肠道菌群在慢加急性肝衰竭中的意义

王富春， 李子怡， 张万洁， 毛小荣,2a， 李俊峰,2a,2b

1 兰州大学 第一临床医学院， 兰州 730000； 2 兰州大学第一医院 a.感染科， b.感染科与传染病研究室， 兰州 730000

慢加急性肝衰竭(acute on chronic liver failure, ACLF)是一种以一个或多个主要器官或系统衰竭为特征的综合征[1]，28 d内病死率接近40%[2]。肠道菌群及其代谢产物通过多种机制引发的感染、全身炎症反应等在ACLF的发生、发展起重要作用[3-4]，且肠道菌群与宿主之间的相互影响可改变疾病预后。由此可见，肠道菌群在ACLF中可能具有独特的诊断及治疗价值。

1 肠道菌群在ACLF发生时的作用

人类机体通过免疫、神经和内分泌等系统调节肠道菌群的组成、分布及活性，从而达到其与宿主之间的稳态[5]。但患肝病时，肠道菌群失调会影响这一稳态。例如：肠道菌群及代谢产物会改变肠道中的黏膜蛋白和补体激活途径，加重肝损伤[6]。研究显示，失代偿期肝硬化向ACLF的进展与全身炎症反应的广泛激活有关，ACLF患者血浆中IL-6、IL-8水平明显升高[7]，与失代偿期肝硬化患者相比，ACLF患者具有更高的全身炎症反应[8]。一方面，失代偿期肝硬化进展时，衰竭器官的死亡细胞和细胞外基质通过危险相关分子模式促进炎症及ACLF的发生[9]；另一方面，肠道菌群移位和炎症反应相互促进，肠道相关淋巴组织可通过促进肠道炎症而改变肠道屏障功能，增加其通透性，促进菌群移位[10]；肝病进展引起支配肠道的神经发生变化，进而影响肠道屏障功能，降低抗菌肽水平的同时促进炎症发生[11]。一项多中心研究[4]对602例患者的血清代谢产物和粪便微生物区系进行代谢组学分析后发现，微生物来源的代谢产物和脂质代谢产物与ACLF的发生及死亡有关，但该结果仍需在独立样本中进行验证，由于一小部分人患有酒精性肝炎或正在饮酒，因此未能单独进行测试。

ACLF主要发生在酒精性肝硬化患者中，酒精可能通过影响肠道菌群和肠道屏障功能促进ACLF发生。研究[12]显示，健康人短期摄入大量酒精后，血液中细菌DNA和内毒素水平会显著增加，且酒精增加了蛋白杆菌而降低了拟杆菌的相对丰度；酒精的代谢产物乙醛可破坏肠上皮的紧密连接，诱导肠壁通透性增加，促进菌群及其代谢产物移位[13]。

2 肠道菌群在诊断ACLF中的价值

基于肠道菌群与ACLF的发生关系密切，不少学者围绕其在ACLF诊断方面的价值展开研究。有研究[14-16]运用16SrRNA基因扩增子测序技术描述了ACLF患者肠道菌群特点，发现某些特定的菌群特征可以区分患病组和健康对照组，并且菌群变化也许能够监测疾病的进展。一项针对129例ACLF患者的研究[14]发现，患者肠道菌群的一大特征是泪腺螺科减少，而巴氏杆菌科的相对丰度能够预测患者病死率。为了揭示HBV-ACLF患者中肠道菌群与疾病的关系，中山大学学者[15]采用相同方法分析了HBV-ACLF患者(n=212)和健康人(n=877)的肠道菌群特点，发现HBV-ACLF组球菌/杆菌比值明显升高(P<0.05)；元基因组测序也验证了该结果：在HBV-ACLF进展过程中，粪球菌迅速增加。该研究存在一定的局限性。首先，患者在入院前后使用抗生素的不同，以及个人饮酒史可能会对微生物区系的结果产生影响；其次，入院时各组间免疫功能及肝功能衰竭严重程度不一致；最后，考虑到患者的胃肠道症状(使用质子泵抑制剂)和可能的肝性脑病，住院期间的饮食主要是以可消化的低蛋白和低脂肪碳水化合物为主，这可能会影响微生物区系的结果。因此，应进一步设计前瞻性研究来验证该发现。另有学者[16]采用高通量16S rDNA测序技术，对91例HBV-ACLF患者的粪便微生物群进行了检测，结果显示随着疾病进展，肠道菌群的多样性和丰富度显著降低(P<0.05)。与健康对照组相比，HBV-ACLF组微生物菌群中类杆菌的相对丰度显著降低，而潜在致病菌如维隆氏菌、链球菌、肠球菌和克雷伯菌的丰度则显著增加。还发现类杆菌丰度与血清甲胎蛋白水平呈负相关，韦氏杆菌丰度与血清TBil呈正相关。此外，球虫丰度与血清TBil、INR呈显著负相关，与PTA呈显著正相关。该研究结果提示肠道菌群在HBV-ACLF的发展中起着重要作用。但也有一些菌属与不同的生物标志物呈负相关，如假铬杆菌与INR水平呈正相关，与PTA水平呈负相关，针对该结果，应当积极寻找原因并进行重复试验再次验证该结果是否可靠。以上均提示部分菌群变化也许能够作为ACLF的诊断标志物(图1)。

