腸道菌群與慢性乙型肝炎發生發展及預后的關系

郭紫薇， 張嘉鑫， 李 碩， 李曉斌， 朱 順， 靳 茜， 李小科， 葉永安

1 北京中醫藥大學東直門醫院 脾胃病科， 北京 100700； 2 北京中醫藥大學 第一臨床醫學院， 北京100029

慢性乙型肝炎(CHB)是一個重要的全球健康問題，缺乏治愈手段，現有標準治療的效果不理想[1-2]。根據世界衛生組織的報告，全世界約有2.57億慢性HBV感染者。雖然乙型肝炎疫苗和抗病毒藥物的應用已經使得HBV的感染率逐年下降，但對于整個社會以及眾多家庭來說仍然是一個沉重的經濟負擔和健康威脅[3-4]。CHB遷延難愈的核心在于該病的發生發展和結局預后受到宿主免疫、病毒本身與環境等因素的共同作用，其中宿主免疫功能的失能是導致HBV慢性感染持續不能清除的主要原因。值得關注的是，近年有研究發現腸道菌群可能與宿主的免疫功能有關。菌群失調可能出現在CHB的各個階段，并促進感染的慢性化和病情的進展，而調整腸道菌群的治療可能有助于改善疾病的預后。本文將從腸道菌群通過腸-肝軸對于肝臟免疫的影響、菌群失調與CHB發生發展的關系，以及不同疾病階段腸道菌群的變化等方面進行回顧，并綜合當前的研究證據探討調控腸道菌群改善疾病預后的可能性。

1 腸道菌群通過腸-肝軸調控肝臟免疫，影響慢性肝病的發展

1998年Marshall提出了“腸-肝軸”概念，腸-肝軸是胃腸道和肝臟的密切解剖和功能雙向相互作用的結果，主要是通過門靜脈循環發揮作用[5]。肝臟70%的血液供應來自門靜脈，腸道的一系列代謝產物以及環境毒素等通過門靜脈回流至肝臟[6]。腸道微生物群是宿主新陳代謝的中央調節器[7]，包括細菌、真菌、古生菌等。目前研究的腸道菌群一般是指腸道細菌，它們與人體之間也存在著特定的共生關系[8]，并在消化多種食物、合成維生素以及分解毒素和藥物方面發揮著重要作用[9]。腸道菌群和肝臟是一個由代謝、免疫和神經內分泌介導的復雜網絡系統。生理狀況下雙方維持和諧統一的關系，腸道正常菌群與腸黏膜形成穩定黏膜屏障，使得腸黏膜在選擇性吸收腸內營養物質的同時，也阻擋了細菌、毒素等有害物質的通過[10]。

腸道菌群通過腸-肝軸可能直接或間接地影響宿主免疫[11]。一方面，在正常情況下，腸道微生物群與腸上皮細胞和免疫細胞上的Toll樣受體(TLR)之間的相互作用有助于維持免疫系統的穩態[12]。當來自細菌等微生物的抗原經由人體激活適應性免疫系統后，包括脂多糖(LPS)、肽聚糖和鞭毛蛋白在內的病原相關分析模式通過腸肝軸易位至肝臟，激活肝細胞表面的TLR4，由此啟動肝細胞內的級聯信號轉導，引起核因子(主要是NFKβ、p38MAPK、JNK等)的活化。此時，大量炎癥細胞因子和趨化因子進入門靜脈，肝細胞遭受損傷，引起了一系列免疫炎癥反應[5]。另一方面，腸道菌群除了通過調節代謝與免疫應答等功能維持與肝臟的動態平衡，還通過參與膽汁酸的代謝介導免疫和炎癥反應[13]。膽汁酸由肝臟合成，約95%的膽汁酸會在腸道中被重吸收，通過門靜脈循環至肝臟[14]。膽汁酸和腸道微生態之間有著持續的相互調節關系，并能夠直接或間接地影響腸道菌群結構和功能[15]。腸腔膽汁酸水平升高與炎癥反應密切相關，膽汁酸可以直接作用于上皮細胞，調節促炎細胞因子的產生，如IL-8、IL-1和IL-6[13]。當腸道菌群失調時，腸道內革蘭陰性桿菌過度生長繁殖產生大量內毒素，或由于腸壁通透性增加而吸收入門靜脈的內毒素增多，如果肝內Kupffer細胞吞噬功能低下，內毒素的量超過了肝臟的清除能力，引發細胞因子級聯反應，導致免疫反應失控，引起大量炎癥介質釋放，將進一步加重肝損傷及病情進展[16]。

