失代償期肝硬化與腸道微生態(tài)的研究現(xiàn)狀

楊佳 陳平

肝硬化是多種慢性肝病的終末表現(xiàn)，從代償期逐步向失代償期進展的過程中會出現(xiàn)各種復雜并發(fā)癥，影響患者生活質量及預后。研究顯示，代償期肝硬化到失代償期肝硬化的年進展率約為3%[1]，5年死亡率為85%[2]。在現(xiàn)有醫(yī)療水平下，唯一可靠的延長失代償期肝硬化患者生命的治療方式是肝移植，但由于捐獻肝臟短缺、相關費用較高以及手術操作復雜等因素大大限制了其應用，失代償期肝硬化進展的影響因素以及相關并發(fā)癥的病因及治療措施等成為臨床研究熱點。由于肝臟和腸道有著相同的胚胎起源，近年來，人們越來越關注腸道微生態(tài)與肝臟疾病的關系，隨著對“腸-肝軸”的深入認識，結合腸道微生態(tài)學的研究進展，越來越多的臨床證據表明，失代償期肝硬化多種并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展與腸道微生態(tài)失衡有關。分析和研究“腸-肝軸”對于進一步了解失代償期肝硬化的發(fā)病機制、完善防治措施具有重要意義。現(xiàn)對微生物群在失代償期肝硬化并發(fā)癥中的作用及其在防治肝硬化方面的研究現(xiàn)狀進行分析總結。

1 “肝-腸”軸在腸道微生態(tài)與肝硬化中的作用

Marshall在1998年基于腸道微生態(tài)系統(tǒng)和肝腸循環(huán)提出“腸-肝軸”理論，這一術語強調了兩個器官之間密切的解剖和功能關系，肝臟位于腸道附近，通過門靜脈接收其75%的血液供應。肝臟作為人體的解毒器官，長期暴露于機體消化和吸收的產物以及脂多糖（LPS）等細菌成分中。生理情況下，該軸可以通過多種機制維持肝腸代謝平衡，避免宿主遭受腸道潛在有害和有毒物質的侵害。對于腸道而言，腸道菌群之間的競爭可以刺激胃腸道免疫系統(tǒng)，從而減少病原體，自身的腸黏膜屏障可以阻止大多病原體進入肝臟。另一方面，肝臟自身免疫系統(tǒng)保持對無害刺激的耐受及針對有害刺激進行識別，阻止病原體進入機體循環(huán)，此外，肝臟分泌的膽汁酸作為信號分子，可以調節(jié)腸道微生態(tài)，抑制細菌生長。最重要的是，作為一個有機整體，自身免疫系統(tǒng)調節(jié)體內免疫反應，保證機體不受病原體侵害，而腸道微生物的代謝產物與宿主免疫系統(tǒng)之間的相互作用值得進一步研究。在這種依靠多方面維持的平衡中，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，這種平衡將會被打破，當腸道微生態(tài)失衡時，來源于腸道的細菌及內毒素就會轉向肝臟，結合肝臟細胞表面Toll樣受體（TLRs）和核苷酸結合寡聚化結構域樣受體激活肝臟固有免疫，通過各種信號通路激活炎癥反應，最終造成肝臟損傷，而反之，肝臟細胞功能受損后，肝臟巨噬細胞吞噬功能下降及膽汁酸分泌減少又反過來影響腸道微生態(tài)，形成惡性循環(huán)，最終導致肝腸及肝腸外相關疾病。

2 肝硬化相關并發(fā)癥與腸道微生態(tài)

肝硬化患者的腸道微生態(tài)改變，往往伴隨腸道屏障功能受損、病理性細菌移位和“免疫衰竭”。通過破壞的腸道屏障到達肝臟的細菌成分和毒素（定義為內毒素血癥）會加速已經存在的肝損傷并增加全身炎癥反應。然后，這些過程可能會誘發(fā)和促進門靜脈高壓癥和其他肝硬化并發(fā)癥。

