肝硬化患者口腔和腸道菌群相關(guān)性研究進(jìn)展*

畢炯炯 馬英杰

1.河南中醫(yī)藥大學(xué)第五臨床醫(yī)學(xué)院 (河南 鄭州, 450003) 2.河南中醫(yī)藥大學(xué)人民醫(yī)院/鄭州人民醫(yī)院消化內(nèi)科

肝硬化是慢性肝病的終末期病理過程。由于各種原因?qū)е赂渭?xì)胞彌漫性壞死,正常肝小葉結(jié)構(gòu)被破壞,引起肝內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)紊亂,最終可出現(xiàn)肝功能衰竭[1]。疾病早期可無明顯癥狀,但隨著病情進(jìn)展會(huì)出現(xiàn)多種嚴(yán)重并發(fā)癥。全球每年約有100萬人死于肝硬化,其已成為全球發(fā)病率和死亡率不斷上升的原因之一[2]。因此,掌握有效的診斷方法和治療措施是關(guān)鍵。近些年,研究發(fā)現(xiàn)微生物群及其代謝產(chǎn)物通過參與各種免疫反應(yīng)直接或間接影響肝硬化的發(fā)生發(fā)展[3,4]。靶向調(diào)控微生物、減少代謝物質(zhì)堆積、改善全身免疫狀態(tài)、緩解持續(xù)性炎癥反應(yīng)已成為肝硬化診治新策略。

1 腸道菌群與肝硬化

1.1 腸道菌群的結(jié)構(gòu)及功能 人體腸道內(nèi)定植有100萬億個(gè)微生物,主要由厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門構(gòu)成[5]。這些微生物群的組成結(jié)構(gòu)和數(shù)量會(huì)因宿主年齡、性別、解剖部位、飲食習(xí)慣、理化及免疫因素的影響而存在差異。盡管如此,腸道菌群能和諧穩(wěn)定的棲息于腸道中,可歸因于以下功能:①能夠攝取和合成膽汁酸、維生素、短鏈脂肪酸等營(yíng)養(yǎng)代謝產(chǎn)物;②通過調(diào)節(jié)腸道pH值和競(jìng)爭(zhēng)營(yíng)養(yǎng)成分來抵御病原菌定植,維持腸道上皮的完整性;③調(diào)節(jié)固有性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞的發(fā)育、穩(wěn)態(tài)和功能[5]。腸道菌群通過消化、營(yíng)養(yǎng)、免疫等途徑來維持機(jī)體健康。

1.2 腸道菌群在肝硬化中的結(jié)構(gòu)組成及作用機(jī)制 慢性肝病的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群具有相關(guān)性,其在結(jié)構(gòu)組成上擁有特征性改變。研究發(fā)現(xiàn),肝硬化患者糞便中有益菌群如乳酸菌屬、雙歧桿菌屬和擬桿菌屬豐度減少,而潛在病原菌,如變形桿菌屬、梭桿菌屬、韋榮球菌屬和鏈球菌屬豐度增加[6]。Bajaj等[7]發(fā)現(xiàn)酒精性肝硬化患者內(nèi)毒素水平及腸桿菌科豐度較高,且原生菌與非原生菌比例失調(diào),并與內(nèi)毒素水平呈負(fù)相關(guān)。非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者的腸道菌群組成及代謝功能隨纖維化的進(jìn)展程度而變化[6]。Boursier等[8]發(fā)現(xiàn)非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者擬桿菌門的豐度較高,普雷沃氏菌屬的豐度較低,且在肝纖維化程度高的患者中疣微球菌屬豐度較高。

