肠-肝轴在慢性肝病发生发展中的作用

林睿

肠-肝轴在慢性肝病发生发展中的作用

林睿

由于解剖结构和血管系统的特点，肠道与肝脏存在密切的联系，称为“肠-肝轴”。正常情况下，仅少量细菌及其产物可通过肠黏膜到达肝脏，并被清除。但当肠黏膜屏障受损会导致细菌移位，触发肝脏炎症反应及组织损伤。本文拟对近年来关于肠-肝轴在慢性肝病发病机制中的作用的相关研究做一综述。

肠-肝轴；慢性肝病

肠黏膜屏障可阻抑肠道内各种有害物质侵入机体，被视为人体抵御外界环境的首道防线；肝脏则最先接触逃逸胃肠道黏膜免疫监视的细菌及其产物，并可将其清除，构成了第二道防线，两者在生物学功能上相互影响，密不可分。Marshall[1]于1998年提出了著名的“肠-肝轴”学说，已得到了广泛认同，肝肠互作的影响已成为消化系统疾病的研究热点。本文就近年来国内外关于肠-肝轴在慢性肝病发病机制中的作用相关的研究作一综述。

1 “肠-肝轴”理论

肠道与肝脏在结构与功能上存在着天然的密切的联系，这2个器官具有共同的胚胎学起源即前肠，肠道淋巴细胞更是起源于发育中的肝脏；解剖学上，两者被门静脉系统紧密地连接在一起，肠道来源的血液经门静脉回流进入肝脏，成为肝脏最主要的血供来源，随门静脉血进入肝脏的还有来自肠道的食物抗原、细菌产物及环境毒素等[2]，激活肝脏的固有免疫系统，将有害物质清除；同时肝脏具有调节内分泌、代谢及免疫应答等功能，可分泌胆汁入肠道并通过肝肠循环作用于肠道。

正常情况下，仅少量毒素穿过肠黏膜屏障经门静脉进入肝脏，使肝脏网状内皮系统持续处于活化激活状态。若肠黏膜屏障被破坏，大量细菌及毒素经门静脉移位至肝脏，破坏了肝脏的免疫耐受，肝脏成为最先受累的器官，移位的毒素过度激活肝脏的固有免疫系统，产生炎症级联反应，诱发肝损伤并使病情进一步加重。而肝脏分泌的炎症因子通过胆汁的分泌进入肠道，加重肠道损伤。随着“肠-肝轴”学说被广泛认可，肠黏膜屏障在慢性肝病发生发展中所起的作用也渐趋明朗。

2 肠黏膜屏障损伤的原因

各种原因引起的肠黏膜损伤、萎缩，肠道通透性升高，肠道菌群失调，从而导致细菌和（或）内毒素移位，形成肠源性内毒素血症，并诱发和加重全身炎症反应和多器官功能障碍统称肠黏膜屏障功能障碍。其主要原因有以下几点。

2.1 缺氧及氧自由基的损伤 各种原始打击均会导致肠道对氧的摄取和利用能力降低，导致肠黏膜自我修复能力下降，黏膜受损导致细菌移位。同时应激状态造成组织高代谢，更加剧了组织缺氧，进一步损伤了黏膜屏障。当肠黏膜发生缺血再灌注时，产生了大量的氧自由基，生物膜被氧化，导致上皮细胞严重损伤。组织学表现为肠黏膜绒毛变短，绒毛间距增宽。

2.2 细胞因子的损伤作用 当机体遇到严重创伤、感染等打击时，会启动自身的防御机制，肠黏膜出现缺血缺氧低灌流等情况，引起肠道微循环障碍，导致黏膜屏障功能受损。白介素-1（interleukin-1，IL-1）的释放可能使毛细血管通透性升高、促凝血物质活性增加从而发挥损伤作用；肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）可使炎症的自我破坏反应增强，介导损伤实质细胞；应激时大量产生的一氧化氮，会破坏肠黏膜上皮线粒体的氧化代谢反应，破坏上皮结构，使肠道通透性增加，移位细菌增多。

2.3 肠道免疫功能受损 应激、创伤和免疫抑制剂治疗等都可能会影响全身和肠道局部的免疫功能，导致细菌和内毒素移位而不能被机体有效地清除，是引起细菌移位最重要的原因。动物实验结果证明[3]，大鼠切除脾脏后诱发胰腺炎，由于脾脏切除后免疫活性细胞对外源性刺激的敏感性下降，诱发的炎症反应相应减轻，观察肠黏膜组织形态，结构基本保持完整，该实验证实了免疫反应在肠黏膜屏障损伤中发挥重要作用。

