肝性腦病的腸道菌群調節及飲食治療途徑

樂瀅玉，張榮臻，肖偉松，覃小賓，曾勝瀾，毛德文

1 廣西中醫藥大學 研究生學院，南寧 530222；2 廣西中醫藥大學第一附屬醫院 肝病一區，南寧 530023

肝性腦病(hepatic encephalopathy,HE)是由肝功能不全和門-體分流引起的腦功能障礙綜合征，通常在肝硬化、晚期肝衰竭等終末期肝病的基礎上出現，臨床表現為人格改變、智力及記憶力下降、認知及注意力缺陷和情緒異常等神經或精神方面改變[1]。HE在很大程度上增加了肝病患者的經濟負擔，嚴重影響了患者的生活質量，給親屬和護理人員帶來沉重負擔。據報道[2-3]，晚期肝病患者中30%～40%會出現顯性肝性腦病(overt hepatic encephalopathy,OHE)，5年內首次發生OHE的風險為5%～25%，即使采用乳果糖等治療，6個月內復發風險指數仍高達40%[1]，而20%～80%的肝硬化患者會出現輕微肝性腦病(minimal hepatic encephalopathy,MHE)。因此，HE直接或間接的加重了患者和社會醫療經濟狀況的負擔。

HE病理基礎復雜且影響因素繁多，發病機理尚未完全明晰。但長期以來，氨中毒學說在其發病機制中占據主導地位。此外，神經炎癥、血腦屏障通透性、支鏈氨基酸(branched chain amino acid,BCAA)與芳香族氨基酸(aromatic amino acid,AAA)比例失衡、神經遞質功能障礙、腸道菌群失調、腸道通透性改變等因素均與HE的發病密切相關[4]。目前，HE的治療尚無特異有效的方法，以綜合治療為主。盡早去除誘因、及時處理并發癥以及補充營養是其遵循的基本治療原則，HE治療藥物種類繁多，用于治療的藥物主要包括不可吸收的二糖(乳果糖和乳糖醇)、抗生素類(新霉素、甲硝唑和利福昔明等)以及苯甲酸鈉等[5]，但許多藥物因其耐受性差、依從性低和不良反應普遍而在臨床應用中備受質疑[6-7]。本文就HE的非藥物治療途徑進行分析和歸納，以期為其臨床治療提供新思路及優質方案。

1 飲食治療途徑在HE中的應用

HE的治療策略旨在治療其主要致病因素：高氨血癥、炎癥和腸道菌群失調等。飲食與藥物在該方面共同起著至關重要的作用。飲食習慣的改變可以調節氮代謝，并對腸道菌群發揮有益作用，從而中斷認知障礙發展的進程。飲食策略包括調節蛋白質和纖維攝入、補充維生素和微量營養素以及使用具有益生元和益生菌作用的食物。目前證據強烈表明，特定的飲食方法可有利于HE的治療和預防，并且有關飲食調節的一些建議已在臨床指南中有所凸顯。歐洲肝病學會(EASL)慢性肝病營養臨床實踐指南[8]，美國肝病學會(AASLD)、EASL實用指南[1]以及歐洲臨床營養和代謝學會(ESPEN)肝病中的營養指南[9]建議每日能量攝入量為35～40 kcal/kg，并且在能量消耗增加的情況下，肝硬化患者應采用高熱量飲食。碳水化合物應占總熱量攝入的40%～60%，且復合碳水化合物應是首選，應盡可能避免或減少簡單糖的使用，尤其是果糖。脂質(單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸)應占飲食熱量的25%～50%，并且脂質有利于改善HE患者腸道菌群以及縮短腸道運輸時間。

1.1 蛋白質類 肝硬化患者中多達60%的患者有蛋白質能量營養不良和肌肉萎縮的表現。肌肉組織可通過增加谷氨酰胺合成促進循環氨的去除，肌肉減少癥不僅與肝硬化患者的臨床病情惡化和病死率增加有關，同時也是HE的獨立危險因素[10]。因此，就肝硬化患者的營養攝入時間和質量而言，充足的蛋白質攝入量極為重要。

由于氨基酸分解代謝產生葡萄糖會消耗組織中的蛋白質并增加血氨水平，因此，確定膳食攝入模式以保證底物的充分利用顯得尤為關鍵。建議患者多餐少食(每天最少5次)，避免空腹時間超過3～6 h。早餐和晚餐也應保證適量的蛋白質攝入，以滿足能量和蛋白質的需求[8]。氮代謝失調在HE的發展中起關鍵作用。早期的證據[11]表明，HE發作可以通過減少蛋白質的攝入量來控制，但近期研究對此提出質疑。Córdoba等[12]研究發現，限制蛋白質攝入對間歇性HE的發展毫無益處，并且會通過加劇肌肉蛋白質的分解而惡化患者的營養狀況。

