腸道菌群在慢加急性肝衰竭中的意義

王富春， 李子怡， 張萬潔， 毛小榮,2a， 李俊峰,2a,2b

1 蘭州大學 第一臨床醫學院， 蘭州 730000； 2 蘭州大學第一醫院 a.感染科， b.感染科與傳染病研究室， 蘭州 730000

慢加急性肝衰竭(acute on chronic liver failure, ACLF)是一種以一個或多個主要器官或系統衰竭為特征的綜合征[1]，28 d內病死率接近40%[2]。腸道菌群及其代謝產物通過多種機制引發的感染、全身炎癥反應等在ACLF的發生、發展起重要作用[3-4]，且腸道菌群與宿主之間的相互影響可改變疾病預后。由此可見，腸道菌群在ACLF中可能具有獨特的診斷及治療價值。

1 腸道菌群在ACLF發生時的作用

人類機體通過免疫、神經和內分泌等系統調節腸道菌群的組成、分布及活性，從而達到其與宿主之間的穩態[5]。但患肝病時，腸道菌群失調會影響這一穩態。例如：腸道菌群及代謝產物會改變腸道中的黏膜蛋白和補體激活途徑，加重肝損傷[6]。研究顯示，失代償期肝硬化向ACLF的進展與全身炎癥反應的廣泛激活有關，ACLF患者血漿中IL-6、IL-8水平明顯升高[7]，與失代償期肝硬化患者相比，ACLF患者具有更高的全身炎癥反應[8]。一方面，失代償期肝硬化進展時，衰竭器官的死亡細胞和細胞外基質通過危險相關分子模式促進炎癥及ACLF的發生[9]；另一方面，腸道菌群移位和炎癥反應相互促進，腸道相關淋巴組織可通過促進腸道炎癥而改變腸道屏障功能，增加其通透性，促進菌群移位[10]；肝病進展引起支配腸道的神經發生變化，進而影響腸道屏障功能，降低抗菌肽水平的同時促進炎癥發生[11]。一項多中心研究[4]對602例患者的血清代謝產物和糞便微生物區系進行代謝組學分析后發現，微生物來源的代謝產物和脂質代謝產物與ACLF的發生及死亡有關，但該結果仍需在獨立樣本中進行驗證，由于一小部分人患有酒精性肝炎或正在飲酒，因此未能單獨進行測試。

ACLF主要發生在酒精性肝硬化患者中，酒精可能通過影響腸道菌群和腸道屏障功能促進ACLF發生。研究[12]顯示，健康人短期攝入大量酒精后，血液中細菌DNA和內毒素水平會顯著增加，且酒精增加了蛋白桿菌而降低了擬桿菌的相對豐度；酒精的代謝產物乙醛可破壞腸上皮的緊密連接，誘導腸壁通透性增加，促進菌群及其代謝產物移位[13]。

