腸道菌群與慢性肝臟疾病關系的研究進展

佘秋敏，毛華

南方醫科大學珠江醫院消化內科，廣東廣州 510280

腸道菌群 （Gut Microbiome，GM）是近年來的研究熱點，它成分復雜多變，種類數目眾多，是一個在人體消化道中廣泛分布的微生物群體。2016年發表在《細胞》上的一篇研究[1]估算人體結腸GM數量級為1013，與自身細胞數的比值約為1：1。在某些病理狀態下，腸道微環境可能使得部分細菌生長更有利，另一部分細菌生長受到限制，表現為GM多樣性下降。慢性肝臟疾病是我國常見病多發病，近些年研究表明GM在慢性肝臟疾病發生發展的演變過程中發揮了重要作用。下面，我們就GM在幾種常見的肝病發生發展的變化及所起到的作用進行系統總結和論述。

1 腸道菌群與非酒精性脂肪性肝

Yu L X等[2]發現在不同研究中NAFLD患者GM的改變差異較大，如擬桿菌門Bacteroidetes在一部分研究中升高而在另一部分中降低，患者與健康對照者菌群也存在大量的重疊。Miele L等[3]發現患者十二指腸黏膜中閉合小帶蛋白（zonula occludens protein-1，ZO-1）表達下降，ZO-1蛋白是腸道黏膜上皮細胞之間緊密連接中起著重要生理作用的支架蛋白，該研究率先證明，NAFLD患者腸壁通透性增高與小腸細菌過度生長有關，腸壁通透性增高由腸黏膜緊密連接被破壞所導致，并可能與肝臟脂肪沉積和脂肪性肝炎相關。Borrelli A等[4]證實GM、氧化應激和線粒體損傷在NASH的發病中發揮重要作用，腸上皮與某些共生菌的相互作用能快速產生活性氧自由基（reactive oxidative Stress，ROS）， 而重組錳超氧化物歧化酶（rMnSOD）處理NAFLD大鼠后，以其強抗氧化作用介導ROS的歧化，從而緩解大鼠的門靜脈高壓和肝纖維化。

2 腸道菌群與酒精性肝病

長期飲酒者GM的種類和數量發生明顯的變化，尤其是革蘭陰性菌比例升高。Szabo G[5]研究發現TLR4缺陷和腸道滅菌的小鼠發生肝脂肪變性、氧化應激炎癥減少，證實了LPS-TLR4軸的重要作用。Puri P等[6]根據16S rRNA基因高通量測序結果利用PICRUSt對菌群功能進行預測，發現酒精性肝炎患者血液細菌及其功能發生顯著變化，重度酒精性肝炎患者組內毒素血癥顯著升高，同時革蘭氏陰性菌毒性相關III型分泌系統活躍。法尼酯X受體（farnesoid-X receptor，FXR）是表達在肝臟、腸道上的一種核受體，與調節膽汁酸、炎癥、纖維化及代謝途徑相關。Hartmann P等[7]發現小鼠喂食酒精后，腸道細胞FXR活性降低，其與肝臟細胞色素P450酶（Cyp-7a1）表達增加及循環膽汁酸水平升高相關；而抗生素的使用可降低肝臟Cyp-7a1表達，緩解小鼠酒精性肝病；并證實FXR激動劑通過穩定腸道屏障、調節肝臟脂質代謝基因，在酒精誘導的小鼠肝臟損傷中起保護作用。

3 腸道菌群與病毒性肝炎

越來越多的證據表明GM參與了病毒性肝炎的發病過程。伍菲凡等[8]分析乙型肝炎病毒在不同的感染狀態下時腸道菌群的差異，發現表面抗體陰性組及乙肝感染組的腸道菌群結構較為單一，菌群豐度下降。廈門大學Ren,Y D團隊[9]研究報道，對已連續服用恩替卡韋或替諾福韋3年及以上時間但血清HBeAg仍持續陽性的患者，糞菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）可加速 HBeAg的清除。

4 腸道菌群與肝纖維化、肝硬化

GM與肝硬化密切相關，并相互影響、互為因果。一方面，肝硬化患者中有益種屬減少，有害種屬增多。Chen,Y等[10]基于16S rRNA V3區利用454高通量測序和主要菌群熒光定量PCR技術對GM進行研究，發現不同病因導致的肝硬化患者GM變化幾乎是相同的，且GM失衡程度與病情嚴重程度相關性顯著，腸桿菌科等有害種屬細菌數量與Child-Pugh評分呈正相關，毛螺旋菌科等有益種屬細菌數量則與Child-Pugh評分呈負相關，即肝硬化時GM的改變主要與其Child-Pugh分級有關，而與導致肝硬化的內在病因無明顯關系。但一項分析十二指腸黏膜菌群的研究[11]發現，在屬及屬以上的水平，兩種不同病因所致的肝硬化（乙肝相關肝硬化（HBV related cirrhosis）和原發性膽汁性肝硬化（primary biliary cirrhosis，PBC））菌群分布無顯著差異，而當對OTU進行LEfSe分析時，OTU23（奈瑟氏菌屬Neisseria）和OTU36（兼性雙球菌屬Gemella）的豐度在PBC患者遠高于乙肝相關肝硬化患者，作者推測這可能與免疫機制或膽汁酸對菌群的影響有關，這似乎提示肝硬化GM與導致肝硬化的內在病因存在一定的關系，也提示上消化道菌群改變可能會參與肝臟疾病進展。以上不同的研究得出不一致的結論，究竟是源自菌群取樣部位的差異，還是其他分組因素造成的偏倚，如部分患者可能其某一項或二項如肝性腦病、黃疸、低蛋白血癥、腹水或凝血功能評分較高但Child-Pugh總評分不高，導致結果的不同？這說明目前肝硬化GM與病因的關系尚需要樣本量更大、證據力度更強的隊列研究來加以驗證，或者未來的隨機對照試驗中可單獨抽出Child-Pugh分級標準中某一項（如白蛋白、總膽紅素、腹水等）作為分組依據并控制其他因素再進行比較。Karthikeyan,Ashwini等[12]研究表明，肝硬化時腸道一氧化氮生成增加，引起內臟及外周組織血管擴張，腸黏膜充血，細胞間隙增寬，腸道通透性增加。肝硬化患者胃腸道運動能力改變的一種可能的機制是，腎上腺素能活性增加。非選擇性β受體阻滯劑處理可降低腸道通透性[13]。而另一方面，GM失衡會參與肝硬化各種并發癥的發生發展。許多證據表明LPS-TLR4相互作用對肝纖維化形成有著重要作用。Mazagova M等[14]比較硫代乙酰胺+CCl4誘導肝臟損傷的普通小鼠和完全無菌（germ-free，GF）的C57BL/6小鼠的肝纖維化水平，發現GF小鼠肝纖維化程度較高，首次證明腸道共生菌群可維持肝臟穩態和預防肝纖維化，而GF增加肝損可能性，Tabibian J H等[15]認為這可能與GF小鼠的TLR4介導的抗凋亡通路的缺失有關。

