肠道菌群与原发性胆汁性胆管炎的研究进展

杨 柳综述，徐丽红审校

0 引 言

原发性胆汁性胆管炎（primary biliary cholangitis，PBC）为胆汁淤积性自身免疫性肝病，好发于中年女性，以汇管区非化脓性炎症和肝内小叶间胆管破坏为典型肝病理组织学改变，血清抗线粒体抗体多阳性，慢性病程，终末期可进展为肝硬化［1］。目前“肠-肝轴（Gut-Liver Axis）”概念已被广泛接受，并被认为与酒精性和非酒精性脂肪性肝病、胆汁淤积性肝病、肝癌、慢性肝损伤的急性肝衰竭、肝纤维化/硬化进展及肝硬化并发症等多种肝病的发生与进展相关［2］。文献提示肠道菌群与肝在维持机体免疫稳态方面关系复杂，一方面，肠道微生物可影响包括肝在内的免疫系统的发育和功能，而宿主的免疫系统可调控肠道微生物群（gut microbiota，GM）的组成和多样性［3-5］；另一方面，肠道菌群失调可诱导免疫性肝损伤，而肝功受损时，胆汁的异常分泌、肝解毒能力的下降可引起肠道菌群失常、肠道细菌过度生长和肠黏膜屏障功能损伤［3-6］。近年来，关于肠道菌群可能参与PBC发生、发展的研究越来越多，推测肠道菌群移植或有益于PBC病情转归。本文主要对肠道菌群与PBC的关系作一综述。

1 GM

GM是一个由细菌、真菌、病毒、以及其他微生物和真核生物组成的多样化生态系统，其中肠道细菌主要包括厚壁菌、拟杆菌、放线菌、变形菌、疣微菌等，通常以厚壁菌和拟杆菌为主要优势菌群［4，7］。既往关于GM参与调节人体生理和病理过程的研究已经证实，GM具有促进肠黏膜发育、维持肠黏膜正常生理功能（包括黏膜屏障功能）、通过相关分子和代谢产物调节免疫系统、处理不易消化的多糖、合成多种维生素、促进血管生成、保护神经功能等生理作用［4，7-9］。GM的构成是肠道微生物和人类相互作用、适应环境、共同进化的结果，受社会经济、地理环境、文化背景、生活及饮食习惯、疾病、抗生素使用和个体成长阶段等因素的影响，其种类和数量呈现动态变化和多样化［10］。对动物模型和人类相关疾病的研究表明，GM的持续不平衡，称为肠道生态失调［11］。抗生素过量使用、饮食成分改变、心理压力和生理应激等多种因素均可引起肠道生态失调，使GM的功能受损，某些有害微生物数量增加并产生有害代谢产物，参与包括胃肠道、肝、呼吸系统、心血管系统、内分泌系统在内的某些疾病和某些免疫性疾病的发病，如肥胖、糖尿病、系统性红斑狼疮、儿童过敏性哮喘、阿尔茨海默病、炎症性肠病、动脉粥样硬化等［7，12-13］。

研究者努力探索具有不稳定性和多样性的GM参与多种疾病发生发展的机制，发现GM在不同疾病中出现相似的变化模式，如在肥胖和炎症性肠病患者中，肠道菌群的多样性会明显不足［14］；个体GM中存在稳定的跨种群微生物基因组结构变异（structural variants，SVs），SVs不仅与微生物的环境适应相关，更与机体某些代谢性疾病的发生风险相关联［15］；肠道菌群的代谢物具有多效性，通过与宿主的代谢、免疫和神经内分泌系统相互作用，参与系统之间的相互调控，并维持肠道菌群与宿主稳定的共生关系［12］。因此，肠道菌群的变化模式、SVs和菌群代谢物可能是GM与多种疾病发生相关的主要原因。

2 肠-肝轴和肝-肠微生物轴

Marshal［16-17］最早提出肠-肝轴概念，指出肠道受损可影响胆汁酸肠-肝循环，肠黏膜屏障功能受损及GM结构改变时可导致门脉内毒素血症、继发性肝损伤和肝内免疫系统的紊乱，而肝功能受损时易发生肠道菌群的移位、肠道菌群的组成结构改变［16］，肠/肝任何一方出现功能障碍，均可经肠-肝轴的交互作用而造成彼此的功能损害，并形成恶性循环。现今较为成熟和全面的观点是肝和肠道经胆管、门静脉和体循环进行双向交流，通过稳定而复杂的交互调节作用，相互在维持双方的代谢、免疫和神经内分泌等系统的功能上发挥作用［2，7，12］。