2.4 肠内营养物质的影响 若禁食或长期肠外营养，肠道处于饥饿状态，黏膜细胞会发生萎缩，细胞间隙增宽，紧密连接分离，导致细菌及其产物通过细胞旁通路穿过肠道，移位进入肠系膜淋巴结和门脉循环系统，引起肠源性感染。已经有研究通过动物实验证明：小鼠禁食48h后，肠道黏膜出现明显的形态学改变，且与对照组相比，肠系膜淋巴结细菌培养阳性率明显升高，证实了肠内营养物质的吸收在肠黏膜屏障中的作用。

2.5 肠道微生态平衡失调 若肠道菌群的比例和/或定植部位发生改变，如大肠埃希菌、葡萄球菌、白色念珠菌、变形杆菌等出现过度增殖，就会引起双歧杆菌、乳酸杆菌等厌氧菌的正常繁殖被抑制，导致肠道菌群失调。肝硬化患者由于肝功能受损，生成的胆汁酸减少，而由于肠道淤血、通透性增加，又导致了胆汁酸被动吸收增加，胆汁对细菌的抑制作用减弱，细菌过度增殖，胆汁酸的去结合作用更加被强化，进一步加剧了胆汁酸的缺乏，因此就形成了胆汁酸缺乏-细菌繁殖的恶性循环；同时，过度增殖的细菌会产生大量代谢产物和毒素，进一步破坏黏膜结构，更增加了细菌移位的风险。

2.6 肠道动力障碍 移行运动复合波（migrating motor complex，MMC）具有协调幽门、肠道、胆囊运动的作用，被认为是阻止小肠细菌过度繁殖的一种调控机制。这种协调运动的改变会使胆汁分泌受到影响，而胆汁酸的减少就会破坏肠道微生态的平衡状态。也有研究表明，应激状态致使MMC在空腹状态时消失，内容物滞留在肠道的时间延长，导致细菌过度生长；肠内容物的滞留会压迫肠壁，血液供应受到影响，更加重了黏膜的缺血缺氧。

3 肠黏膜屏障损伤致肠源性内毒素血症的机制

Berg等[4]于1979年首先提出了“细菌移位”这一概念，指肠腔内活的细菌穿过肠道黏膜上皮侵入到机体肠道以外的部位，如肠系膜淋巴结、其它器官、血液循环乃至全身的过程。Alexander[5]于1990年将该概念进一步延展为“微生物移位”，将范围扩展为肠道内活的或死的细菌及其产物，其中包括内毒素，通过肠道屏障侵袭到肠道以外部位的过程。肠道细菌过度生长和肝硬化患者肠道通透性改变引起的肠屏障损伤均会导致细菌和内毒素大量移位进入门脉系统[6]。内毒素存在于革兰阴性细菌细胞壁外膜中，主要成分为脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），细菌在快速生成过程中或死后释放出来。当外周血中可检出内毒素，称之为内毒素血症，其中排除机体革兰阴性细菌感染者，内毒素源自肠道，称为肠源性内毒素血症（intestinal endotoxemia，IETM）。

肠黏膜屏障功能受损后，内毒素经以下途径进入体内形成IETM：（1）内毒素通过门静脉进入肝脏，大部分可被Kupffer细胞吞噬清除，但当进入肝脏的内毒素超过Kupffer细胞的清除能力或Kupffer细胞清除能力下降时，内毒素进入体循环，形成IETM；（2）内毒素脂多糖分子量大于1900，属于大分子物质，而大分子物质主要经过淋巴系统回流，内毒素透过肠壁可不经肝脏而直接由腹腔淋巴管-胸导管-右心进入体循环，形成IETM。

4 肠-肝轴在多种肝损伤中的作用

当肠黏膜屏障受损，移位的细菌及毒素超出了肝脏的单核巨噬细胞系统的处理能力，导致免疫耐受被破坏，释放大量炎症介质，导致肝脏炎症及组织损伤。

4.1 酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD） ALD患者长期饮酒导致胃酸分泌障碍，杀菌作用被减弱，细菌进入小肠增多，在肠道过度生长；乙醇可激活肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase，MLCK），改变细胞间紧密连接；乙醇代谢产物乙醛导致紧密连结蛋白酪氨酸磷酸化被抑制，细胞间紧密连接蛋白重组，增加肠道通透性。肠黏膜屏障受损，增加了内毒素移位至肝脏。当内毒素超出肝脏的清除能力进入血液循环中时，固有免疫系统被激活，分泌细胞因子及趋化因子。已有文献报道，ALD患者血浆内毒素水平明显升高[7]，动物实验也证实血浆内毒素水平与肝脏损伤程度具有相关性，长期口饲酒精后体内循环中的内毒素水平增加[8]，枯否细胞（kupffer cell，KC）对内毒素的敏感性增加；而给予乳酸杆菌或抗生素治疗后能有效地减少大鼠肠道G-菌数量，从而起到预防酒精导致的内毒素血症和肝损伤的作用[9]。

