腸道菌群與自身免疫性肝病的研究進展

趙小玲, 鄭吉敏, 杜季康

(1.華北理工大學(xué) 研究生學(xué)院，河北 唐山 063210；2.河北省人民醫(yī)院 a.消化科；b.肝膽胰脾外科，河北 石家莊 050051)

自身免疫性肝病(autoimmune liver disease, AILD)是一組與異常的自身免疫相關(guān)的肝臟疾病，其以免疫介導(dǎo)的膽管或肝細胞損傷為特征，主要包括自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis, AIH)、原發(fā)性膽汁性膽管炎(primary biliary cirrhosis, PBC)、原發(fā)性硬化性膽管炎(primary sclerosing cholangitis, PSC)等[1]。肝臟是最早發(fā)現(xiàn)的自身免疫性攻擊部位之一[2]，但AILD的病因尚不完全清楚，近年來研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群失調(diào)可能在AILD的發(fā)生與發(fā)展中起著重要作用，現(xiàn)就腸道菌群對AILD的影響作一綜述。

1 腸道菌群與AILD

人類腸道是由數(shù)萬億細菌組成的多樣且復(fù)雜的微生物生態(tài)系統(tǒng)，腸道微生物參與宿主多種生理功能，包括食物消化、營養(yǎng)攝人、免疫調(diào)節(jié)、腸道發(fā)育、腸動力、大腦發(fā)育和行為等[3]。雖然細菌破壞人體屏障通常會導(dǎo)致顯性感染，但越來越多的證據(jù)表明微生物可通過受損的腸道屏障轉(zhuǎn)移到腸外部位，在自身免疫性疾病和其他慢性非傳染性疾病的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。腸道屏障既是防止病原體入侵的重要防線，又是培養(yǎng)免疫細胞、吸收營養(yǎng)和排泄廢物的場所。雖然厚厚的黏液層、抗菌肽和免疫球蛋白A有助于維持腸道屏障功能，但宿主防御系統(tǒng)的紊亂與微生物群落組成的改變，可能導(dǎo)致病理學(xué)破壞和隨后的疾病狀態(tài)。

肝臟作為人體最大的器官，接受來自肝動脈及門靜脈的雙重供血，其中門靜脈供血量約占70%。門靜脈主要收集來自腸道及脾臟的靜脈血。腸道屏障受到破壞時，腸源性抗原及細菌可通過門靜脈進入肝臟，刺激肝臟中的免疫受體。因此，肝臟不斷地與食物源性抗原和細菌成分對抗，發(fā)揮清除有害病原體及毒素，維持免疫耐受性的作用[4]。腸道菌群種類及豐度的改變可以對肝臟的免疫耐受能力產(chǎn)生影響[5]。肝自然殺傷T細胞(natural killer T cells, NKT細胞)的激活在刀豆凝集素A(ConA)誘導(dǎo)的肝損傷中起核心作用。Wei等[6]發(fā)現(xiàn)，與具有腸道細菌的小鼠不同，無菌小鼠對ConA誘導(dǎo)的肝損傷具有抵抗力，但在ConA治療前給予滅活的腸菌可顯著增強肝損傷，提示腸道菌群參與免疫性肝損傷過程。同時他們也證實了來自腸道細菌的糖脂抗原是重要的肝NKT細胞激動劑，這表明在ConA誘導(dǎo)的NKT細胞介導(dǎo)的肝損傷中，腸道細菌是必需的。這些發(fā)現(xiàn)為腸道菌群具有控制肝臟炎癥的能力提供了一種解釋。

目前AILD的病因尚未完全明確。多數(shù)學(xué)者認為AILD是由多種因素引起的，環(huán)境和遺傳因素的相互作用決定了疾病的發(fā)生和發(fā)展[7]。隨著免疫學(xué)的發(fā)展，以及對腸道微生態(tài)的重視，腸道菌群與AILD的關(guān)系也越來越受到關(guān)注。

