腸道微生態(tài)影響肝臟疾病的若干進(jìn)展與思考*

陳慧婷，周永健

腸道微生態(tài)系統(tǒng)是由腸道菌群及其生活的腸道環(huán)境共同構(gòu)成。腸道菌群是其核心部分，腸黏膜結(jié)構(gòu)正常和腸屏障功能穩(wěn)定是腸道微生態(tài)系統(tǒng)正常運(yùn)行的最重要的因素。腸道菌群被譽(yù)為人類“隱形的器官”，在許多疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中起著重要的作用。自1998年Marshallpo[1]提出“腸-肝軸”的概念以來(lái)，隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，宏基因組學(xué)和代謝組學(xué)的進(jìn)步，愈來(lái)愈多的研究提示腸道菌群失調(diào)在肝脂肪變、肝細(xì)胞損傷和纖維結(jié)締組織重塑等肝病進(jìn)程中有重要的作用[2]，以腸道菌群為靶點(diǎn)的診斷和治療手段也被逐步認(rèn)可。

1 腸道微生態(tài)與肝臟疾病

1.1 酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD) ALD是由大量飲酒引起的肝病。隨著病程進(jìn)展可由脂肪肝發(fā)展為酒精性肝炎，甚至肝硬化。1995年，Adachi et al報(bào)道抗生素對(duì)大鼠酒精性肝損傷具有保護(hù)作用時(shí)，首次肯定了腸道菌群在其中的作用[3]。過量飲酒會(huì)引起腸內(nèi)細(xì)菌過度生長(zhǎng)[4]和腸道菌群組成的變化[5]。ALD的腸道微生態(tài)失調(diào)表現(xiàn)為Streptococci等產(chǎn)內(nèi)毒素的細(xì)菌增多和Lactobacillus等益生細(xì)菌減少[6, 7]。同時(shí)，Lachnospiraceae、Ruminococcaceae等產(chǎn)短鏈脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)細(xì)菌顯著減少[8, 9]。隨著ALD的進(jìn)展，Akkermansiamuciniphila的數(shù)量也成比例地減少[10]。

1.2 非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD) NAFLD是世界范圍內(nèi)重要的慢性肝病之一，全球患病率為25%，而大約20%NAFLD患者會(huì)發(fā)展為非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[11]。腸道菌群被認(rèn)為是導(dǎo)致NAFLD/NASH的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素之一。NAFLD患者的腸道通透性增加[12]，腸道屏障功能的減弱可促進(jìn)細(xì)菌移位，導(dǎo)致NAFLD病情進(jìn)展，也易于導(dǎo)致小腸細(xì)菌過度生長(zhǎng)(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)[12]。細(xì)菌重要代謝產(chǎn)物SCFAs能降低肝臟膽固醇和脂肪酸的合成，增加脂質(zhì)氧化，在膽汁酸信號(hào)通路方面，腸道菌群還可以抑制FXR的活性，而FXR是脂肪生成、脂肪酸氧化、糖異生的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[13]。此外，有報(bào)道稱NAFLD患者血液酒精濃度較高，甚至在嚴(yán)格戒酒時(shí)候也較高，這可能與NAFLD患者腸道菌群紊亂導(dǎo)致產(chǎn)酒精細(xì)菌增多有關(guān)[14]。

1.3 自身免疫性肝病(autoimmune liver disease, AILD)AILD是因免疫功能紊亂引起的一組特殊類型的慢性肝病，包括自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis, AIH)、原發(fā)性膽汁性膽管炎(primary biliary cholangitis, PBC)、原發(fā)性硬化性膽管炎(primary sclerosing cholangitis, PSC)以及相互重疊的所謂的重疊綜合征[15]。研究表明[16, 17]，AIH患者腸道黏膜屏障通透性增加并存在菌群紊亂，表現(xiàn)為AIH患者血漿脂多糖(LPS)增加，糞便Bifidobacteria和Lactobacilli豐度下降，甚至在增殖細(xì)胞核抗原(pANCA)陽(yáng)性的AIH患者腸道發(fā)現(xiàn)與抗原發(fā)生交叉反應(yīng)的細(xì)菌。對(duì)PBC患者腸道菌群分析則表現(xiàn)為機(jī)會(huì)致病菌增多，如Haemophilus、Klebsiella、Neisseria、Pseudomonas、Streptococcus、Veilonella和益生菌減少，如Bifidobacterium、Lactobacillus、Ruminococcus[18, 19]。PSC患者具有較高的腸黏膜免疫應(yīng)答和小腸通透性[20]，PSC患者體內(nèi)的微生物群以Enterococcus、Fusobacterium、Lactobacillus、Morganella、Streptococcus的增多以及Anaerostipes、Coprococcus、Desulfovibrio、Phascolarctobacterium、Succinivibrio的減少為特征[21-24]。

