膽囊切除術對消化道微生態的影響*

趙 鑫 綜述，魏小果審校

(1.甘肅中醫藥大學第一臨床醫學院/甘肅省人民醫院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅中醫藥大學第一臨床醫學院/甘肅省人民醫院消化內科，甘肅 蘭州 730000)

隨著微創外科手術的發展，腹腔鏡膽囊切除術逐漸成為良性膽囊疾病的主要治療手段[1]。然而相關研究表明，膽囊切除術可能會導致消化道微生態紊亂，進而影響一些疾病的發生和發展，如膽囊切除術后腹瀉(PCD)、結直腸癌(CRC)、非酒精性脂肪肝病(NAFLD)、小腸細菌過度生長(SIBO)等。腸道菌群參與機體多種生理、病理活動，且消化道微生態也逐漸被作為人類健康狀況的衡量指標[2]。目前，有關膽囊切除術后對消化道微生態影響的研究較少見，結論不盡相同，現從膽囊切除術后引起的PCD、CRC、NAFLD、SIBO等疾病出發，將上述疾病與消化道微生態的關系和機制闡述如下。

1 膽囊切除術

近年來，腹腔鏡膽囊切除術已成為膽道外科最常見的手術之一[1]，因其具有創傷小、疼痛小、恢復快等優點，被廣泛用于膽囊結石、膽囊炎、膽囊息肉等疾病的治療中，但其術后部分人群短期或長期可能會出現一些并發癥，如腹痛、腹脹、腹瀉、消化不良等[3]。膽囊切除術后綜合征(PCS)的概念由Wormak和Crider于1947年提出[4]，指膽囊切除術后與術前相似的胃腸道癥狀持續存在或出現一些新發癥狀，如惡心、嘔吐、腹脹、腹瀉、腹痛、消化不良等，可出現在腹腔鏡膽囊切除術后早期，也可出現在腹腔鏡膽囊切除術后幾年，其定義多變且廣泛[5]。

2 消化道微生態

消化道微生態中微生物群落龐大且具有多樣性，微生物種類多達1 500余種，數量可達1 013～1 014，其中腸道菌群根據門、類、目、科、屬和種進行分類，在門水平上，厚壁菌門和擬桿菌門占腸道菌群的90%[6]。腸道菌群易受宿主飲食、年齡、生活習慣等因素的影響，但同時也參與了機體多種營養物質的合成和吸收，也可競爭性抑制致病菌生長、維持腸道黏膜屏障完整、激活相關細胞信號通路發揮重要的免疫功能，與多系統疾病的發生密切相關[7]。并且調節腸道菌群可改善人類健康的觀點已被證實，益生菌制劑也被廣泛開發和利用，最常見使用的益生菌有乳酸菌、雙歧桿菌屬、布拉氏酵母菌等，在消化系統疾病的治療中具有重要的應用價值[8]。

3 膽囊切除術與消化道微生態

3.1膽囊切除術后消化道微生態紊亂 2021年FROST等[9]對無癥狀膽囊結石患者、膽囊切除術后患者和健康對照者進行16S RNA基因測序測定了糞便微生物群譜，結果顯示，膽囊結石患者與對照者微生物組成比較，差異無統計學意義(P>0.05)；膽囊切除術后患者微生物群落多樣性減少，潛在有益的糞桿菌減少，大腸埃希菌/志賀氏菌比值增加。GEORGESCU等[10]研究也表明，膽囊切除術后患者腸道菌群失調，生物多樣性指數下降，厚壁菌門/擬桿菌門比值不平衡，且這種微生物變化與膽囊切除術后患者腹部不適密切相關。WANG等[11]發現，與健康者比較，膽囊切除術后患者腸道微生物群落多樣性降低，且存在與年齡相關的糞便共生菌群缺失。同時，國內有研究表明，膽囊切除術后糞便優勢菌雙歧桿菌屬和乳球菌屬均減少，有害菌大腸埃希菌增加[12]。然而也有研究表明，膽囊切除術前后糞便微生物分布總體無差異，可能與膽囊切除術后時間長短、是否使用抗生素等混雜因素的干擾相關[13]。