2 腸道菌群在診斷ACLF中的價值

基于腸道菌群與ACLF的發生關系密切，不少學者圍繞其在ACLF診斷方面的價值展開研究。有研究[14-16]運用16SrRNA基因擴增子測序技術描述了ACLF患者腸道菌群特點，發現某些特定的菌群特征可以區分患病組和健康對照組，并且菌群變化也許能夠監測疾病的進展。一項針對129例ACLF患者的研究[14]發現，患者腸道菌群的一大特征是淚腺螺科減少，而巴氏桿菌科的相對豐度能夠預測患者病死率。為了揭示HBV-ACLF患者中腸道菌群與疾病的關系，中山大學學者[15]采用相同方法分析了HBV-ACLF患者(n=212)和健康人(n=877)的腸道菌群特點，發現HBV-ACLF組球菌/桿菌比值明顯升高(P<0.05)；元基因組測序也驗證了該結果：在HBV-ACLF進展過程中，糞球菌迅速增加。該研究存在一定的局限性。首先，患者在入院前后使用抗生素的不同，以及個人飲酒史可能會對微生物區系的結果產生影響；其次，入院時各組間免疫功能及肝功能衰竭嚴重程度不一致；最后，考慮到患者的胃腸道癥狀(使用質子泵抑制劑)和可能的肝性腦病，住院期間的飲食主要是以可消化的低蛋白和低脂肪碳水化合物為主，這可能會影響微生物區系的結果。因此，應進一步設計前瞻性研究來驗證該發現。另有學者[16]采用高通量16S rDNA測序技術，對91例HBV-ACLF患者的糞便微生物群進行了檢測，結果顯示隨著疾病進展，腸道菌群的多樣性和豐富度顯著降低(P<0.05)。與健康對照組相比，HBV-ACLF組微生物菌群中類桿菌的相對豐度顯著降低，而潛在致病菌如維隆氏菌、鏈球菌、腸球菌和克雷伯菌的豐度則顯著增加。還發現類桿菌豐度與血清甲胎蛋白水平呈負相關，韋氏桿菌豐度與血清TBil呈正相關。此外，球蟲豐度與血清TBil、INR呈顯著負相關，與PTA呈顯著正相關。該研究結果提示腸道菌群在HBV-ACLF的發展中起著重要作用。但也有一些菌屬與不同的生物標志物呈負相關，如假鉻桿菌與INR水平呈正相關，與PTA水平呈負相關，針對該結果，應當積極尋找原因并進行重復試驗再次驗證該結果是否可靠。以上均提示部分菌群變化也許能夠作為ACLF的診斷標志物(圖1)。

圖1 腸道菌群與患病肝臟間的相互作用

另一項針對ACLF患者(n=182)糞便標本的前瞻性研究，進行了DNA文庫構建和測序，發現與健康受試者相比，患者的基因和元基因組種(微生物基因被分成若干簇，稱為元基因組種)豐度顯著降低。這種豐富性的喪失與疾病分期有關，并在抗生素治療調整后持續存在，提示ACLF的特點是腸道菌群基因顯著改變，且與疾病分期平行，故腸道菌群可能導致疾病進展和預后不良[17]。但該研究中不少患者前期接受了抗生素治療，可能會影響腸道菌群變化。另有研究[18]顯示，除抗生素外，25%的非抗生素藥物至少改變了一種腸道菌群種類，例如：質子泵抑制劑改變腸道菌群種類，使腸球菌過度生長，促進肝硬化的進展。想要更準確地評估腸道菌群對疾病的影響，在考慮酒精、藥物等混雜因素的前提下，需進行多中心、大樣本的前瞻性研究。

3 腸道菌群在防治肝硬化和ACLF中的作用

對于ACLF，除內科藥物和人工肝治療外，肝移植是目前唯一有效的根治方式，但受限于技術、經濟等原因，未能廣泛開展。因此，通過干預腸道菌群防治ACLF可能是一種有潛力的策略。歸納當前研究后發現干預措施主要包括以下幾類：藥物、糞便菌群移植和腸道吸附劑等。

3.1 藥物 臨床上會使用抗生素預防性治療失代償期肝硬化。一項多中心、隨機對照試驗發現使用諾氟沙星治療Child-Pugh C級的肝硬化患者時，剔除自發性細菌性腹膜炎、肝移植或失訪等刪失后，通過Kaplan-Meier方法估計發現，諾氟沙星組6個月病死率為14.8%，安慰劑組為19.7%(P=0.21)，提示諾氟沙星并未降低6個月病死率[19]。由于資金不到位等原因，該試驗原計劃的392例患者中只有291例入選，可能導致檢測6個月病死率的統計效力降低；再者，數名晚期酒精性肝硬化患者的依從性低于大多數評估慢性病進展的試驗，也會影響最終研究結果，基于這些局限性，不能排除Ⅱ類錯誤的發生。雖然預防性使用抗生素對靜脈曲張出血、既往自發性細菌性腹膜炎和顯性肝性腦病等患者可能有短期效果，但不能阻止疾病向ACLF進展[20]。利福昔明是一種腸道廣譜抗生素，但有研究[21]顯示，利福昔明不僅對肝病的進展沒有影響，而且在這些肝病患者腸道菌群中引起的變化也不明顯。此外，一項西班牙的多中心隨機對照試驗[22]，在標準治療(β阻滯劑聯合套扎)中加入辛伐他汀，來驗證能否減少肝硬化患者靜脈曲張出血后的再出血和病死率。結果顯示，安慰劑組17例死亡(22%)，辛伐他汀組6例死亡(9%)(辛伐他汀治療的危險比為0.39，95%CI：0.15～0.99，P=0.030)，辛伐他汀可提高肝硬化患者的存活率。安慰劑組和辛伐他汀組分別有28%和25%的患者發生再出血(P=0.583)。提示辛伐他汀加入標準治療并未減少再出血，但與Child-Pugh A或B級肝硬化患者的生存獲益相關。但該研究的主要結局是再出血和死亡，而非生存，因此該結果還需要進一步驗證?，F有研究中，通過以上藥物(除他汀類)改善肝硬化患者的預后而預防ACLF的發生，效果不明顯。