2.1 自發(fā)性細菌性腹膜炎自發(fā)性細菌性腹膜炎（SBP）是肝硬化失代償期的嚴重并發(fā)癥之一，嚴重威脅患者生命，早發(fā)現(xiàn)、早治療會明顯降低患者死亡率。對于肝硬化患者而言，超過60%的SBP發(fā)作由革蘭氏陰性腸道桿菌引起，大腸埃希菌最常見，而其發(fā)生機制被認為是細菌移位（BT）的后果。生理情況下，腸道細菌及其產物由于多種機制制衡不會對機體造成不利影響，但是當平衡被打破后，這些細菌及其代謝產物將從腸內遷移到腸系膜淋巴結和其他腸道外部位，即BT或是微生物移位。小腸細菌過度生長（SIBO）、腸道運輸延遲、腸道通透性改變和免疫功能障礙會促進BT并最終促進SBP[3]。其中，SIBO發(fā)揮的作用極為重要，與肝硬化患者腸道轉運時間延長明顯相關，通常情況下，與結腸相比，小腸微生物密度更低，但在肝硬化患者中，結腸細菌在小腸的定植過程增加。而定量宏基因組學分析表明，SIBO中的一些細菌是口腔菌株。

對于微生態(tài)制劑在肝硬化SBP中的應用，中國消化道微生態(tài)調節(jié)劑臨床應用共識（2016版）推薦使用地衣芽孢桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌作為輔助治療。但有研究表明，在對肝硬化SBP患者使用益生菌時可能會伴有一定的風險。由于可能的移位，攝入益生菌的肝硬化患者可能會增加乳酸桿菌引起腹膜炎[4]。因此益生菌在肝硬化SBP患者中的安全性和有效性需進一步研究來確定。對于經驗性抗生素治療未改善的患者，臨床醫(yī)生還應高度懷疑與乳酸桿菌相關的SBP，對于此類SBP的治療方案還需進行相關研究。

2.2 肝性腦病（HE）HE又稱肝昏迷，是一種與急性或慢性肝病相關的嚴重神經精神疾病，發(fā)病率、病死率高，嚴重影響患者預后和生活質量。目前為止其發(fā)病機制尚無定論，但一些機制已得到共識，包括神經毒素產生增加、神經傳遞受損、全身炎癥、血腦屏障改變和能量代謝改變。同時普遍認為HE發(fā)病的關鍵驅動因素源于腸道菌群產生的氨。SIBO、腸道菌群失調被認為與肝硬化及其并發(fā)癥（包括HE）顯著相關，一項前瞻性隊列研究表明肝功能與產生氫的SIBO（H-SIBO）密切相關[5]，而沒有學者曾提出的產生甲烷的SIBO（M-SIBO）。Sung等[6]發(fā)現(xiàn)腸道菌群多樣性在HE發(fā)病期間下降，在恢復期部分恢復，表明腸道菌群多樣性的變化參與了HE的發(fā)病。還有研究表明腸道菌群的代謝變化與HE的發(fā)病機制有關，與芳香族氨基酸、色氨酸、脂多糖和支鏈氨基酸合成相關的代謝途徑以及與尿素循環(huán)相關的代謝途徑在HE患者中增加，在非HE患者中穩(wěn)定或減少[7]。