蛋白質的數量并非考慮的唯一重要因素，肝硬化患者對膳食蛋白質的耐受性(根據蛋白質攝入后HE的發展)可能因蛋白質來源的不同而有所不同；早期研究[13]表明，乳制蛋白比混合蛋白具有更好的耐受性，而植物蛋白比動物蛋白具有更好的耐受性。植物蛋白的優越性主要體現在以下幾點：其一，與動物蛋白相比，植物蛋白的蛋氨酸和半胱氨酸含量較少，而此類氨基酸是硫醇和吲哚的前體，其與HE的發病機制密切相關。其二，植物蛋白含有較高的鳥氨酸和精氨酸，其與尿素循環中的氨解毒密切有關。其三，植物蛋白纖維含量豐富，有利于腸運輸，從而提高氨排泄效率。此外，腸道細菌對纖維的消化會產生醋酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸，從而降低結腸pH值，促進氨的排泄。由此，有利于腸道微生物群組成的變化，從而增強抗炎和抗氧化性能。盡管已明確了植物蛋白飲食對HE患者腸道菌群的益處，但迄今為止，尚無關于探討此飲食方法對HE患者腸道微生物影響的研究。

綜上所述，在HE患者的飲食策略中，植物蛋白展現了其獨特的優越性，應予以鼓勵，但對植物蛋白過量的攝入也會引起腹脹、腸胃氣脹和腹瀉等不良反應，從而降低患者對飲食療法的依從性。從長遠來看，平衡各來源蛋白的攝入量，可能是最合理的策略[8]。

1.2 支鏈氨基酸(BCAA) 防止HE患者蛋白質過度分解代謝和降低氨水平的另一種方法是通過施用BCAA：纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸。這些必需氨基酸是通過骨骼肌而非肝臟代謝，其被骨骼肌用于谷氨酰胺的酰胺化，骨骼肌通過吸收血漿中的氨和釋放谷氨酰胺來調節血氨水平[14-15]。據推測，AAA和BCAA競爭同一轉運蛋白，并穿越血腦屏障，導致芳香族神經遞質前體水平增加，神經遞質合成失衡，引發中樞神經系統功能障礙。由于肝功能受損、門體靜脈分流、骨骼肌萎縮和高胰島素血癥，導致肝硬化患者血漿BCAA減少[16]和AAA(例如苯丙氨酸和酪氨酸)水平增加[17-18]，BCAA/AAA下降，其中肝功能受損是主要原因。血漿BCAA/AAA異常是血漿氨基酸模式異常的特征，BCAA/AAA也被稱為“費歇爾比率(Fischer-ratio)”，其與HE的發病機制有關。研究[19]表明，長期口服補充BCAA可以改善HE的臨床癥狀并提高其生活質量，其中亮氨酸的作用尤為凸顯，它會刺激肝臟再生和肌肉蛋白質合成。最近，一項多中心的隨機雙盲研究[20]發現，盡管口服BCAA可以預防HE并可以恢復肌肉質量，但補充BCAA并不能降低HE的復發率。

1.3 L-鳥氨酸-L-天門冬氨酸(LOLA) LOLA是兩種內源性氨基酸的混合物，其被分解成氨基酸后易被主動轉運吸收、分布和代謝。L-鳥氨酸在肝臟門靜脈的肝細胞中充當尿素循環的中介，并作為氨基甲酰磷酸合成酶的激活劑，與L-天冬氨酸一并通過肝細胞以及骨骼肌中的谷氨酰胺合成酶將氨轉為谷氨酸，從而促進谷氨酰胺的合成。并且，可通過促進谷氨酰胺合成酶和尿素循環活性而降低血氨水平。因此，LOLA可作為降低血清氨水平的另一選擇[21]。

Butterworth等[22]研究發現，與安慰劑/無干預措施相比，LOLA在改善各種類型HE的精神狀態和降低血氨方面效果顯著。一項網絡薈萃分析[23]顯示，LOLA與不可吸收的二糖或益生菌相比療效相當或者更高。單個RCT的證據[24]表明，LOLA可有效治療及預防經頸靜脈肝內門體分流術后HE以及繼發性HE。但是，最近的一份Cochrane綜述[25]指出，在HE中使用LOLA的證據質量較差，尚需進一步的隨機對照研究。此外，由于谷氨酰胺可以通過谷氨酰胺酶再循環轉化為氨，臨床中存在HE患者血氨水平“回彈”及病情復發的風險。然而，氨清除劑鳥氨酸苯乙酸酯通過將谷氨酰胺與苯乙酸酯結合，其形成的水溶性分子可被腎臟排泄，防止通過谷氨酰胺酶重新代謝為谷氨酸和氨。鳥氨酸苯乙酸酯在進行的Ⅱb試驗中已證明可以安全有效地降低血氨水平與改善臨床癥狀[26]。以期在進一步大量的臨床試驗佐證后能為HE患者帶來益處。

