腸道菌群改變在肝臟疾病中作用的研究進展

張克慧 曹夢醒 師 哲 周蒙恩 李 勇

腸道菌群改變與多種疾病相關(guān)，尤其是免疫介導(dǎo)的疾病，如1 型糖尿病、類風濕關(guān)節(jié)炎、多發(fā)性硬化癥和炎癥性腸病等，還可能參與了多種肝臟疾病的發(fā)生和發(fā)展。種族、年齡、飲食習(xí)慣、地域和藥物等均可使腸道菌群發(fā)生改變[1]；此外，還需綜合考慮其他因素，如乙醇攝入、肝病分期等[2]。目前研究顯示，腸道菌群改變參與了非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）、酒精性肝病、自身免疫性肝炎（AIH）、原發(fā)性膽汁性膽管炎（PBC）和原發(fā)性硬化性膽管炎（PSC）等疾病的發(fā)病機制，菌群移植、益生菌干預(yù)等方法在肝臟疾病的治療中顯示出一定的效果。本文就腸道菌群改變在一些常見肝臟疾病中的作用，以及腸道菌群調(diào)節(jié)用于肝臟疾病治療方面的研究進展作一綜述。

1 腸道菌群改變與肝臟疾病的關(guān)系

1.1 酒精性肝病

研究表明，乙醇及其代謝產(chǎn)物乙醛可破壞腸上皮細胞緊密連接蛋白，導(dǎo)致酒精性肝病患者的腸上皮屏障損傷，從而引起腸道菌群移位的發(fā)生[3]。另有研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照組小鼠相比，持續(xù)用乙醇灌胃1 周的小鼠外周血中可檢測到移位細菌，且外周血內(nèi)毒素水平升高，但未發(fā)現(xiàn)腸道細菌過度生長現(xiàn)象，而持續(xù)用乙醇灌胃3 周后，常規(guī)細菌培養(yǎng)結(jié)果顯示腸道需氧菌和厭氧菌數(shù)量均增加[4]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，長期攝入乙醇的動物和患者腸道內(nèi)抗菌蛋白的表達明顯受到抑制，這表明乙醇導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào)與抗菌蛋白表達下調(diào)相關(guān)[4-5]。Llopis 等[6]的研究分別采用健康者和酒精性肝病患者的腸道菌群對無菌小鼠進行菌群移植，并與用乙醇飼喂的小鼠進行腸道菌群的對比分析，結(jié)果表明乙醇相關(guān)性腸道菌群失調(diào)參與了酒精性肝病的發(fā)展。

1.2 NAFLD

肥胖和胰島素抵抗是非酒精性脂肪性肝炎（NASH）的危險因素。動物實驗表明腸道菌群改變在肥胖和NAFLD 發(fā)病中起著重要的作用[7]。腸道菌群的改變與肥胖及代謝之間是相互作用、相互影響的。腸道菌群的改變可影響機體腸道中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和新陳代謝，導(dǎo)致肥胖和NAFLD；肥胖小鼠的腸道菌群改變與促進肥胖及肝脂肪變性的細菌移位有關(guān)[8]。臨床研究顯示，與健康者相比，NAFLD 患者出現(xiàn)了小腸細菌過度生長、腸上皮細胞緊密連接受損和腸黏膜通透性增高，這些加重了肝脂肪變性的嚴重程度[9]。

1.3 AIH

目前普遍認為AIH 的發(fā)病機制是T 淋巴細胞介導(dǎo)的肝細胞破壞、免疫細胞功能調(diào)節(jié)的失衡及免疫耐受缺失引起的對外來抗原的免疫應(yīng)答缺陷。導(dǎo)致AIH 免疫耐受缺失的機制尚未明確，目前研究表明遺傳易感性、分子擬態(tài)，以及Th17 細胞與Treg 細胞比例失衡是導(dǎo)致該病發(fā)生的關(guān)鍵因素[10]。此外，腸道菌群改變也被認為是導(dǎo)致自身免疫反應(yīng)異常的重要因素。2020 年的一項研究顯示，相較于采用激素治療的AIH 患者，未用激素治療的患者的腸道菌群多樣性降低且更易發(fā)生耐藥，其中韋榮氏球菌屬的豐度與AST 水平及肝組織炎性反應(yīng)嚴重程度呈正相關(guān)[11]。Liwinski 等[12]的研究發(fā)現(xiàn)，AIH 患者的腸道菌群發(fā)生了顯著改變，其中雙歧桿菌數(shù)量的減少與病情未能緩解有關(guān)。研究表明小鼠腸道菌群失調(diào)可能與Foxp3+Treg 細胞功能缺陷誘導(dǎo)的自身免疫反應(yīng)有關(guān)，并且腸道菌群改變可顯著影響自身免疫性疾病的預(yù)后，提示益生菌在自身免疫性疾病的治療中具有潛在的應(yīng)用價值[13]。

