腸道菌群與慢性肝病的研究進(jìn)展

汪浩鵬，汪麗燕

(桂林醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林)

0 引言

腸道內(nèi)含有100萬(wàn)億個(gè)微生物。這數(shù)量是體細(xì)胞的10倍[1]。因?yàn)榇蟛糠帜c道細(xì)菌很難培養(yǎng)，所以使用16S rRNA測(cè)序，對(duì)腸道菌群的特征有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。腸道菌群有成干上萬(wàn)種不同的細(xì)菌，但主要的種類包括擬桿菌門、厚壁菌門和放線菌門。腸道菌群的多樣化和復(fù)雜化是腸道粘膜內(nèi)免疫系統(tǒng)的發(fā)展和調(diào)節(jié)的核心，不僅有助于抵御病原菌入侵，同時(shí)具有系統(tǒng)性。它們的食譜和體內(nèi)平衡功能與肝臟的功能互補(bǔ)，包括葡萄糖代謝、膽汁鹽、從淀粉中釋放短鏈脂肪酸(SCFAS)，以及人體宿主無法獨(dú)立進(jìn)行的維生素的生物合成。SCFAS是腸粘膜細(xì)胞維持腸道完整性和增強(qiáng)屏障功能的重要能量來源。肝臟是免疫反應(yīng)活躍的局部調(diào)節(jié)部位，有利于通過富含致耐受性器官固有細(xì)胞的獨(dú)特微環(huán)境誘導(dǎo)T細(xì)胞耐受[2]。因此，腸道菌群組成的任何變化都將影響機(jī)體的穩(wěn)態(tài)功能，這可能導(dǎo)致了肝功能紊亂和肝病的發(fā)生。

1 腸道菌群在不同慢性肝病的作用

1.1 非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)

NAFLD是指排除酒精和其他明確的肝損害因素所致的肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過度沉積為主要特征的臨床病理綜合征，包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎及其相關(guān)肝硬化。內(nèi)源性乙醇與NAFLD關(guān)系密切。小腸細(xì)菌過度生長(zhǎng)可能導(dǎo)致內(nèi)源性乙醇過量和肝損傷[3]。內(nèi)源性乙醇是大量腸道細(xì)菌的代謝產(chǎn)物，通過腸粘膜經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟，并經(jīng)乙醇脫氫酶氧化成乙醛和乙酸。乙醛是一種肝毒性物質(zhì)，而且可以產(chǎn)生活性氧，促進(jìn)脂質(zhì)過氧化，同時(shí)乙酸是合成脂肪酸的必須物質(zhì)，因此，乙醇代謝可以導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)的氧化應(yīng)激和甘油三酯在肝臟中累積，從而促進(jìn)NAFLD的發(fā)病。此外腸道菌群與膽汁酸代謝關(guān)系密切。膽汁酸通過激活法尼醇X受體(FXR)從而來調(diào)節(jié)機(jī)體代謝，激活FXR可降低肝臟和血清的甘油三酯含量[4]。而腸道菌群中有大量的膽汁酸水解酶(BSH)，BSH可以通過使結(jié)合膽汁酸解耦聯(lián)來影響膽汁酸代謝。腸道菌群失調(diào)會(huì)使得非結(jié)合膽汁酸水平升高，抑制FXR信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致神經(jīng)酰胺增加，進(jìn)而使得脂質(zhì)毒性和脂肪酸增加[5]。腸道菌群通過影響膽汁酸代謝及膽汁酸受體功能來影響NAFLD。

1.2 酒精性肝病(alcohol-related liver disease，ALD)