3.2PCD PCD為膽囊切除術后常見并發癥，臨床表現為大便性狀改變(稀軟)、排便頻繁、排便急或長期持續慢性腹瀉[14]。PCD發病率存在爭議，據文獻報道，PCD發病率為2.1%～57.2%[15]。PCD患者消化道微生態紊亂。XU等[14]研究表明，與非PCD患者、健康者比較，PCD患者糞便菌落豐度和均勻度均顯著下降，普雷沃氏菌屬、腸球菌增加，擬桿菌屬減少，且PCD患者糞便膽汁酸含量增加，膽汁酸代謝物變化與腸道菌群變化具有很強的相關性。LI等[16]同樣將PCD患者與非PCD患者、健康者進行了比較，結果顯示，PCD患者腸道菌群多樣性和部分菌群豐度均顯著降低，厚壁菌門/擬桿菌門比值降低，雙歧桿菌屬和乳球菌屬豐度顯著降低，普雷沃氏菌屬和薩特氏菌屬豐度增加，PCD患者腸道中參與脂質代謝途徑的菌群豐度較非PCD患者低。KANG等[17]研究表明，與健康者、無癥狀PCS患者比較，PCS患者腸道菌群以變形菌門為主，推測變形菌門豐度增加可能是PCS患者慢性腹痛和腹瀉的高致病因素。PCD發病機制尚不明確，可能與消化道微生態紊亂相關。結合目前文獻報道，PCD發病機制：(1)膽汁酸代謝失衡可能參與了PCD的發生。膽囊切除術后患者失去了膽囊對膽汁酸的濃縮和儲存作用，失去了飲食刺激后膽汁酸的節律性釋放，大量膽汁酸釋放至腸道中，增加了腸道中膽汁酸的轉運量,可能參與了PCD的發生[14]。另外，膽囊切除術后成纖維細胞生長因子19表達降低，導致成纖維細胞生長因子19對膽汁酸合成中的限速酶-膽固醇7-羥化酶的抑制作用減弱，初級膽汁酸生成增多，加速了腸肝循環，也可能導致PCD的發生，且有研究表明，PCD患者糞便膽汁酸含量增加[15,18-19]。(2)膽汁酸代謝失衡致消化道微生態紊亂可能參與了PCD的發生。有研究支持PCD患者膽汁酸代謝改變，并伴腸道菌群失調[14]。膽汁酸可通過直接或間接作用影響腸道菌群，次級膽汁酸可直接破壞細菌細胞膜結構抑制細菌生長，也可作用于膽汁酸受體，如法尼醇X受體和維生素D受體誘導相關抗菌肽的表達抑制細菌生長，從而改變腸道菌群組成[14,20]。并且有研究表明，膽囊合成的表面活性蛋白D可選擇性結合腸道共生菌，發揮重要的腸道免疫功能，膽囊切除術后機體免疫穩態變化影響腸道菌群的組成[21]。而膽汁酸的代謝需要腸道微生物修飾，修飾后的膽汁酸又作為一種信號分子，通過腸肝循環和腸道吸收結合機體組織中的核受體和細胞表面受體，發揮多種生理調節功能[22]。(3)腸道菌群失調可能參與了PCD的發生，但具體影響機制尚不明確。PCD患者腸道有益菌，如擬桿菌門、雙歧桿菌屬和乳球菌屬豐度均降低，有害菌，如普雷沃氏菌屬和薩特氏菌屬豐度均升高，且PCD患者菌群變化與臨床表型具有很強的相關性[14,16]。其中雙歧桿菌屬和乳球菌屬為有益菌屬，被認為是第1代益生菌，可抑制炎癥、增強腸道緊密連接、降低腸道通透性，也可釋放代謝產物影響腸道菌群組成[23]。有研究表明，PCD患者輔予雙歧桿菌四聯活菌片藥物治療，與對照組比較，總有效率高,且改善腸道微生態平衡，膽囊切除術后腸道雙歧桿菌屬和乳球菌屬的變化可能在PCD發病過程中起到了一定的作用[12]。厚壁菌門/擬桿菌門比值是評價腸道菌群組成的重要參數，有動物實驗表明，通過改變膳食纖維結構可增加腸道厚壁菌門與擬桿菌門的比例，并可減輕動物實驗性感染所引起的腹瀉，但厚壁菌門/擬桿菌門比值的增加是否與腹瀉的減少有關，尚有待于進一步探討[24]。而普雷沃氏菌屬是一個條件致病性菌屬，其豐度的增加與輔助性T淋巴細胞17型(Th17)介導的黏膜炎癥作用增強相關，普雷沃氏菌可以通過激活Toll樣受體2導致抗原提呈細胞產生Th17極化細胞因子IL-23、IL-1；也能刺激上皮細胞產生IL-8、IL-6，從而促進黏膜Th17免疫反應和中性粒細胞募集，參與了疾病的發生、發展[25]。有研究表明，以腹瀉為主的腸易激綜合征患者普雷沃氏菌屬增加[26]。薩特氏菌屬與潰瘍性結腸炎有關，可介導輕微炎癥，具有降解免疫球蛋白A的能力[27]，且在抗生素誘導腹瀉小鼠中薩特氏菌屬豐度顯著高于正常小鼠，薩特氏菌屬可能促進腹瀉[16]。膽鹽有促進脂肪和維生素吸收的重要作用，PCD患者在攝入過多脂肪后會出現頻繁腹瀉，其參與脂質代謝途徑的菌群豐度降低[16]。