4.2 非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD） 在关于肠道屏障在NAFLD发病机制中作用的研究中，Miele等[10]证实了NAFLD患者肠道通透性明显增加，小肠细菌过度生长（small intestinal bacterial overgrowth，SIBO），紧密连接蛋白ZO-1表达下调，均提示肠道屏障功能受损。苏琳等[11]也发现NAFLD中紧密连接蛋白occludin的水平与肝脏脂肪变的程度呈负相关。其原因可能为长期高脂饮食致益生菌营养不良而减少，而致病菌以分解利用动物组织获得营养会大量繁殖，肠黏膜被致病菌破坏。于高脂饲料中同时添加双歧因子可以帮助益生菌生长，保护肠黏膜屏障，内毒素血症会相应减轻。另外，NAFLD患者乙醇的含量与正常人比较明显升高，乙醇代谢进一步产生乙醛，两者都可直接损伤肠道黏膜，导致通透性升高[12]。

4.3 病毒性肝炎 宋怀宇等[13]发现慢性重度乙型病毒性肝炎患者存在肠黏膜屏障功能的早期改变。通过分析肠道菌群也证实慢性乙肝患者肠道内双歧杆菌的总量显著降低[14]。推测乙肝患者肝脏解毒功能降低，毒素对肠道黏膜屏障造成损伤，导致细菌及内毒素穿过肠道入血，加重肝脏负担，形成肝病-肠黏膜屏障受损-IETM的恶性循环。De Nardo等[15]亦证实丙肝患者肠道通透性较健康对照者明显增加。

4.4 肝硬化 Inamura等[16]研究发现肝硬化鼠模型空肠及回肠绒毛变短，隐窝深度增加，提示肠黏膜屏障在肝硬化细菌移位的发生中可能起着重要的作用。Karaca等[17]培养肝硬化患者十二指肠远端肠液，阳性率、需氧菌和总细菌计数较健康对照组均升高，且该病患者分泌胆汁减少，SIBO加强了胆汁酸的去结合使游离胆汁酸再吸收，加剧了肠道内胆汁酸的缺乏，形成了进一步的肠道细菌繁殖。Martell等[18]也发现肝硬化患者交感神经系统活性增高，抑制了消化道运动及分泌功能。

5 肠-肝轴在慢性肝病治疗中的应用

肠黏膜屏障在各种肝病发生发展过程中的作用已得到越来越广泛的认知，因此改善肠黏膜功能，调节肠道菌群可能成为治疗的有效手段，主要的治疗方法包括合理应用抗生素、微生态制剂及肠动力药等。

合理应用抗生素清洁肠道，可使肠道中G-杆菌和真菌数量减少，而需氧菌不受影响，有效地防止细菌移位及IETM。Csak等[19]研究发现，小鼠肠道微生物在使用环丙沙星和甲硝唑治疗后被抑制，非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis，NASH）的严重度明显减轻；Membrez等[20]口饲小鼠诺氟沙星和氨苄青霉素，发现与调节肠道和肝脏代谢和炎症相关的基因表达发生改变，肝脏脂肪变程度和胰岛素抵抗均得到改善。上述试验证明了抗生素通过肠道去污发挥治疗肝病的作用，但由于需长期应用广谱抗生素，有较多副作用，因此在临床治疗中很难实现。

肠道微生态制剂可维护肠内微生态屏障，是一种辅助治疗慢性肝损伤的有效手段，且低廉、安全，无副作用。口服乳果糖可选择性增加双歧杆菌和乳酸杆菌的含量，提高肠道中G+菌与G-菌的比例，内毒素血症减轻，NASH鼠模型的肝损害程度改善[21]。在NAFLD动物模型中添加益生菌，观察到肝脏脂肪变性减轻，转氨酶水平降低，胰岛素抵抗改善[22]。Li等[23]发现有益菌E.Coli治疗可显著降低转氨酶水平，血清IL-6、IL-10、IL-12和TNF-α水平较肝损伤对照组明显降低。

其他治疗包括：肠动力药、肠内外免疫营养和某些肽类生长因子，但其最佳剂量、对机体各系统的影响、副作用尚需进一步摸索；某些特异性抗体，如内毒素抗体、白介素受体抗体、抗TNF-α单克隆抗体等，目前虽已应用于临床并取得一定疗效，但抗体大多来源有限，治疗谱窄，价格昂贵，普及应用受限。

综上所述，正常的肠黏膜屏障对于维持肝脏乃至全身系统的稳态都至关重要，临床上应重视肠黏膜屏障功能障碍，通过有效干预建立一个良好的肠道环境，保护和稳定肠黏膜屏障。随着对“肠-肝轴”学说越来越深入的认识，我们也发现了越来越多的问题，肠道和肝脏的免疫系统如何相互影响？肠道微生态失衡如何作用于肝肠免疫？如何以改善肠道屏障功能为靶点更有效地治疗肝病等尚待进一步研究。

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10.3969/j.issn.1009-4393.2015.9.005

天津 300052 天津医科大学总医院消化科 （林睿）