腸道菌群影響慢性乙型肝炎、慢性丙型肝炎及相關(guān)肝病的研究進(jìn)展

鄧 輝， 張 斌， 朱 彬， 迪麗胡瑪爾·扎依爾， 王偉仙， 郭春霞， 楊東亮， 鄭 昕，王俊忠， 王寶菊

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院 感染性疾病科， 武漢 430022

HBV和HCV是導(dǎo)致病毒性肝炎的主要病原體，HBV和HCV感染可導(dǎo)致急慢性肝炎，甚至發(fā)展成肝硬化、肝衰竭和肝細(xì)胞癌(HCC)等[1]。腸道菌群與人體健康關(guān)系密切。越來(lái)越多的證據(jù)表明，腸道菌群與肝臟的互作(腸-肝軸)對(duì)慢性乙型肝炎(CHB)、慢性丙型肝炎(CHC)等慢性肝病的發(fā)生、發(fā)展、預(yù)后和治療均具有深遠(yuǎn)的影響[2]。本篇綜述系統(tǒng)回顧了近年來(lái)腸道菌群參與CHB、CHC及其相關(guān)肝病發(fā)生發(fā)展及治療的研究進(jìn)展。

1 腸道菌群概述

據(jù)估計(jì)[3]，人體內(nèi)含有約100萬(wàn)億個(gè)微生物細(xì)胞，大部分存在于腸道，被稱為腸道菌群，或稱腸道微生物組。門靜脈將腸道菌群與肝臟聯(lián)系起來(lái)，腸道菌群的代謝產(chǎn)物通過(guò)門靜脈運(yùn)送到肝臟，肝臟通過(guò)分泌膽汁及產(chǎn)生抗體等影響腸道菌群。腸道菌群與肝臟之間的相互作用被稱為腸-肝軸，腸道菌群是維護(hù)腸-肝軸自穩(wěn)的關(guān)鍵。除作為屏障防御病原體入侵外，腸道菌群還參與維持免疫系統(tǒng)的平衡[4]。當(dāng)腸道菌群失調(diào)時(shí)，可通過(guò)細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物上調(diào)炎癥反應(yīng)來(lái)加速慢性肝病的發(fā)展，促進(jìn)肝纖維化、肝硬化及其并發(fā)癥，甚至肝癌的發(fā)生[3]。

2 腸道菌群與CHB、CHC及其相關(guān)肝病

2.1 腸道菌群與CHB 慢性HBV感染是重要的全球公共衛(wèi)生問(wèn)題，全球約有2.96億慢性HBV感染者[5]，我國(guó)約有慢性HBV感染者7000萬(wàn)例，其中CHB患者約2000萬(wàn)～3000萬(wàn)例[6]。研究[7-8]發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是CHB還是HBV相關(guān)肝硬化和HCC患者，腸道菌群的多樣性均顯著降低，且組成也發(fā)生明顯改變，表現(xiàn)為潛在有害菌如腸桿菌科、放線菌屬等增多和潛在有益菌如雙歧桿菌科、類桿菌屬等減少。在排除年齡和BMI對(duì)腸道菌群產(chǎn)生的影響后仍可得出與上述研究類似的結(jié)論。在小鼠模型中，研究者也發(fā)現(xiàn)HBV感染能明顯延緩幼年小鼠腸道菌群的成熟[9]，而用廣譜抗生素誘導(dǎo)出腸道菌群失衡后，成年小鼠的HBV清除明顯被阻斷，出現(xiàn)與幼年小鼠類似的HBV持續(xù)復(fù)制[10]。從慢性HBV感染進(jìn)展到CHB，再到肝硬化，患者腸道菌群擬桿菌門和厚壁菌門逐漸減少，而變形菌門和放線菌門逐漸上升；此外腸道菌群組成與血液學(xué)和生化學(xué)指標(biāo)如紅細(xì)胞、血紅蛋白、血小板、AST/ALT、白蛋白水平等明顯相關(guān)[11]。上述研究提示CHB患者的腸道菌群發(fā)生明顯改變，腸道菌群的變化可影響HBV復(fù)制，且與病情進(jìn)展密切相關(guān)，因此腸道菌群有可能能成為CHB治療的新靶點(diǎn)。