肝硬化的發(fā)生發(fā)展與局部或全身免疫、血管和炎癥變化相關(guān),而這些變化直接或間接的影響腸道菌群的結(jié)構(gòu)、功能以及腸道屏障的完整性[9]。“腸-肝”軸作為胃腸道和肝臟之間相互作用的通道,通過膽道、門靜脈和體循環(huán),將腸源性代謝產(chǎn)物、內(nèi)毒素、炎癥介質(zhì)等直接運(yùn)輸?shù)礁闻K,使得肝臟發(fā)生病理性改變,同時(shí)腸道又受到肝臟反饋,調(diào)控代謝功能并影響腸道屏障完整性和微生物群組成[10]。一方面,肝硬化時(shí)腸道條件致病菌過度生長(zhǎng),導(dǎo)致腸道菌群紊亂,易位的微生物及其代謝產(chǎn)物通過門靜脈傳遞,并被肝細(xì)胞表面的模式識(shí)別受體(如TLRs和NLRs)識(shí)別,激活肝臟固有性免疫反應(yīng),并通過TLR4/MYD88/NF-κB通路,促進(jìn)炎癥因子表達(dá)和肝星狀細(xì)胞的激活,細(xì)胞外基質(zhì)過度沉積,導(dǎo)致肝臟炎癥和纖維化進(jìn)行性加重[11-13]。另一方面,進(jìn)行性肝功能損傷會(huì)影響膽汁酸受體FXR的調(diào)節(jié)及膽汁酸的排泄,導(dǎo)致腸道內(nèi)膽汁酸缺乏,易造成細(xì)菌移位,而腸道菌群紊亂可使膽汁酸解偶聯(lián),產(chǎn)生次級(jí)膽汁酸,抑制FXR,破壞了腸道屏障功能,部分腸道細(xì)菌或其產(chǎn)物進(jìn)入體循環(huán)[14-16],此外腸內(nèi)抗菌肽、免疫球蛋白A分泌減少以及Toll樣受體的持續(xù)激活會(huì)引發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)[17],導(dǎo)致持續(xù)的肝細(xì)胞損傷。盡管目前認(rèn)為腸道菌群與宿主肝臟和免疫細(xì)胞的相互作用可影響肝硬化的病理機(jī)制,但仍需更進(jìn)一步的研究,為未來微生物的靶向治療提供依據(jù)。

2 口腔菌群與肝硬化

2.1 口腔菌群的結(jié)構(gòu)及功能 口腔微生物群是人體第二大復(fù)雜的微生物群,主要包含6個(gè)優(yōu)勢(shì)門:厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門、螺旋菌門和梭桿菌門[18]?？谇簧鷳B(tài)系統(tǒng)因生態(tài)位點(diǎn)不同而存在結(jié)構(gòu)組成差異。據(jù)報(bào)道,健康人群中唾液及頰黏膜的優(yōu)勢(shì)門為厚壁菌門和擬桿菌門,而齦上菌斑 則以變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門及梭桿菌門為主[19]。此外,口腔微生物群的組成結(jié)構(gòu)會(huì)隨著年齡及牙列狀態(tài)的改變而波動(dòng),如頰黏膜菌群中螺旋體的豐度會(huì)隨年齡的增長(zhǎng)而增加[20]。平衡的口腔微生態(tài)環(huán)境能抵抗病原體,調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng),維持機(jī)體的健康。而失衡的口腔菌群則會(huì)通過消化道、血液循環(huán)或者直接擴(kuò)散等方式引起口腔及全身性疾病。研究發(fā)現(xiàn),口腔疾病與慢性肝病間存在共同的危險(xiǎn)因素,如糖尿病、吸煙、飲酒等[21]。此外,牙周疾病與慢性肝病進(jìn)展之間也存在相關(guān)性[22]。Wang等[23]發(fā)現(xiàn),NAFLD患者口腔易發(fā)生牙齦卟啉單胞菌感染,且會(huì)加快促進(jìn)NAFLD轉(zhuǎn)變成NASH,甚至發(fā)展為肝硬化。在HCV肝硬化患者唾液中發(fā)現(xiàn)密螺旋體、月形單胞菌及毛螺旋菌顯著富集[24]。由此可見,肝硬化患者口腔菌群的結(jié)構(gòu)組成同樣也發(fā)生了改變,而這些特征性的口腔菌群有望成為肝硬化非侵入性診斷和后期療效評(píng)估的潛在生物標(biāo)志物。

2.2 口腔菌群與腸道菌群在肝硬化中的關(guān)系 肝硬化的一個(gè)顯著特征是口腔起源的微生物能入侵腸道[6],但口腔菌群移位至腸道后具體的作用機(jī)制仍有待研究。Qin等[25]比較了肝硬化患者和健康人群的口腔和糞便菌群,結(jié)果顯示肝硬化患者糞便中富集大量口腔來源的微生物,其中鏈球菌、韋榮球菌豐度明顯高于健康人群。Bajaj等[26]發(fā)現(xiàn)在肝硬化的病程中,存在口腔細(xì)菌易位到腸道并過度增殖的現(xiàn)象。此外,口腔中最常見的鏈球菌,能在肝硬化患者的糞便中被大量檢出,再次提示口腔菌群侵入腸道[27]。由此可見,口腔微生物組至少可以影響肝硬化患者的遠(yuǎn)端腸道微生物組成。然而,目前尚無直接證據(jù)證明肝硬化患者口腔菌群結(jié)構(gòu)的變化是否受腸道來源的微生物影響,或是腸道菌群直接定植在口腔中。但對(duì)于結(jié)直腸疾病,則更傾向于是腸道菌群代謝產(chǎn)物以主動(dòng)吸收及破壞腸道屏障的方法,通過血液或淋巴循環(huán)對(duì)口腔靶向作用[28],并間接影響口腔菌群的結(jié)構(gòu)組成。

