肝硬化患者口腔和腸道菌群相關性研究進展*

畢炯炯 馬英杰

1.河南中醫藥大學第五臨床醫學院 (河南 鄭州, 450003) 2.河南中醫藥大學人民醫院/鄭州人民醫院消化內科

肝硬化是慢性肝病的終末期病理過程。由于各種原因導致肝細胞彌漫性壞死,正常肝小葉結構被破壞,引起肝內血流動力學紊亂,最終可出現肝功能衰竭[1]。疾病早期可無明顯癥狀,但隨著病情進展會出現多種嚴重并發癥。全球每年約有100萬人死于肝硬化,其已成為全球發病率和死亡率不斷上升的原因之一[2]。因此,掌握有效的診斷方法和治療措施是關鍵。近些年,研究發現微生物群及其代謝產物通過參與各種免疫反應直接或間接影響肝硬化的發生發展[3,4]。靶向調控微生物、減少代謝物質堆積、改善全身免疫狀態、緩解持續性炎癥反應已成為肝硬化診治新策略。

1 腸道菌群與肝硬化

1.1 腸道菌群的結構及功能 人體腸道內定植有100萬億個微生物,主要由厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門構成[5]。這些微生物群的組成結構和數量會因宿主年齡、性別、解剖部位、飲食習慣、理化及免疫因素的影響而存在差異。盡管如此,腸道菌群能和諧穩定的棲息于腸道中,可歸因于以下功能:①能夠攝取和合成膽汁酸、維生素、短鏈脂肪酸等營養代謝產物;②通過調節腸道pH值和競爭營養成分來抵御病原菌定植,維持腸道上皮的完整性;③調節固有性和適應性免疫細胞的發育、穩態和功能[5]。腸道菌群通過消化、營養、免疫等途徑來維持機體健康。

1.2 腸道菌群在肝硬化中的結構組成及作用機制 慢性肝病的發生發展與腸道菌群具有相關性,其在結構組成上擁有特征性改變。研究發現,肝硬化患者糞便中有益菌群如乳酸菌屬、雙歧桿菌屬和擬桿菌屬豐度減少,而潛在病原菌,如變形桿菌屬、梭桿菌屬、韋榮球菌屬和鏈球菌屬豐度增加[6]。Bajaj等[7]發現酒精性肝硬化患者內毒素水平及腸桿菌科豐度較高,且原生菌與非原生菌比例失調,并與內毒素水平呈負相關。非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者的腸道菌群組成及代謝功能隨纖維化的進展程度而變化[6]。Boursier等[8]發現非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者擬桿菌門的豐度較高,普雷沃氏菌屬的豐度較低,且在肝纖維化程度高的患者中疣微球菌屬豐度較高。

肝硬化的發生發展與局部或全身免疫、血管和炎癥變化相關,而這些變化直接或間接的影響腸道菌群的結構、功能以及腸道屏障的完整性[9]?！澳c-肝”軸作為胃腸道和肝臟之間相互作用的通道,通過膽道、門靜脈和體循環,將腸源性代謝產物、內毒素、炎癥介質等直接運輸到肝臟,使得肝臟發生病理性改變,同時腸道又受到肝臟反饋,調控代謝功能并影響腸道屏障完整性和微生物群組成[10]。一方面,肝硬化時腸道條件致病菌過度生長,導致腸道菌群紊亂,易位的微生物及其代謝產物通過門靜脈傳遞,并被肝細胞表面的模式識別受體(如TLRs和NLRs)識別,激活肝臟固有性免疫反應,并通過TLR4/MYD88/NF-κB通路,促進炎癥因子表達和肝星狀細胞的激活,細胞外基質過度沉積,導致肝臟炎癥和纖維化進行性加重[11-13]。另一方面,進行性肝功能損傷會影響膽汁酸受體FXR的調節及膽汁酸的排泄,導致腸道內膽汁酸缺乏,易造成細菌移位,而腸道菌群紊亂可使膽汁酸解偶聯,產生次級膽汁酸,抑制FXR,破壞了腸道屏障功能,部分腸道細菌或其產物進入體循環[14-16],此外腸內抗菌肽、免疫球蛋白A分泌減少以及Toll樣受體的持續激活會引發炎癥級聯反應[17],導致持續的肝細胞損傷。盡管目前認為腸道菌群與宿主肝臟和免疫細胞的相互作用可影響肝硬化的病理機制,但仍需更進一步的研究,為未來微生物的靶向治療提供依據。

