肠道微生态影响肝脏疾病的若干进展与思考*

陈慧婷，周永健

肠道微生态系统是由肠道菌群及其生活的肠道环境共同构成。肠道菌群是其核心部分，肠黏膜结构正常和肠屏障功能稳定是肠道微生态系统正常运行的最重要的因素。肠道菌群被誉为人类“隐形的器官”，在许多疾病的发生、发展过程中起着重要的作用。自1998年Marshallpo[1]提出“肠-肝轴”的概念以来，随着高通量测序技术的发展，宏基因组学和代谢组学的进步，愈来愈多的研究提示肠道菌群失调在肝脂肪变、肝细胞损伤和纤维结缔组织重塑等肝病进程中有重要的作用[2]，以肠道菌群为靶点的诊断和治疗手段也被逐步认可。

1 肠道微生态与肝脏疾病

1.1 酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD) ALD是由大量饮酒引起的肝病。随着病程进展可由脂肪肝发展为酒精性肝炎，甚至肝硬化。1995年，Adachi et al报道抗生素对大鼠酒精性肝损伤具有保护作用时，首次肯定了肠道菌群在其中的作用[3]。过量饮酒会引起肠内细菌过度生长[4]和肠道菌群组成的变化[5]。ALD的肠道微生态失调表现为Streptococci等产内毒素的细菌增多和Lactobacillus等益生细菌减少[6, 7]。同时，Lachnospiraceae、Ruminococcaceae等产短链脂肪酸(short chain fatty acids, SCFAs)细菌显著减少[8, 9]。随着ALD的进展，Akkermansiamuciniphila的数量也成比例地减少[10]。

1.2 非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD) NAFLD是世界范围内重要的慢性肝病之一，全球患病率为25%，而大约20%NAFLD患者会发展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[11]。肠道菌群被认为是导致NAFLD/NASH的关键驱动因素之一。NAFLD患者的肠道通透性增加[12]，肠道屏障功能的减弱可促进细菌移位，导致NAFLD病情进展，也易于导致小肠细菌过度生长(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)[12]。细菌重要代谢产物SCFAs能降低肝脏胆固醇和脂肪酸的合成，增加脂质氧化，在胆汁酸信号通路方面，肠道菌群还可以抑制FXR的活性，而FXR是脂肪生成、脂肪酸氧化、糖异生的关键调节因子[13]。此外，有报道称NAFLD患者血液酒精浓度较高，甚至在严格戒酒时候也较高，这可能与NAFLD患者肠道菌群紊乱导致产酒精细菌增多有关[14]。

1.3 自身免疫性肝病(autoimmune liver disease, AILD)AILD是因免疫功能紊乱引起的一组特殊类型的慢性肝病，包括自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis, AIH)、原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis, PBC)、原发性硬化性胆管炎(primary sclerosing cholangitis, PSC)以及相互重叠的所谓的重叠综合征[15]。研究表明[16, 17]，AIH患者肠道黏膜屏障通透性增加并存在菌群紊乱，表现为AIH患者血浆脂多糖(LPS)增加，粪便Bifidobacteria和Lactobacilli丰度下降，甚至在增殖细胞核抗原(pANCA)阳性的AIH患者肠道发现与抗原发生交叉反应的细菌。对PBC患者肠道菌群分析则表现为机会致病菌增多，如Haemophilus、Klebsiella、Neisseria、Pseudomonas、Streptococcus、Veilonella和益生菌减少，如Bifidobacterium、Lactobacillus、Ruminococcus[18, 19]。PSC患者具有较高的肠黏膜免疫应答和小肠通透性[20]，PSC患者体内的微生物群以Enterococcus、Fusobacterium、Lactobacillus、Morganella、Streptococcus的增多以及Anaerostipes、Coprococcus、Desulfovibrio、Phascolarctobacterium、Succinivibrio的减少为特征[21-24]。

1.4 病毒性肝炎 尽管人类已经研发出乙肝疫苗和抗病毒药物，慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B, CHB)仍然是一个全球性的卫生问题。小鼠模型实验证明，健康的肠道菌群是清除HBV的必要条件，应用抗生素清洁肠道后小鼠无法清除HBV感染[25]。CHB患者肠道菌群特征表现为Bacteroides、Bifidobacteria、Lactobacillus、Pediococcus、Prevotella、Weissella的降低和Enterococcus的增加[26-29]。研究表明[30]，与健康人群比，乙型肝炎肝硬化患者肠道菌群中Proteobacteria数量升高10倍，而Bacteroidetes数量减少13倍。研究显示[31]，与健康人群比，慢性丙型肝炎(chronic hepatitis C, CHC)患者细菌多样性较低。Aly et al[32]的研究发现，CHC患者肠道Prevotella和Feacalibacterium丰度增加，而Acinetobacter、Phascolarctobacterium和Veilonella丰度减少，其中Prevotella的增加与肝细胞、胃细胞和B淋巴细胞被病毒感染有关。CHC患者常见的吸收不良引起肠道碳水化合物浓度增加。

