碳氢“订书针”、内酰胺桥。 β-折叠/发卡模拟 引入D-Pro-L-Pro模板或大环化结构。 稳定β-发卡结构，用于模拟特定的PPI界面。肽链环化及α螺旋、β折叠和β链稳定策略 分子内交联的形成可以稳定肽链的不同二级结构。 i和i+4或/和i+7之间的侧链交联以及氢键替代交联可以稳定α螺旋。 侧链-侧链、头-尾和侧链-尾环化可以稳定转角、环状结构和β结构（β折叠和β链）。 D-Pro-L-Pro支架可以特异性地稳定反平行β发夹结构。 5.肽在疾病中的研发和应用治疗性多肽在各疾病领域的研发与应用全景 疾病 领域 细分适应症/靶点 关键药物/肽 作用机制与临床价值1. 糖尿病及并发症2型糖尿病 GLP-1受体激动剂:• Exenatide (艾塞那肽)• Liraglutide (利拉鲁肽)• Lixisenatide (利西拉来)• Dulaglutide (度拉糖肽)• Semaglutide (司美格鲁肽) • 机制：模拟GLP-1，促进胰岛素分泌，抑制胰高血糖素，增加饱腹感，延缓胃排空。• 优势：除降糖外，具有肾脏保护、心血管获益及减重效果。 糖尿病肾病 Lixisenatide, Liraglutide • Lixisenatide：抑制NHE3，减少尿液电解质排泄。• Liraglutide：降低GFR和尿白蛋白排泄率，抗氧化应激。 心血管并发症 Liraglutide, Semaglutide • 临床证实具有心血管获益（可能通过抗动脉粥样硬化机制）。 肥胖症 Exenatide, Liraglutide • 通过中枢调节增加饱腹感，显著降低体重和内脏脂肪。 骨质疏松并发症 Liraglutide • 改善骨质量，涉及骨髓外泌体介导的Wnt/β-catenin通路。2. 心血管疾病休克/低血压Angiotensin II (2017批准) • 用于感染性休克或其他分布性休克的升压治疗。 高血压 • IRW (蛋清来源三肽)• 微藻来源肽 (WPRGYFL等) • 机制：抑制ACE或上调ACE2表达，调节RAAS系统。 心力衰竭Nesiritide (重组BNP, 2001批准)Cenderitide(在研) • Nesiritide：治疗急性失代偿性心衰（因特异性差应用受限）。• Cenderitide：双重NPR-A/NPR-B激动剂，用于心衰和肾衰，不仅利钠还抗纤维化。 其他靶点 • VIP (血管活性肠肽)• RD808 (环肽) • VIP输注可逆转心肌纤维化；RD808中和β1-肾上腺素受体自身抗体，减轻心肌损伤。3. 胃肠道疾病短肠综合征 (SBS)Teduglutide (GLP-2类似物, 2012批准) • 机制：抵抗DPP-4降解，促进肠隐窝细胞生长，增加营养吸收。• 效果：减少或消除患者对肠外营养的依赖。 炎症性肠病 (IBD) • Periplanetasin-2 (蜚蠊来源)• CopA3 (蜣螂来源)• PR-39 (猪骨髓来源) • 机制：抗菌肽，修复肠上皮，阻断毒素引起的炎症。 便秘/囊性纤维化(CF)Linaclotide (利那洛肽, GCC激动剂)Tenapanor (NHE3抑制剂) • 改善便秘，Tenapanor还能通过抑制钠吸收改善CF小鼠的胃肠传输。 胃损伤/胃癌 • Octreotide(奥曲肽)• GEBP11 (归巢肽)• H-P-6 (抗H. pylori肽) • Octreotide：缓解应激性胃溃疡。• GEBP11：靶向肿瘤血管，用于胃癌成像和载药。• H-P-6：抑制H. pylori诱导的癌细胞增殖。4. 肿瘤 已批准药物Mifamurtide (骨肉瘤)Carfilzomib(多发性骨髓瘤) • 少数获批用于实体瘤或血液瘤治疗的肽类药物。 放射性核素治疗/成像177Lu-dotatate (2018批准)99mTc-3PRGD2 • 机制：结合生长抑素受体，释放放射性核素杀伤神经内分泌肿瘤。• 成像：RGD肽用于甲状腺癌等肿瘤的SPECT/CT显像。 肽偶联药物 (PDC) AN-152 (LHRH-阿霉素) • 靶向LHRH受体阳性的乳腺癌/卵巢癌，降低化疗毒性。 免疫检查点阻断 • PL120131, DS-I/II (PD-1结合肽)• NP-12 (PD-L1结合肽) • 阻断PD-1/PD-L1相互作用。NP-12在临床前模型中显示出与单抗相当的抗肿瘤效果。 p53通路/其他ALRN-6924 (Stapled Peptide) • 订书肽，双重抑制MDM2/MDMX，恢复p53功能（治疗白血病）。 毒素肽 Hanatoxin-1, LaFr26 (蜘蛛毒素) • 特异性阻断肿瘤细胞高表达的离子通道（如K+通道）引起细胞毒性。5. 抗病毒 HIV (艾滋病)Enfuvirtide (恩夫韦肽, 2003批准)Sifuvirtide (西夫韦肽, 在研) • 机制：结合gp41，阻断病毒与宿主细胞膜融合（融合抑制剂）。 HCV (丙肝)Boceprevir, Telaprevir (2011批准) • 机制：抑制HCV NS3/4A丝氨酸蛋白酶，阻断病毒复制。 HBV/HDV (乙肝/丁肝)Myrcludex B (Bulevirtide) • 机制：病毒进入抑制剂，III期临床显示良好安全性。 流感病毒 Flufirvitide • 针对流感病毒的肽类抑制剂。 COVID-19 (SARS-CoV-2) 肽疫苗 融合抑制剂 • 疫苗：基于S蛋白B/T细胞表位设计的表位疫苗。• 治疗：设计用于阻断S蛋白介导膜融合的泛冠状病毒抑制剂。 总结 治疗性多肽（Therapeutic Peptides）已不再仅仅是填补小分子与抗体之间空白的“配角”，而是正在演变为药物研发舞台上的“主角”。 从早期挖掘胰岛素、毒素等“天然产物”（Natural Products），进化为利用噬菌体展示、mRNA展示及PPI结构分析进行的“理性设计”（Rational Design）。 针对多肽“透膜性差”与“半衰期短”的天然短板，化学修饰（如订书肽技术、脂化修饰）与合成生物学（如遗传密码扩展技术）提供了强有力的解决方案。 特别是口服司美格鲁肽（Semaglutide）的成功，标志着多肽给药方式的革命性突破。 以GLP-1受体激动剂在代谢疾病领域的统治级表现为基点，多肽药物正向肿瘤治疗（如PDC药物、放射性核素偶联）、抗病毒及罕见病领域深度渗透。 参考文献 Therapeutic peptides: current applications and future directions AI4Peptide交流群 请备注:姓名_研究方向_公司/学校