2 口腔菌群與肝硬化

2.1 口腔菌群的結構及功能 口腔微生物群是人體第二大復雜的微生物群,主要包含6個優勢門:厚壁菌門、擬桿菌門、變形菌門、放線菌門、螺旋菌門和梭桿菌門[18]?？谇簧鷳B系統因生態位點不同而存在結構組成差異。據報道,健康人群中唾液及頰黏膜的優勢門為厚壁菌門和擬桿菌門,而齦上菌斑 則以變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門及梭桿菌門為主[19]。此外,口腔微生物群的組成結構會隨著年齡及牙列狀態的改變而波動,如頰黏膜菌群中螺旋體的豐度會隨年齡的增長而增加[20]。平衡的口腔微生態環境能抵抗病原體,調節免疫系統,維持機體的健康。而失衡的口腔菌群則會通過消化道、血液循環或者直接擴散等方式引起口腔及全身性疾病。研究發現,口腔疾病與慢性肝病間存在共同的危險因素,如糖尿病、吸煙、飲酒等[21]。此外,牙周疾病與慢性肝病進展之間也存在相關性[22]。Wang等[23]發現,NAFLD患者口腔易發生牙齦卟啉單胞菌感染,且會加快促進NAFLD轉變成NASH,甚至發展為肝硬化。在HCV肝硬化患者唾液中發現密螺旋體、月形單胞菌及毛螺旋菌顯著富集[24]。由此可見,肝硬化患者口腔菌群的結構組成同樣也發生了改變,而這些特征性的口腔菌群有望成為肝硬化非侵入性診斷和后期療效評估的潛在生物標志物。

2.2 口腔菌群與腸道菌群在肝硬化中的關系 肝硬化的一個顯著特征是口腔起源的微生物能入侵腸道[6],但口腔菌群移位至腸道后具體的作用機制仍有待研究。Qin等[25]比較了肝硬化患者和健康人群的口腔和糞便菌群,結果顯示肝硬化患者糞便中富集大量口腔來源的微生物,其中鏈球菌、韋榮球菌豐度明顯高于健康人群。Bajaj等[26]發現在肝硬化的病程中,存在口腔細菌易位到腸道并過度增殖的現象。此外,口腔中最常見的鏈球菌,能在肝硬化患者的糞便中被大量檢出,再次提示口腔菌群侵入腸道[27]。由此可見,口腔微生物組至少可以影響肝硬化患者的遠端腸道微生物組成。然而,目前尚無直接證據證明肝硬化患者口腔菌群結構的變化是否受腸道來源的微生物影響,或是腸道菌群直接定植在口腔中。但對于結直腸疾病,則更傾向于是腸道菌群代謝產物以主動吸收及破壞腸道屏障的方法,通過血液或淋巴循環對口腔靶向作用[28],并間接影響口腔菌群的結構組成。

2.3 口腔菌群在肝硬化中的作用機制 由于肝硬化導致腸道pH值和膽汁酸失調的改變,使得口腔菌群能夠侵入腸道[29]。而腸道微生態失調、腸道屏障受損以及肝臟和全身炎癥反應又是導致肝硬化病理學機制的關鍵[30,31]。腸道似乎在此充當了口腔與肝臟間的通道。口腔菌群在肝硬化中的作用可能通過以下途徑實現:①直接途徑:“口-肝”軸。口腔微生態失衡后,牙周細菌、內毒素(如脂多糖)以及局部產生的炎癥介質通過發炎的牙周組織上皮進入血液循環,并通過肝動脈運輸到肝臟,導致菌血癥從而加重肝臟損傷。②間接途徑:“口-腸-肝”軸。牙周炎相關細菌通過唾液進入腸道后,使得腸道微生態失調和腸道屏障功能受損,從而導致腸道菌群易位、內毒素血癥和全身炎癥反應。研究發現,口服與牙周炎相關的細菌,如牙齦卟啉單胞菌和聚集性放線菌可導致腸道菌群失衡,回腸緊密連接蛋白的基因表達降低,腸屏障功能受損,并出現全身性內毒素血癥、胰島素抵抗和肝臟脂肪變性[32-34],這些影響可能直接或間接損害肝臟?？谇?、肝臟和腸道中的炎癥會導致內毒素血癥和全身炎癥反應,這正是代償期肝硬化向失代償和慢性肝衰竭急性進展的關鍵驅動因素[35]。

3 肝硬化相關微生物治療現狀

3.1 抗生素 抗生素已被廣泛用于治療及預防肝硬化相關并發癥,如自發性細菌性腹膜炎、肝性腦病及小腸細菌過度生長等。利福昔明是一種不可吸收的口服廣譜抗生素,對于治療肝性腦病和改善失代償期肝硬化的各種并發癥有良好治療效果。其可能是通過影響微生物的代謝功能,促進血清長鏈不飽和脂肪酸水平的升高,減少促炎因子的表達來達到治療目的[36]。同樣,諾氟沙星和新霉素通過改變細菌易位和過度生長來改善肝硬化患者的肝功能[37]。然而,長期使用抗生素可能會增加肝硬化患者細菌耐藥性及多重耐藥的風險。