1.4 病毒性肝炎 盡管人類已經(jīng)研發(fā)出乙肝疫苗和抗病毒藥物，慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B, CHB)仍然是一個(gè)全球性的衛(wèi)生問題。小鼠模型實(shí)驗(yàn)證明，健康的腸道菌群是清除HBV的必要條件，應(yīng)用抗生素清潔腸道后小鼠無(wú)法清除HBV感染[25]。CHB患者腸道菌群特征表現(xiàn)為Bacteroides、Bifidobacteria、Lactobacillus、Pediococcus、Prevotella、Weissella的降低和Enterococcus的增加[26-29]。研究表明[30]，與健康人群比，乙型肝炎肝硬化患者腸道菌群中Proteobacteria數(shù)量升高10倍，而Bacteroidetes數(shù)量減少13倍。研究顯示[31]，與健康人群比，慢性丙型肝炎(chronic hepatitis C, CHC)患者細(xì)菌多樣性較低。Aly et al[32]的研究發(fā)現(xiàn)，CHC患者腸道Prevotella和Feacalibacterium豐度增加，而Acinetobacter、Phascolarctobacterium和Veilonella豐度減少，其中Prevotella的增加與肝細(xì)胞、胃細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞被病毒感染有關(guān)。CHC患者常見的吸收不良引起腸道碳水化合物濃度增加。

1.5 肝硬化 肝硬化是慢性肝病進(jìn)展的結(jié)果，其預(yù)后主要與代償失調(diào)有關(guān)，如胃食管靜脈曲張、腹水、肝性腦病(hepatic encephalopathy, HE)、腸動(dòng)力的改變、胃pH值的改變、結(jié)腸膽汁酸降低。上述改變導(dǎo)致細(xì)菌過度生長(zhǎng)是肝硬化患者腸道菌群紊亂的重要原因[33]。在肝硬化進(jìn)展過程中，慢性炎癥刺激同樣是重要的影響因素，研究認(rèn)為這與Enterobacteriaceae增加和Bacteroidetes減少后，對(duì)肝臟Toll樣受體-4(TLR4)的免疫抑制作用有關(guān)，如Blautia等7α-去羥化細(xì)菌豐度降低，進(jìn)一步導(dǎo)致膽汁酸(bile acids, BAs)減少，使腸道菌群失調(diào)[34]。根據(jù)腸道菌群失調(diào)率，研究人員開發(fā)了兩個(gè)評(píng)分系統(tǒng)，分別是Bifidobacteria/Enterobacteriaceae比值(bifidobacteria/enterobacteriaceae ratio, BER)和肝硬化腸道菌群失調(diào)比值(cirrhosis dysbiosis ratio, CDR)，前者反映了腸道對(duì)抗致病菌定植的能力[27]，后者是衡量益生菌(Lachnospiraceae、Ruminococcaceae、Veillonellaceae)豐度和機(jī)會(huì)性致病菌(Enterobacteriaceae、Enterococcaceae、Staphylococcaeae)豐度的預(yù)后評(píng)分[35]。HE進(jìn)展同樣與腸道菌群成分的急劇變化有關(guān)，糞便菌群分析與頭顱核磁共振檢查證實(shí)，腸道菌群與認(rèn)知損傷相關(guān)[36]。Veillonellaceae豐度更高的肝硬化患者具有認(rèn)知能力差、內(nèi)毒素血癥、氨含量高等表現(xiàn)[37]。在HE患者，炎癥信號(hào)和具有神經(jīng)活性的微生物活動(dòng)/代謝物可以經(jīng)由腸-肝-腦軸到達(dá)大腦，誘發(fā)炎癥和腦內(nèi)神經(jīng)傳遞的變化(如Lactobacillusrhamnosus對(duì)GABA受體表達(dá)的影響)，這些與HE患者行為和睡眠模式變化相關(guān)[38]。

1.6 肝細(xì)胞癌((hepatocellular carcinoma, HCC)HCC是肝臟最常見的惡性腫瘤。腸道菌群和HCC之間關(guān)系的推測(cè)最初來(lái)源于對(duì)腸道持續(xù)清潔小鼠(偽無(wú)菌鼠)的研究，用四氯化碳等肝癌誘導(dǎo)劑分別干預(yù)偽無(wú)菌鼠和正常小鼠，結(jié)果在偽無(wú)菌鼠癌變率相對(duì)更低[39]，進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)細(xì)菌移位及其與TLRs的相互作用，在肝癌發(fā)生過程中起著關(guān)鍵作用[40]。腸道菌群(如Bacteroides、Clostridium、Desulfovibrio)可將初級(jí)BAs轉(zhuǎn)化為次級(jí)BAs，可增加TLR2在肝星狀細(xì)胞上的表達(dá)。同時(shí)，脂磷壁酸(革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁上的TLR2配體)濃度增加，可促進(jìn)肝星狀細(xì)胞衰老相關(guān)表型的表達(dá)[41]。次級(jí)BAs也能抑制CXCL16的表達(dá)，而CXCL16參與肝臟招募NKT細(xì)胞，而NKT細(xì)胞負(fù)責(zé)殺死腫瘤細(xì)胞[42]。血液細(xì)菌遺傳物質(zhì)分析有助于早期對(duì)HCC的診斷，有研究證實(shí)Bifidobacterium、Pseudomonas、Streptococcus、Staphylococcus、Trabulsiella可用于預(yù)測(cè)肝細(xì)胞癌的發(fā)生。