2 腸道菌群與AIH

AIH是一種慢性、進行性、免疫介導(dǎo)的炎癥性肝病。多發(fā)于女性，以血清轉(zhuǎn)氨酶水平升高、自身抗體陽性及免疫球蛋白G升高，存在界面性肝炎為特點。重者可發(fā)展為肝硬化。AIH的病因仍不清楚，其發(fā)病機制可能與免疫耐受性的破壞、遺傳因素以及環(huán)境因素有關(guān)，這些因素共同誘導(dǎo)T細胞介導(dǎo)的對肝抗原的免疫反應(yīng)，從而導(dǎo)致壞死性炎癥和組織破壞。有研究[8]發(fā)現(xiàn)AIH患者腸道通透性增高，微生物群紊亂，細菌易位，且與病情嚴重程度相關(guān)，表明自身免疫性肝炎與腸道菌群失調(diào)有關(guān)，腸道屏障受損可能在AIH的發(fā)病機制中起重要作用。我國學(xué)者[9]發(fā)現(xiàn)未經(jīng)治療的AIH患者腸道菌群多樣性減少，厭氧菌數(shù)量減少，兼性厭氧菌(包括鏈球菌、克雷伯菌和乳酸桿菌)數(shù)量增加，豐度較高的韋榮球菌屬與疾病活動相關(guān)，與國外學(xué)者[10]的研究結(jié)果一致。這一發(fā)現(xiàn)突顯了AIH相關(guān)的菌群失調(diào)在不同地理區(qū)域的穩(wěn)定性，但目前尚不清楚這種微生物特征是否具有特異性。Liwinski等[10]證實了AIH患者中雙歧桿菌的減少與未能達到生化緩解有關(guān)，提示腸道菌群失調(diào)參與AIH的發(fā)病及進展。

3 腸道菌群與PBC

PBC過去被稱為“原發(fā)性膽汁性肝硬化”，多見于女性，具有遺傳易感性，其特征是T淋巴細胞破壞肝內(nèi)小膽管，患者常表現(xiàn)為乏力、瘙癢等，也可無明顯臨床表現(xiàn)，隨著肝內(nèi)小膽管的進行性破壞導(dǎo)致慢性膽汁淤積癥的癥狀和體征，并最終導(dǎo)致膽汁性肝硬化和肝衰竭。當(dāng)肝功能受損時可引起膽汁分泌障礙，肝解毒能力減低，進而影響腸道菌群；而腸道菌群失調(diào)，又可經(jīng)肝-腸軸觸發(fā)肝臟的持續(xù)炎性反應(yīng)[11]。目前，已有多項研究表明PBC患者存在菌群失調(diào)。Liu Chen Kiow等[12]對早期PBC女性患者的回顧性研究顯示，小腸細菌過度生長(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)的總患病率為32.8%，有SIBO的PBC患者腹瀉的發(fā)生率明顯高于無SIBO的患者(78.9% vs 35.9%；P<0.05)。Lv等[13]發(fā)現(xiàn)PBC患者腸道有益菌(如乳酸菌等) 豐度減少，而一些機會致病菌( 如腸桿菌、奈瑟球菌、螺旋菌、韋榮球菌等)增加。熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid, UDCA)是美國食品藥品監(jiān)督局(FDA)批準的用于治療PBC的一線藥物[14]，它的主要作用機制是抑制膽汁酸在腸道內(nèi)的重吸收，增加膽汁酸的分泌，清除肝細胞中的有毒物質(zhì)[15]，同時也可能對健康的腸道菌群具有重建作用[16]。Tang等[17]發(fā)現(xiàn)UDCA可調(diào)整腸道菌群的組成，未經(jīng)UDCA治療的PBC患者與健康對照組之間的腸道菌群存在差異，在接受UDCA治療6個月后得到部分逆轉(zhuǎn)，而對微生物多樣性沒有顯著影響，說明腸道微生物群可能成為PBC治療的新靶點。