2 腸道微生態失調與HBV感染慢性化及病情長期進展有關

HBV的防控有兩個關鍵的臨床問題。第一是HBV感染慢性化，這與多種因素如宿主免疫因素和病毒因素相關[17]。第二是即便病毒得到有效控制，依然存在組織學(如肝纖維化和肝硬化)進展[18]。在這兩個重要的臨床問題上，腸道菌群的失調都是一個不可忽視的重要推動因素。

2.1 腸道菌群失調可能促進HBV感染慢性化 機體免疫應答功能失衡被認為是感染慢性化過程中最重要的因素。健康人體內自然殺傷細胞(NK細胞)數量較CHB患者及HBV攜帶者高，HBV持續感染與NK細胞數量的減少及其活性降低具有相關性。適應性免疫應答中，如輔助性T淋巴細胞(Th)的缺少導致細胞毒性T淋巴細胞活性降低，HBV未能有效清除而持續慢性感染[19]，而腸道微生物群的結構變化、細菌易位以及由此產生的免疫損傷影響HBV感染的發生和發展[20]。有研究[21]發現，HBV感染者菌群結構發生了改變，如雙歧桿菌、羅菌屬及類桿菌等益生菌數量顯著降低，腸球菌、腸桿科細菌及酵母菌等條件致病菌顯著增加。Chou等[22]提出了一個與年齡相關的HBV感染模型，表明腸道微生物的建立能夠一定程度上影響肝臟免疫反應，其可能是通過免疫刺激和免疫耐受途徑作用于肝臟，影響HBV清除或持續。腸道菌群具有多樣性，其中真菌微生物群在某種程度上與疾病進展相關，其可能會增強HBV的感染水平[23]。同時，由于HBV慢性感染，患者免疫功能持續低下，腸道免疫防御系統遭到破壞，腸道菌群結構平衡被打破，念珠菌等腸道定植真菌很可能成為人體黏膜和侵襲性真菌感染的條件致病菌。

2.2 腸道菌群失調可能促進CHB的病情長期進展

CHB、肝硬化、肝細胞癌(HCC)，常被稱作HBV感染“三部曲”，即HBV慢性感染長期遷延不愈發生的組織學進展。且有研究[10]發現，腸道菌群的失調是“三部曲”發生發展的催化劑，與TLR通路、炎性小體通路和腸道細菌代謝產物參與其中有關[24]。如TLR通路被激活，啟動固有免疫和適應性免疫機制。使活化的淋巴細胞分化為Th1、Th2和Th17，從而增加IL-4、IL-5、IL-12 和IFNγ等的分泌。這些炎癥介質激活肝星狀細胞，形成肌成纖維細胞，產生膠原蛋白，導致肝纖維化乃至肝硬化[25]。同時，HBV慢性感染還可能與腸道菌群所引發的免疫反應持續時間長或免疫反應過度有關，使體內產生大量的細胞因子加重了肝損傷[20]。因此，腸道菌群失調作為導致宿主免疫功能紊亂的原因之一，將伴隨著HBV慢性感染的進展而長期存在[26]，并可能成為HBV感染相關肝病進展的促進因素。

2.2.1 腸道菌群失調可能推動乙型肝炎肝硬化的發展 肝硬化是各種慢性肝病進展而來的結果，肝臟病理學終末期表現為肝臟彌漫性纖維化、假小葉形成、肝內外血管增殖[27]。在我國，引起肝硬化的病因主要以HBV感染為主[28]。HBV感染伴隨腸道菌群的失調，而這種改變在使宿主長期處于HBV慢性感染過程的同時，也將進一步加重肝纖維化乃至肝硬化的進展。因此，HBV感染背景下的菌群失調在肝硬化等終末期肝病的進展中尤其值得重視。當腸道菌群失調時，腸道內細菌種屬和數量以及腸道真菌菌群分子生態結構均發生改變，一方面由于肝功能下降，合成補體活性低下、各種相關免疫分子作用機制減弱等因素使得機體免疫防疫系統功能下降，另一方面肝硬化患者出現門靜脈高壓時，腸系膜血流停滯而缺氧，交感神經刺激 、氧化亞氮合成增加等因素使得小腸能動性下降。此時，腸道各種條件致病性真菌加速繁殖，可能引起肝硬化患者腸道真菌感染。進一步提示腸道真菌菌群生態結構改變與乙型肝炎發展歷程相關[29]。同時肝硬化使得膽汁酸分泌減少，抑菌作用減弱，機體免疫功能下降，進一步加劇腸道菌群失調。如Lu等[2]發現，隨著CHB、肝硬化病情進展，腸道中雙歧桿菌科和腸桿菌科(B/E)的比值也逐漸降低，提示腸道內正常菌群對機會致病菌及致病菌定植的抵抗力下降，從而進一步造成腸道菌群失調。Qin等[30]使用宏基因組學方法，揭示了肝硬化患者腸道微生物群的主要變化，提示可能由于肝硬化時，膽汁酸和胃酸分泌均有所減少，口腔細菌對腸道大量侵襲，腸道菌群進一步紊亂，肝硬化進展加快。這與Bajaj等[31]的研究相一致，肝硬化患者的有益菌及定植菌相對豐度降低，其他類菌群相對豐度較高。且有相關研究[32-33]發現，腸道菌群的紊亂程度隨著肝功能Child-Pugh分級程度增高而增高。

