肠道微生态在肝硬化门静脉高压进展的作用

张浩楠 高 建

(重庆医科大学附属第二医院消化内科 重庆 400010)

从临床表现及病理认识肝硬化，虽然可以得到明确的诊断，但是往往具有滞后性，且药物治疗效果也不理想。随着宏基因组学和代谢组学的发展，肠道菌群及其代谢物对肝硬化门静脉压力的影响也逐渐被发现。本文就肠道微生态在门静脉高压进展的作用进行综述，并对其作为治疗靶点的临床前景作一阐述。

一、肝硬化门静脉高压

肝硬化门静脉高压（PH）是指肝硬化门静脉系统血流受阻和/或血流量增加，压力升高伴侧支循环形成的临床综合征。其中致命并发症，如食管胃静脉曲张出血（EVB）的死亡率能达到15%-20%[1]。肝静脉压力梯度（HVPG）在肝硬化分期和治疗目标评估中有重要价值[2]，但目前公认能够有效降低HVPG的药物仅限于非选择性β-受体阻滞剂（NSBBs）[3][4]。因此，需要寻找更多PH管理的可能机制。

二、肠道微生态与门静脉高压的相互作用

人体肠道富含多样的微生物[5]，肠道细菌是主要组成部分，肠道菌群及其代谢物参与免疫应答的调节。来自胃肠道的病原体及其代谢产物通过肠道屏障，经肠-肝循环达到肝脏，被肝脏免疫细胞清除。生态失调、肠道屏障、肝脏免疫系统之间复杂的相互作用来维持体内平衡。这种平衡失调会可引起肝脏炎症系统处于激活状态，导致内脏血流动力学和组织学改变，进而门静脉高压的进展。

（一）生态失调（dysbiosis）

生态失调是指肠道细菌质、量与定制部位的改变。肝硬化患者更容易发生肠道生态失调，与发生细菌易位密切相关，即细菌或者细菌产物从肠道迁徙到肠外部位。

1.肠道菌群组成改变

人体肠道内寄居着约万亿数量级的细菌，种类达300-500种[6]，给人体平均增加了60万个基因[7][8]。这些细菌分为原籍和外籍菌群，拟杆菌、厚壁菌、放线菌、变形菌和疣微菌为主要的菌群种属[9]。Bajaj等发现肠道中原籍菌群和外籍菌群的比例随着肝硬化的进展降低[10]。肝硬化肠道菌群的多样性较低[11]，其中有益的原生菌减少，如双歧杆菌、乳杆菌和类杆菌。此外，潜在致病细菌的数量也在增加，如变形杆菌、梭杆菌属、韦氏杆菌科和链球菌科[12][13][14]。肝硬化患者还存在口腔菌，如韦荣氏菌等入侵肠道的现象[15]。

2.小肠细菌过度生长（small intestinal bacterial overgrowth, SlBO）

正常情况下，肠道内大部分以细菌群落的形式稳定定植在人体结肠内。SIBO指结肠中的细菌大量出现在空肠上端或者小肠中细菌异常增多。细菌易位与该段肠道中细菌的密度直接相关[16]。通过对空肠抽吸物细菌培养的定量分析证实肝硬化患者存在小肠细菌过度生长[17]。一项Meta分析表明，随着肝硬化的失代偿发展，SIBO的发生率上升，且更容易发生细菌易位及门静脉高压并发症[18]。动物诱导的研究也证实了SIBO在促进细菌易位的作用[9]。其原因与肝硬化患者肠道动力改变使得细菌清除能力下降有关[19][20]。质子泵抑制剂的使用也起到了一定的影响[18][21]。

（二）肠道屏障

健康状态下，由于肠道的屏障功能避免了病理性细菌易位。肠道屏障主要分为黏膜的机械屏障、肠道分泌物的化学屏障和肠道的免疫屏障。在肝硬化状态下，各种屏障部分受到了不同程度的影响。