5 腸道菌群與肝性腦病

肝性腦病（hepatic encephalopathy，HE）的發病機制及臨床表現不能僅靠一種單一學說就能全面解釋。Butterworth Roger F[16]認為，HE是血氨和系統炎癥反應共同作用的結果，血氨透過血腦屏障導致大腦內乳酸沉積與炎性因子共同引起大腦內小膠質細胞激活而發生炎癥反應，進而導致一系列臨床表現。然而，大多數HE特別是輕微肝性腦?。╩inimal hepatic encephalopathy，MHE），并不存在上述系統炎癥反應的臨床表現。因此，這些炎性因子的來源令人費解，GM再次成為了人們研究的對象。肝硬化失代償期時GM產生的氨離子通過受損腸壁細胞之間的細胞連接進入門靜脈系統，而產短鏈脂肪酸 （short chain fatty acids，SCFA）的細菌減少可能會導致結腸pH值增高，從而引起腸道氨的產生和吸收增加，進而誘發HE發生[10]。針對GM有許多有效的治療HE措施。利福昔明通過與細菌DNA依賴的RNA聚合酶結合，達到破壞細菌RNA合成的目的；乳果糖導瀉可清潔腸道進而減少腸道內細菌的數量。Bajaj,J S等[17]的隨機對照試驗比較單用標準治療（乳果糖+利福昔明）和聯用標準治療與FMT對復發型HE的作用，發現后者可降低肝硬化患者HE的住院率，并能改善患者認知水平和GM生態失調。

6 腸道菌群與肝細胞癌

GM 失調導致脫氧膽酸（deoxycholic acid，DCA）等有害代謝產物進入肝臟后，可直接產生促癌作用。在膽汁酸代謝中，GM起著重要的作用。DCA被腸道吸收經血液運輸到肝臟后，通過與TLR2結合上調 HSC中衰老相關分泌表型 （senescence-associated secretory phenotype，SASP）和 COX2的表達，前列腺素 E2（prostaglandin-E2，PGE2）生成增多，后者與PTGER4結合，抑制免疫細胞抗腫瘤活性，從而促進 HCC形成[18]。 奧貝膽酸（obeticholic acid，OCA）作為FXR激動劑，可減輕實驗動物腸道黏膜損傷、降低腸道通透性、降低細菌過度生長和細菌移位[19]。此外，一些證據表明GM參與調節化療反應和免疫調節治療[20]，選擇性抗生素通過減少相應細菌的數量來減少促癌作用的細菌代謝物（如DCA）的產生；更振奮人心的是，相比于早期應用抗生素，在鏡下腫瘤已然形成的“晚期”給予抗生素似乎更能有效減少DEN-CCl4誘導肝癌小鼠HCC形成[21]。

7 總結與展望

該文系統論述了GM在幾種常見的肝病發生發展的變化及所起到的作用，我們可以發現，目前為止，大部分GM的研究都是基于動物實驗或臨床患者的糞便標本，而小部分報道證實了腸肝軸的一些關鍵改變也發生在小腸菌群或黏膜粘附的菌群水平，所以，為了更確切地了解GM在肝臟疾病發生發展中的變化，未來急需以患者不同解剖位置的菌群為對象的大樣本量研究。另外，并不是所有與HCC進展高度相關的慢性肝臟疾病都可以成功在動物身上復制出相應的模型，所以，如何將目前已知的腸肝軸在HCC進展中作用的結果轉化到設計良好的臨床試驗上也是我們后續研究中一個努力的方向。我們總結了目前肝臟疾病患者GM的改變研究并不充分，甚至有些結論在不同研究間存在明顯的爭論，影響這些分歧的因素較多：GM的改變可能與疾病特異性相關；進展期肝病患者常使用多種可能會改變GM組成的藥物，如抗生素、乳果糖和抗酸藥；糞便標本菌群不能反映慢性肝病中上消化道細菌過度生長情況；糞便標本菌群來自腸腔，不能代表附壁菌群。最后我們還發現，過去研究主要集中在GM在肝病中的結構性變化，難以判定菌群變化和疾病變化孰先孰后、孰因孰果，所以，進一步了解GM的功能對認識其在肝臟疾病發生發展中的影響有重要的意義。