自身免疫性肝病与肠道菌群失调的研究进展

李变玲， 黄会芳

1.山西医科大学，山西 太原 030001；2.山西医科大学第一医院消化内科

近半个世纪以来，尽管肝炎疫苗普遍接种、血液制品严格管理及抗病毒药物不断升级，但我国肝病的患病率仍居高不下，究其原因发现自身免疫性肝病(autoimmune liver diseases，AILD)占据重要位置。AILD与病毒性肝炎、酒精性肝病、药物性肝损伤及遗传因素所致的肝病截然不同，是自身的免疫反应超过正常的生理极限而引起的肝损伤，进而表现出肝功能异常及相应症状的一组临床症候群。AILD主要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)及这三种疾病中任意两种兼有的重叠综合征。目前AILD的发病机制尚不明确，大多数学者认为可能是遗传、免疫、环境等多个因素共同参与的结果。但近几年的研究发现肝脏作为一种免疫器官，收集来自胃肠道、脾脏的血液，对来自肠道的具有免疫原性的代谢产物发挥首过效应，肠道菌群丰度和种类的变化直接影响肠道内容物的代谢，进而影响肝脏的免疫耐受。随着肠道微生物研究的深入和AILD发病率的升高，肠道菌群的失调与AILD的关系也越来越引起研究者的关注。

1 肠道菌群与肠道菌群失调

1.1 肠道菌群及其生理功能人类胃肠道是一个庞大且复杂的微生态系统，主要由细菌、真菌、古生菌、病毒等一系列微生物构成，其总数可达1014个，约为人体组织细胞数量的10倍，这些正常肠道内的微生物群体被称为肠道菌群。健康成人肠道菌群主要以细菌为主，可达55属1 000种以上(包括需氧菌、兼性厌氧菌和厌氧菌)，其中以双歧杆菌及类杆菌为主的厌氧菌居多。同时，肠道菌群相当于人体“第二基因组”，其编码约330万个基因，约为人体自身基因数量的150倍以上，且包含着大量重要的遗传信息[1]。正常生理状态下，人体消化道内菌群数量及种类随着部位的不同而有所差异，但其互利共生始终处于动态平衡状态中。十二指肠及空肠主要以链球菌、葡萄球菌等需氧菌为主，回肠主要以肠杆菌及厌氧菌为主，结肠及直肠主要以厌氧菌为主，包括拟杆菌、毛螺旋菌、双歧杆菌、真杆菌等，且细菌数量沿消化道自上而下逐渐增加。Hollister等[2]研究发现，肠道菌群在个体间的差异较大。随着人体饮食谱的改变，肠道菌群的组分也会发生改变，且很难逆转，Sonnenburg等[3]通过对小鼠动物模型研究，给予小鼠高纤维饮食，其肠道菌群组分可发生变化，换用低纤维饮食后小鼠的肠道菌群数量及组分明显减少，其中以拟杆菌为著，再次恢复高纤维饮食，肠道菌群的多样性却难以逆转。肠道微生物在维持正常生理结构及功能上发挥重要作用，其主要参与生物屏障、机体代谢、营养摄入、免疫抗炎等生理活动，因此肠道菌群又被称为“虚拟的代谢器官”。

1.2 肠道菌群失调各种因素导致人体内环境发生紊乱时，肠道微生物各菌群之间的平衡被打破，有利菌群、条件致病菌及有害菌在数量、种类、比例及生物活性等方面发生变化，称为肠道菌群失调，其发生率为2%～3%。引起肠道菌群失调的因素多样而复杂，主要与年龄、饮食、环境、药物、遗传、精神压力等因素有关。先前研究[4]发现，随着年龄的增长，肠道内的益生菌逐渐减少，潜在的条件致病菌逐渐增加。Lane等[5]报道，在低渣饮食中适当加入膳食纤维对维持肠道的正常结构及生理功能有重要意义。Lutgendorff等[6]研究发现，人精神压力长期处于高强度状态下可导致肠道内的有益菌乳酸杆菌数量减少，相反潜在优势菌大肠埃希菌的数量增加。近年来，随着抗生素的大量不规范使用，肠道内有益菌厌氧菌急剧减少，耐药菌过度繁殖，导致肠道内的微生态平衡被打破，肠道定植抵抗力降低。有研究发现抗生素对肠道菌群的影响程度与其使用剂量具有较好的相关性[7]。

