基于腸道微生態(tài)治療肝性腦病的研究進(jìn)展

楊蘭艷 郭致平 鄭盛 殷芳

肝性腦病(hepatic encephalopathy，HE)又稱肝昏迷，多發(fā)生于晚期肝功能衰竭患者，是一種和肝功能障礙有關(guān)的，以代謝紊亂為基礎(chǔ)的可逆轉(zhuǎn)的腦功能受損綜合征[1]。HE是肝硬化最嚴(yán)重的一種并發(fā)癥，其主要的臨床表現(xiàn)為可逆的代謝腦病、腦萎縮及腦水腫等腦部病變，以及認(rèn)知障礙甚至昏迷等神經(jīng)癥狀[2]，根據(jù)患者的臨床表現(xiàn)，HE可分為輕微肝性腦病、顯性肝性腦病和昏迷。流行病學(xué)研究表明，HE患者中有10%～14%為顯性肝性腦病，且5年內(nèi)首次發(fā)作的可能性超過了25%[3]，20%～80%肝硬化患者可出現(xiàn)輕微肝性腦病[4]。人體是一個(gè)巨大的微生態(tài)系統(tǒng)，在成年人體內(nèi)存在著100多種、10～100萬億個(gè)的細(xì)菌，約為人體細(xì)胞總數(shù)的10倍[5,6]。腸道不僅是人體消化吸收的重要場所，也是人類菌群的最大儲藏庫，約含有500種、1 011～1 012 U/g的菌落，占腸道微生物總量的35%～50%，是一個(gè)多元化和充滿活力的復(fù)雜微生物生態(tài)系統(tǒng)[7]。腸道微生態(tài)是人體最大最復(fù)雜的微生態(tài)系統(tǒng)，在腸道功能調(diào)節(jié)、免疫系統(tǒng)成熟、病原體防御和物質(zhì)代謝等重要生理活動中起核心作用[8,9]，腸道微生態(tài)對人體物質(zhì)代謝、免疫防御、內(nèi)分泌反饋等有重要的調(diào)節(jié)作用，與肝臟疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、腎臟疾病、皮膚疾病等都有密切聯(lián)系。腸道微生態(tài)中的腸道菌群相互制約共存，保持腸道生態(tài)的相對穩(wěn)定，構(gòu)成腸道微生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)[10]。一旦機(jī)體內(nèi)外環(huán)境發(fā)生變化，如長期應(yīng)用抗菌藥物、使用免疫抑制劑等，都可能引起腸道菌群失調(diào)，導(dǎo)致微生態(tài)失衡[11]，從而影響人體各器官、系統(tǒng)的功能，導(dǎo)致疾病的發(fā)生。

1 HE與腸道微生態(tài)

1.1 肝性腦病的機(jī)制概述 當(dāng)患者的肝臟功能受到限制，肝臟未能夠?qū)w內(nèi)產(chǎn)生的或從體外攝取的毒素進(jìn)行完全有效的清除，毒素在機(jī)體內(nèi)會逐漸堆積，引發(fā)消化系統(tǒng)或其他系統(tǒng)的功能異常，進(jìn)而使得血液內(nèi)有害物質(zhì)進(jìn)一步增加，最終影響中樞神經(jīng)功能，即為HE[12]。輕微HE患者可僅表現(xiàn)出智力減退，重者會出現(xiàn)意識障礙、行為異常，最終導(dǎo)致患者昏迷或死亡。目前并未有獨(dú)立學(xué)說解釋HE的發(fā)生原理，普遍認(rèn)為其是多種因素共同造成的結(jié)果。