4 腸道菌群與PSC

PSC是一種慢性特發(fā)性膽汁淤積性肝病，其特點是肝內(nèi)和(或)肝外膽管的持續(xù)炎癥、閉塞和纖維化。PSC不同于傳統(tǒng)的自身免疫性疾病，多發(fā)生于男性，對免疫抑制治療反應(yīng)不佳。目前唯一的治療方法是肝移植。雖然受遺傳易感性的影響，但遺傳因素在PSC發(fā)病中的作用不到10%，環(huán)境因素對疾病的發(fā)生具有主導(dǎo)作用[18]。約80%的PSC同時合并炎癥性腸病(inflammatory bowel disease, IBD)[19]，尤其是潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis, UC)。目前，已有多項研究[20-22]證實，PSC腸道菌群的變化與IBD無關(guān)，而與PSC疾病本身相關(guān)。Ruhlemann等[23]進行了迄今為止針對PSC的最大的微生物群研究，這項研究包括了來自德國和挪威的388名納入者[137例PSC患者(75例合并IBD)，118例UC，133例健康對照者]，結(jié)果發(fā)現(xiàn)PSC患者的腸道菌群與UC和健康對照者差異有統(tǒng)計學(xué)意義，而且這種差異與藥物治療及結(jié)腸炎無關(guān)。PSC和PSC-IBD患者之間的腸道微生物譜沒有差異，提示PSC是引起腸道菌群失調(diào)的主要因素，特定于PSC的腸道微生物群信號可能可以用于疾病的診斷，這為進一步的微生物譜分析提供了強有力的理論依據(jù)。Nakamoto等[24]用來自PSC-UC患者(PSCUC小鼠)、純UC小鼠(UC小鼠)及健康對照組(HC小鼠)的糞便樣本對無菌(GF)小鼠進行再培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)僅PSCUC小鼠表現(xiàn)出肝輔助T細胞17(Th17)細胞反應(yīng)。此外，PSCUC小鼠表現(xiàn)出對肝膽損傷的易感性。同時還證明肺炎克雷伯菌破壞腸道屏障與細菌移位和肝臟炎癥反應(yīng)有關(guān)。Liao等[25]利用多藥耐藥相關(guān)蛋白2敲除(Mdr2-/-)的小鼠來研究腸道微生物群與先天免疫反應(yīng)在膽汁淤積性肝病中的作用，發(fā)現(xiàn)Mdr2-/-小鼠存在腸道生態(tài)失調(diào)，并導(dǎo)致腸道屏障功能障礙和細菌移位增加，放大了肝臟Nod樣受體3(Nod-like receptor protein 3, NLRP3)介導(dǎo)的先天免疫反應(yīng)。而泛半胱天冬酶抑制劑(IDN-7314)可以抑制NLRP3炎性體的激活，改善肝損傷，降低血清膽汁酸的濃度，逆轉(zhuǎn)和膽汁淤積相關(guān)的微生物群特征。這些結(jié)果強調(diào)了有潛在致病力的共生菌在腸道屏障功能障礙和肝臟炎癥中的作用，為PSC的治療策略提供了新的思路。

Liwinski等[26]發(fā)現(xiàn)，PSC患者的上消化道和膽管的微生物群落存在失調(diào)，PSC患者與對照組比較，口腔、十二指腸液及十二指腸黏膜的微生物群均存在明顯差異，而在膽汁中差異最為顯著。PSC患者膽汁中的微生物群落生物多樣性降低，糞腸球菌顯著增加。腸道菌群失調(diào)可能會對膽汁酸的代謝產(chǎn)生深遠影響，進而影響PSC患者的消化道黏膜內(nèi)穩(wěn)態(tài)，但這仍需進一步證實。Allegretti等[27]為10例堿性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)>正常上限3倍以上的PSC合并IBD患者實施了首次糞菌移植人體試驗，隨訪24周無相關(guān)不良事件發(fā)生，結(jié)果顯示，30%患者的ALP水平下降了50%。70%患者的血清肝酶(丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶或天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶)至少下降30%。行糞菌移植1周后，所有患者腸道菌群多樣性均高于基線水平，且在之后的24周內(nèi)呈持續(xù)上升趨勢。這項研究證實了糞菌移植應(yīng)用于PSC-IBD的短期安全性，為PSC的治療提供了新的方向。

目前，AILD的發(fā)病機制尚未完全明確，不可否認的是，腸道菌群失調(diào)已成為慢性炎癥性疾病發(fā)病中最重要的環(huán)境因素之一。過去幾年里，許多研究證實了腸道菌群的改變與AILD相關(guān)。隨著對腸道微生物與AILD相關(guān)性研究的深入，針對腸道菌群的治療可能成為AILD治療的重要靶點。雖然腸道微生態(tài)系統(tǒng)已受到越來越多的關(guān)注，但仍需大量研究進一步探索腸道菌群在AILD的發(fā)生及發(fā)展過程中的作用。