ALD是由于長(zhǎng)期大量飲酒導(dǎo)致的肝臟疾病，初期通常表現(xiàn)為脂肪肝，進(jìn)而可發(fā)展為酒精性肝炎和肝硬化。并非所有過量飲酒的患者都會(huì)發(fā)展成酒精性肝病，普遍認(rèn)為與宿主遺傳因素和環(huán)境因素有關(guān)，如飲食和腸道菌群失調(diào)。越來越多的證據(jù)表明，腸道的細(xì)菌內(nèi)毒素可能是酒精引起的組織損傷和器官衰竭的共同因素，而這只在飲酒過量的特定人群中發(fā)生。最近發(fā)表的一項(xiàng)小鼠研究檢測(cè)了酒精對(duì)腸道菌群的影響，發(fā)現(xiàn)某些小鼠對(duì)酒精的影響具有抵抗力，而另一些小鼠則對(duì)酒精敏感，這導(dǎo)致了酒精相關(guān)病變的發(fā)展，例如脂肪變性。對(duì)酒精敏感的小鼠發(fā)生擬桿菌減少，同時(shí)放線菌和厚壁菌增加。酒精敏感小鼠比耐酒精小鼠的杄菌量減少了50%。把抗酒精的小鼠體內(nèi)的厚壁菌屬移入到對(duì)酒精敏感的小鼠體內(nèi)時(shí)，發(fā)現(xiàn)此厚壁菌屬可以預(yù)防酒精誘導(dǎo)的擬杄菌枯竭，并預(yù)防脂肪變性[6]。Liopis等人已經(jīng)證明酒精性肝炎與腸道生態(tài)失調(diào)顯著有關(guān)。他們的報(bào)告指出患有嚴(yán)重酒精性肝炎的患者比沒有酒精性肝炎的患者有更多的雙歧杄菌和鏈球菌。腸杄菌和鏈球菌與酒精性肝炎評(píng)分呈正相關(guān)，腸桿菌也與血清膽紅素水平相關(guān)。抗炎腸道細(xì)菌閉鎖菌和梭狀芽胞桿菌分別與血液膽紅素和纖維化評(píng)分呈負(fù)相關(guān)[7]。除了改變腸道細(xì)菌組成，酒精也被證明可以改變腸道真菌的組成。Yang等評(píng)估了長(zhǎng)期飲酒對(duì)小鼠真菌菌群的影響，并注意到真菌的過度生長(zhǎng)[8]。β-葡聚糖是真菌細(xì)胞壁的組成部分，在喂養(yǎng)酒精的小鼠的體循環(huán)中被發(fā)現(xiàn)。用兩性霉素B治療可減少β-葡聚糖的易位，改善酒精性肝病。

1.3 肝硬化

Bajaj[9]等研究發(fā)現(xiàn)腸道菌群改變與全身炎癥和肝硬化失代償有關(guān)。在腸道菌群中，原腸桿菌科和腸球菌科的相對(duì)原籍菌群豐度減少，腸桿菌科和腸球菌科的相對(duì)原籍菌群豐度增加；同時(shí)還發(fā)現(xiàn)唾液腺機(jī)能障礙也見于肝硬化患者中，與全身及口腔的促炎性環(huán)境有關(guān)。超過三分之一的肝硬化患者在90天的隨訪期間需要到肝病相關(guān)的醫(yī)院就診，唾液異常在這些患者中更為明顯，這表明唾液可能在維持腸道屏障完整性及綬解氧化應(yīng)激方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用。肝硬化失代償期出現(xiàn)門靜脈高壓使胃腸粘膜靜脈回流緩慢，引起腸道黏膜充血水腫，進(jìn)而導(dǎo)致腸內(nèi)容物潴留及腸蠕動(dòng)障礙；當(dāng)肝硬化并發(fā)上消化道出血時(shí)，腸道細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物通過淋巴系統(tǒng)及腸道屏障引起腸道細(xì)菌過度生長(zhǎng)、細(xì)菌移位及內(nèi)毒素血癥，進(jìn)而引起自發(fā)性腹膜炎。內(nèi)毒素通過Tol樣受體(TLR)激活肝巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細(xì)胞介素-8(IL-8)的產(chǎn)生，這些細(xì)胞因子觸發(fā)嗜中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞向肝臟遷移[10]。這最終可能導(dǎo)致肝損傷和全身炎癥，進(jìn)一步導(dǎo)致免疫混亂，誘發(fā)個(gè)體感染及并發(fā)癥如敗血癥、出血、HE和急性慢性肝衰竭的發(fā)展[9]。

1.4 原發(fā)性硬化性膽管炎

(primary sclerosing cholangitis，PSC)原發(fā)性硬化性膽管炎是一種病因不明的慢性疾病，可引起炎癥和隨后的膽管狹窄，導(dǎo)致感染反復(fù)發(fā)作，最終導(dǎo)致肝硬化和肝功能衰竭。它通常與炎癥性腸病(IBD)相關(guān)，更常見的是潰瘍性結(jié)腸炎(UC)。當(dāng)將PSC患者的糞便樣本與健康對(duì)照組或IBD患者的糞便樣本的細(xì)菌組成進(jìn)行比較時(shí)[11]，PSC中3屬細(xì)菌(腸球菌、梭桿菌和乳酸菌)在總體上細(xì)菌多樣性減少。相比于那些穩(wěn)定的疾病患者來說，這些變化在肝硬化和以前的肝移植患者中最為明顯。另一項(xiàng)分析黏膜相關(guān)細(xì)菌的研究也現(xiàn)，PSC患者的細(xì)菌多樣性較低，且不可培養(yǎng)的梭狀芽孢杄菌數(shù)量也較低[12]。進(jìn)一步的研究證實(shí)了這一點(diǎn)，該研究指出，在PSC患者中韋榮氏球菌屬的含量更高。在存在和不存在IBD的PSC患者中微生物群落相似[13]。