氨中毒學(xué)說是目前解釋HE的核心學(xué)說之一。肝臟作為人體氨代謝的主要器官，當(dāng)肝臟功能出現(xiàn)異常時(shí)，腸道內(nèi)合成的氨增加，同時(shí)低鉀、低氯、堿中毒等病理情況可導(dǎo)致腸道對按的吸收增加，患者出現(xiàn)高氨血癥[13]。有研究應(yīng)用放射性同位素標(biāo)記法對HE患者進(jìn)行影像學(xué)研究，確認(rèn)血氨增高是HE患者重要的臨床表現(xiàn)，可作為HE發(fā)病機(jī)制研究的重要證據(jù)[14]?；颊哐褐械拇罅堪笨芍苯佑裳X屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，與谷氨酸結(jié)合，生成大量的谷氨酰胺，阻斷谷氨酸能神經(jīng)傳導(dǎo)，破壞星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能[15]；進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的大量氨能夠破壞中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)酶的活性與功能，導(dǎo)致血腦屏障系統(tǒng)發(fā)生障礙，增加毒性物質(zhì)的進(jìn)入，同時(shí)引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)細(xì)胞的死亡，嚴(yán)重感染神經(jīng)電位的產(chǎn)生與傳導(dǎo)，破壞神經(jīng)功能[16,17]。

1.2 腸道微生態(tài)與HE相關(guān)機(jī)制 腸道微生物參與機(jī)體的多種生理功能，包括食物消化、營養(yǎng)攝入、免疫調(diào)節(jié)、腸道發(fā)育、腸動力、大腦發(fā)育和行為等。此外，腸道菌群還參與膽汁酸代謝，并通過膽汁酸代謝物抑制病原菌生長[23]。而腸道菌群來源的芳香族氨基酸衍生物如吲哚、色胺、苯乙胺等調(diào)節(jié)機(jī)體免疫系統(tǒng)，并聯(lián)結(jié)神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)影響機(jī)體多種功能[24]。腸道微生物及其代謝產(chǎn)物通過淋巴、血液系統(tǒng)進(jìn)入機(jī)體多個(gè)臟器并影響其功能，而腸道菌群失調(diào)可引起一系列的病理過程，與人類多種疾病有關(guān)，其中就包括有HE[25,26]。

由于肝臟特殊的解剖位置，門靜脈運(yùn)輸胃腸道及脾臟血液進(jìn)入肝臟，供給肝臟70%的血供，使肝臟持續(xù)暴露于多種腸源性毒素、腸道微生物及其代謝產(chǎn)物。而肝臟分泌膽汁到腸道影響營養(yǎng)物質(zhì)代謝及腸道微生物組成。肝臟與腸道在結(jié)構(gòu)及功能上直接相互作用、相互影響，即“腸—肝軸”，因此腸道菌群組成及功能上的改變將明顯影響肝臟的病理生理過程。

肝硬化患者由于膽汁分泌減少及門靜脈高壓影響腸道菌群生長及結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)小腸細(xì)菌過度生長及腸黏膜通透性增高的現(xiàn)象，繼而導(dǎo)致腸道細(xì)菌及其產(chǎn)物移位，誘發(fā)肝臟炎癥及纖維化[27]。目前研究認(rèn)為肝硬化患者腸道微生態(tài)失衡導(dǎo)致HE的可能機(jī)制有：肝硬化患者腸道微生物失調(diào)、小腸細(xì)菌過度生長、細(xì)菌移位等導(dǎo)致腸道屏障功能受損，誘導(dǎo)高血氨對大腦的毒性，誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥等[28]。研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者的腸道微生物嚴(yán)重失調(diào)且伴有小腸細(xì)菌過度生長(SIBO)，導(dǎo)致腸道內(nèi)積聚大量毒性物質(zhì)，這些毒性物質(zhì)通過受損的腸黏膜屏障，作用于腸道上皮細(xì)胞、肝細(xì)胞上的受體，通過MyD88-NF-κB-依賴通路促進(jìn)促炎因子的表達(dá)并抑制抑炎因子的表達(dá)，從而引起炎癥瀑布級聯(lián)反應(yīng)，最終導(dǎo)致HE的發(fā)生[29-31]。