腸道菌群影響HBV清除和CHB病情進(jìn)展的機(jī)制尚不明確。已有研究[12]顯示獲得性免疫應(yīng)答在HBV清除中起著至關(guān)重要的作用，而天然免疫應(yīng)答對(duì)于誘導(dǎo)隨后的獲得性免疫應(yīng)答也同樣十分重要。在幼年小鼠中，尚未成熟的腸道菌群可能通過(guò)Toll樣受體4(Toll like receptor 4, TLR4)依賴的途徑誘導(dǎo)HBV的免疫耐受[10]。研究者也發(fā)現(xiàn)腸道菌群失衡可損害腸道屏障功能，使得腸道菌群移位到肝臟，并通過(guò)增強(qiáng)程序性死亡受體1(programmed cell death protein 1, PD-1)的表達(dá)抑制肝臟T淋巴細(xì)胞抗病毒免疫應(yīng)答，從而阻礙HBV的免疫清除[13]。膽汁酸的肝腸循環(huán)與腸道菌群的組成和功能相互影響，初級(jí)膽汁酸經(jīng)膽管排泄進(jìn)入腸道后，需經(jīng)特定的腸道菌群轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸后重吸收回肝臟[14]。HBV感染可通過(guò)減少初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化相關(guān)腸道菌群數(shù)量或抑制其功能來(lái)減少次級(jí)膽汁酸的生成，通過(guò)BA-FXR-FGF19軸進(jìn)一步導(dǎo)致初級(jí)膽汁酸的異常積聚，最終使肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞出現(xiàn)損傷和炎癥，促進(jìn)肝纖維化的發(fā)生，甚至導(dǎo)致肝硬化和肝癌[15-16]。除膽汁酸外，細(xì)菌代謝產(chǎn)物，如芳香族氨基酸、磷脂、短鏈脂肪酸等，也可能影響肝病進(jìn)展[17-18]。

綜上，HBV相關(guān)慢性肝病不同階段的患者均存在不同程度的腸道菌群異常，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物有可能通過(guò)影響膽汁酸轉(zhuǎn)化及影響天然和獲得免疫來(lái)影響HBV的清除及相關(guān)肝臟疾病進(jìn)展。因此特征性腸道菌群的組合用于診斷、靶向腸道菌群用于治療有望成為CHB相關(guān)肝病研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

2.2 腸道菌群與CHC 慢性HCV感染也是導(dǎo)致肝硬化、HCC的主要原因之一。世界衛(wèi)生組織報(bào)告[19]稱，全球約有5800萬(wàn)人感染HCV，2019年約有29萬(wàn)人死于HCV感染相關(guān)的肝硬化、HCC等終末期肝病。目前關(guān)于腸道菌群與CHC的研究較少且研究結(jié)果存在差異。有研究[20]顯示HCV感染者的細(xì)菌多樣性顯著降低，表現(xiàn)為梭狀芽胞桿菌、乳螺科和瘤胃球菌科減少，乳桿菌和鏈球菌增加，上述腸道菌群的變化與FIB-4指數(shù)明顯相關(guān)。不同臨床階段的CHC患者經(jīng)直接抗病毒藥物(direct-acting antiviral agents, DAA)治療獲得持續(xù)病毒應(yīng)答(sustained virological response， SVR)后其腸道菌群多樣性得到明顯恢復(fù)[21-22]，且潛在致病菌(腸桿菌科、腸球菌和葡萄球菌)的豐度顯著降低[23]。但也有研究[24]發(fā)現(xiàn)未經(jīng)治療的慢性HCV感染者相比健康對(duì)照組菌群多樣性明顯增加，表現(xiàn)為普菌屬、琥珀酸弧菌屬、銅綠假單胞菌等的豐度增加，而擬桿菌屬、小桿菌屬、鏈球菌屬等的豐度降低。造成上述研究結(jié)果差異的具體原因尚不清楚，腸道菌群與CHC的相互關(guān)系、腸道菌群是否影響DAA的療效等問(wèn)題尚需進(jìn)一步研究，在設(shè)計(jì)臨床研究時(shí)需注意年齡、性別、BMI、飲食習(xí)慣、伴隨疾病和疾病進(jìn)展階段等因素的影響。

