肠道菌群生态状况与胆石症病因的研究进展

徐 雷，王 兢

胆道结石性相关疾病是目前肝胆外科最常见、人群中最普遍发病的外科疾病之一，且胆道结石性疾病是胆囊癌发生的主要危险因素之一。因此，针对胆道结石性疾病的诊疗多年来是肝胆外科工作的重点，也是治疗手段日新月异的热点。针对各类胆囊结石形成机制的研究从未间断，且随着技术水平和专业研究的深入，我们已从早期对胆石成份的研究、胆汁过饱和成石学说（即三元平衡学说）[1-2]、异常成核致石学说和胆道炎症及损伤致石学说，发展到胆肠细菌易位与胆系结石形成的研究、肠道黏膜屏障与胆系结石形成的研究、细菌内毒素与胆系结石形成的研究、肠道菌群与胆固醇过饱和致胆系结石形成的研究、胆汁代谢中各种关键因子及相关mRNA在肝脏、胆囊、小肠等器官中的表达情况与胆系结石形成的研究等[3]。本文对肠道菌群生态状况在胆石症病因研究方面的新进展进行综述。

1 胆石症病因研究的回顾

肠肝循环是体内重要的生理过程之一，也是肠道菌群对胆汁成分产生影响的重要过程，主要包括胆汁酸的肠肝循环和胆红素的肠肝循环。初级胆汁酸随胆汁流入肠道，在促进脂类消化吸收的同时，受到肠道细菌作用变为次级胆汁酸，肠内的胆汁酸约有95%被肠壁重吸收经门静脉重回肝脏，经肝细胞处理后与新合成的结合胆汁酸一道再经胆道排入肠道，此过程称为胆汁酸的肠肝循环。衰老红细胞释放的血红蛋白形成胆红素，胆红素与其他物质结合生成胆红素酯又称为非结合胆红素，非结合胆红素在肝脏转化生成的葡萄糖醛酸胆红素称为结合胆红素，随胆汁排泄至肠道内，在肠道内细菌的作用下，在回肠末端被水解而分离又形成非结合胆红素，一部分又被肠道吸收，形成胆红素的肠肝循环。可见，肠道菌群与胆汁成份之间存在着密不可分的关系。

2 肠道菌群微生态失衡与疾病发生关系的新进展

近年来，国内外对于肠道菌群的最新研究认为，其作为与人体共生的最大微生物群，其微生态的紊乱失衡[4]与应激性肠病[5]、克罗恩病[6]、各类肠炎[7]甚至结肠癌[8]等消化道疾病，以及2型糖尿病[9]、心血管疾病[10]、肥胖[11]等代谢性疾病的发生息息相关。随着人们对于肠道菌群研究手段的升级（从逐一对目标菌种的培养升级到运用基因测定对所有菌群丰度的检测）。肠道菌群失调，并通过肠肝循环对胆道结石形成产生怎样影响的研究，引起了我们的关注，并将是我们渴望探究且极具新意和临床价值的课题。以认真、科学的态度，利用当前先进的科学研究手段对这一问题进行探究和回答，必将使人们对胆石症这一传统、普遍的疾病有另一视角的全新认识，也必将有利地推动对本病防治和诊疗技术的新的革命。

近年来最新观念已将胆固醇结石相关性疾病归属于代谢综合征的范畴。胆石症形成机制中最权威、最核心的机制非胆汁酸盐-胆固醇-卵磷脂三者平衡学说莫属，即三元平衡学说。正常胆汁中胆固醇以胆盐和磷脂的混合微粒形式溶于胆汁中，三者间卵磷脂浓度主要决定了胆固醇的饱和度[12]。最近国内学者对我国胆道结石类型构成比的流行病学研究显示[13]，我国胆固醇结石已从76.5%增加到了83.8%，胆色素结石降低到了16.2%，接近于欧美国家的患者中胆固醇结石所占的比例。而胆固醇及卵磷脂均在肠道菌群的帮助下经肠道分解吸收。并且，肠道菌群还参与了胆汁酸盐的生物转化[14]和胆红素的肠肝循环。那么肠道菌群的微生态改变是否在胆石症的成因中起到着举足轻重的作用引起了我们的好奇和关注。