目前，關于HE的預防及治療措施尚存在爭議，主要包括增加能量-蛋白質攝入，增加膳食纖維、益生菌，使用L-鳥氨酸-L-天冬氨酸（LOLA）、不可吸收的二糖（乳果糖）、不可吸收的抗生素（利福昔明）等方式。由于肝臟和腸道之間存在多種聯(lián)系，越來越多的學者開始研究如何通過改善腸道微生態(tài)來輔助治療肝性腦病。益生菌對于HE的有益影響已得到證實，其作用機制包括氣體置換、病原菌黏附抑制、免疫應答調節(jié)以及通過纖維發(fā)酵后結腸酸化進行的微生物群修飾[8]。不同變量益生菌治療效果存在差異[9]，而確定益生菌的最佳治療劑量及其治療持續(xù)時間仍是目前研究的一個重點。此外，關于利福昔明治療肝性腦病的研究表明，利福昔明在預防和治療肝性腦病中似乎并未作為抗菌劑發(fā)揮作用，而是作為預防肝性腦病的腸道微生物群調節(jié)劑，給予利福昔明可以維持和功能性調節(jié)肝硬化患者腸道微生物群的整體組成和多樣性[10]，從而減少有害細菌（如克雷伯氏菌、鏈球菌和梭狀芽孢桿菌）的豐度，并增加益生菌（如雙歧桿菌和擬桿菌屬）的豐度。當腸道微生物群中的細菌豐度發(fā)生變化時，細菌代謝途徑的活性也會相應地發(fā)生變化，這也為預防HE提供了可能。但長期預防性使用利福昔明對肝硬化患者腸道菌群耐藥性的影響也值得深入研究，以避免耐藥性增加。同時，糞便微生物群移植（FMT）治療腸道及腸道外疾病也是近幾年備受關注的焦點問題。一項研究表明FMT可用于治療或管理肝硬化患者并發(fā)HE[11]。相較于單一或多個菌種的益生菌制劑而言，F(xiàn)MT具有菌群種類豐富、數量巨大等優(yōu)點，更有利于恢復腸道菌群的正常功能，促進腸道微生態(tài)平衡。但當前對于FMT治療肝病的臨床研究尚處于起始階段，其技術尚未完全成熟，糞菌制備工藝、質量保證、致病菌剔除、最佳輸注糞菌數量、最佳輸注途徑、最佳治療療程等尚無統(tǒng)一標準，其安全性及有效性亟需大樣本多中心RCT實驗證實。

2.3 肝腎綜合征（HRS）腎衰竭是肝硬化患者面臨的嚴重問題，肝硬化患者死亡率隨著腎功能惡化而增加，失代償性肝腎衰竭最嚴重的并發(fā)癥之一是HRS。在各種原因中，細菌感染是肝硬化相關并發(fā)癥的主要病因，并且經常誘發(fā)腎功能衰竭，據報道其患病率約為34%[12]。在發(fā)生細菌感染后，病原體便會釋放自身代謝毒物即內毒素，二者進入血液會引起相應的病理變化，稱為內毒素血癥。內毒素對腎臟的不利作用已在狗[13]、小鼠[14]和膽管結扎大鼠[15]等不同動物中得到證實。內毒素可能通過影響腎血流量、腎小球屏障、腎血管內皮、腎小管功能造成腎功能損害。給大鼠注射LPS后可以觀察到腎臟皮質和髓質灌注下降，當采用一氧化氮合酶抑制劑NG甲基-L-精氨酸（L-NMWA）治療時，大鼠腎功能隨著菊糖清除率的增加而改善[16]。內毒素對腎血流量的影響可能是通過一氧化氮實現(xiàn)的。足細胞具有LPS受體，如TLR-4和CD14，因此認為LPS對腎小球屏障造成損害機制繼發(fā)于炎癥[17]。內毒素血癥會造成炎癥狀態(tài)，導致釋放TNF-α等細胞因子和氧化應激，這會損害足細胞，即鮑曼囊內在腎小球濾過中起作用的特化細胞。在給小鼠注射LPS后，其腎小球濾過率（GFR）降低了70%。然而，當這些小鼠用TNF可溶性受體p55（TNFsRp55）預處理時，GFR僅降低30%，腎血流量得以保留，證實了LPS誘導的TNF-α釋放對腎小球完整性和功能的負面影響[18]。此外，腎血管內皮是一種動態(tài)結構，對水和其他生物分子保持半透膜，通過黏附分子介導白細胞滲出，調節(jié)血管張力和止血。許多分子，如細胞間黏附分子-1（ICAM-1）、血管細胞黏附分子-1（VCAM-1）、TNF-α等在內毒素誘導的內皮損傷病理生理學中都有所體現(xiàn)[19]。通過LPS 注射誘發(fā)急性腎功能衰竭的大鼠ICAM-1和VCAM-1水平升高，其通過促進白細胞黏附到微血管內皮而促進炎癥[20]。另一方面，內毒素血癥也會導致血管張力增加，大鼠注射LPS導致A型腎內皮素受體（ETA）上調，ETA與血管平滑肌的收縮有關[21]。也有研究顯示內毒素血癥可上調近端腎小管中TLR4的表達，分泌TNF-α等促炎細胞因子直接對腎小管造成損害[22]。