2.3 腸道菌群與HBV相關(guān)慢加急性肝衰竭(ACLF) ACLF是發(fā)生在慢性肝病/肝硬化(先前診斷/未確診)基礎(chǔ)上的急性肝損傷，表現(xiàn)為黃疸和凝血障礙，可并發(fā)腹水和/或肝性腦病(HE)等并發(fā)癥[25]。20世紀(jì)90年代，李蘭娟院士團(tuán)隊(duì)[26]就發(fā)現(xiàn)HBV相關(guān)重型肝炎患者腸道微生態(tài)嚴(yán)重失衡，腸道雙歧桿菌、擬桿菌等有益菌顯著減少，腸桿菌科細(xì)菌、腸球菌、酵母菌等有害菌顯著增加。而最近的研究[27]發(fā)現(xiàn)隨著HBV-ACLF的病情進(jìn)展，腸道微生物群落的多樣性和豐度顯著降低，腸道細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物與血清生物標(biāo)志物(如血清ALT、AST、TBil和INR)之間存在顯著的相關(guān)性，提示腸道菌群失衡可能參與HBV-ACLF的進(jìn)展。另有研究[28]發(fā)現(xiàn)腸球菌的富集與HBV-ACLF進(jìn)展相關(guān)，而糞球菌的富集與HBV-ACLF緩解相關(guān)。這提示上述腸道菌群特征有可能成為有潛力的HBV-ACLF 預(yù)后標(biāo)志物。

綜上所述，HBV-ACLF患者腸道微生物存在顯著的失衡，總體表現(xiàn)為整體多樣性和豐度顯著降低，腸桿菌科細(xì)菌等潛在致病菌顯著升高，而擬桿菌等潛在有益菌降低，相應(yīng)腸道菌群的改變與HBV-ACLF的進(jìn)展與預(yù)后相關(guān)，靶向失衡的腸道微生態(tài)進(jìn)行干預(yù)可能成為治療HBV-ACLF的重要靶點(diǎn)。

3 靶向腸道菌群治療CHB及其相關(guān)肝病

如前所述，大量研究的數(shù)據(jù)均表明：CHB、CHC及其相關(guān)肝病均存在腸道菌群改變，腸道菌群的改變可能影響病毒清除及疾病進(jìn)展，因此靶向腸道菌群的策略也有可能用于CHB、CHC及其相關(guān)肝病的預(yù)防及治療。靶向腸道菌群的策略主要有：不可吸收的抗生素、糞菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)、益生菌制劑和FXR激動(dòng)劑等。目前上述策略用于肝硬化相關(guān)并發(fā)癥如HE、自發(fā)性腹膜炎的治療和預(yù)防的研究較多，但最近的研究也發(fā)現(xiàn)FMT可被用于CHB的治療(圖1)。

注：①腸道菌群參與慢性病毒性肝炎病情進(jìn)展；②靶向腸道菌群用于治療慢性病毒性肝炎及其相關(guān)肝病。

3.1 不可吸收性抗生素 用不可吸收的抗生素減少腸道菌群的負(fù)擔(dān)從而治療腸道菌群失衡相關(guān)的慢性肝病似乎是傳統(tǒng)且合乎邏輯的方法。利福昔明是胃腸道幾乎不可吸收的半合成廣譜抗生素，通過(guò)結(jié)合細(xì)菌DNA依賴的RNA聚合酶的β亞基，從而抑制細(xì)菌RNA的合成而產(chǎn)生抗菌作用。利福昔明具有廣譜抗菌作用，覆蓋革蘭陽(yáng)性和革蘭陰性菌，包括需氧菌和厭氧菌[29]。