1.5 肝硬化 肝硬化是慢性肝病进展的结果，其预后主要与代偿失调有关，如胃食管静脉曲张、腹水、肝性脑病(hepatic encephalopathy, HE)、肠动力的改变、胃pH值的改变、结肠胆汁酸降低。上述改变导致细菌过度生长是肝硬化患者肠道菌群紊乱的重要原因[33]。在肝硬化进展过程中，慢性炎症刺激同样是重要的影响因素，研究认为这与Enterobacteriaceae增加和Bacteroidetes减少后，对肝脏Toll样受体-4(TLR4)的免疫抑制作用有关，如Blautia等7α-去羟化细菌丰度降低，进一步导致胆汁酸(bile acids, BAs)减少，使肠道菌群失调[34]。根据肠道菌群失调率，研究人员开发了两个评分系统，分别是Bifidobacteria/Enterobacteriaceae比值(bifidobacteria/enterobacteriaceae ratio, BER)和肝硬化肠道菌群失调比值(cirrhosis dysbiosis ratio, CDR)，前者反映了肠道对抗致病菌定植的能力[27]，后者是衡量益生菌(Lachnospiraceae、Ruminococcaceae、Veillonellaceae)丰度和机会性致病菌(Enterobacteriaceae、Enterococcaceae、Staphylococcaeae)丰度的预后评分[35]。HE进展同样与肠道菌群成分的急剧变化有关，粪便菌群分析与头颅核磁共振检查证实，肠道菌群与认知损伤相关[36]。Veillonellaceae丰度更高的肝硬化患者具有认知能力差、内毒素血症、氨含量高等表现[37]。在HE患者，炎症信号和具有神经活性的微生物活动/代谢物可以经由肠-肝-脑轴到达大脑，诱发炎症和脑内神经传递的变化(如Lactobacillusrhamnosus对GABA受体表达的影响)，这些与HE患者行为和睡眠模式变化相关[38]。

1.6 肝细胞癌((hepatocellular carcinoma, HCC)HCC是肝脏最常见的恶性肿瘤。肠道菌群和HCC之间关系的推测最初来源于对肠道持续清洁小鼠(伪无菌鼠)的研究，用四氯化碳等肝癌诱导剂分别干预伪无菌鼠和正常小鼠，结果在伪无菌鼠癌变率相对更低[39]，进一步的研究发现细菌移位及其与TLRs的相互作用，在肝癌发生过程中起着关键作用[40]。肠道菌群(如Bacteroides、Clostridium、Desulfovibrio)可将初级BAs转化为次级BAs，可增加TLR2在肝星状细胞上的表达。同时，脂磷壁酸(革兰氏阳性菌细胞壁上的TLR2配体)浓度增加，可促进肝星状细胞衰老相关表型的表达[41]。次级BAs也能抑制CXCL16的表达，而CXCL16参与肝脏招募NKT细胞，而NKT细胞负责杀死肿瘤细胞[42]。血液细菌遗传物质分析有助于早期对HCC的诊断，有研究证实Bifidobacterium、Pseudomonas、Streptococcus、Staphylococcus、Trabulsiella可用于预测肝细胞癌的发生。

2 临床针对基于肠道微生态的肝病患者应对策略

调节肠道微生态的临床策略有很多，包括抗生素、益生菌、益生元、合生元和粪菌移植(FMT)等。Han et al[43]研究了来自4个中心的117项随机对照试验的酒精性肝炎患者，服用益生菌(包含Lactobacillussubtilis和Streptococcusfaecium)1周，内毒素血症减少且肝酶改善。也有报道[44,45]，FMT有助于治疗重度酒精性肝炎。一项纳入1309例NAFLD患者的荟萃分析表明，益生菌显著降低了BMI、转氨酶、血清胆固醇和甘油三酯水平[46]，给予NAFLD患者益生菌VSL#3(一种由Bifidobacterium、Lactobacillus、Streptococcusgenera组成的多菌株制剂)，通过增加PPAR-α活性和降低TNF-α水平、下调iNOS和COX-2的表达，从而限制了肝脏的氧化和炎症损伤[47]。益生菌也能改善HE、预防HE进展和肝损害，提高生活质量。Stadlbauer et al[48]报道了一项采用Lactobacilluscasei治疗酒精性肝硬化患者的研究，结果显示Lactobacilluscasei可调节TLR4的表达和IL-10的分泌，进而修复酒精性肝硬化患者嗜中性粒细胞的吞噬能力。关于病毒性肝炎的临床试验表明，在相当一部分持续HBeAg阳性的患者，FMT可诱导清除HBeAg[49,50]。采用粪菌胶囊的方式给药能显著改善HE患者的认知能力并上调Bifidobacteriaceae、Ruminococcaceae丰度以及下调Streptococcaceae和Veillonellaceae丰度。

3 思考

随着对肠-肝轴认识的加深，肠道微生态对肝脏疾病的作用越来越受到重视。以肠道菌群为核心的治疗手段也不断被重新认识。但有关肝脏疾病肠道微生态的研究尚且存在如下局限性：(1)肠道菌群紊乱是肝脏疾病重要的病因之一，目前的研究多集中在相关性的探索方面，与菌群相关的致病机制仍需深入的研究；(2)特征菌群作为肝脏疾病生物标记物的报道日益增多，但肠道菌群特征具有较明显的地域差异，尚需更多大样本、大范围、多中心的研究支持；(3)以菌群为核心的治疗手段，尤其是FMT的应用，前期研究多建立在动物模型上，动物与人类的肠道菌群存在种属差异，类似的肝病动物模型是否能很好地替代人类疾病需要深思，尤其是啮齿类动物的模型存在嗜食粪便的行为，更会对菌群研究产生干扰；(4)以菌群为核心的治疗手段涉及微生物制剂，不同的制备流程和微生物来源都可能对疾病的干预效果产生影响，甚至引起不良反应。制定规范、科学的行业标准是建立以菌群为核心的治疗方法的重要保障。肠道微生态与肝脏疾病紧密相关，在该领域仍迫切需要大规模、高质量、多中心的研究，且需仔细评估肠道菌群作为肝脏疾病诊疗手段的有效性和安全性，为肝脏疾病的防治提供科学、可靠的依据。