1.4 維生素和微量營養素 肝硬化患者肝功能異常，維生素和微量營養素因儲備能力下降、飲食攝入不足或吸收障礙而出現維生素和微量營養素缺乏癥。維生素和電解質缺乏會引起多種神經精神癥狀，從而誘發或惡化HE。B族維生素缺乏在肝硬化患者中最為常見，這與腸道吸收不良和肝儲備減少有關。越來越多研究證實，維生素B與認知功能有關，其減少會導致HE患者的中樞神經系統改變[27]。此外，維生素A(視黃醇)水平降低也與HE的發生有關[28]。由于參與氨解毒的谷氨酰胺合成酶和鳥氨酸轉氨甲酰酶均依賴鋅，因此，鋅缺乏在HE中也很常見。補充的鋅通過代謝作用，可以降低血氨水平、改善肝功能及HE的臨床表現[29]。

此外，在臨床上應始終注意監測電解質的平衡，電解質紊亂既會觸發HE的發展，又會加重先前存在的精神功能異常。尤其是對于精神狀態異常的肝硬化患者，應及時糾正低鈉血癥，低鎂血癥和高鈣血癥，低鈉血癥的存在是HE發展的主要危險因素[30]。

2 腸道微生物調節和腸-肝-腦軸

飲食對健康和不健康人群的腸道微生物群組成的影響已得到充分證明，在肝硬化患者中，腸-肝-腦軸之間的聯系在HE的發展過程中起著重要的作用[31-32]。因此推測，針對腸-肝-腦軸的特定飲食方法可能在HE的治療管理中得以實現。

2.1 益生元 益生元是宿主微生物選擇性使用的食物基質，可改變腸道菌群的組成和活性[33]。乳果糖、乳糖醇、低聚果糖和半乳糖低聚糖是最常用的益生元。在結腸細菌的代謝作用下產生醋酸和乳酸，酸化腸道，降低腸道pH值。由此，較低pH值的酸性內環境會抑制產生抗菌肽的腸道細菌，促進不產生抗菌肽的乳酸菌生長[34]。Chen等[35]報道乳糖醇可增加雙歧桿菌、乳酸桿菌等有益菌群，并顯著降低慢性病毒性肝病患者血漿內毒素水平。

2.2 益生菌 益生菌是可以調節腸道菌群平衡的活性微生物，包括乳糖發酵的乳酸桿菌和雙歧桿菌等。有研究[34]報道，益生菌可以穩定黏膜屏障功能、調節腸道菌群以及抑制病原微生物的生長。益生菌還能酸化腸腔，并與致病菌爭奪營養，產生抗菌物質[35]。Stadlbauer等[36]研究顯示，益生菌可能通過改變炎癥因子IL-10分泌和TLR4表達來恢復肝硬化中性粒細胞的吞噬能力。益生菌能夠降低腸壁通透性，并減少細菌易位和內毒素血癥，有利于預防HE以及感染等并發癥的發生。益生菌可以限制氧化性和炎性肝損傷，并改善組織學狀態[37]。Lunia等[38]評估了益生菌作為肝硬化患者HE的主要預防作用，結果顯示：與安慰劑相比，經3個月療程的益生菌治療后降低了動脈血氨水平，改善了心理測試結果，并降低了HE的發生風險。關于HE的二級預防，Dhiman等[39]的一項臨床試驗比較了益生菌和乳果糖在該領域的療效。結果表明：益生菌和乳果糖在預防新的HE發作方面同樣有效。Cao等[40]在一項RCT的薈萃分析中表明，益生菌可以降低肝硬化患者的血氨和內毒素水平，改善MHE并防止OHE發生。但是，并非所有研究均顯示益生菌治療有利無弊。Saji等[41]研究顯示，益生菌治療與安慰劑相比，對MHE的改善并無明顯差異。益生菌廣泛可用且無不良反應報道是 MHE長期治療選擇的優勢之處。然而，每個試驗中使用的不同益生菌均缺乏菌株特異性證據，故難以一概而論。因此，對于益生菌制劑的標準化，需要進行大范圍和長時間的隨訪研究。

2.3 合生元 合生元是添加了可發酵纖維的益生菌。盡管它的作用機理尚未完全明晰，但有研究[36]報道，其可降低腸道細菌脲酶的活性、降低氨和其他腸源性毒素的吸收，減少內毒素血癥的發生。在一項安慰劑對照試驗[42]中，與安慰劑相比，合生元治療30 d后患者腸道pH值、血氨水平降低，糞便中的乳桿菌種類的含量明顯增加，這可能與血氨和內毒素的大量減少有關。接受合生元制劑治療的患者Child-Pugh分級改善率達47%，而單獨接受發酵纖維或安慰劑的患者僅有29%或8%的改善率。此外，在該研究中沒有患者發生OHE。