2 AILD与肠道菌群失调的关系

人体肝脏与肠道在胚胎分化阶段均起源于前肠，肠道的淋巴细胞来源于肝脏，故这两个器官在结构与功能上有着千丝万缕的联系。肝脏70%的血供来源于门静脉，门静脉主要收集来自胃肠道及脾脏的血液，其中多种细菌及其代谢产物、食源性抗原、环境毒素等也可以进入肝脏，但在正常情况下，肝脏中的固有免疫系统激活清除这些有害物质。同时肝脏分泌的胆汁、炎症因子等进入肠道影响肠道菌群的组成及其功能，这一现象早在1998年被Marshall学者发现并提出了著名的“肠-肝轴”学说[8]。近十几年来，随着对该学说逐渐深入的认识，肠道菌群在AILD发生发展中的作用也越来越受关注。随着肠道菌群丰度及数量的改变，肝脏对肠道微生物及其产物的免疫耐受被打破，进而引起机体强烈的免疫反应，触发或参与AILD的发病，最终可出现终末期的肝衰竭。

2.1 AIH与肠道菌群失调AIH是机体产生针对肝细胞的自身抗体及自身反应性T淋巴细胞触发的肝脏炎症性疾病，以界面性肝炎、血液循环中自身抗体阳性、高免疫球蛋白G和(或)高γ-球蛋白血症为特征。根据其自身免疫性血清学特征的不同分为AIH-1型和AIH-2型，AIH-1型患者表现为抗平滑肌抗体和(或)抗核抗体阳性，或抗可溶性肝抗原/肝胰抗原抗体阳性；而AIH-2型患者表现为抗肝肾微粒体抗体-1型和(或)抗肝细胞溶质抗原-1型阳性。基于人群的流行病学研究发现，AIH是一种相对罕见的慢性肝病，年发病率为(0.67～1.9)/100 000，患病率接近(4～42.9)/100 000，且因地理位置和种族人群的不同，年发病率和患病率差异很大[9-10]。AIH可发生在任何年龄段，但多见于30～40岁的年轻女性。迄今为止，AIH发病机制尚未十分明确。对AIH与肠道菌群的相关研究大多集中在动物模型上，Yuksel等[11]对HLA-DR3+转基因AIH模型小鼠的粪便行16S rRNA基因测序分析显示，HLA-DR3+小鼠肠道中的菌群丰度及其多样性均减少。近年来，尽管对AIH不断深入研究，但关于AIH患者肝组织特异性细菌的研究依然较少，Manfredo Vieira等[12]研究发现，AIH患者肝组织中鹑鸡肠球菌的丰度明显增高。Lin等[13]研究也证实，AIH患者与正常对照组相比，其肠上皮细胞结构蛋白明显减少，细菌产物脂多糖明显升高，肠道需氧菌(大肠埃希菌和肠球菌等)的丰度基本保持原来水平，而肠道厌氧菌(双歧杆菌和乳酸菌等)丰度减少。随后我国学者的研究结果与上述研究保持一致[14]。

2.2 PBC与肠道菌群失调PBC是一种由免疫介导的慢性、进行性的非化脓性、破坏性炎症，最初表现为肝内胆管炎症，未经规律诊治可出现肝内小胆管破坏导致胆汁性胆管炎，进一步可发展至肝纤维化、肝硬化甚至肝衰竭。据报道，PBC的患病率约为40/100 000[15]，我国对该病的报道相对较晚，至今仍无确切的流行病学资料。近年来，随着AILD抗体检测的大量普及，国内报道显示PBC的患病率呈逐年上升趋势，但其确切的病因及发病机制尚未明确，既往普遍认为PBC是遗传因素与环境因素共同作用的结果，PBC患者一级亲属发生PBC的概率高于一般人群，Smyk等[16]研究表明，PBC的发病在同卵双胞胎中的一致性水平高于在异卵双胞胎中的一致性；环境因素包括吸烟、尿路感染、染发和烫发等，通常认为是遗传易感个体在一个或多个环境因素作用下，打破机体免疫平衡导致PBC。临床研究显示，反复尿路感染的患者确诊为PBC的概率高达29%，而对照组仅有17%[17]。研究数据[18-19]显示，性别、年龄差异也在PBC的发病中起着重要作用，PBC多发于女性，男女比例约为1∶10，以50岁以上为著。

胆管细胞不仅承担着浓缩胆汁及运输胆汁的作用，而且其细胞表面存在着许多病原体的识别受体，肠道共生细菌的减少可能导致肠道条件致病性或免疫原性微生物大量增殖，刺激肝脏中胆管细胞高表达模式识别受体Toll样受体(TLR4)，激活转录因子核因子κB(NF-κB)，诱导胆管细胞产生肿瘤坏死因子-β(TNF-β)、白介素-18(IL-18)和干扰素(IFN)等炎性反应因子，最终导致成纤维细胞增殖及细胞外基质分泌。同时肠道微生物或衍生物，如内毒素脂多糖(LPS)、脂磷烯酸和肽聚糖可导致肠道通透性增加，使肠道内的内毒素通过“肠-肝对话”进入肝脏，也可引起炎症反应，可见肠道微生物在PBC中的作用不可忽视。目前已有大量研究资料表明肠道菌群与PBC发病相关，约95%的PBC患者血清中可见针对丙酮酸脱氢酶复合体(PDC-E2)抗原的抗线粒体抗体(AMA)，而AMA可与大肠杆菌的PDC-E2发生交叉免疫反应[20]。Bogdanos等[21]研究也证实，PBC患者血清中存在与肠道细菌(分枝杆菌及乳酸杆菌等)发生交叉免疫反应的PDC-E2抗体。近几年，关于PBC患者中肠道菌群的分析研究颇受关注。Lv等[22]通过分析42例早期PBC患者的肠道菌群，发现肠道有益菌(如：产酸杆菌、乳酸菌、埃氏拟杆菌等)丰度减少，而一些机会致病菌(如肠杆菌科、奈瑟氏球菌、螺旋菌、韦荣球菌、副流感嗜血杆菌等)增加。

