肠道微生物稳态与肝纤维化关系的研究进展

曹 献 龚 纯 玉 叶 邓 鑫

(1 广西中医药大学研究生院，南宁市 530001，电子邮箱：1258582988@qq.com； 2 广西中医药大学附属瑞康医院消化内科，南宁市 530011)

【提要】 肝纤维化是肝脏受到各种损伤后，细胞外基质弥漫性过度沉积与异常分布的修复反应，是各种慢性肝病向肝硬化、肝癌发展的关键步骤。肠道微生态对维持肠道自身和全身的免疫与代谢起着重要作用，与肝脏疾病的发生发展密切相关。近年来，随着对肠道微生物研究的深入，肠道菌群有望成为逆转肝纤维化的新靶点。本文就肠道菌群与肝纤维化的相互作用机制进行探讨，以期为后续研究提供新的途径和方法。

肝纤维化是肝脏对慢性损伤的病理性修复反应过程，是慢性肝病预后的重要影响因素。多种病因如病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎、自身免疫性肝炎及慢性胆汁淤积等都可造成肝细胞反复损伤、炎症、再生，进而发展为肝纤维化。我国是肝病大国，绝大部分肝病患者有HBV感染，2016年全球疾病负担研究显示，相比于1990年，我国由乙型病毒性肝炎导致的慢性肝病患病人数和死亡人数分别增加了79.6%和2.4%[1]。随着生活水平的提高，包括非酒精性脂肪肝和酒精相关性肝病在内的新陈代谢性肝病的患病率不断上升，新陈代谢性肝病发展成肝纤维化后，最终可导致终末期肝病[2]。肝纤维化在组织学上是可逆的，但肝纤维化形成过程和机制复杂，病程长，影响因素众多，迄今尚无有效的化学药物和生物制剂用于逆转肝纤维化[3]。近年来，越来越多的研究表明人体肠道微生物组与各种疾病息息相关，肠道菌群稳态与肝纤维化的发生发展也密切相关[4]，本文就此进行综述。

1 肠道菌群

肠道是人体最大的微生物池，寄生的微生物包括细菌、真菌、寄生物、病毒等，其中最大的微生态系统是位于结肠的细菌群落，即“肠道菌群”。正常人体肠道菌群多达1 000余种，数量约为1014个，重量约1 kg，是人体细胞总数的10倍[5]。如此数量庞大的肠道菌群与人体共生，在人体物质代谢、免疫调节等方面发挥重要作用。肠道内大部分细菌属于拟杆菌门、厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和疣微菌门，其中拟杆菌门和厚壁菌门数量较多，为主要的优势菌群，占肠道细菌总数的70%～75%，而放线菌门、变形菌门和疣微菌门的数量相对较少[6]。肠道菌群与宿主的消化、营养、代谢、免疫等密切相关。肠道的防御面积高达400～600 m2，是机体最大的免疫器官[7]。肠道菌群参与机体防御，若肠道屏障功能出现障碍，可导致微生物移位到血液中，引起持续炎症反应，从而促进肝损伤、肝纤维化、肝硬化和肝癌的转化[8]。

2 肠道菌群与慢性肝病

肝纤维化通常是慢性肝脏疾病进展为肝硬化或肝癌的关键步骤，随着生活环境和饮食习惯的改变，慢性肝脏疾病的发生率在全球范围内呈逐年上升趋势[1]。肝脏和肠道在胚胎发育中起源于同一胚胎层，两者解剖结构密切相关，同时肝脏和肠道作为消化系统中两个重要的组成部分，肝脏通过门静脉与肠道血液相通，肠道-门静脉系统中有70%的血液进入肝脏[9]。

肝脏感染病毒后可以引起慢性病毒性肝炎，目前公认的有甲、乙、丙、丁、戊五种病毒性肝炎，它们是肝纤维化的高发因素之一。研究显示，乙肝患者肝脏损伤加重后，厚壁菌门、放线菌门、双歧杆菌属、乳杆菌属等肠道细菌显著减少，而拟杆菌门、变形菌门、埃希菌属等肠道细菌过度生长，这可能与肠道菌群失衡导致肠源性脂多糖生成增多，而肠源性脂多糖可以促使降钙素原产生有增多关[10]肝脏70%血液来自肠道，肝脏通过门静脉系统与肠道形成广泛联通，当肝脏炎症和调节性免疫反应处于失衡的状态时，其炎症产物及分泌的胆汁酸也会影响微生物群落的结构和功能[11]。酪酸梭菌二联活菌治疗慢性乙肝患者有助于降低乙肝病毒DNA及白细胞介素(interleukin,IL)-17家族成员水平，改善患者肝功能和肠道菌群紊乱，且安全可靠[12]。慢性乙型肝炎和慢性丙型肝炎患者肝小叶坏死、肝细胞再生和储脂细胞分化等均与肠道内毒素有直接联系[13]。因此肠道菌群可能通过控制肝脏病毒感染情况，进而影响病毒性肝炎向肝纤维化的进展。