2.4 益生菌酸奶補充劑 Bajaj等[43]研究了通過飲食干預對肝硬化患者腸道菌群的調節，他們研究了在肝硬化患者中補充益生菌酸奶是否可用于治療MHE和預防OHE。該研究表明，與基線/未治療組相比，益生菌酸奶治療組的MHE逆轉率顯著提高，OHE的發生率明顯下降，HE心理測量評分有所改善，并且長期依從性良好。Liu等[44]的后續研究表明，益生菌酸奶可以改變慢性肝病患者的腸道菌群，增加有益菌的數量并降低大腸桿菌水平。因此，該研究領域具有發展前景，但是需要進一步的證據來確認這些初步結果。

2.5 無酪蛋白的飲食 腸-肝-腦軸已被廣泛作為腹腔疾病和自閉癥譜系障礙等疾病的治療靶點，腸道微生物群改變和腸屏障功能障礙是其主要的致病作用。腸道通透性的改變會促使腸道源性有毒物質的泄漏，有毒物質通過促進分泌細胞因子而引發全身炎癥，并穿過血腦屏障到達中樞神經系統導致神經損傷[45-46]。在自閉癥譜系障礙中，酪蛋白和谷蛋白衍生肽通過改變腸道屏障及引發炎癥反應發揮致病作用。同時，谷蛋白衍生肽是神經肽，可以改變神經功能。基于腸-肝-腦軸的改變和腸通透性增加的共同基礎，可以在肝硬化性HE患者的治療中采用類似的飲食方法。Balzola等[47]進行的一項初步研究，納入16例因終末期肝硬化合并慢性HE等待肝移植的患者，在維持先前HE的基礎治療基礎上進行無酪蛋白飲食。1個月和3個月后通過迷你智力測驗和雷伊聽覺語言學習測驗進行臨床和神經學評估。結果顯示，有88%(14/16)患者的認知功能(算術、記憶和定向)顯著改善。3個月后患者執行功能和注意力顯著提高。在3個月的隨訪中，16例患者只需要1次住院治療，而對照組中10例終末期肝硬化合并慢性HE患者的平均住院率為每月1～3次。

盡管此經驗非常有限，但療效若得以佐證并廣泛推廣，便可以在肝硬化合并HE患者中開創一種新穎而簡單的治療措施。因此，建議研究人員將此飲食方法作為嚴重肝病患者的潛在輔助治療，以驗證其有效性。

2.6 糞便菌群移植 另一種針對HE患者腸道菌群失調的方法是糞便微生物群移植(fecal microbiota transplantation，FMT)。在臨床前期研究[48]中，已證實了FMT能有效降低氨水平。Bajaj等[49]進行了一項RCT，通過橫斷面微生物組數據選擇合適的糞便供體，FMT組的患者在5 d廣譜抗生素療程后給予90 ml灌腸。在150 d的隨訪后，FMT組的認知功能顯著改善，同時微生物整體多樣性增加，有益菌群擴大。值得注意的是，期間并無嚴重不良事件發生。最新研究[50]表明，接受FMT的患者長期(12～15個月)安全性良好，住院率和認知功能參數可持續改善，并可預防HE復發。然而，最近的1例病例報告[51]描述了兩項獨立臨床試驗中的2例患者(分別是晚期慢性肝病和難治性HE)，他們在接受了來自同一糞便供體的FMT口服膠囊后，體內發現能產生大腸桿菌的廣譜-內酰胺酶，從而引發菌血癥。因此，精心選擇糞便移植的供體可能是未來治療HE的一個突破點，但仍需進一步研究FMT的風險和益處，優化供體篩選。

3 總結與展望

HE是肝硬化的嚴重并發癥，嚴重影響患者和護理人員的生活質量，并極大地增加了患者的住院率和病死率。如今，越來越多的證據表明，HE與營養失調、肌肉減少癥等之間的聯系明晰，HE發病機制得到不斷完善，其中腸道生態失調和腸通透性亢進發揮關鍵作用。本綜述闡述了飲食療法和腸道菌群改變在預防和治療HE方面發揮的重要作用。若要在復雜的HE領域獲得更有力的科學證據，尚需更進一步深入的研究，為HE的治療提供更多的理論和實驗支撐。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：樂瀅玉、毛德文負責研究選題；張榮臻、肖偉松負責設計論文框架，起草論文；樂瀅玉負責擬定寫作思路，撰寫文章；覃小賓、曾勝瀾負責修訂論文;毛德文負責指導撰寫文章并最后定稿。