2.2.2 腸道菌群失調可能促進了HBV感染背景下肝癌的發生 HCC通常發生在慢性損傷的肝組織中，由于持續慢性炎癥的過程，導致HCC持續進展。80%的HCC病例與肝硬化或纖維化有關，HBV感染被公認為HCC發生發展的危險因素[34-35]?，F有研究認為，腸道菌群可能通過免疫與代謝兩種機制與HCC關聯。首先，免疫因素方面，腸道菌群及其相關產物作為外界刺激因子可以被機體的免疫系統識別，其免疫過程仍是由LPS-TLR4通路所參與的相關促炎癥反應，最終導致肝細胞過度分化，腫瘤免疫遭到抑制，促進肝癌的發展[36]。代謝因素方面，如次級膽汁酸脫氧膽酸是腸道菌群重要的代謝產物，而有研究[37]表明，次級膽汁酸脫氧膽酸在通過門靜脈系統進入肝臟后引起肝臟星狀細胞向衰老相關的分泌表型轉化，從而產生更多的促炎因子和促癌分子，促進肝癌的發生發展。同時，小腸內細菌過度生長導致的菌群種類與數量的變化影響著肝癌的進展。有研究[38]對HCC患者和非HCC患者進行腸道微生物群進行測定，發現HCC患者糞便中的大腸桿菌數量明顯多于非HCC患者，一定程度提示大腸桿菌的過度生長伴隨著HCC的發生。因此，針對腸道菌群的作用機制研究將有助于為HCC的診斷、治療及預后分析提供新的靶點和思路。

3 調控腸道菌群可能改善HBV感染的預后

腸道菌群的異?？赡苁前殡S疾病出現，或者是誘發疾病進一步加重的因素。而近幾年有研究發現通過腸道菌群的調節，可以在某些疾病的關鍵環節上提高療效，尤其是對于HBeAg陰轉，目前仍是標準核苷酸類似物療效不理想的環節。在現階段的腸道菌群調節中，主要采用的是補充特定菌，如雙歧桿菌，或糞便菌群移植的方式。

3.1 補充特定菌種對CHB的作用 雙歧桿菌被認為是正常腸道菌群中重要的菌種[39]，雙歧桿菌參與了短鏈脂肪酸的生成，短鏈脂肪酸有助于減少腸黏膜屏障的損傷，并介導免疫細胞的發育[40]。越來越多的證據表明，在CHB相關肝病患者中，補充雙歧桿菌等益生菌是有益的[41]，通過對腸道正常菌群進行調節, 減少來自腸道的內毒素，上調黏膜屏障效應，延緩肝臟疾病的發展進程[42]。朱澤等[43]通過收集CHB患者、CHB聯合益生菌治療患者、健康體檢者進行橫斷面研究，發現CHB聯合益生菌治療患者腸道菌群、外周血、糞便中免疫因子發生改變，益生菌能影響CHB患者腸道菌群的組成，并進一步改變腸道的炎癥微環境。有研究[44]也表明，采取益生菌的治療不僅能夠調節CHB患者的腸道菌群，還能進一步改善其肝功能、肝纖維化等指標。王杏雨等[45]隨機將130例CHB患者分為對照組、觀察組和治療組，觀察組在治療組基礎上加用雙歧桿菌四聯活菌片，3個月后治療結果表明觀察組患者的雙歧桿菌及乳酸桿菌數量高于對照組，腸桿菌、腸球菌數量低于對照組，同時觀察組肝功能、肝纖維化指標明顯低于對照組。上述研究均表明益生菌治療在改善CHB患者腸道菌群、肝功能及肝纖維化中具有重要作用，為今后臨床中的應用增添了新的思路，拓寬了治療渠道[46]。益生菌還能夠與抗病毒藥如恩替卡韋聯合治療，降低CHB患者對抗病毒藥的耐藥性，可作為一種輔助治療手段，抑制CHB患者HBV的持續復制。如有研究[47-48]發現恩替卡韋聯合雙歧桿菌三聯活菌在乙型肝炎肝硬化患者的抗病毒及促進肝功能恢復方面有一定療效，具有較高的應用價值。