1.4 PSC 和PBC

研究發(fā)現(xiàn)，與健康者相比，PSC 患者存在腸道菌群失調(diào)，其特征是細菌的生物多樣性降低，菌群組成改變，相關(guān)網(wǎng)絡(luò)密度降低[14]。在PSC 患者中，β-微管蛋白-5（TBB-5）已被鑒定為核周型抗中性粒細胞胞漿抗體（p-ANCA）的靶抗原，但p-ANCA幾乎可與所有腸道細菌中存在的FtsZ 抗原發(fā)生交叉反應(yīng)，這反映了遺傳易感的PSC 患者對腸道菌群抗原的異常免疫反應(yīng)[15]。PBC 相關(guān)研究也顯示，線粒體抗體可與PBC 患者糞便中分離出的大腸桿菌蛋白發(fā)生反應(yīng)[16]。

1.5 肝硬化

肝硬化為多種肝臟疾病的終末階段。Chen 等[17]的研究顯示，與健康者相比，肝硬化患者的糞便菌群中，擬桿菌數(shù)量減少，變形桿菌和梭狀桿菌數(shù)量增加；進一步研究顯示鏈球菌科數(shù)量與肝硬化嚴重程度呈正相關(guān)，而毛螺菌科數(shù)量與肝硬化嚴重程度呈負相關(guān)。一項大樣本研究結(jié)果顯示，肝硬化患者與健康者的腸道菌群組成存在顯著差異，并且腸道菌群的改變與肝硬化患者的認知功能障礙相關(guān)[18]。另有研究對乙型肝炎患者、酒精性肝硬化患者及健康者的糞便菌群進行分析，發(fā)現(xiàn)與健康者相比，前兩者腸道中致病性腸桿菌科數(shù)量增加，雙歧桿菌數(shù)量減少[19]。動物實驗結(jié)果也顯示，四氯化碳誘導(dǎo)的肝硬化大鼠腸道中腸桿菌科數(shù)量增加[20]。另一項研究結(jié)果顯示，相較于正常小鼠，肝纖維化小鼠腸道中革蘭陽性厭氧梭菌數(shù)量減少，細菌移位發(fā)生率及需氧菌/厭氧菌的比值升高[21]。上述研究表明，腸道菌群失調(diào)及細菌移位與肝臟疾病尤其是肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)。

2 肝臟疾病中腸道菌群移位的機制

腸道菌群在維持機體內(nèi)穩(wěn)態(tài)、調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)等方面發(fā)揮著重要作用，腸道菌群失調(diào)可能會導(dǎo)致多種疾病。腸道菌群移位可引起腸外器官損傷，肝臟由于腸-肝軸及血供等因素而首當其沖。細菌移位是指活菌及其產(chǎn)物從腸腔向腸系膜淋巴結(jié)或其他腸外器官和部位遷移[22]。肝臟血液可通過門靜脈與小腸及結(jié)直腸的靜脈相匯融，這使得肝臟容易暴露于通過門靜脈從腸腔轉(zhuǎn)移的細菌及其產(chǎn)物。組成肝臟的細胞除了實質(zhì)性肝細胞外，還有非實質(zhì)性細胞，包括免疫細胞和非免疫細胞。肝臟免疫系統(tǒng)成員包括Kupffer 細胞、NK 細胞、NKT 細胞、T 細胞和B 細胞等，這些細胞共同調(diào)節(jié)肝臟免疫系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)。一般來說，肝臟免疫系統(tǒng)會耐受這些細菌及其產(chǎn)物，以避免過激的免疫反應(yīng)，此即“肝臟耐受性”[23]。