饮食习惯(饮酒与高热量高脂饮食)的改变也是近年来慢性肝脏疾病高发的原因之一，其中酒精性肝病与非酒精性脂肪肝与其密切相关。酒精易破坏肠-肝轴的稳态，引起肠道营养不良，研究发现酗酒可以抑制肠道内双歧杆菌和乳酸杆菌等有益菌生长，使其数量降低，戒酒后即可恢复[14]。研究发现，酒精喂养的小鼠肠道微生物发生变化，包括放线菌的增加和疣状芽孢杆菌的减少，导致肝脏中性粒细胞浸润和肝脏脂肪变性，给予抗生素干预后可以减少肠道细菌负荷和降低脂多糖水平，减缓肝纤维化进程[15]。小肠细菌过度生长的患者发生非酒精性脂肪肝病的风险增加[16]。肠道微生物群的生态失调及其代谢产物如胆汁酸、短链脂肪酸、内源性乙醇以及胆碱相关代谢产物的失衡，炎性反应和黏膜免疫功能受损均可能是非酒精性脂肪性肝病发生发展的重要因素[17]。

肠道菌群和肝脏免疫系统密切相关[18]。自身免疫性胆汁淤积性肝病是由正常胆汁流量减少和潜在毒性胆汁酸过多积累引起，内源性胆汁酸参与胆汁淤积性肝病的发病和发展，影响胆汁酸转运蛋白和核受体的表达，并导致肝损伤。研究表明，肠道菌群通过调节代谢和免疫反应，在胆汁淤积性肝病的发病机制中起重要作用，疾病的进展也可能会影响肠道菌群的组成[1]。有研究发现，自身免疫性肝炎患者的肠道通透性、细菌易位性和肠道微生物组成与健康人存在很大差异，说明肠道通透性增加、微生物群紊乱、细菌易位与自身免疫性肝炎的发生有关[19]。

3 肠道菌群参与肝纤维化的机制

3.1 肠道菌群失调及其代谢产物是促进肝纤维化发生的基础 肠道菌群失调在肝纤维化发生发展过程中起着关键作用。正常情况下，宿主和肠道菌群以一种称为共生的状态相互受益。共生菌和致病菌比例异常导致的微生物组结构或功能的紊乱被称为菌群失调。影响肠道菌群失调的因素有很多，例如抗生素的滥用[20]、高脂饮食[21]、饮酒[22]、年龄及地域因素[23]等。研究发现，长期饮酒或对酒精依赖的患者，肠球菌、大肠杆菌等致病菌的数量均明显多于正常人，双歧杆菌、消化球菌、乳酸杆菌等有益菌的数量均明显少于正常人[24]。酒精喂养的小鼠肠道中拟杆菌和疣状杆菌的相对丰度较丰富[25]。肠道菌群失调时菌群正常的解毒、合成维生素、增强药物代谢与促进食物吸收等功能减弱，同时致病菌及肠道菌群代谢产物如脂多糖、内毒素等发生移位进入肝脏，这将引发或加重肝脏损害，直接导致肝纤维化的发生[26]。同时肝病发生时消化道运动减弱，抗体、溶菌酶、黏液及胆汁分泌减少，有利于细菌增长，肠道细菌移位进入肝脏，加速肝脏疾病进展[26]。

3.2 肠屏障功能障碍是肝纤维化发生的渠道 肠道微生物群与肠道黏液层及上皮细胞等共同构成肠屏障，有重要的防御作用。肠道黏膜细胞紧密连接，且含有丰富的淋巴细胞，其分泌的大量消化液可稀释毒素，清洁肠腔，肠道菌群位于黏液层最外层，是影响上皮屏障代谢、肠上皮细胞增殖和维持肠道屏障完整的重要组成部分[26]。肠黏膜屏障的完整性和通透性能有效阻止病原体、细菌、毒素等大分子物质进入人体其他部位。肠道中革兰阴性菌外膜上的脂多糖与微量蛋白质生成的内毒素透过肠道屏障入肝，激活肝星状细胞，促进肝细胞上的Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)-4的表达，使肝脏产生过多的细胞外基质，促发肝脏炎症、肝纤维化及肝细胞的过度增殖[27]。