Marshall在1998年基于腸道微生態(tài)系統(tǒng)和肝腸循環(huán)提出“腸—肝軸”理論[32-34]。肝臟總血流量的70%來自于門靜脈的供給，門靜脈不僅在肝臟進(jìn)行物質(zhì)交換，還為肝臟提供廣譜抗原，即想肝臟轉(zhuǎn)移微生物。湯世豪等[35]明確提出腸道菌群與肝性腦病的發(fā)生具有密切關(guān)系，其作用多通過腸-肝軸發(fā)揮。既往諸多研究分析了HE患者腸道菌群組成，發(fā)現(xiàn)HE患者與正常人群相比或HE患者發(fā)病后與發(fā)病前相比，出現(xiàn)了明顯的腸道特殊菌群的改變[36,37]。Zhang等[38]發(fā)現(xiàn)與無認(rèn)知障礙的肝硬化患者相比，HE患者血氨水平明顯升高，腸道中唾液鏈球菌豐度顯著增高，且認(rèn)知功能明顯降低。梁淑文等[39]取HE、非HE肝硬化患者和健康人糞便進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)肝硬化患者的腸道有益菌明顯低于正常人，且肝硬化患者中HE患者的腸道有益菌較非HE患者明顯減少。Bajaj等[40]通過觀察HE患者的結(jié)腸黏膜中的菌群后發(fā)現(xiàn)，與無認(rèn)知障礙的肝硬化患者相比，HE患者的結(jié)腸黏膜上生長的原生菌群進(jìn)一步減少而致病菌群進(jìn)一步增多，并且菌群變化趨勢與患者的認(rèn)知功能相關(guān)。由上述研究可知，腸道微生物的紊亂與HE的發(fā)病密切相關(guān)，而腸道微生物的紊亂主要在于致病菌侵襲腸道，導(dǎo)致腸道原生菌群及腸道有益菌的大量減少，破壞腸道微生態(tài)的平衡。陳萌萌[41]的研究結(jié)果顯示，慢性乙型肝炎及其所致肝硬化患者除腸道微生態(tài)失衡外，腸道細(xì)菌種類還與多種炎性因子存在相關(guān)性。劉冀川[42]研究發(fā)現(xiàn)HE患者腸道中異常增殖的細(xì)菌產(chǎn)生了更多、范圍更廣的炎性反應(yīng)，激活了機(jī)體免疫炎性細(xì)胞。同時(shí)有研究認(rèn)為被異常增殖的腸道細(xì)菌激活的免疫細(xì)胞能產(chǎn)生大量的細(xì)胞因子和炎性因子，從而加重肝臟的炎性反應(yīng)和組織損傷[43,44]，這將進(jìn)一步破壞肝功能，加重HE。研究發(fā)現(xiàn)，在無菌條件下且無合并腦性疾病的肝硬化小鼠通常會產(chǎn)生全身炎癥和高氨血癥，表明腸道細(xì)菌在HE中的重要作用[45]。在HE患者中存在卟啉單胞菌科和腸桿菌科等細(xì)菌產(chǎn)生大量炎癥物質(zhì)，引起全身炎性反應(yīng)，與HE進(jìn)展相關(guān)[46]。

2 基于腸道微生態(tài)的HE治療方法

近年來，隨著腸道微生態(tài)研究的逐步發(fā)展以及“腸—肝軸”理論的深入研究，通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)來治療HE逐漸受到重視，并發(fā)展出多種治療手段如益生菌、糞菌移植、抗菌藥等，其中運(yùn)用微生態(tài)制劑輔助治療肝性腦病在臨床上得到了廣泛應(yīng)用。