腸道菌群移位至肝臟的途徑除了門靜脈以外，還有腸黏膜。在生理狀態(tài)下，腸黏膜具有通透性，可以選擇性過濾物質(zhì)。腸上皮細胞構(gòu)成的完整屏障可阻止大量腸源性物質(zhì)的轉(zhuǎn)運[23]。因此，在健康機體中，只有少量移位的腸道細菌及其產(chǎn)物到達肝臟。膽道梗阻、肝硬化介導(dǎo)的肝功能障礙或門脈高壓可能會減少膽汁酸的分泌，腸腔內(nèi)膽汁酸缺乏可引起腸黏膜萎縮和水腫，腸上皮細胞緊密連接損傷，以及腸上皮細胞增殖與凋亡的失衡，可誘導(dǎo)肝臟內(nèi)炎性細胞因子產(chǎn)生及氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生，還能抑制腸道運動功能，從而導(dǎo)致細菌過度生長，并能改變腸道菌群的組成，造成腸黏膜屏障破壞，腸黏膜通透性增高而發(fā)生腸漏，導(dǎo)致細菌移位[24-26]。

腸道細菌及其產(chǎn)物的移位可能會破壞肝臟的穩(wěn)態(tài)，并可激活天然免疫系統(tǒng)使肝臟炎性反應(yīng)加劇。移位的細菌產(chǎn)物可通過模式識別受體[如Toll 樣受體（TLR）]促進肝臟免疫細胞的激活。此外，內(nèi)皮細胞、膽管上皮細胞和肝星狀細胞等肝臟非免疫細胞可通過TLR 與細菌產(chǎn)物發(fā)生反應(yīng)[23]。激活的TLR 信號可誘導(dǎo)肝臟先天免疫反應(yīng)，包括細胞因子和干擾素-1（IFN-1）的產(chǎn)生。受損的肝臟細胞也會釋放產(chǎn)物激活TLR 信號，引發(fā)無菌性炎性反應(yīng)[27]。

3 腸道菌群調(diào)節(jié)用于肝臟疾病的治療

目前菌群移植或補充益生菌治療已被應(yīng)用于多種疾病，具有較好的臨床應(yīng)用前景。有臨床研究顯示，對有較高遺傳風險的1 型糖尿病患兒早期補充腸道益生菌，可降低胰島發(fā)生自身免疫反應(yīng)的風險[28]。給予類風濕關(guān)節(jié)炎患者嗜酸乳桿菌、干酪乳桿菌和雙歧桿菌口服后，患者28 個關(guān)節(jié)的疾病活動度評分改善，血清高敏C 反應(yīng)蛋白水平顯著降低[29]。給予乳糜瀉患兒植物乳桿菌和副干酪乳桿菌口服，結(jié)果顯示，與安慰劑組相比，益生菌組的患兒外周血中針對組織谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶的IgA 自身抗體水平明顯下降[30]。

在肝臟疾病治療中，采用藥物或益生菌干預(yù)取得了一定的效果。有研究給予肝硬化嚙齒類動物抗生素（諾氟沙星）或益生菌（雙歧桿菌）治療，結(jié)果顯示腸道內(nèi)腸桿菌數(shù)量減少，雙歧桿菌和乳桿菌數(shù)量增多，機體內(nèi)毒素水平降低，肝功能得到改善[31]。在肝硬化患者中，艱難梭菌感染（CDI）的發(fā)生率較高，對此類患者應(yīng)用腸道菌群移植治療獲得了一定的效果[32]。另有研究表明，乳桿菌和雙歧桿菌可產(chǎn)生膽汁鹽水解酶（BSH），而活性BSH 可降低小鼠體質(zhì)量、血漿膽固醇和三酰甘油的水平，有望被用于肝脂肪變性、高膽固醇血癥患者的治療[33]。

4 小結(jié)與展望

綜上所述，慢性肝臟疾病患者存在腸道菌群的改變，腸道菌群改變可能參與了肝臟疾病的發(fā)生和發(fā)展，腸道菌群調(diào)節(jié)用于肝臟疾病的治療取得了一定的效果。目前有關(guān)菌群移植、益生菌治療的臨床文獻較少，現(xiàn)有研究主要聚焦于安全性和腸道菌群的變化方面。菌群移植、益生菌治療是很有潛力的肝臟疾病治療選擇。今后需開展大樣本的動物和臨床研究，從藥效學(xué)、藥代動力學(xué)、菌群移植供體和受體的選擇、給藥方式、藥物劑型的選擇、安全性及有效性等方面進行深入的探究。然而，盡管研究表明調(diào)節(jié)腸道菌群有助于改善受損的肝功能，但由于肝臟疾病的發(fā)病機制和治療涉及多個方面，故針對腸道菌群的治療可作為綜合治療方法中的一個方面。未來有望通過益生菌干預(yù)以改善腸道菌群失調(diào)，抑制腸道細菌過度生長，從而改善肝功能，預(yù)防肝臟炎性反應(yīng)及纖維化的發(fā)生和發(fā)展。