2.4 肝肺綜合征（HPS）研究顯示，10%～30%出現(xiàn)呼吸困難或缺氧的肝硬化患者是因為HRS，這是由于肺血管床的血管擴張和血管生成，導致通氣-灌注不匹配、氧交換擴散受限和動靜脈分流[23]。Zhang等[24]研究中肺毛細血管增加和組織學變化表明HPS的進展和嚴重程度與肝硬化大鼠模型中的內毒素水平密切相關，認為內毒素通過絲裂原活化蛋白激酶信號轉導途徑刺激Kupper細胞導致TNF-α的過度產生可能是介導HPS病理改變的主要機制[25]。有病例報告表明，HPS患者可通過口服諾氟沙星來緩解缺氧[26]。研究人員推測，諾氟沙星進入人體后，減少了肝硬化患者血液中的內毒素及其伴隨的一氧化氮產生。然而，為了減少內毒素血癥，在HPS患者中使用諾氟沙星進行腸道凈化的后續(xù)初步研究對氣體交換無任何改善[23]。

2.5 原發(fā)性肝癌（HGC）HCC是常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率及死亡率一直居高不下。研究表明，微生物群和微生物激活途徑與肝癌的發(fā)展有關[27]。一項關于腸道滅菌和無菌小鼠的實驗顯示HCC減少，證明腸道微生物群有助于小鼠模型HCC的發(fā)展，相反，在腸道屏障被破壞的小鼠中，用微生物衍生成分或代謝物治療會導致腸道微生物衍生因子的全身循環(huán)增加，從而促進小鼠HCC的形成[28]。目前，特定的腸道微生物種類以及影響肝功能和疾病的確切代謝物已逐漸確定。同時，研究者也開始關注如何通過免疫檢查點抑制劑（ICI）和腸道菌群進行聯(lián)合治療。據報道，腸道微生物群可以增強ICI的能力[29]。有研究在抗PD-1難治性轉移性黑色素瘤患者中進行FMT，結果表明，用FMT進行ICI治療與一些患者腫瘤微環(huán)境中免疫細胞浸潤和基因表達譜的有利變化有關[30]。因此，腸道微生物可能與ICI聯(lián)合用于治療黑色素瘤以及其他類型的癌癥，包括肝癌。此外，有研究報道了肝癌細胞的各種遺傳改變，包括端粒酶逆轉錄酶的重新激活，以及許多其他參與細胞周期控制、氧化應激、染色質修飾的信號轉導通路[31]，腸道微生物群與這些遺傳致癌信號通路之間的關系可能是另一個待證實的促進肝癌進展的因素。

3 小結

腸道微生態(tài)在多個系統(tǒng)多種疾病的發(fā)生發(fā)展及診療過程中扮演著重要角色，其中，腸道微生態(tài)與肝臟之間的關系尤為緊密，因此，近年來研究者將調節(jié)腸道微生態(tài)作為切入點來進行肝病的防治。對微生物群在肝病中的作用進行更詳細的縱向、大規(guī)模和深入研究分析十分必要。仍有許多因素會影響微生物群的研究結果，如人口統(tǒng)計學（地理區(qū)域、性別和飲食）、病因、藥物、干預措施等，這些均為需要在未來研究中加以控制和考慮的因素。此外，需要對微生物群及其成分的作用進行更多的機制研究，以制定可以使患者受益而不會對腸道微生態(tài)系統(tǒng)產生負面影響的治療策略。