2 臨床針對(duì)基于腸道微生態(tài)的肝病患者應(yīng)對(duì)策略

調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)的臨床策略有很多，包括抗生素、益生菌、益生元、合生元和糞菌移植(FMT)等。Han et al[43]研究了來(lái)自4個(gè)中心的117項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的酒精性肝炎患者，服用益生菌(包含Lactobacillussubtilis和Streptococcusfaecium)1周，內(nèi)毒素血癥減少且肝酶改善。也有報(bào)道[44,45]，F(xiàn)MT有助于治療重度酒精性肝炎。一項(xiàng)納入1309例NAFLD患者的薈萃分析表明，益生菌顯著降低了BMI、轉(zhuǎn)氨酶、血清膽固醇和甘油三酯水平[46]，給予NAFLD患者益生菌VSL#3(一種由Bifidobacterium、Lactobacillus、Streptococcusgenera組成的多菌株制劑)，通過增加PPAR-α活性和降低TNF-α水平、下調(diào)iNOS和COX-2的表達(dá)，從而限制了肝臟的氧化和炎癥損傷[47]。益生菌也能改善HE、預(yù)防HE進(jìn)展和肝損害，提高生活質(zhì)量。Stadlbauer et al[48]報(bào)道了一項(xiàng)采用Lactobacilluscasei治療酒精性肝硬化患者的研究，結(jié)果顯示Lactobacilluscasei可調(diào)節(jié)TLR4的表達(dá)和IL-10的分泌，進(jìn)而修復(fù)酒精性肝硬化患者嗜中性粒細(xì)胞的吞噬能力。關(guān)于病毒性肝炎的臨床試驗(yàn)表明，在相當(dāng)一部分持續(xù)HBeAg陽(yáng)性的患者，F(xiàn)MT可誘導(dǎo)清除HBeAg[49,50]。采用糞菌膠囊的方式給藥能顯著改善HE患者的認(rèn)知能力并上調(diào)Bifidobacteriaceae、Ruminococcaceae豐度以及下調(diào)Streptococcaceae和Veillonellaceae豐度。

3 思考

隨著對(duì)腸-肝軸認(rèn)識(shí)的加深，腸道微生態(tài)對(duì)肝臟疾病的作用越來(lái)越受到重視。以腸道菌群為核心的治療手段也不斷被重新認(rèn)識(shí)。但有關(guān)肝臟疾病腸道微生態(tài)的研究尚且存在如下局限性：(1)腸道菌群紊亂是肝臟疾病重要的病因之一，目前的研究多集中在相關(guān)性的探索方面，與菌群相關(guān)的致病機(jī)制仍需深入的研究；(2)特征菌群作為肝臟疾病生物標(biāo)記物的報(bào)道日益增多，但腸道菌群特征具有較明顯的地域差異，尚需更多大樣本、大范圍、多中心的研究支持；(3)以菌群為核心的治療手段，尤其是FMT的應(yīng)用，前期研究多建立在動(dòng)物模型上，動(dòng)物與人類的腸道菌群存在種屬差異，類似的肝病動(dòng)物模型是否能很好地替代人類疾病需要深思，尤其是嚙齒類動(dòng)物的模型存在嗜食糞便的行為，更會(huì)對(duì)菌群研究產(chǎn)生干擾；(4)以菌群為核心的治療手段涉及微生物制劑，不同的制備流程和微生物來(lái)源都可能對(duì)疾病的干預(yù)效果產(chǎn)生影響，甚至引起不良反應(yīng)。制定規(guī)范、科學(xué)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是建立以菌群為核心的治療方法的重要保障。腸道微生態(tài)與肝臟疾病緊密相關(guān)，在該領(lǐng)域仍迫切需要大規(guī)模、高質(zhì)量、多中心的研究，且需仔細(xì)評(píng)估腸道菌群作為肝臟疾病診療手段的有效性和安全性，為肝臟疾病的防治提供科學(xué)、可靠的依據(jù)。