3.2 腸道菌群移植 有關糞便菌群移植的研究正在失代償性肝硬化中逐步展開。一項針對肝性腦病患者(n=20)的研究[23]顯示，使用灌腸的方式進行糞便菌群移植不僅能改善患者認知功能，而且可減少患者的住院次數。而采用口服膠囊制劑進行糞便菌群移植在肝硬化和肝性腦病患者中也顯示出相似的安全性[24]，該研究受限制于樣本量小，只專注于第1階段的安全性，而不是檢測療效。雖然研究人員收集了每次就診時的糞便，但沒有對安慰劑患者進行重復的胃腸鏡檢查，因此，乙狀結腸和十二指腸菌群的變化可能影響最終結果；此外，該研究只包括已經使用利福昔明的患者，且同時給予所有膠囊而非1粒/d(持續15 d)，所以需要進行大樣本研究來分析糞便菌群移植對不使用利福昔明或多次給藥患者的療效。但該方法并非絕對安全，有報道[25]稱糞便菌群移植會引起耐藥細菌轉移，導致極少數患者死亡，因此一方面需要努力改進供體篩查以限制可能導致不良感染事件的微生物的傳播；另一方面繼續保持警惕，以確定腸道菌群移植對不同患者群體的益處和風險?？傊?，目前的研究已經為通過調節腸道菌群治療失代償期肝硬化提供了事實依據，也為防治ACLF提供了希望。

3.3 其他 Fuchs等[26]發現，膽汁酸阻滯劑考來維倫通過增加糞便膽汁酸的排泄，促進向次級膽汁酸轉化，從而減輕了MDR2-/-小鼠的肝臟和膽管損傷，但該研究僅停留在基礎實驗階段，尚未進行臨床驗證。飲食對腸道菌群影響重大，一項隊列研究[27]顯示，酸奶、蔬菜、茶、咖啡、巧克力等的攝入量都與腸道菌群種類的多樣性增加和肝硬化患者的住院率降低有關，這表明調節腸道菌群有助于改善肝硬化和ACLF的預后。

4 小結與展望

盡管當前對腸道菌群與肝病之間的相互作用有一定了解，且發現腸道菌群對肝硬化和ACLF具有重要的診斷和治療價值，但目前用于診斷肝病和測量其進展的工具主要集中在宿主上。受諸多因素(如：地域、性別、生活習慣、藥物、酒精等)影響，且缺乏強有力的臨床證據，相關研究仍處于起步階段，未來應該在考慮酒精、藥物等混雜因素的前提下探索腸道菌群變化影響肝病進展的動力學和機制；此外，針對不同水平的菌群與機體之間的相互作用可能會改善患者的預后進行深入研究；最后，由于腸道菌群紊亂是晚期慢性肝病的標志之一，其會影響進展為ACLF的速度，并增加感染易感性，因此在治療方面，可將糞便菌群移植作為研究重點，進行大規模、多中心的隨機對照試驗來證明糞便菌群移植在ACLF患者中的療效及安全性，并闡明其作用機制，開發出既能使患者受益，又不會對腸道微生態系統產生負面影響的治療策略。

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：王富春、毛小榮、李俊峰對文章的思路和設計有關鍵貢獻，并參與修改文章關鍵內容；王富春、李子怡、張萬潔均參與了文獻檢索及起草文章初稿。