3.3CRC CRC是全球第三大最常見惡性腫瘤，也是癌癥死亡的第四大原因，CRC致病因素包括年齡、飲食、遺傳、炎癥性腸病、家族性腺瘤性息肉病、遺傳性非息肉病性結腸癌、吸煙和飲酒等[28]。近年來，多項流行病學研究表明，膽囊切除術史與CRC發展密切相關[21,29]。近期韓國學者的一項調查研究納入了408 769名受試者，與普通人群的癌癥風險比較，膽囊切除術后患者CRC發病率高，特別是年輕時接受膽囊切除術患者癌癥風險高于≥65歲時接受膽囊切除術者[30]。CRC與膽囊切除術后消化道微生態紊亂相關。WANG等[11]研究表明，與健康者比較，膽囊切除術后患者大腸埃希菌豐度顯著增加，可能是CRC重要促成因素。REN等[31]研究表明，膽囊切除術后患者腸道微生物群組成和豐度均發生了變化，卵形擬桿菌、普雷沃氏菌屬和變形梭桿菌豐度顯著增加，普拉梭菌、青春雙歧桿菌等有益菌群顯著減少，然而該研究癌前病變患者腸道菌群變化與既往研究表明的散發性CRC患者腸道菌群變化(脆弱擬桿菌、具核梭桿菌和中間普氏菌等細菌豐度增加)不同，可能是樣本量小的原因所致，但膽囊切除術后患者特征性變化菌與散發性CRC的特征變化菌屬于同一屬。膽囊切除術、消化道微生態紊亂與CRC的發生、發展相關，但潛在的機制尚不明確[21]。結合相關國內外文獻報道，膽囊切除術后CRC發生的機制：(1)膽囊切除術后膽汁酸代謝失衡可能成為CRC的重要誘因之一。次級膽汁酸被認為是一種致癌物質，膽囊切除術后患者腸黏膜持續受到次級膽汁酸的刺激，從而誘導DNA損傷參與CRC的發生[21,28]。(2)膽囊切除術后消化道微生態紊亂可能促使CRC的發生。膽囊切除術后由于膽汁酸代謝失衡、腸道pH升高、腸道內容物物理性質改變、免疫穩態失衡等原因，腸道微生物組成和豐度發生了變化[21]。而腸道菌群是癌癥生物學中公認的各種環境因素之一，腸道菌群變化可通過誘導炎癥、有害代謝毒素增加、有益代謝產物減少等激活相關信號通路誘導CRC的發生。①膽囊切除術后患者糞便大腸埃希菌增多[11]，大腸桿菌可通過炎癥途徑和代謝相關毒素參與CRC發展。炎癥是CRC一個確定的致癌因素，聚酮合酶陽性大腸桿菌可激活核因子-κB (NF-κB)通路增強細胞炎性反應[11,32]，也可產生大腸桿菌素直接誘導真核細胞DNA鏈間交聯，導致雙鏈斷裂和染色體不穩定，促進CRC的發展[33]。②膽囊切除術后患者具核梭桿菌升高[31]，其表面表達的梭桿菌粘附素A結合上皮鈣黏素，激活Wnt/β-聯蛋白信號通路，促進癌基因轉錄，刺激CRC細胞生長[21,34]；且其表達的Fap2蛋白也可與ITIM結構域蛋白相互作用，抑制T淋巴細胞激活和自然殺傷細胞介導的腫瘤細胞殺傷作用[35]。③膽囊切除術增加了擬桿菌屬豐度[31]，這是CRC的一個誘因[36]。膽囊切除術后該菌將初級膽汁酸代謝為次生膽汁酸，次生膽汁酸可通過激活表皮生長因子受體信號通路或激活G蛋白偶聯膽汁酸受體5增加結腸上皮細胞增殖，參與腸道細胞的增殖、凋亡及DNA損傷等過程，促進CRC的發生[11,21,28]。其中產腸毒素脆弱擬桿菌可產生脆弱擬桿菌毒素，該毒素是一種金屬蛋白酶，可通過信號傳導及轉錄激活蛋白3/Th17觸發炎癥級聯反應，也可增強腸道NF-κB信號傳導，促進腸道炎癥，誘導癌變[37]。④糞桿菌參與短鏈脂肪酸--丁酸的生物合成，膽囊切除術后患者其豐度降低，從而減少了機體丁酸的表達水平[31]，然而，丁酸可通過抑制巨噬細胞NF-κB的激活發揮抗炎作用[38]，可抑制γ-干擾素/信號傳導和轉錄激活因子1信號通路調節黏膜炎癥[39]，也可通過特異性抑制組蛋白去乙酰化酶而抑制腸黏膜細胞增殖和促進細胞凋亡[21,40]。⑤膽囊切除術后雙歧桿菌等有益菌減少[31]，腸道內菌群穩態失衡及腸道屏障功能受損[21,40-41]，同時，益生菌制劑已成為CRC預防和治療的熱門候選藥物[42]。