2.1 微生態(tài)制劑概述 微生態(tài)制劑是對腸道微生態(tài)系統(tǒng)有著調(diào)節(jié)作用的活性藥物制劑，能夠調(diào)節(jié)腸道微生物的數(shù)量、菌群，恢復(fù)腸道菌群的穩(wěn)態(tài)，維護(hù)腸道的正常結(jié)構(gòu)和功能[47]。目前在臨床治療中應(yīng)用的有微生態(tài)制劑多為益生菌、益生元和合生元。益生菌是目前臨床中在各類疾病治療中應(yīng)用最廣的微生態(tài)制劑，由具有生理活性的細(xì)菌構(gòu)成，根據(jù)制劑內(nèi)含有菌群種類數(shù)量的多少，分為單菌制劑和多聯(lián)制劑，通過活性細(xì)菌的直接作用，改善患者腸道內(nèi)的菌群結(jié)構(gòu)，通過菌群的生理調(diào)節(jié)作用，發(fā)揮治療的效果[48]。益生元是一類可以通過改變腸道內(nèi)營養(yǎng)環(huán)境或其他調(diào)節(jié)而達(dá)到促進(jìn)有益菌生長的制劑，能夠選擇性刺激腸道內(nèi)一種或多種細(xì)菌生長，而對腸桿菌或腐敗菌有生長抑制作用，與此同時(shí)，由于人體本身并不會吸收益生元，從而減少對人體正常營養(yǎng)的破壞，提高藥物使用安全性[49]。合生元是前兩者的混合制劑，通常合生元的作用效果更為持久，這是由于合生元中的兩類成分能夠起到相互促進(jìn)的作用，有益菌在營養(yǎng)條件充足的情況下，其對腸道功能的調(diào)節(jié)作用更為顯著[50]。目前臨床中益生菌的應(yīng)用范圍最廣，具有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值。

2.2 微生態(tài)制劑的作用機(jī)制 微生態(tài)制劑在人體中可通過多種途徑發(fā)揮作用，不同類型的微生態(tài)制劑的作用發(fā)生也不盡相同。微生態(tài)制劑能夠通過促進(jìn)腸道內(nèi)的各類酶的作用，如益生菌在腸道內(nèi)可參與多種酶的合成，通過消化酶作用來修飾毒素受體，以減少毒素和腸道內(nèi)受體的結(jié)合，保護(hù)腸道功能和穩(wěn)態(tài)[51]。微生態(tài)制劑可幫助穩(wěn)定胃腸道的屏障功能，益生菌通過自身的定植作用，促進(jìn)腸道黏膜形成生物學(xué)屏障，保護(hù)上皮細(xì)胞功能，減少致病菌或物質(zhì)對腸道黏膜的破壞，進(jìn)而保護(hù)腸道正常的生物學(xué)功能[52]。同時(shí)微生態(tài)制劑可以增強(qiáng)機(jī)體的免疫功能，通過刺激機(jī)體的免疫應(yīng)答，增強(qiáng)體液免疫和細(xì)胞免疫的功能，幫助正常菌群的恢復(fù)，通過巨噬細(xì)胞的吞噬活性，降低炎性反應(yīng)水平。除了對腸道本身以及免疫炎癥的作用外，研究表明微生態(tài)制劑還能夠保護(hù)患者的肝臟功能，通過對腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，微生態(tài)制劑能夠進(jìn)一步利用腸道內(nèi)多余的氨，合成對人體無害的氨基酸或尿素，一方面降低了血氨濃度，另一方面也調(diào)節(jié)的腸道內(nèi)環(huán)境，進(jìn)而保護(hù)肝臟功能，減少肝臟對氨的代謝負(fù)擔(dān)，減少胃腸道不適反應(yīng)，提高治療效果[53,54]。除了上述作用外，微生態(tài)制劑還可發(fā)揮抗菌、抗腫瘤作用[55]，并促進(jìn)營養(yǎng)成分的合成，有多種生物學(xué)功能。