2 治療方法

新出現(xiàn)的證據(jù)表明，并不是1或2個(gè)占主導(dǎo)地位的腸道菌群負(fù)責(zé)宿主健康，而是整個(gè)微生物群落的構(gòu)成促進(jìn)了免疫應(yīng)答的平衡。宿主通過許多自身機(jī)制來抵消腸道微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。這份研究對(duì)未來治療方法影響較深，這些方法不僅僅是添加單一的生物體來促進(jìn)健康，比如在飲食中添加益生菌制劑。這最終意味著，我們必須確定菌群失調(diào)發(fā)生后重建健康復(fù)雜菌群的機(jī)制，這過程可被稱為“再生存”，這對(duì)于治療慢性肝病，尤其是對(duì)那些可能直接或間接通過免疫介導(dǎo)治療的疾病十分重要。

2.1 非吸收性二糖

肝性腦病的主要治療方法是以減少結(jié)腸細(xì)菌產(chǎn)生和降低血氨為目標(biāo)。非吸收性二糖如乳果糖酸化腸道內(nèi)腔，阻止產(chǎn)生脲酶的腸道細(xì)菌繁殖，同時(shí)抑制氨從內(nèi)腔擴(kuò)散進(jìn)入血液。由于缺乏任何大型多中心隨機(jī)試驗(yàn)，乳果糖在急性肝性腦病中的應(yīng)用受到了激烈的爭(zhēng)論，但仍有研究表明乳果糖對(duì)肝性腦病有二級(jí)預(yù)防作用[14]。

2.2 抗生素

考科藍(lán)系統(tǒng)綜述和薈萃分析表明，萬(wàn)古霉素、新霉素、甲硝唑等抗生素較非吸收性抗生素更受青睞。然而，它們的耳毒性、腎毒性和神經(jīng)毒性已經(jīng)阻止了他們的長(zhǎng)期使用。一項(xiàng)大型雙盲隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)顯示，在緩解肝性腦病和肝性腦病減少而引起住院治療減少方面，廣譜抗生素利福昔明取得了顯著的療效，而這種抗生素在全身吸收方面的效果微乎其微[15]。它的作用機(jī)制尚未被完全理解，因?yàn)樗荒芎芎玫亟档脱彼剑⒈徽J(rèn)為是多因素的。它可以改善肝硬化的失調(diào)比例，即有益菌與有害細(xì)菌的比例，并可改善腸道菌群的功能。利福昔明可能會(huì)減少腸道菌群產(chǎn)生的有毒代謝物的數(shù)量，并且似乎會(huì)降低血清促炎細(xì)胞因子的水平。2013年的一項(xiàng)研究觀察了利福昔明對(duì)20例肝硬化患者腸道菌群、血清和尿代謝的影響。利福昔明治療后血清飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸含量顯著增加，腸道菌群的組成除了真桿菌科的含量略有增加，韋榮科菌屬的含量減少外，無明顯改變[16]。這些結(jié)果表明，利福昔明并不改變腸道細(xì)菌的組成，而是改變了常駐細(xì)菌的代謝產(chǎn)物。