2.3 口腔菌群在肝硬化中的作用機(jī)制 由于肝硬化導(dǎo)致腸道pH值和膽汁酸失調(diào)的改變,使得口腔菌群能夠侵入腸道[29]。而腸道微生態(tài)失調(diào)、腸道屏障受損以及肝臟和全身炎癥反應(yīng)又是導(dǎo)致肝硬化病理學(xué)機(jī)制的關(guān)鍵[30,31]。腸道似乎在此充當(dāng)了口腔與肝臟間的通道?？谇痪涸诟斡不械淖饔每赡芡ㄟ^以下途徑實(shí)現(xiàn):①直接途徑:“口-肝”軸。口腔微生態(tài)失衡后,牙周細(xì)菌、內(nèi)毒素(如脂多糖)以及局部產(chǎn)生的炎癥介質(zhì)通過發(fā)炎的牙周組織上皮進(jìn)入血液循環(huán),并通過肝動(dòng)脈運(yùn)輸?shù)礁闻K,導(dǎo)致菌血癥從而加重肝臟損傷。②間接途徑:“口-腸-肝”軸。牙周炎相關(guān)細(xì)菌通過唾液進(jìn)入腸道后,使得腸道微生態(tài)失調(diào)和腸道屏障功能受損,從而導(dǎo)致腸道菌群易位、內(nèi)毒素血癥和全身炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn),口服與牙周炎相關(guān)的細(xì)菌,如牙齦卟啉單胞菌和聚集性放線菌可導(dǎo)致腸道菌群失衡,回腸緊密連接蛋白的基因表達(dá)降低,腸屏障功能受損,并出現(xiàn)全身性內(nèi)毒素血癥、胰島素抵抗和肝臟脂肪變性[32-34],這些影響可能直接或間接損害肝臟?？谇?、肝臟和腸道中的炎癥會(huì)導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥和全身炎癥反應(yīng),這正是代償期肝硬化向失代償和慢性肝衰竭急性進(jìn)展的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素[35]。

3 肝硬化相關(guān)微生物治療現(xiàn)狀

3.1 抗生素 抗生素已被廣泛用于治療及預(yù)防肝硬化相關(guān)并發(fā)癥,如自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎、肝性腦病及小腸細(xì)菌過度生長(zhǎng)等。利福昔明是一種不可吸收的口服廣譜抗生素,對(duì)于治療肝性腦病和改善失代償期肝硬化的各種并發(fā)癥有良好治療效果。其可能是通過影響微生物的代謝功能,促進(jìn)血清長(zhǎng)鏈不飽和脂肪酸水平的升高,減少促炎因子的表達(dá)來達(dá)到治療目的[36]。同樣,諾氟沙星和新霉素通過改變細(xì)菌易位和過度生長(zhǎng)來改善肝硬化患者的肝功能[37]。然而,長(zhǎng)期使用抗生素可能會(huì)增加肝硬化患者細(xì)菌耐藥性及多重耐藥的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 益生菌、益生元、合生元 益生菌是有益健康的活微生物。一項(xiàng)薈萃分析顯示,對(duì)NAFLD和NASH患者使用益生菌后,可降低ALT、總膽固醇和TNF-α水平,改善胰島素抵抗[38]。益生菌治療肝硬化等慢性肝病時(shí),可降低動(dòng)脈血氨濃度、住院頻數(shù)和肝性腦病的進(jìn)展[6,36]。此外,使用益生菌菌株Lactobacillus GG和干酪乳桿菌可緩解肝硬化患者的內(nèi)毒素血癥和炎癥反應(yīng),而乳桿菌和雙歧桿菌的組合也能改善患者肝臟的免疫功能[39]。益生元是指那些不被宿主消化吸收,卻能改變腸道菌群組成的有機(jī)物。乳果糖已經(jīng)常規(guī)用于肝性腦病的治療,其能促進(jìn)肝硬化患者雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長(zhǎng)[40]。此外,果膠可以通過促進(jìn)擬桿菌的生長(zhǎng)和抑制酒精引起的擬桿菌的減少來預(yù)防肝臟疾病,其有望作為肝臟疾病的治療藥物[41]。合生元是益生菌和益生元的組合。NAFLD患者使用合生元后,ALT水平和脂肪肝均有明顯改善[42]。由于益生元支持益生菌,因此合生元的使用可能會(huì)提高治療效果效率。