3.4NAFLD NAFLD指除酒精和其他明確的肝損害因素所致的、以肝臟脂肪變性為主要特征外的臨床病理綜合征，包括非酒精性肝脂肪變、非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化和肝細胞癌[43]。有研究表明，膽囊切除術是NAFLD的獨立危險因素之一，并增加了慢性肝病致肝硬化的風險[44]。膽囊切除術后消化道微生態紊亂與NAFLD進展有關，但目前相關研究較少見。WANG等[45]進行的動物實驗表明，膽囊切除術后經高脂或普通飲食誘導的小鼠腸道菌群均發生了變化，腸道緊密連接破壞，腸道通透性升高，且出現了更為嚴重的非酒精性脂肪性肝炎，而未行膽囊切除術小鼠經飲食的誘導后僅出現肥胖和輕度脂肪肝，推測膽囊切除術后小鼠腸道微生物群改變，腸黏膜通透性升高，菌體及代謝產物觸發肝臟的免疫應答，促進肝臟炎癥，可能是誘發NAFLD進展的原因之一。膽囊切除術后消化道微生態紊亂，腸道異芽孢桿菌減少、副擬桿菌屬豐度升高[45]。而植物乳桿菌治療可改善小鼠NAFLD，且增加了異芽孢桿菌等有益菌的生長[46]。也有研究表明，小鼠經高脂飲食誘導后肝臟脂肪變性和腸道菌群失調，但經1周的普食轉換后肝臟脂肪變性得到逆轉，且與代謝表型相關的腸道菌群豐度，包括異芽孢桿菌、副擬桿菌屬也得到逆轉[47]。但膽囊切除術后消化道微生態紊亂致NAFLD機制尚有待于未來進一步探索。

3.5SIBO SIBO是由于小腸內細菌數量異常增加、消化道微生態紊亂從而引起多種胃腸道癥狀的發生，如腹脹、腹瀉、腹痛等[48]。SUNG等[49]對膽囊切除術后患者、功能性胃腸疾病患者、健康對照者同時進行了氫-甲烷葡萄糖呼氣試驗(GBT)，其檢測細菌的特異性為100%，結果顯示，膽囊切除術后患者GBT陽性率較功能性胃腸疾病患者、健康對照者高，更容易出現SIBO，且GBT陽性患者腹部不適等癥狀評分顯著高于陰性者，但其確切的病理機制尚不明確。也有研究表明，膽囊切除術后患者乳果糖呼氣試驗陽性率顯著低于未接受膽囊切除術者，膽囊切除術似乎對SIBO具有保護作用[50]。膽囊切除術后與SIBO的相關性研究結論不盡相同，可能與樣本量大小、檢查方法不同有關。

綜上所述，膽囊切除術后消化道微生態紊亂，且膽囊切除術后PCD、CRC、NAFLD、SIBO等疾病與消化道微生態紊亂密切相關。然而，消化道微生態系統龐大且復雜，不同菌群變化對上述相關性疾病的作用機制尚未闡明，故今后尚需大量動物或臨床研究進一步探索，從而為膽囊切除術后消化道微生態紊亂相關性疾病的預防和治療提供新的視角和思路。