目前利福昔明直接用于治療CHB和CHC的研究較少，但其預(yù)防和治療肝硬化所致HE的有效性和安全性已被大型隨機(jī)臨床試驗(yàn)證明[30]。除此之外，還有研究[31-32]表明利福昔明可以有效預(yù)防肝硬化患者自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎和靜脈曲張破裂出血的發(fā)生。研究[33-34]表明利福昔明對(duì)腸道菌群的組成改變不大，其對(duì)抗病毒性肝炎所致肝硬化及其并發(fā)癥的功能主要通過(guò)影響腸道菌群的代謝功能來(lái)發(fā)揮，包括有效減少內(nèi)毒素血癥、改變膽汁酸組成、改善患者認(rèn)知和改變腸道菌群代謝組學(xué)等。目前利福昔明是否能用于病毒性肝炎及其他肝硬化并發(fā)癥如門靜脈高壓等的治療尚待進(jìn)一步研究。

3.2 糞菌移植(FMT) FMT指將健康供者的糞便通過(guò)腸鏡、飼管、吞入膠囊等方式植入患者的胃腸道中，來(lái)重建患者的腸道菌群，最早用于治療艱難梭狀芽孢桿菌性腹瀉、炎癥性腸病等腸道疾病，近年來(lái)用于腸道菌群失調(diào)相關(guān)肝病的研究亦正在開展。FMT可能是通過(guò)直接改變患者的腸道菌群組成，幫助其恢復(fù)腸-肝軸自穩(wěn)和正常功能，進(jìn)而達(dá)到改善病毒性肝炎及相關(guān)肝硬化所致HE癥狀的目的。

最近有兩項(xiàng)臨床研究[35-36]嘗試將FMT用于治療經(jīng)長(zhǎng)期核苷類似物抗病毒治療但HBeAg仍陽(yáng)性的CHB患者，結(jié)果顯示FMT治療可實(shí)現(xiàn)部分患者HBeAg和HBV DNA陰轉(zhuǎn)，提示FMT治療可能對(duì)控制病毒復(fù)制和清除HBeAg是安全有效的。即使這兩項(xiàng)研究樣本量相對(duì)較小，依然說(shuō)明調(diào)節(jié)腸道菌群對(duì)CHB患者的治療有一定意義，但未來(lái)需要開展更大規(guī)模的研究。

目前常用的FMT方式包括口服膠囊和直腸灌腸兩種。經(jīng)廣譜抗生素預(yù)處理后通過(guò)灌腸進(jìn)行FMT，能顯著改善經(jīng)乳果糖聯(lián)合利福昔明治療后仍有反復(fù)HE發(fā)作的肝硬化患者的腸道菌群組成和認(rèn)知水平，并減少住院時(shí)間[37]。該研究團(tuán)隊(duì)后續(xù)的臨床研究[38]發(fā)現(xiàn)，口服糞菌膠囊治療上述患者也能取得很好的療效。但考慮到FMT可能帶來(lái)的諸如感染耐藥菌等嚴(yán)重并發(fā)癥[39]，采用不同方式進(jìn)行FMT治療的安全性和有效性需要更嚴(yán)格的論證。