2.3 益生菌與合生元

益生菌在肝硬化的腸道發(fā)生菌群失調(diào)后，可以幫助重建一個(gè)健康的復(fù)雜微生物菌群，常見的益生菌有乳酸桿菌和雙歧桿菌菌株。最近的一項(xiàng)薈萃分析評(píng)估了益生菌對(duì)肝性腦病的影響。他們發(fā)現(xiàn)益生菌能改善輕微和明顯的肝性腦病[17]。益生菌不僅可以降低動(dòng)脈血中氨的濃度，而且還可以降低住院的頻率、感染率和進(jìn)展程度。總體死亡率和輕微不良事件發(fā)生率無顯著差異，但益生菌與嚴(yán)重不良事件發(fā)生頻率降低有關(guān)。2014年發(fā)表的一項(xiàng)研究檢查了益生菌在肝硬化中的作用[18]。30名肝硬化患者隨機(jī)接受乳酸桿菌GG(LGG)或安慰劑治療8周。積極治療組和安慰劑組在嚴(yán)重不良事件方面沒有區(qū)別，但LGG組確實(shí)有更多的腹瀉(自限性)。LGG組可改變微生物組，降低內(nèi)毒素血癥和TNF-α水平。合生元是一種健康的細(xì)菌或益生菌，與益生元結(jié)合，為益生菌提供營(yíng)養(yǎng)。2004年發(fā)表的一頂研究評(píng)估了在最輕微肝性腦病患者中合生元的影響[19]。試驗(yàn)表明合生元治療可使不產(chǎn)生尿酸的乳酸菌種類增加，血氨濃度和內(nèi)毒素血癥減少，但目前還沒有進(jìn)一步的研究評(píng)估合生元是否對(duì)癥狀有持續(xù)影響。

2.4 飲食

最近的一項(xiàng)研究評(píng)估了高脂肪、高糖和高蛋白飲食以及無限制的高脂肪飲食對(duì)大鼠NAFLD發(fā)病的影響，結(jié)果表明高脂肪和高糖飲食對(duì)健康不利。同時(shí)還研究了這些飲食對(duì)腸道菌群組成的影響[20]。結(jié)果顯示，自由攝入脂肪的大鼠存在較多的厚壁菌，而擬杄菌數(shù)量減少。那些食用高脂肪但等熱量飲食的大鼠只表現(xiàn)出厚壁菌增加。那些食用高脂肪但等熱量飲食的大鼠表現(xiàn)出更多的厚壁菌。食用高糖和高蛋白食物的大鼠則會(huì)有相反的結(jié)果(厚壁菌門減少，擬桿菌門增加)。高蛋白飲食的有益影響可能與普雷弗氏菌和顫螺菌屬的水平增加有關(guān)[20]。膳食膽堿的缺乏可導(dǎo)致可逆的肝脂肪變性。膽堿可從肝細(xì)胞中去除脂肪來發(fā)揮其作用。腸道微生物群將膽堿代謝為甲胺，這不僅降低了膽堿的有效濃度，而且甲胺本身也具有毒性和促炎性效果。變形菌被認(rèn)為可預(yù)防女性膽堿缺乏飲食引起的脂肪變性[21]。果糖過量攝入量也可能與NAFLD相關(guān)。許多研究發(fā)現(xiàn)證據(jù)表明過量果糖攝入會(huì)上調(diào)脂質(zhì)新生并抑制β脂肪酸的氧化，從而導(dǎo)致肝臟脂肪變性，并通過TLR信號(hào)傳導(dǎo)和釋放炎性細(xì)胞因子來引發(fā)炎癥[21,22]。

2.5 糞便微生物群移植( fecal microbiota transplan-tation，F(xiàn)MT)

FMT是指將健康人糞便中的功能菌群移植到患者胃腸道內(nèi)，重建新的腸道菌群，實(shí)現(xiàn)腸道及腸道外疾病的治療。有研究證明FMT在肝性腦病的治療中有應(yīng)用價(jià)值[23]。Phillips[24]等進(jìn)行的研究表明進(jìn)行FMT治療的激素抵抗型酒精性肝炎患者與未進(jìn)行FMT治療的患者相比生存率明顯升高。在隨訪1年時(shí)，F(xiàn)MT患者糞便中變形菌門豐度減低，厚壁菌門豐度增加。FMT具有重新填充整個(gè)腸道環(huán)境的優(yōu)勢(shì)，但最佳給藥途徑、治療持續(xù)時(shí)間和持續(xù)應(yīng)答時(shí)間仍有待確定。

3 未來展望與結(jié)論

對(duì)慢性肝病發(fā)展過程中的生物失調(diào)的不斷認(rèn)識(shí)有助于我們對(duì)腸道菌群進(jìn)行更有針對(duì)性的控制。更好的了解肝硬化中的獨(dú)特變化，有助于我們開發(fā)靶向療法，以清除致病菌株，并有選擇地使有益菌群重新入駐腸道。腸道菌群與肝臟病變密切相關(guān)，調(diào)節(jié)腸道菌群為慢性肝病治療找到新的出路。通過飲食、益生菌、抗生素或糞便菌體移植來操縱腸道菌群，可以促進(jìn)腸道“健康”菌群的生長(zhǎng)，改善菌群失調(diào)從而治療慢性肝病并改變預(yù)后。