3.3 肠道菌群失衡是肝纤维化发生的分子机制 肠道细菌及其组分如脂多糖、肽聚糖、内毒素等，可以被模式识别受体，特别是TLR识别，并通过多种相关信号传导通路，促进促炎性细胞因子释放和氧化应激反应，造成肝细胞损伤及肝纤维化的发生。其中核因子κB介导的脂多糖-TLR4通路是研究最多的信号通道，肝纤维化的形成依赖于肝驻留细胞(包括Kupffer细胞、肝星状细胞、肝窦状内皮细胞等)上的TLR-4受体[28]。研究发现，给大鼠腹腔注射脂多糖后，大鼠肝脏组织高表达TLR-4，促炎症因子基因表达上调，表达和释放多种炎症因子，如IL-6、肿瘤坏死因子α、IL-Ib，加速并扩大炎症反应，激活肝脏Kupffer细胞及肝星状细胞，促进肝纤维化[29]。最近有研究者发现肠道菌群失调也可通过转化生长因子β/Smad同源信号通路加重酒精性肝纤维化，进而导致更严重的肝损伤[30]。有日本学者发现，通过抑制弓形虫感染的小鼠的辅助型T细胞2免疫反应，可以改善小鼠肠道菌群平衡，缓解日本血吸虫诱导的肝纤维化[31]。

4 靶向肠道菌群逆转肝纤维化

靶向肠道菌群逆转肝纤维化成为治疗肝纤维化的新方向。使用药物调节肠道菌群，改善肠屏障功能，拮抗TLR等可治疗肝纤维化。其中包括使用益生菌、益生元，调节肠道菌群丰度，改善肝纤维化，研究发现对长期喂食酒精的小鼠给予乳酸杆菌治疗后，小鼠内毒素水平均降低，肝损害也有所改善，这些都得益于乳酸杆菌能通过增加紧密连接蛋白，改善肠黏膜渗透性[32]。抗生素引起的肠道菌群变化可以对宿主产生多种影响，通过合理使用抗生素来调节肠道菌群逆转肝纤维化成为安全可靠的治疗方式，有学者观察发现肝纤维化患者口服抗生素(包括万古霉素和多黏菌素)5 d后，粪便中产生次级胆汁酸的细菌数量减少，肝脏中的次级胆汁酸(胆石酸和脱氧胆酸)水平、血清葡萄糖和甘油三酸酯水平降低，肝纤维化病患者肝糖原代谢，胆固醇、胆汁酸生物合成和药物代谢中涉及的蛋白质表达水平发生了变化[33]。粪菌移植是恢复肠道微生态平衡最直接的方法，能显著改善肠道菌群失调，进而改善患者肝功能[34]。

中医药在调节肠道菌群，逆转肝纤维化方面有其独特的优势。冲草益肝胶囊可以调节乙型肝炎病毒诱导的肝纤维化患者的肠道菌群，提高分泌性IgA、IgA和IgG，以及血清ALB和前白蛋白的水平，增强免疫功能和自体修复能力，改善肝功能及肝纤维化[35]。研究发现，从传统中药枇杷叶中提取的熊果酸，是一种具有抗肝纤维化作用的中药，其通过激酶信号通路途径增加了潜在的有益细菌(如厚壁菌门、乳杆菌和双歧杆菌属)含量，从而减轻肠道损害和减少细菌疾病，并通过抑制肿瘤坏死因子α的表达，增加紧密连接蛋白和抗菌肽的表达来保护肠道屏障，从而减轻肠道损伤，改善肝纤维化和菌群紊乱[36]。丹参在改善肠道菌群失衡，降低肝损伤和纤维化指数方面也有良好的效果[37]。

5 展 望

尽管治疗肝纤维化的方法取得一定的效果，但目前尚未有能完全逆转肝纤维化的药物。肠道菌群和肝脏之间相互影响，靶向肠道菌群逆转肝纤维化可能成为新的治疗方向，但如何确保靶向肠道菌群治疗肝纤维化的安全性和有效性还有待进一步的大规模研究。