3.2 糞便菌群移植(fecal microbiota transplantation, FMT)治療CHB的作用 FMT是一種相對簡單的治療方法，它通過將健康的供者微生物群轉移到一個現有但受到干擾的微生物生態系統中，從而建立一個新的胃腸道菌群平衡體系[49]。FMT作為一種新的治療手段，廣泛應用于消化系統疾病和其他系統疾病[50]，在難治性腸道感染[51]、神經心理疾病(如自閉癥)[52]、自身免疫性疾病[53]等方面被證實具有特定作用。在治療CHB方面，有相關研究已經提示了FMT可能具有更值得期待的效果。如FMT通過調節次級膽汁酸和短鏈脂肪酸的代謝和刺激黏膜免疫系統修復腸道屏障[49]，減輕黏膜免疫炎癥，改善腸肝循環[54]。一項非隨機的初步研究[55]認為FMT還可誘導長期抗病毒治療的HBeAg陽性CHB患者體內HBeAg的清除，抑制病毒復制，但仍需要隨機對照試驗來確定FMT在這類患者中的作用[56]。Ren等[57]進行了病例對照研究，并認為FMT似乎是安全的。研究共納入18例患者，其中5例接受了FMT的患者都出現了不同程度的HBeAg下降，并且3例患者獲得了HBeAg清除，而對照組無一獲得HBeAg陰轉，且在5例FMT治療患者中未發現繼發感染、腹部不適、腹瀉或便秘等不良反應?？稍谝欢ǔ潭壬媳砻鱂MT應用耐受性好，并發癥少。FMT發揮作用的機制，可能與FMT能夠降低IL-18水平、抑制TLR4信號通路有關，可改變腸道菌群結構或增加菌群多樣性[58]，但仍需要更多的設計良好的隨機對照試驗來驗證FMT對治療相關CHB相關肝病的療效和安全性。此外，還需要考慮包括供體選擇和篩選、糞便制備和給藥途徑的標準化方案、注射數量和注入菌種的數量、受者準備及FMT前后腸道菌群的構成變化和治療機制等問題[59]。

4 總結與展望

腸道菌群作為一個復雜而又多樣化的微生態系統，與宿主免疫之間有著相互協調的關系。近年大量研究均證實，在HBV感染相關性疾病當中，菌群失調可能作為導致感染慢性化和疾病進展的重要因素之一，而對菌群的調節可能是有益于建立宿主對于慢性病毒感染的免疫控制。但由于腸-肝軸的調控作用是雙向的，盡管在HBV慢性感染、乙型肝炎肝硬化以及肝癌人群中腸道微生態出現了失衡，但亦需要考慮到，這種失衡是在一個慢性病過程中的現象，并不能直接歸納為肝硬化以及肝癌進展的原因。筆者認為，在終末期肝病過程中，隨著肝臟功能的衰竭，膽汁酸代謝發生改變，繼發產生了菌群的失調。而菌群失調又是進一步推動肝臟炎癥、纖維化、炎-癌轉化的原因之一。

菌群測序技術的發展，為通過觀測菌群改變預測疾病進展提供了可能。但目前對腸道微生態的理解仍知之甚少。由于目前菌群功能分析的手段尚不成熟，通過宏基因組測序無法完整解釋菌群在疾病特定節點上發揮的作用，因此有待開展包括菌群功能分析以及結合多組學(轉錄組學、蛋白質組學等)的深入研究，為剖析CHB不同階段菌群失調的功能內涵和現實意義奠定基礎。此外，將微生態制劑或FMT技術與常規治療方案(如抗病毒)聯合使用治療CHB可能是有效的，盡管現有臨床研究病例數量不足，研究數據尚不充分，但前景值得期待。菌群調節治療作為CHB這一難治疾病的潛在終點解決方案，有望在未來通過高級別的循證證據加以確認。考慮到菌群失調廣泛存在于HBV感染的各個疾病階段，并可能作為疾病進展的伴發或二次打擊因素，鑒定腸道菌群針對CHB的作用機制或免疫調控途徑可能為乙型肝炎的治療帶來新的思路，并將有利于解析現有治療方案(包括中藥治療)的療效內涵。在未來，調節腸道菌群可能作為HBV感染相關肝病的重要輔助治療手段之一，為降低這一系列疾病的社會經濟負擔提供有效方案。

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：郭紫薇、張嘉鑫、李碩負責設計研究，資料分析，撰寫論文；郭紫薇、朱順、李曉斌、靳茜參與檢索文獻，數據提取，修改論文；李小科、葉永安負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。