3 肠道菌群生态状况与胆石症病因研究的新进展

最前沿的胆肠菌群研究[15,20]运用细菌16SrRNA测定技术和细菌OUT（operational taxonomic unit，末端操作分类单元）的分类统计等手段，得出肠道的最优势细菌类群分别为Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria（变形菌门）、和Bacteroidetes（拟杆菌门）和Fusobacteria（放线菌门），它们占据了总构成比的60%以上。且进一步根据各细菌种属对人体的影响情况提出了有益菌、中性菌和有害菌的概念。其中，在人体消化道生长的对人健康起到正面作用的称为有益菌或益生菌；对人体产生危害的称为有害菌或致病菌；具有双重作用的称为中性菌或条件致病菌，这些菌群在肠道由浅至深的三层空间内以一定的比例组合，形成一种相互制约、相互依存的平衡。当机体发生疾病，肠道菌群的生态均会发生不同程度的改变，同样，肠道菌群生态平衡的打破会对某些疾病的发生、发展产生不同程度的影响。

此外，还有研究认为胆道菌群与肠道菌群存在千丝万缕的联系，最终导致了胆石症的发生。张捷[20]的一项研究发现胆道菌群远比肠道菌群复杂的多，其研究中鉴定出3456个细菌OUT，每个细菌OUT相当于细菌种的分类水平，这些细菌OUT被归类在20个细菌门类群。其中在实验对象的胆结石和胆汁中分别发现了所有的20个和19个细菌门的类群，分别在胆石症患者的粪便和正常对照组的粪便中发现了其中13个和14个细菌门的类群。且在各类型样本中的最优势细菌类群分别为Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes，三者占据了总构成比的60%以上。这些细菌OUT中仅有5%被以前的研究报道过。胆道菌群的多样性远比肠道更多样、更复杂，且稀有菌群比例很高，比如Proteobacteria（变形菌门）和Actinobacteria（放线菌门）等。

这些胆肠间的细菌不仅有种类的多样性和菌落的复杂性，其含量构成及生理功能的未知程度也远超我们传统观念对它们的认识。例如，以前的研究报道多以在肠道和胆道中共同发现了Escherichia coli（大肠杆菌）、H.pylori（幽门螺杆菌）等细菌，即推断其与胆结石的形成有关，而目前的最新研究通过多种先进的菌群分析手段发现它们仅为胆石症患者结石及胆囊中的稀有类群。又例如，我们熟知的Lactococcus（乳球菌属）和Lactobacilli（乳酸杆菌）其在胆道中的含量远大于其在肠道中的占比，并且Lactococcus（乳球菌属）具有胆汁水解酶活性而Lactobacilli（乳酸杆菌）的生理功能仍处于未知状态。此外，还有更多颠覆传统认知和未被揭示的科学疑雾隐藏在这庞杂的菌群之间。

4 肠道菌群生态调控与胆石症的预防研究进展

那么对肠道菌群生态形成最关键的因素莫过于饮食结构对它们的影响，长期以肉食为主个体的肠道菌群一定不同于素食为主个体的肠道菌群结构，饮食结构的多样性也会对代谢相关性疾病的发生产生影响[16-17,19]。多年来人们研发各类微生态调节剂来治疗疾病就是这一理论的应用。1994年法国汉堡微生态学研讨会对微生态调节剂给出来明确的定义并分类为益生菌、益生元和合生元，它们分别包含有益菌或其产物、促进益生菌生长的寡糖等物质及两者的组合产品。微生态调节不仅改善微生物和酶的平衡，还能刺激特异性和非特异性免疫机制，因此饮食因素与肠道微生态及代谢相关性疾病发生之间的关系可谓复杂而又微妙。

Fremont-Rahl[20-22]通过在绝对无菌条件和正常情况下饲养SPF小鼠，观察到两组小鼠在相同高胆固醇饮食条件下胆道结石发生率存在统计学差异，进而认为肠道菌群对胆道结石的形成有影响。Lee等[18]的实验通过测定出结石与肠道中共同存在某种细菌进而推测该肠道细菌是胆系结石发生的危险因素。这两种传统实验方法在验证胆石症与肠道菌群相关性方面，均受制于实验技术条件的限制，存在较大的缺陷，不能直观的得到胆石症对象在不同饮食条件下肠道菌群的结构。最近的实验研究还发现胆道结石患者的肠道菌群显著不同于正常对照组[18]。其中Faecalibacterium（柔嫩梭菌群）、Lachnospira（毛螺菌属）及Roseburia（罗氏菌属）在胆道结石患者肠道的数量均显著减少，它们均属于益生菌范畴，而致病菌群的比例有所升高。但这种变化与疾病之间的因果关系不得而知。本实验拟通过对均一基础条件小鼠给于致石饲料，观察比较发生胆石症个体与无胆石症个体间肠道菌群的差异，并人为调节肠道菌群结构观察益生菌是否有利于预防胆石症的发生。本实验立足于该领域最新的研究成果，且具有前所未有的创新点和先进的实验手段，实验结果将对胆石症的成因研究和疾病预防打开新的突破口。