1.机械屏障

肠黏膜机械屏障由表面的黏液层、肠上皮细胞层、细胞间紧密连接构成。黏膜层主要构成是杯状细胞分泌的蛋白质，在物理上将细菌与宿主分开。跨膜蛋白包括壳牢素（claudin）、闭锁蛋白（occludin）、闭锁小带蛋白（zonula occludens，ZO）和连接粘附分子（junctional adhesion molecules，JAM）等与相邻的上皮细胞之间形成机械连接，可以限制细菌肽聚糖、脂多糖等大分子物质从细胞旁途径通过[22]。

肠道细菌可以刺激肠道上皮细胞增加黏液蛋白质的产生[23]，有利于物理屏障。随着肝硬化的发展，限制细菌与肠道微绒毛接触的介质减少[24]，但仍尚不明确微生物组成是否可以调节黏液性质。

肠道菌群可以直接或者间接影响肠上皮细胞的发育和功能。致病菌如致贺菌与大肠杆菌可引起肠上皮细胞增殖停滞，使肠黏膜屏障功能受到破坏。

肝硬化患者肠上皮细胞壳牢素和闭锁蛋白的表达量比健康人更少，且与肝硬化严重程度呈负相关[25]。肠道菌群中疣微菌科及粪杆菌属丰度较高的一般连接蛋白的浓度较低。肠道菌群及其代谢产物对紧密连接有直接或间接的调控作用，如IL-17可诱导壳牢素的表达，短链脂肪酸如丁酸可促进连接粘附分子的表达[26]。

2.免疫屏障

作为机体免疫的第一道防线，肠道是人体最庞大的免疫器官，主要包括有浆细胞、树突状细胞、巨噬细胞和肥大细胞等。浆细胞通过sIgA参与机体免疫应答；树突状细胞和巨噬细胞通过吞噬作用选择性地清除肠腔中的菌群。

肠道菌群可通过刺激sIgA的分泌来抑制肠道病原菌的定植，促进免疫应答。还可通过肠上皮细胞产生B细胞激活因子途径对sIgA的生成起调节作用。肠道微生物代谢产物，如短链脂肪酸可以促进调节性T细胞(Treg)的形成，通过细胞间接触分泌抑制性细胞因子，降低免疫敏感性。动物试验提示在肝硬化进展过程中， 肠道T淋巴细胞表现出增殖并向Th1分化，Th1及分泌的细胞因子具有促炎作用。

3.化学屏障

初级胆汁酸经肠道中具有7α-羟化酶活性的细菌催化形成的次级胆汁酸对肠道屏障功能的影响极为重要。随着肝硬化进展，肠道总胆汁酸、次级胆汁酸与初级胆汁酸酸比值减少，这一变化一方面对肠道中有害细菌的抑制减弱，胆汁中能够对抗细菌的特异性抗体减少；另一方面加重肠道损伤，最终促进细菌易位。

（三）肝脏免疫系统

生态失调以及肠道屏障被破坏导致的肠道通透性增加，当细菌穿过肠壁到达肠系膜淋巴结时，就会发生细菌易位，这一事实导致了免疫系统的慢性激活和肝脏组织的炎症。肝脏含有大量的天然免疫细胞，如Kupffer细胞、自然杀伤细胞、自然杀伤T细胞和树突状细胞以及细胞毒性T淋巴细胞，它们可直接诱导肝细胞死亡，并介导干扰素-γ（IFN-γ）等产生。这些免疫细胞及其产生的细胞因子被认为在门静脉高压进展中起关键作用。

肝脏免疫系统通过识别病原体相关分子模式（PAMPs）来识别细菌产物，研究最多是脂多糖（LPS），一种存在于革兰氏阴性细菌外膜中的内毒素。一旦细菌产物到达肝脏，它们可以通过模式识别受体（PRR）激活免疫细胞，如膜结合的Toll样受体（TLRs）等受体。TLR是一种跨膜蛋白，在先天免疫系统中起关键作用，通常在巨噬细胞和树突状细胞等前哨细胞中表达。TLRs有10个亚型，其中TLR4通过共受体CD14或MD-2激活对LPS的天然免疫，激活可诱导促炎细胞因子如TNF-α、IL-6和IL-1b的释放，进而促进组织损伤和肝纤维化的进展，增加门静脉压力。研究表明，腹腔内注射LPS可增加肠道通透性的同时增加门脉压力。

