腸道微生態影響肝臟疾病的若干進展與思考*

陳慧婷，周永健

腸道微生態系統是由腸道菌群及其生活的腸道環境共同構成。腸道菌群是其核心部分，腸黏膜結構正常和腸屏障功能穩定是腸道微生態系統正常運行的最重要的因素。腸道菌群被譽為人類“隱形的器官”，在許多疾病的發生、發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，隨著高通量測序技術的發展，宏基因組學和代謝組學的進步，愈來愈多的研究提示腸道菌群失調在肝脂肪變、肝細胞損傷和纖維結締組織重塑等肝病進程中有重要的作用[2]，以腸道菌群為靶點的診斷和治療手段也被逐步認可。

1 腸道微生態與肝臟疾病

1.1 酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD) ALD是由大量飲酒引起的肝病。隨著病程進展可由脂肪肝發展為酒精性肝炎，甚至肝硬化。1995年，Adachi et al報道抗生素對大鼠酒精性肝損傷具有保護作用時，首次肯定了腸道菌群在其中的作用[3]。過量飲酒會引起腸內細菌過度生長[4]和腸道菌群組成的變化[5]。ALD的腸道微生態失調表現為Streptococci等產內毒素的細菌增多和Lactobacillus等益生細菌減少[6, 7]。同時，Lachnospiraceae、Ruminococcaceae等產短鏈脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)細菌顯著減少[8, 9]。隨著ALD的進展，Akkermansiamuciniphila的數量也成比例地減少[10]。

1.2 非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD) NAFLD是世界范圍內重要的慢性肝病之一，全球患病率為25%，而大約20%NAFLD患者會發展為非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[11]。腸道菌群被認為是導致NAFLD/NASH的關鍵驅動因素之一。NAFLD患者的腸道通透性增加[12]，腸道屏障功能的減弱可促進細菌移位，導致NAFLD病情進展，也易于導致小腸細菌過度生長(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)[12]。細菌重要代謝產物SCFAs能降低肝臟膽固醇和脂肪酸的合成，增加脂質氧化，在膽汁酸信號通路方面，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、糖異生的關鍵調節因子[13]。此外，有報道稱NAFLD患者血液酒精濃度較高，甚至在嚴格戒酒時候也較高，這可能與NAFLD患者腸道菌群紊亂導致產酒精細菌增多有關[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)、原發性膽汁性膽管炎(primary biliary cholangitis, PBC)、原發性硬化性膽管炎(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，甚至在增殖細胞核抗原(pANCA)陽性的AIH患者腸道發現與抗原發生交叉反應的細菌。對PBC患者腸道菌群分析則表現為機會致病菌增多，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答和小腸通透性[20]，PSC患者體內的微生物群以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 盡管人類已經研發出乙肝疫苗和抗病毒藥物，慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B, CHB)仍然是一個全球性的衛生問題。小鼠模型實驗證明，健康的腸道菌群是清除HBV的必要條件，應用抗生素清潔腸道后小鼠無法清除HBV感染[25]。CHB患者腸道菌群特征表現為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數量升高10倍，而Bacteroidetes數量減少13倍。研究顯示[31]，與健康人群比，慢性丙型肝炎(chronic hepatitis C, CHC)患者細菌多樣性較低。Aly et al[32]的研究發現，CHC患者腸道Prevotella和Feacalibacterium豐度增加，而Acinetobacter、Phascolarctobacterium和Veilonella豐度減少，其中Prevotella的增加與肝細胞、胃細胞和B淋巴細胞被病毒感染有關。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展的結果，其預后主要與代償失調有關，如胃食管靜脈曲張、腹水、肝性腦病(hepatic encephalopathy, HE)、腸動力的改變、胃pH值的改變、結腸膽汁酸降低。上述改變導致細菌過度生長是肝硬化患者腸道菌群紊亂的重要原因[33]。在肝硬化進展過程中，慢性炎癥刺激同樣是重要的影響因素，研究認為這與Enterobacteriaceae增加和Bacteroidetes減少后，對肝臟Toll樣受體-4(TLR4)的免疫抑制作用有關，如Blautia等7α-去羥化細菌豐度降低，進一步導致膽汁酸(bile acids, BAs)減少，使腸道菌群失調[34]。根據腸道菌群失調率，研究人員開發了兩個評分系統，分別是Bifidobacteria/Enterobacteriaceae比值(bifidobacteria/enterobacteriaceae ratio, BER)和肝硬化腸道菌群失調比值(cirrhosis dysbiosis ratio, CDR)，前者反映了腸道對抗致病菌定植的能力[27]，后者是衡量益生菌(Lachnospiraceae、Ruminococcaceae、Veillonellaceae)豐度和機會性致病菌(Enterobacteriaceae、Enterococcaceae、Staphylococcaeae)豐度的預后評分[35]。HE進展同樣與腸道菌群成分的急劇變化有關，糞便菌群分析與頭顱核磁共振檢查證實，腸道菌群與認知損傷相關[36]。Veillonellaceae豐度更高的肝硬化患者具有認知能力差、內毒素血癥、氨含量高等表現[37]。在HE患者，炎癥信號和具有神經活性的微生物活動/代謝物可以經由腸-肝-腦軸到達大腦，誘發炎癥和腦內神經傳遞的變化(如Lactobacillusrhamnosus對GABA受體表達的影響)，這些與HE患者行為和睡眠模式變化相關[38]。

