腸道菌群與肝纖維化的相關性*

齊 碩 綜述 畢研蒙 審校

(濟寧醫學院中西醫結合學院，濟寧 272067)

肝纖維化是一個病理生理動態過程，由各類致病因子引發的肝內結締組織異常增殖。肝臟與腸道在疾病發生與發展中有一定的相關性，肝同腸道間的解剖與功能聯系具備一定特殊性——肝中75%的血液源自門靜脈，內含眾多營養成分以及有益菌，然也有一定量的雜質與有害菌[1]。隨著腸道菌群與肝纖維化的深入研究，在慢性肝病的發展過程中發現了腸道菌群構比的改變，提示腸道菌群與肝纖維化進程存在一定的相關性，但具體詳細的影響機制仍在進一步研究中。腸道微生態改變與肝臟疾病的形成發展顯著相關[2]，對肝硬化(LC)患者病情發展可能起到促進作用[3]。腸道菌群的失調使有毒代謝產物增加，導致肝臟的炎癥損傷，加重肝臟病變并促進慢性乙肝向LC的發展，嚴重影響患者預后[4]。目前，腸道菌群已成為肝纖維化進程的研究熱點之一，而腸道菌群影響肝纖維化進程的相關機制仍是當今研究的爭論焦點。

1 腸道菌群的微生態與失調

1.1 微生態系統

人體胃腸道屬于一類復雜、龐大的微生態系統，構成含細菌、病毒、古生菌以及真菌等，其總量約1014個。此類正常腸道中的微生物群體有“腸道菌群”之稱。健康成人主要的腸道菌群是細菌，有55屬，種類量超過了1 000,厭氧菌在其中占絕對優勢，此類菌中主要是雙歧桿菌與類桿菌。此外，腸道菌群有“第二基因組”之稱，負責對330萬個左右的基因進行編碼，同時內含眾多關鍵性遺傳信息[5]。這些菌門中，豐度最高的為擬桿菌門，厚壁菌門次之，豐度較低的為變形菌門與放線菌門[6]。其多樣性、構成同諸多因素顯著相關，包括個體差異、年齡、飲食等[7-8]。龐大的菌群生態系統也在維持著腸道的結構。腸道菌群為微生物群的關鍵構成之一，對腸黏膜的通透性與完整性起維持作用，腸道菌群的相對豐度改變能夠使生理平衡發生變化，引發腸內外病變。腸道微生物在早期肝病肝損傷方面起到一定誘導與促進作用[9]。

近年來，人們對益生菌功能的研究日益深入，有關益生菌對宿主的作用、益生菌調節腸道生理功能、益生菌與腸道黏膜免疫關系、益生菌在調節腸道微生態菌群平衡中的作用等方面的研究已有大量相關報道。腸道微生態系統在機體中占有重要地位，關系到人類體內正常代謝、自身免疫、血壓調控、過敏反應、對抗癌癥的生理功能，該微生態系統一旦失調，就會直接或間接地引起相應生理功能的改變，進而引發疾病。

1.2 腸道菌群平衡的失調

基于細菌于腸道內的數量占比，存在優勢菌群、次要菌群之分。前者系腸道菌群內占多數或為較大種群密集度表現的細菌，含類桿菌屬、梭菌屬、優桿菌屬、瘤胃球菌屬以及雙歧桿菌屬等專性厭氧菌。此類腸道菌群對于宿主表現出一定生理活性，同整個菌群機能存在顯著聯系，關系到菌群對宿主的生理病理影響。后者以需氧菌(或兼性厭氧菌)為主，包括鏈球菌、大腸桿菌等，存在高流動性表現，具備潛在致病性。正常狀態下，兩種菌群保持平衡狀態，共同參與人體的生理反應。當各類因素引發機體環境失衡時，會破壞腸道微生物所有菌群的生態平衡，改變上述兩類腸道菌群在細菌數量、占比、種類、存活部位與生物機能。影響菌群失調的因素復雜多樣，主要包括年齡、疾病、壓力、飲食、生活作息。若人的精神壓力長時間呈高強度狀態，會降低腸道中有益菌乳酸桿菌量，反之上調大腸埃希菌此潛在優勢菌量[10]。乙肝感染可改變人體腸道菌群結構，減少慢性乙肝患者腸道菌群的多樣性，使雙歧桿菌、羅氏菌屬及類桿菌等益生菌數量顯著降低，而腸球菌、腸桿科細菌及酵母菌等條件致病菌顯著增多[11]。