3.2 益生菌、益生元、合生元 益生菌是有益健康的活微生物。一項薈萃分析顯示,對NAFLD和NASH患者使用益生菌后,可降低ALT、總膽固醇和TNF-α水平,改善胰島素抵抗[38]。益生菌治療肝硬化等慢性肝病時,可降低動脈血氨濃度、住院頻數和肝性腦病的進展[6,36]。此外,使用益生菌菌株Lactobacillus GG和干酪乳桿菌可緩解肝硬化患者的內毒素血癥和炎癥反應,而乳桿菌和雙歧桿菌的組合也能改善患者肝臟的免疫功能[39]。益生元是指那些不被宿主消化吸收,卻能改變腸道菌群組成的有機物。乳果糖已經常規用于肝性腦病的治療,其能促進肝硬化患者雙歧桿菌和乳酸桿菌的生長[40]。此外,果膠可以通過促進擬桿菌的生長和抑制酒精引起的擬桿菌的減少來預防肝臟疾病,其有望作為肝臟疾病的治療藥物[41]。合生元是益生菌和益生元的組合。NAFLD患者使用合生元后,ALT水平和脂肪肝均有明顯改善[42]。由于益生元支持益生菌,因此合生元的使用可能會提高治療效果效率。

3.3 糞菌移植(FMT) FMT是一種通過在腸道中移植健康供體的糞便菌群來改善微生物群失衡的方法。多用于治療炎癥性腸病、嚴重或復發性艱難梭狀芽胞桿菌感染等。目前已有關于肝臟疾病中應用FMT治療的相關研究。在動物模型中,FMT可改變對乙醇高度敏感的小鼠的腸道菌群,并改善酒精性肝損傷[43]。此外,FMT對肝臟脂質積累以及肝臟組織學改變也有益處[44]。FMT治療NASH患者的結果顯示,FMT治療肝損傷是安全有效的,也能改善嚴重肝損傷和生存率[6,36]。目前,FMT已成功用于伴有肝性腦病和重度酒精性肝炎的肝硬化患者[44]。在肝硬化和復發性肝性腦病患者中,口服FMT膠囊安全有效且耐受性良好。這些膠囊富含乳酸菌科和疣微球菌科,可以改善微生物失調、十二指腸黏膜多樣性和抗菌肽的表達,并降低血清LPS結合蛋白水平[45]。盡管FMT作為一種潛在的微生物靶向治療方法,但并未廣泛應用于肝病的治療。

3.4 噬菌體 噬菌體是專門針對某種細菌菌株的病毒。相比于抗生素,利用噬菌體制劑來治療細菌感染,可以有效針對特定細菌種類或菌株,并通過自我復制和傳播,感染目標細菌。目前使用噬菌體治療肝病的相關研究仍集中在動物實驗上。Duan等[46]發現酒精性肝炎患者糞腸球菌水平顯著升高,在接受糞腸球菌噬菌體的小鼠中糞腸球菌數量減少,且血清ALT、甘油三酯水平及肝臟脂肪變性程度較低,表明針對糞腸球菌的噬菌體改善了酒精性肝炎的肝損傷和脂肪變性。另一項研究表明,利用噬菌體選擇性清除產生乙醇的肺炎克雷伯菌菌株,可以防止飲食誘導的小鼠脂肪性肝炎的發生[47]。慢性肝病常伴有腸道菌群紊亂,因此,在不干擾整個腸道環境的情況下應用噬菌體選擇性地清除致病菌,或可成為慢性肝病的新型治療方法。盡管有臨床研究顯示,用噬菌體療法治療胃腸道細菌感染是相對安全的[48,49]。但也有報道稱,噬菌體可引起嚴重的免疫反應[50],因此,仍需大量的臨床試驗來驗證此方法的安全性和有效性。

4 展望

過去的研究多集中在腸道菌群上,基于微生物檢測技術的發展,口腔微生物群在肝硬化病程進展中也起著重要作用,但具體作用機制尚未完全明了。雖然相較于腸道,口腔標本取材相對方便,但其微生物信息卻很有限,口腔微生物組成結構改變是否能顯示肝臟疾病的不同狀態仍需探索。未來隨著對微生物組群認識的不斷深入,口腔微生物群或可成為肝硬化輔助診斷和預后評估的潛在的生物標志物,另外也可繼續探索更多其他不同部位的微生物群與肝硬化發病機制的關系,開辟新的診斷和治療思路。針對現有微生物群與肝硬化的相關作用機制的研究,總結了包括抗生素、補充益生菌、益生元或合生元、FMT、噬菌體等多種微生物治療方法,現有方法似乎多集中在減少腸源性內毒素、改善菌群失調及減少菌群異位方面,未來或可從保護腸道黏膜屏障等其他方面入手探尋新的治療方法。