2.3 微生態(tài)制劑治療HE的應(yīng)用進(jìn)展

2.3.1 微生態(tài)制劑對輕微HE的治療:輕微型HE患者雖然并未表現(xiàn)出明顯的神經(jīng)功能異常情況，但通過一系列臨床檢查，仍可以發(fā)現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)存在的異常情況，該疾病類型也被稱為亞臨床型HE。研究指出，輕微HE患者的腸道微生物種類和數(shù)量均有明顯的減少，且血氨存在異常升高[56,57]，而微生態(tài)制劑在對輕微HE患者血氨水平的控制中有較好的臨床治療效果。Pratap等[58]通過對輕微HE患者進(jìn)行對比研究，結(jié)果顯示治療組中神經(jīng)功能改善的患者達(dá) 69.7%，而對照組僅有62.5%患者表現(xiàn)出一定的改善情況，同時(shí)，2組患者的血氨水平均有明顯的好轉(zhuǎn)，給予三聯(lián)益生菌混合制劑口服的患者其治療效果顯著高于普通治療的患者，血氨水平恢復(fù)更為明顯，說明益生菌三聯(lián)療法對輕微HE的治療中，對血氨水平的控制水平和單純益生元治療相比更有優(yōu)勢，能夠明顯改善神經(jīng)功能障礙。王偉芳等[59]對比了60例乙型肝炎肝硬化輕微HE患者的治療，益生菌組(30例)在常規(guī)治療的基礎(chǔ)上給予地衣芽孢桿菌的治療，結(jié)果顯示益生菌組患者的血清丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和血氨含量均有明顯的下降，且在治療后均低于對照組，且數(shù)字連接試驗(yàn)、臨界閃爍頻率明顯降低，并低于對照組，說明使用益生菌制劑治療乙型肝炎肝硬化輕微HE患者有較好的臨床應(yīng)用價(jià)值，能夠改善患者的肝功能水平，達(dá)到一定的治療效果。Mittal等[60]篩選出了 160 例肝硬化伴輕微HE患者，其中治療組患者分別給予了不同類型微生態(tài)制劑的治療，包括乳果糖(益生元)、益生菌和LOLA(合生元)治療，其余患者未給予特殊治療，結(jié)果顯示，給予微生態(tài)制劑治療的患者，認(rèn)知功能改善更為顯著，而發(fā)生病情進(jìn)展的患者中，未治療組所占的比例明顯高于治療組；同時(shí)，未治療組患者進(jìn)展性腦卒中評分顯著低于治療組患者，但給予不同類型微生態(tài)制劑的患者間，并未顯示出明顯的差異。

通過上述實(shí)驗(yàn)可以看出，對肝硬化伴輕微HE患者進(jìn)行微生態(tài)制劑的治療，能夠明顯降低血氨水平，說明微生態(tài)制劑可通過調(diào)節(jié)輕微HE患者的血氨水平發(fā)揮治療作用。微生態(tài)制劑在改善肝功能的同時(shí)，抑制了HE的進(jìn)展，患者的認(rèn)知功能有一定程度的恢復(fù)，但不同類型微生態(tài)制劑對輕微HE的具體治療效果是否存在差異[61]，仍需要進(jìn)一步的研究分析。

2.3.2 微生態(tài)制劑對顯性HE的治療及預(yù)防:顯性HE是指表現(xiàn)出明顯中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙的患者，當(dāng)輕微HE患者未能得到治療時(shí)，其進(jìn)展為顯性HE的可能性較高[62-64]。Xu等[65]對496例肝硬化伴HE患者進(jìn)行了回顧性分析，患者分別給予了常規(guī)藥物治療和微生態(tài)制劑治療，研究發(fā)現(xiàn)給予微生態(tài)制劑治療后，患者發(fā)生顯性HE的比例有明顯降低，但是2組患者的最終的死亡率并無明顯的差異，該研究一方面肯定了微生態(tài)制劑在預(yù)防HE進(jìn)展中的有益作用，另一方面也提示了微生態(tài)制劑在治療HE時(shí)的治療時(shí)機(jī)問題。如果患者出現(xiàn)輕微HE或HE的傾向，需要及時(shí)給予微生態(tài)制劑的治療，以預(yù)防患者的病情進(jìn)一步進(jìn)展為顯性HE，當(dāng)患者出現(xiàn)明顯的HE癥狀時(shí)，微生態(tài)制劑的治療效果可能會受到影響[66]。楊育林等[67,68]等通過觀察培菲康(益生菌制劑)聯(lián)合腸內(nèi)營養(yǎng)治療HE的臨床效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用益生菌聯(lián)合治療后，患者血清中內(nèi)毒素水平有明顯的下降，同時(shí)機(jī)體炎性因子水平也有明顯的下降，聯(lián)合治療后患者血氨水平控制良好，同時(shí)血漿中白蛋白含量上升，說明益生菌制劑能夠一方面控制HE患者的血氨水平，另一方面增強(qiáng)機(jī)體營養(yǎng)狀態(tài)，該結(jié)果也提示了益生菌制劑在控制HE患者炎癥水平中的有效作用，其對血氨的控制作用可能是通過減輕炎癥水平達(dá)到的。微生態(tài)制劑對預(yù)防輕微HE進(jìn)一步進(jìn)展、顯性HE的發(fā)生具有重要的臨床意義。