2 腸道菌群與肝纖維化

2.1 腸道菌群失調與肝纖維化的相關性

在肝臟修復愈合期間，肝臟損傷大多并發肝纖維化，若未及時消除損傷因素，纖維化長時間存在，可演變為LC。其病因眾多，臨床領域以病毒性肝炎、自身免疫性疾病、脂肪肝與酒精肝等為主。近年研究結果顯示，在慢性肝病變方面，腸道菌群的構成、活性與豐度見某種程度的變化[12-15]。肝纖維化為各類病因所致肝損傷后細胞外基質(ECM)沉積(或瘢痕產生)的過程，若未獲得有效控制，會演變成LC，嚴重的會惡化為肝癌。臨床試驗發現，進展期肝纖維化患者大多合并大腸桿菌和變形桿菌量的提高表現，還有厚壁菌門的下降[16]。

腸道菌群失調與肝纖維化的發生密切相關。肝纖維化的發生可導致腸道菌群的失調，同樣，腸道菌群的失調也會加劇肝纖維化進程[17]。隨著肝臟疾病的不斷增長及對慢性肝病的不斷深入研究，肝纖維化的發展和腸道菌群間存在密切關系。王杏雨等[18]研究發現益生菌治療可提高慢性乙肝患者腸道有益菌的含量，并使條件致病菌含量下降,與此同時，患者肝功能指標(AST、ALT、TBIL)及肝纖維指標(HA、LN、PCIII、IV-C)均顯著下降，肝功能得到了不同程度的改善。鄭婷婷等[19]研究發現慢性乙肝患者中擬桿菌門豐度顯著高于健康人，LC患者變形菌門豐度顯著高于健康人，而普氏菌屬、噬膽菌屬、Blautia屬豐度相比健康人減少。Zheng等[20]研究發現對肝纖維化小鼠行葉綠素干預可對失衡菌群進行糾正，由此影響相關炎癥途徑，達成逆轉肝纖維化目的。可見，腸道菌群與肝纖維化的發展顯著相關[21]。目前研究認為，腸道菌群紊亂引發肝纖維化方面，主要機制為腸道屏障機能受損，腸壁通透性上升、內毒素生成增多[22-23]。因此，腸道菌群失調對于慢性肝病的早期診斷和預防，提供了相關指標的診斷依據，有著不可忽視的地位。

2.2 腸道菌群參與肝纖維化的過程

肝纖維化為各類病因造成慢性肝損傷而引發的一類進展性病變，表現為肝組織ECM的生成同降解間的平衡喪失，使得肝組織積聚眾多ECM。ECM大多產生自激活態肝星狀細胞(HSC)，HSC活化為肝纖維化的關鍵步驟[24]。肝臟中諸多不同細胞信號轉導途徑搭建起復雜的細胞間溝通網絡，共同影響肝纖維化形成與發展[25]。肝臟是機體最大免疫器官，其內分布著眾多吞噬細胞，諸如巨噬細胞等，吞噬血液所含異物(諸如細菌等)，在保護機體健康方面價值突出[26]。不同病因的肝臟疾病對于腸道微生物環境的影響各不相同。由膽管結扎術引起的肝纖維化,早期腸道內細菌的過度生長,但腸道菌群的組成尚未受到影響。而由慢性CCl4誘導的肝纖維化僅在纖維化進展后期才影響腸細菌的組成[27]。相關研究已證實腸道菌群參與Toll樣受體(TLRs)相關途徑調控肝纖維化，并把TLRs因子當作為腸道菌群調控肝纖維化的一個重要因子。

作為模式識別受體，TLRs同樣發揮著關鍵作用，包含10種類型，可對病原相關分子模式(DAMPs)加以識別，促發若干炎性活動。作為免疫系統內的關鍵因子，TLRs在腸道菌群調控肝病變方面扮演著重要“媒介”角色[28-30]。

當發生肝纖維化時，腸道菌群過度增生紊亂，同時存在腸道高滲透性與脂多糖(LPS)量提高。通過門靜脈，菌群向肝內轉移，被TLR4(處于枯否細胞)識別，由此使固有免疫系統活化，誘發炎性活動，提高肝纖維化發展速度[31]。