近年来关于肠-肝轴与慢性肝病研究证实了肠-肝之间复杂的相互关系，如关于急性肝损伤早期肠道菌群细菌易位和动态变化的动物研究提示，在急性肝损伤早期即可出现肠道通透性增加和肠道细菌易位，且尽管肝损伤导致肠道菌群变化的模式因病因不同而不同，但均出现了小肠细菌的过度增长和肠道菌群失常［18］；关于慢性肝病过程中肠道菌群变化的临床研究提示，慢性肝病的病情进展常伴随着肠道菌群失常的逐渐加重［19］；机制基础研究发现肝分泌的胆汁酸通过位于肝和小肠上皮细胞的膜结合型胆汁酸受体（G protein coupled receptor 5，TGR5）和胆汁酸核受体（farnesoid X receptor，FXR）受体介导的信号通路，与肠道菌群相互调节，共同维持肠道稳态、肠道黏膜屏障及肠道免疫［20］，以上研究反应了肠-肝轴中肝对肠的调节作用。细菌及潜在的有毒产物经肠-肝轴进入肝，刺激促炎细胞因子（如IL-1β和IL-8）的分泌，IL-1β可引起脂肪变性和炎症，并刺激肝星状细胞导致纤维化，同时氧化应激和慢性炎症的结合抑制肝细胞增殖并促进包括肝卵圆细胞的肝祖细胞的激活，产生几种促纤维化因子（如TGF-β和PDGF）刺激肝星状细胞产生胶原并促进纤维化的发展［21］。Han-Hsuan等［22］利用动物实验证实成熟和完整的GM有助于刺激肝免疫系统，是机体急性感染HBV病毒时快速清除病毒的主要机制之一。更有研究证实，肠道L细胞可分泌胰高血糖素样肽-1参与调整钠离子的代谢和机体血压，肠道菌群可通过影响短链脂肪酸的生成而参与调节机体血压［23］，这些研究反应了肠-肝轴中肠对肝的影响。

上述文献发现，在肠-肝复杂的相互作用中，肠道微生物发挥着不可替代的重要作用，故有学者提出了肝-肠微生物轴这一概念，认为宿主与肠道微生物之间存在着微妙的平衡，这一平衡关系一旦被打破就会诱导疾病的发生、发展。如炎性小体与非酒精性脂肪肝的进展有关，炎性小体的结构或功能缺陷在导致肝脂肪变性和肝炎症同时可导致肠道菌群失常（拟杆菌增加和厚壁菌减少），肠道菌群及其产物可参与调节炎症小体组分的转录、介导炎症小体的组装［24-25］，即合理的补充肠道益生菌可缓解高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝［26］。肠道菌群通过合成胆酸盐水解酶和类固醇脱氢酶参与胆汁酸的正常代谢，通过转录因子GATA4调节结肠黏膜顶端钠依赖性胆汁酸转运载体参与胆汁酸的重吸收，进而维持机体胆汁酸代谢稳态［27-28］；而胆汁酸可通过破坏细胞膜完整性、损伤DNA或诱导蛋白质变性失活等机制抑制肠道细菌生长和维持正常的肠道功能，任何原因引起的胆汁酸代谢障碍均可能引起肠道细菌的过度生长和紊乱，调整肠道菌群可改善胆汁酸的代谢障碍，调整胆汁酸合成可影响肠道菌群的组成［20，27］。故肝-肠微生物轴可作为治疗某些肝病和肠病的新靶点，主要的治疗策略包括改善肠道菌群和调整胆汁酸代谢及其信号传导通路。

3 肠道菌群与PBC

近年，关于PBC动物模型［IL-12p40（-/-）IL-2Rα（-/-）］的研究发现肠道细菌的改变可能可通过T细胞来影响骨髓LSK细胞的异常，表现为在脾与肝中出现LSK细胞［29］，提示，肠道菌群可能参与PBC的发病。同时，关于早期PBC患者研究提示，较健康人群，早期PBC患者的产酸杆菌、乳酸菌、埃氏拟杆菌和布氏瘤胃球菌等肠道有益菌数量减少，而γ-变形杆菌、肠杆菌科、副流感嗜血杆菌等条件致病菌数量增加，同时，肠道细菌与机体代谢和免疫系统相互作用亦发生改变［30］；关于终末期PBC患者的研究提示，与胆囊结石患者胆汁中以革兰氏阴性杆菌为主不同，终末期PBC患者的胆汁中以革兰氏阳性球菌为主，且PBC患者接受肝移植治疗后，胆汁可转而呈无菌状态［31］；关于PBC患者熊去氧胆酸（ursodeoxycholic acid，UDCA）治疗前后的比较研究提示，PBC患者接受治疗后，肠道菌群的丰度及多样性可得到一定程度恢复［32］，上述研究无不提示PBC患者存在肠道菌群失常和胆汁内菌群改变。