三、肠道菌群作为门静脉高压的治疗靶点

如前所述，肠道微生态在肝硬化门静脉高压中起着关键作用，肠道细菌移位和门静脉压力之间的关系使得肠-肝轴成为有吸引力的治疗靶点。在肝硬化患者中广泛使用的非选择性β-受体阻滞剂（NSBBs）已被证明通过减少细菌易位而受益，而其他专门针对肠道微生态治疗方法的结果各不相同，下面将更详细地讨论这些药物。

（一）非选择性β-受体阻滞剂（NSBBs）

NSBB通过阻断β肾上腺素受体达到降低心输出量、增加内脏血管收缩，降低门脉压力，防止肝硬化静脉曲张出血。除了上述的作用机制，在肝硬化患者中，NSBB治疗已被证明增加肠道转运，减少肠道细菌过度生长，降低肠道通透性，并减少细菌移位。但是长期应用NSBBs后HVPG的降低只表现出30%到50%的应答率[1]。

（二）益生菌

益生菌能够通过改善肠道微生态，促进粘膜屏障功能，抑制病原微生物生长。一项随机双盲安慰剂对照试验提示与单独应用普萘洛尔比较，联合应用益生菌提高了应答率（58%vs31%，p=0.046），需要进行更大规模的临床试验，以获得临床上有意义的结果。但也有小样本量的研究结果并不支持使用益生菌疗法来降低肝硬化患者的门脉压力。

（三）益生元

乳果糖是一种非吸收性双糖，可以酸化并改善肠道菌群易位，广泛应用在肝硬化治疗，尤其是治疗肝性脑病，它对急性静脉曲张出血后肝性脑病的预防作用已经证实。但没有研究清楚地表明乳果糖会导致肠道微生态的显著改变以及在门静脉高压的作用。

（四）抗生素

利福昔明作为一种典型非肠道吸收型抗生素，对多种细菌均有较好的抗菌活性，仅改变细菌的丰度和代谢物组成，从而改善肠道菌群的微环境。一项针对肝硬化合并腹水患者的随机对照试验显示，对血流动力学没有影响。但当联合普萘洛尔时在血液动力学效应（HVPG降低值）和非血液动力学效应（BT相关标志物和促炎细胞因子）方面具有优势。

诺氟沙星通过选择性肠道去污也可以改变肝硬化的高动力循环状态，但在显著门静脉高压患者中降低HVPG并不优于安慰剂，但可以减少内源性血管活性系统的激活及内毒素。同样的，在联合普萘洛尔时改善血流动力学优于单用用药，且耐受性良好。一项评估肠道不吸收或者少吸收抗生素在门静脉压力方面作用的meta分析提示其并不能明显降低肝硬化和门静脉高压症患者的HVPG，但在使用NSBB基础上长期使用抗生素可明显降低HVPG。

（五）质子泵抑制剂（PPI）

据报道有一半的肝硬化患者定期使用PPI。PPI已被证明可以改变肝硬化和非肝硬化患者的肠道菌群组成，这可能为SIBO的发生奠定基础。在最近的研究中，PPI被确定为肝硬化患者发生肝性脑病和自发性腹膜炎的危险因素，风险随着剂量的增加而增加。

四、结束语

肠-肝轴在肝硬化门静脉高压症的发生发展中起着重要作用，肠道菌群组成以及小肠细菌过度生长所致的肠道生态失衡，伴随着肠道屏障破坏，两者共同导致肠道通透性增加，大大增加了细菌易位的可能，进而引发肝脏免疫炎症反应以及纤维化。目前陆续有小样本量的研究来阐述微生物制剂在治疗门静脉高压的益处，虽然研究之间存在矛盾的结论，但肠-肝轴仍是有临床前景的新治疗靶点。