NF-κB基因轉錄調控因子同機體炎癥、免疫活動相關，并對細胞機能具有維持作用，在各類細胞漿內大量分布。其對諸多物質的表達具調節作用，包括細胞因子、轉錄因子、生長因子與趨化因子等，與免疫應激、細胞周期、細胞增殖、細胞凋亡、生長分化顯著相關，阻止HSC凋亡，促進HSC存活和增殖[25]。在缺失TLR4的肝纖維化小鼠體內，會降低MyD-88與NF-κB相關途徑表達，緩解菌群所致炎癥，逆轉肝纖維化，且肝功能有所恢復。表明腸道菌群經由途徑TLR4/MyD-88/NF-κB使得肝纖維化加劇[32]。

Hackstein等[33]提出，李斯特菌感染肝纖維化小鼠后，肝內干擾素(IFN)-β含量增加，IL-10生成增多，而IL-1β、IL-12及IFN-γ生成受抑，延緩肝纖維化。Pant等[34]提出，腸道菌群代謝物丁鹽酸對肝癌細胞系huh7細胞系中miR-22高表達具誘導作用，后者可使SIRT-1表達下調。SIRT-1低表達，經由干擾p-AKT途徑，對肝癌細胞增生進行有效抑制，并生成ROS，加速胱天蛋白酶(CASP)-9、CASP-3的激活，由此加快肝癌細胞凋亡，抑制肝癌發展。

龐大的腸道菌群系統可通過TLRs因子、TLR4/MyD-88/NF-κB通路、腸道菌群代謝物參與并加重肝纖維化進程，提示可通過抑制TLRs因子、TLR4/MyD-88/NF-κB通路及腸道菌群代謝物丁鹽酸的表達對慢性肝臟疾病進行治療和干預。

2.3 “腸-肝軸”與肝纖維化

隨著“腸-肝軸”理論日益被廣泛地接受和肯定，在肝臟疾病發生機制中，人們越來越重視腸道的重要性。Marshall于1998年建立“腸-肝軸”概念，系腸道受傷害后，除了可傷及腸屏障機能，門靜脈系統內侵入眾多細菌與內毒素;同時此類內毒素可活化肝臟所含巨噬細胞等，進而產生若干炎性介質,各類細胞因子炎癥介質間攝像頭作用、互相影響，搭建起復雜的網絡結構,由此傷及腸道黏膜與遠隔器官[35]。

基于生理學層面分析，“腸-肝軸”在腸道微生物群同肝臟聯系方面發揮著關鍵作用[36]。生理上肝臟同腸道間的雙向互動，一方面，經由膽管，肝臟進行膽汁與其它生物活性介質的排泄，此為同腸道互動;另一方面，經由門靜脈，代謝營養物向肝臟輸送，此為腸道細菌與其產物、炎性因子、內毒素也經由門靜脈轉運，由此導致肝臟同腸道微環境的緊密聯系，由此引發病變[37]。在腸道受損方面，肝細胞因子的主要作用機制為膽汁的腸-肝循環[38-39],其它致因還包括經由全身血液循環移至腸道內[39]。因此，在生理層面，肝臟同腸道連接密切，且互相作用，當發生病變時，可對諸多疾病的形成與轉歸產生影響。

腸道遭受打擊后,腸屏障功能受損及肝臟內的巨噬細胞(Kupffer細胞)等被內毒素激活，并釋放炎癥因子，構成一個復雜的網狀結構，從而形成惡性循環，進一步加劇對肝臟的損傷。在干預肝纖維化的同時，也要隨時關注其腸道功能，盡可能地延緩對肝纖維化的進一步加劇。

3 小結與展望

腸道菌群作為當今的研究熱點，通過對有益菌的數量、菌群微生態系統的平衡、糞便腸道菌群DNA、TLRs因子、NF-κB相關通路、腸道菌群代謝物、腸-肝軸理論等的研究，均已證實與肝纖維化的發生和發展過程中有著重要的聯系，并對慢性肝病的防治提供了新的思路和方法。但是，人體的腸道菌群如此龐大，至于腸道菌群影響肝纖維化進程的相關機制仍是當今研究的爭論焦點，以及對某些具體的腸道菌群和相關分子通路處于進一步的研究狀態中，相關研究人員可以對如何通過靶向調節腸道菌群、分子通路對肝纖維進行干預進行更深入的探討和研究。