3.3 糞菌移植(FMT) FMT是一種通過在腸道中移植健康供體的糞便菌群來改善微生物群失衡的方法。多用于治療炎癥性腸病、嚴(yán)重或復(fù)發(fā)性艱難梭狀芽胞桿菌感染等。目前已有關(guān)于肝臟疾病中應(yīng)用FMT治療的相關(guān)研究。在動(dòng)物模型中,FMT可改變對(duì)乙醇高度敏感的小鼠的腸道菌群,并改善酒精性肝損傷[43]。此外,FMT對(duì)肝臟脂質(zhì)積累以及肝臟組織學(xué)改變也有益處[44]。FMT治療NASH患者的結(jié)果顯示,FMT治療肝損傷是安全有效的,也能改善嚴(yán)重肝損傷和生存率[6,36]。目前,FMT已成功用于伴有肝性腦病和重度酒精性肝炎的肝硬化患者[44]。在肝硬化和復(fù)發(fā)性肝性腦病患者中,口服FMT膠囊安全有效且耐受性良好。這些膠囊富含乳酸菌科和疣微球菌科,可以改善微生物失調(diào)、十二指腸黏膜多樣性和抗菌肽的表達(dá),并降低血清LPS結(jié)合蛋白水平[45]。盡管FMT作為一種潛在的微生物靶向治療方法,但并未廣泛應(yīng)用于肝病的治療。

3.4 噬菌體 噬菌體是專門針對(duì)某種細(xì)菌菌株的病毒。相比于抗生素,利用噬菌體制劑來治療細(xì)菌感染,可以有效針對(duì)特定細(xì)菌種類或菌株,并通過自我復(fù)制和傳播,感染目標(biāo)細(xì)菌。目前使用噬菌體治療肝病的相關(guān)研究仍集中在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)上。Duan等[46]發(fā)現(xiàn)酒精性肝炎患者糞腸球菌水平顯著升高,在接受糞腸球菌噬菌體的小鼠中糞腸球菌數(shù)量減少,且血清ALT、甘油三酯水平及肝臟脂肪變性程度較低,表明針對(duì)糞腸球菌的噬菌體改善了酒精性肝炎的肝損傷和脂肪變性。另一項(xiàng)研究表明,利用噬菌體選擇性清除產(chǎn)生乙醇的肺炎克雷伯菌菌株,可以防止飲食誘導(dǎo)的小鼠脂肪性肝炎的發(fā)生[47]。慢性肝病常伴有腸道菌群紊亂,因此,在不干擾整個(gè)腸道環(huán)境的情況下應(yīng)用噬菌體選擇性地清除致病菌,或可成為慢性肝病的新型治療方法。盡管有臨床研究顯示,用噬菌體療法治療胃腸道細(xì)菌感染是相對(duì)安全的[48,49]。但也有報(bào)道稱,噬菌體可引起嚴(yán)重的免疫反應(yīng)[50],因此,仍需大量的臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證此方法的安全性和有效性。

4 展望

過去的研究多集中在腸道菌群上,基于微生物檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展,口腔微生物群在肝硬化病程進(jìn)展中也起著重要作用,但具體作用機(jī)制尚未完全明了。雖然相較于腸道,口腔標(biāo)本取材相對(duì)方便,但其微生物信息卻很有限,口腔微生物組成結(jié)構(gòu)改變是否能顯示肝臟疾病的不同狀態(tài)仍需探索。未來隨著對(duì)微生物組群認(rèn)識(shí)的不斷深入,口腔微生物群或可成為肝硬化輔助診斷和預(yù)后評(píng)估的潛在的生物標(biāo)志物,另外也可繼續(xù)探索更多其他不同部位的微生物群與肝硬化發(fā)病機(jī)制的關(guān)系,開辟新的診斷和治療思路。針對(duì)現(xiàn)有微生物群與肝硬化的相關(guān)作用機(jī)制的研究,總結(jié)了包括抗生素、補(bǔ)充益生菌、益生元或合生元、FMT、噬菌體等多種微生物治療方法,現(xiàn)有方法似乎多集中在減少腸源性內(nèi)毒素、改善菌群失調(diào)及減少菌群異位方面,未來或可從保護(hù)腸道黏膜屏障等其他方面入手探尋新的治療方法。