2.3 PSC与肠道菌群失调PSC是一种慢性、免疫介导的胆汁淤积性肝病，以进行性炎症为特征，可导致肝内外胆管多灶性狭窄和胆汁性肝硬化，一半以上的终末期患者需要肝移植。关于PSC的流行病学研究数据相对较少，国外研究发现其患病率为(1.3～16.2)/100 000，发病率为(0.41～1.22)/100 000，近年来，PSC的患病率逐年上升，以40岁左右的男性为主[23]。PSC的发病机制至今尚未明确，长期以来，基础和临床研究结果均支持肠道菌群可能在PSC发病中起作用，近期研究发现60%～80%的PSC患者合并炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)，最常见的是溃疡性结肠炎(UC)，而3%的IBD患者也可并发PSC[24-25]，由此可见，IBD是PSC的最大危险因素。Lemoinne等[26]研究发现，PSC患者肠道微生物的多样性、种类及丰度均减少，且这些微生物改变是由PSC引起，与IBD无关，同时该团队还意外观察到PSC患者外生酵母的比例增加，而酿酒酵母的比例减少。Torres等[27]收集30例结肠炎患者的新鲜粪便，并利用16S rRNA序列分析粪便中的微生物发现，PSC-IBD患者表现出瘤胃球菌和梭杆菌数目增多，而Dorea、韦荣球菌、毛螺菌属、Blautia和罗氏菌属细菌数目均减少；采用高效液相色谱串联质谱法测定粪便胆汁酸，观察到在PSC-IBD中肠道微生物群与胆汁酸之间存在独特的相关性，肠道菌群可能通过影响胆汁酸代谢及肠道微环境参与PSC发病；还发现随着PSC疾病严重程度的增加，韦荣球菌属数目也增加。Kummen等[28]同样也发现PSC患者与IBD患者及健康对照组相比，韦荣球菌属丰度明显增加，且与脏器纤维化相关。

3 抗生素在AILD中的应用

近年来，在AILD的药物治疗方面，以肠道微生物为治疗核心的研究从未停止但仍集中于一些小样本数据研究。如今，关于抗生素在AILD中的应用研究多集中于PSC患者。既往研究发现一些抗生素可能降低肠道微生物负荷，减少胆管及胆汁中的大量细菌及其代谢产物，进而在一定程度上改善了患者的临床症状。Silveira等[29]研究发现，米诺环素可显著降低PSC患者的ALP水平。Zhu等[30]通过对PSC患者荟萃分析发现，与熊去氧胆酸 (UDCA)组、UDCA联合吗替麦考酚酯(MMF)组、安慰剂组相比，UDCA联合甲硝唑用药组碱性磷酸酶(ALP)水平显著降低，且其反映疾病活动性的肝生化指标及肝组织学参数有改善趋势。近期研究认为，万古霉素可抑制机体针对细菌的免疫反应，从而减少细菌产物的生成[31]，Rahimpour等[32]对29例PSC患者随访研究发现，与安慰剂组相比，口服万古霉素12周后，万古霉素组的梅奥(Mayo)风险评分、ALP、谷氨酰胺转肽酶及患者的疲劳、瘙痒等临床症状较治疗前均显著下降。我国学者也发现，与安慰剂组相比，万古霉素组在治疗10周后的ALT、谷草转移酶(AST)、γ谷氨酰基转移酶(GGT)水平明显下降，差异均有统计学意义(P<0.05)[33]。

4 总结与展望

总之，越来越多的研究证实肠道菌群失调在AILD的病程中发挥着重要的作用，但目前关于AILD的大多数研究仍处于动物模型阶段，尤其我国对AILD的相关研究处于刚刚起步阶段，尚缺乏关于AILD的相关流行病学资料，临床实践仍有较高的误诊率与漏诊率，近年来，随着宏基因组学技术的飞速发展，AILD疾病的相关研究取得了很大的进步，但AILD肠道菌群的相关临床研究有待加强。在今后的研究中，仍需大量学者开展大样本或多中心的前瞻性研究，为肠道菌群致AILD作用机制提供直接证据，为以肠道菌群为靶点的治疗方案提供信息指导，为制定我国关于AILD的诊疗指南提供理论依据。