相關(guān)研究證明，連續(xù)進(jìn)行糞菌移植治療可以改善HE大鼠認(rèn)知功能障礙并降低血氨水平[69]。Wang等[70]研究發(fā)現(xiàn)，大鼠在接受糞菌移植后，認(rèn)知能力及肝功能相關(guān)指標(biāo)均得到明顯改善。Bajaj等[71]首次將糞菌移植治療HE的方法應(yīng)用于臨床對照研究，結(jié)果表明糞菌移植組的患者較常規(guī)治療組再次入院率明顯降低，認(rèn)知功能明顯改善。同時(shí)也有學(xué)者對糞菌移植的治療方法提出疑問[72]，比如供體的選擇依據(jù)、治療前是否需要抗生素與處理、臨床治療安全性缺乏足夠證據(jù)等。

2.3.3 微生態(tài)制劑對HE的預(yù)防作用:控制患者的血氨水平是目前臨床中防止肝臟功能異常患者進(jìn)一步進(jìn)展為HE的首要治療原則，通過微生態(tài)制劑的治療，患者的腸道功能以及整體的腸道環(huán)境能夠得到顯著的改善，同時(shí)穩(wěn)定了腸道結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮腸道在物質(zhì)吸收中的屏障作用，減少病理情況下對血氨的吸收；除此之外，微生態(tài)制劑對腸道菌群的生長有重要的調(diào)控作用，減少由于細(xì)菌而導(dǎo)致的血氨升高，減少有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，進(jìn)一步保護(hù)腸道功能，降低血氨對神經(jīng)功能的影響[73-75]。沈哲等[76]運(yùn)用復(fù)方嗜酸乳桿菌片作為輔助治療方法對HE患者進(jìn)行治療，治療后發(fā)現(xiàn)觀察組患者的腸道內(nèi)乳酸桿菌屬、腸球菌屬及酵母樣真菌的菌群數(shù)量較治療前明顯增多，且明顯多于常規(guī)治療組；同時(shí)血氨水平較治療前明顯降低，肝功能明顯改善，說明嗜酸桿菌能調(diào)節(jié)腸道有益菌，降低血氨水平，改善肝功能。因此微生態(tài)制劑在預(yù)防HE發(fā)作或復(fù)發(fā)中有重要的臨床意義，且多種益生菌聯(lián)合應(yīng)用有利于減少復(fù)發(fā)性HE的發(fā)生[77]。目前微生態(tài)制劑的使用為出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)報(bào)道，但整體治療的安全性需要進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。

3 總結(jié)

通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)來治療HE的方法在臨床上日益受到重視，治療效果十分突出，研究者們?nèi)孕枰^續(xù)探索、完善治療方案。近年來的臨床研究可以考慮進(jìn)一步細(xì)化腸道有害菌群的不同種類與其致病特性，以及不同有益菌治療HE的機(jī)制，從而能得到更加精準(zhǔn)的治療方案，制定調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)治療的相關(guān)指南，更好地指導(dǎo)臨床治療。同時(shí)，目前微生態(tài)制劑在HE的治療和預(yù)防中的使用未出現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)報(bào)道，但整體治療的安全性需要進(jìn)一步的研究驗(yàn)證。