3.3 益生菌制劑 益生菌指當(dāng)攝入足夠數(shù)量時(shí)對(duì)宿主的健康起到有益作用的活的微生物，包括食物和膳食補(bǔ)充劑中含有的益生菌以及用于治療和預(yù)防疾病的益生菌制劑。多種益生菌制劑主要是通過(guò)補(bǔ)充有益菌來(lái)改善腸道及肝臟功能，進(jìn)而改善肝病癥狀及預(yù)后[40]。因其安全性和有效性，益生菌制劑在臨床上被廣泛用于治療和預(yù)防HE[41]。一項(xiàng)雙盲隨機(jī)對(duì)照臨床研究發(fā)現(xiàn)VSL#3用于治療肝硬化時(shí)，患者HE等并發(fā)癥的出現(xiàn)顯著減少，Child-Turcotte-Pugh和終末期肝病模型評(píng)分得到顯著改善[42]。類似地，應(yīng)用益生菌制劑(含丁酸梭菌和嬰兒雙歧桿菌)治療乙型肝炎相關(guān)肝硬化合并輕微HE患者，患者血氨水平降低，認(rèn)知水平明顯提高，這可能與腸黏膜屏障功能恢復(fù)有關(guān)[43]。目前益生菌制劑已被推薦用于包括HBV-ACLF在內(nèi)的肝衰竭患者的輔助治療[44]，但尚需進(jìn)一步的臨床研究來(lái)明確其安全性和有效性。

3.4 FXR激動(dòng)劑 鈉離子-?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運(yùn)蛋白(sodium taurocholate cotransporting polypeptide， NTCP)不僅是HBV進(jìn)入肝臟的受體，同時(shí)也是?；悄懼岬霓D(zhuǎn)運(yùn)體[45]。FXR激動(dòng)劑不僅能通過(guò)抑制初級(jí)膽汁酸的合成改變腸道菌群的數(shù)量或功能，同時(shí)有可能通過(guò)影響膽汁酸代謝競(jìng)爭(zhēng)性抑制HBV與肝細(xì)胞表面的NTCP結(jié)合，減少病毒在肝臟的復(fù)制并降低血中膽汁酸濃度。事實(shí)上,FXR激動(dòng)劑GW4064被發(fā)現(xiàn)能在體內(nèi)和體外降低HBsAg和HBV DNA的表達(dá)水平[46]。這些研究均提示FXR激動(dòng)劑有可能成為CHB治療的新靶點(diǎn)。FXR激動(dòng)劑奧貝膽酸治療能降低人和小鼠內(nèi)源性膽汁酸水平，改變?nèi)撕托∈竽c道菌群組成；去除正常共生菌后奧貝膽酸的作用被削弱，提示正常的腸道菌群可能有助于奧貝膽酸取得更好療效[47-48]。目前奧貝膽酸獲批用于治療原發(fā)性膽管炎[49]，但在臨床應(yīng)用中是否對(duì)HBV復(fù)制水平產(chǎn)生影響尚未見相關(guān)報(bào)道。

4 結(jié)論

CHB、CHC常常伴隨腸道菌群的改變，其特征主要包括潛在致病菌的增加和潛在有益菌的減少，而腸道菌群的改變可能通過(guò)多種機(jī)制影響病毒復(fù)制及參與疾病進(jìn)展。雖然DAA的普及使得慢性HCV感染者的持續(xù)病毒學(xué)應(yīng)答達(dá)90%以上，但CHB的臨床治愈率仍不理想，且與他們相關(guān)的終末期肝病的病死率仍較高。最近FMT促進(jìn)CHB HBeAg陰轉(zhuǎn)的臨床研究結(jié)果為靶向腸道菌群策略用于CHB的治療帶來(lái)了曙光。而靶向腸道菌群的多種策略包括不可吸收性抗生素、FMT、益生菌制劑和FXR激動(dòng)劑在肝硬化相關(guān)并發(fā)癥的成功應(yīng)用，也為CHB、CHC及其終末期肝病的治療提供了重要的參考價(jià)值。進(jìn)一步闡明腸道菌群與慢性病毒性肝病之間相互作用及其機(jī)制、靶向腸道菌群在慢性病毒性肝病治療中的價(jià)值，將為CHB、CHC及相關(guān)肝病的治療提供更多可能。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：鄧輝起草文章內(nèi)容；張斌、朱彬、迪麗胡瑪爾·扎依爾、王偉仙、郭春霞、楊東亮、鄭昕、王俊忠參與文章框架設(shè)計(jì)與修改文章；王寶菊提供思路與框架，修改并校對(duì)文章。