1.6 肝細胞癌((hepatocellular carcinoma, HCC)HCC是肝臟最常見的惡性腫瘤。腸道菌群和HCC之間關系的推測最初來源于對腸道持續清潔小鼠(偽無菌鼠)的研究，用四氯化碳等肝癌誘導劑分別干預偽無菌鼠和正常小鼠，結果在偽無菌鼠癌變率相對更低[39]，進一步的研究發現細菌移位及其與TLRs的相互作用，在肝癌發生過程中起著關鍵作用[40]。腸道菌群(如Bacteroides、Clostridium、Desulfovibrio)可將初級BAs轉化為次級BAs，可增加TLR2在肝星狀細胞上的表達。同時，脂磷壁酸(革蘭氏陽性菌細胞壁上的TLR2配體)濃度增加，可促進肝星狀細胞衰老相關表型的表達[41]。次級BAs也能抑制CXCL16的表達，而CXCL16參與肝臟招募NKT細胞，而NKT細胞負責殺死腫瘤細胞[42]。血液細菌遺傳物質分析有助于早期對HCC的診斷，有研究證實Bifidobacterium、Pseudomonas、Streptococcus、Staphylococcus、Trabulsiella可用于預測肝細胞癌的發生。

2 臨床針對基于腸道微生態的肝病患者應對策略

調節腸道微生態的臨床策略有很多，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]研究了來自4個中心的117項隨機對照試驗的酒精性肝炎患者，服用益生菌(包含Lactobacillussubtilis和Streptococcusfaecium)1周，內毒素血癥減少且肝酶改善。也有報道[44,45]，FMT有助于治療重度酒精性肝炎。一項納入1309例NAFLD患者的薈萃分析表明，益生菌顯著降低了BMI、轉氨酶、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iNOS和COX-2的表達，從而限制了肝臟的氧化和炎癥損傷[47]。益生菌也能改善HE、預防HE進展和肝損害，提高生活質量。Stadlbauer et al[48]報道了一項采用Lactobacilluscasei治療酒精性肝硬化患者的研究，結果顯示Lactobacilluscasei可調節TLR4的表達和IL-10的分泌，進而修復酒精性肝硬化患者嗜中性粒細胞的吞噬能力。關于病毒性肝炎的臨床試驗表明，在相當一部分持續HBeAg陽性的患者，FMT可誘導清除HBeAg[49,50]。采用糞菌膠囊的方式給藥能顯著改善HE患者的認知能力并上調Bifidobacteriaceae、Ruminococcaceae豐度以及下調Streptococcaceae和Veillonellaceae豐度。

3 思考

隨著對腸-肝軸認識的加深，腸道微生態對肝臟疾病的作用越來越受到重視。以腸道菌群為核心的治療手段也不斷被重新認識。但有關肝臟疾病腸道微生態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性的探索方面，與菌群相關的致病機制仍需深入的研究；(2)特征菌群作為肝臟疾病生物標記物的報道日益增多，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的應用，前期研究多建立在動物模型上，動物與人類的腸道菌群存在種屬差異，類似的肝病動物模型是否能很好地替代人類疾病需要深思，尤其是嚙齒類動物的模型存在嗜食糞便的行為，更會對菌群研究產生干擾；(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源都可能對疾病的干預效果產生影響，甚至引起不良反應。制定規范、科學的行業標準是建立以菌群為核心的治療方法的重要保障。腸道微生態與肝臟疾病緊密相關，在該領域仍迫切需要大規模、高質量、多中心的研究，且需仔細評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、可靠的依據。