研究证实，在PBC发生发展中，一方面，疾病导致胆汁分泌障碍，胆汁酸作用削弱，引起肠道菌群失调；另一方面，肠道菌群失常，经肝-肠微生物轴触发肝持续炎性反应［4］；经肠-肝循环，胆汁酸通过其直接杀菌和激活FXR、TGR5的信号传导，控制和调整肠道细菌的组成、代谢活动和酶的功能，同时，肠道微生物参与胆汁酸的代谢［20，27，33］，利用 FXR 受体激动剂奥贝胆酸可减轻肝硬化小鼠的菌群易位，促进肠道抗菌肽表达增加，修复肠道免疫功能，减少肝硬化相关菌群［34］；早期PBC患者存在布氏瘤胃球菌数量减少，而瘤胃球菌门是结肠内促UDCA生成的关键菌，UDCA具有降低胆汁酸的疏水性、潜在抗炎和免疫调节的作用［30］。上述研究结果不仅证明修复胆汁酸转运功能和调控胆汁酸信号传导可改善PBC肝损伤，亦提示调整肠道微生态，如补充瘤胃球菌门细菌或改善瘤胃球菌门细菌酶功能，或可能是治疗和预防PBC的另一有效措施。

4 菌群移植在PBC中的应用

菌群移植是将来自健康供体的粪便悬浮液经特殊处理后引入患者的肠道，是目前继益生元、益生菌外，改善患者GM组成和功能的另一治疗措施。Vrieze等［35］为患有代谢综合征的受试者移植健康人肠道微生物，使患者胰岛素敏感性得到一定程度的恢复；Hirsch等［36］使用菌群胶囊对19名复发性艰难梭菌感染进行治疗，临床治愈率达89%；Kang等［37］对18名自闭症儿童进行微生物移植治疗，患儿临床症状得到一定改善，此外，菌群移植还被证明对炎症性肠病、功能性肠病及非酒精性脂肪肝等疾病亦有一定治疗作用［38］。此外，关于移植菌的定植问题研究证实，接受菌群移植治疗3个月后，宿主肠道菌群多样性和丰富度可明显改善，新移植菌株与宿主肠道菌可长久共存，但宿主已有菌株的定植成功率要高于宿主未有菌株，且不同宿主的对同一供给菌群的相容性不同［39］。上述研究提示菌群移植对多种疾病确有治疗价值，但细菌的量化供给和个体化治疗还需要更多的探讨。

UDCA是目前公认的治疗PBC的一线药物，但有部分PBC患者UDCA治疗后生化改善不佳，病情持续进展。Allegretti等［40］为10名原发性硬化性胆管炎患者进行菌群移植治疗，治疗后3名患者的血清碱性磷酸酶水平明显下降，所有患者的肠道菌群多样性得到改善。研究认为菌群移植发挥治疗作用的机制可能是菌群移植后宿主原有菌群组成得到一定程度恢复，从而使肠黏膜屏障功能得以改善，肠黏膜稳态恢复，肠道菌群相关的肠黏膜免疫系统的功能得到改善［4，7］。结合前述的肠道菌群与PBC文献回顾结果，菌群移植可能同样适用于PBC患者，这或可为UDCA治疗应答欠佳的患者提供新的治疗方法，但未见相关的动物实验研究和临床研究。

5 结 语

综上，肠道菌群与PBC的发生发展密切相关，而针对肠道菌群失调的菌群移植或可成为PBC的治疗措施之一。但是任何以细菌为基础治疗（细菌治疗）的重要先决条件是定义在生命中和整个生命过程中“健康”微生物群的构成，而这在不同人群、不同个体和同一个体的不同生命阶段可能是不同的［13］，因此，准确鉴定、定量分析肠道菌群［41］和精准化菌群移植或许是开展菌群移植首先要解决的问题。此外，作为一种新的治疗策略，尽管近期已经有粪菌体外处理和储存的规范指南出台［42］，但治疗规范的完善和落实还需更多的临床研究与临床总结。