图1 肠道菌群与患病肝脏间的相互作用

另一项针对ACLF患者(n=182)粪便标本的前瞻性研究，进行了DNA文库构建和测序，发现与健康受试者相比，患者的基因和元基因组种(微生物基因被分成若干簇，称为元基因组种)丰度显著降低。这种丰富性的丧失与疾病分期有关，并在抗生素治疗调整后持续存在，提示ACLF的特点是肠道菌群基因显著改变，且与疾病分期平行，故肠道菌群可能导致疾病进展和预后不良[17]。但该研究中不少患者前期接受了抗生素治疗，可能会影响肠道菌群变化。另有研究[18]显示，除抗生素外，25%的非抗生素药物至少改变了一种肠道菌群种类，例如：质子泵抑制剂改变肠道菌群种类，使肠球菌过度生长，促进肝硬化的进展。想要更准确地评估肠道菌群对疾病的影响，在考虑酒精、药物等混杂因素的前提下，需进行多中心、大样本的前瞻性研究。

3 肠道菌群在防治肝硬化和ACLF中的作用

对于ACLF，除内科药物和人工肝治疗外，肝移植是目前唯一有效的根治方式，但受限于技术、经济等原因，未能广泛开展。因此，通过干预肠道菌群防治ACLF可能是一种有潜力的策略。归纳当前研究后发现干预措施主要包括以下几类：药物、粪便菌群移植和肠道吸附剂等。

3.1 药物 临床上会使用抗生素预防性治疗失代偿期肝硬化。一项多中心、随机对照试验发现使用诺氟沙星治疗Child-Pugh C级的肝硬化患者时，剔除自发性细菌性腹膜炎、肝移植或失访等删失后，通过Kaplan-Meier方法估计发现，诺氟沙星组6个月病死率为14.8%，安慰剂组为19.7%(P=0.21)，提示诺氟沙星并未降低6个月病死率[19]。由于资金不到位等原因，该试验原计划的392例患者中只有291例入选，可能导致检测6个月病死率的统计效力降低；再者，数名晚期酒精性肝硬化患者的依从性低于大多数评估慢性病进展的试验，也会影响最终研究结果，基于这些局限性，不能排除Ⅱ类错误的发生。虽然预防性使用抗生素对静脉曲张出血、既往自发性细菌性腹膜炎和显性肝性脑病等患者可能有短期效果，但不能阻止疾病向ACLF进展[20]。利福昔明是一种肠道广谱抗生素，但有研究[21]显示，利福昔明不仅对肝病的进展没有影响，而且在这些肝病患者肠道菌群中引起的变化也不明显。此外，一项西班牙的多中心随机对照试验[22]，在标准治疗(β阻滞剂联合套扎)中加入辛伐他汀，来验证能否减少肝硬化患者静脉曲张出血后的再出血和病死率。结果显示，安慰剂组17例死亡(22%)，辛伐他汀组6例死亡(9%)(辛伐他汀治疗的危险比为0.39，95%CI：0.15～0.99，P=0.030)，辛伐他汀可提高肝硬化患者的存活率。安慰剂组和辛伐他汀组分别有28%和25%的患者发生再出血(P=0.583)。提示辛伐他汀加入标准治疗并未减少再出血，但与Child-Pugh A或B级肝硬化患者的生存获益相关。但该研究的主要结局是再出血和死亡，而非生存，因此该结果还需要进一步验证。现有研究中，通过以上药物(除他汀类)改善肝硬化患者的预后而预防ACLF的发生，效果不明显。

3.2 肠道菌群移植 有关粪便菌群移植的研究正在失代偿性肝硬化中逐步展开。一项针对肝性脑病患者(n=20)的研究[23]显示，使用灌肠的方式进行粪便菌群移植不仅能改善患者认知功能，而且可减少患者的住院次数。而采用口服胶囊制剂进行粪便菌群移植在肝硬化和肝性脑病患者中也显示出相似的安全性[24]，该研究受限制于样本量小，只专注于第1阶段的安全性，而不是检测疗效。虽然研究人员收集了每次就诊时的粪便，但没有对安慰剂患者进行重复的胃肠镜检查，因此，乙状结肠和十二指肠菌群的变化可能影响最终结果；此外，该研究只包括已经使用利福昔明的患者，且同时给予所有胶囊而非1粒/d(持续15 d)，所以需要进行大样本研究来分析粪便菌群移植对不使用利福昔明或多次给药患者的疗效。但该方法并非绝对安全，有报道[25]称粪便菌群移植会引起耐药细菌转移，导致极少数患者死亡，因此一方面需要努力改进供体筛查以限制可能导致不良感染事件的微生物的传播；另一方面继续保持警惕，以确定肠道菌群移植对不同患者群体的益处和风险。总之，目前的研究已经为通过调节肠道菌群治疗失代偿期肝硬化提供了事实依据，也为防治ACLF提供了希望。

3.3 其他 Fuchs等[26]发现，胆汁酸阻滞剂考来维伦通过增加粪便胆汁酸的排泄，促进向次级胆汁酸转化，从而减轻了MDR2-/-小鼠的肝脏和胆管损伤，但该研究仅停留在基础实验阶段，尚未进行临床验证。饮食对肠道菌群影响重大，一项队列研究[27]显示，酸奶、蔬菜、茶、咖啡、巧克力等的摄入量都与肠道菌群种类的多样性增加和肝硬化患者的住院率降低有关，这表明调节肠道菌群有助于改善肝硬化和ACLF的预后。

4 小结与展望

尽管当前对肠道菌群与肝病之间的相互作用有一定了解，且发现肠道菌群对肝硬化和ACLF具有重要的诊断和治疗价值，但目前用于诊断肝病和测量其进展的工具主要集中在宿主上。受诸多因素(如：地域、性别、生活习惯、药物、酒精等)影响，且缺乏强有力的临床证据，相关研究仍处于起步阶段，未来应该在考虑酒精、药物等混杂因素的前提下探索肠道菌群变化影响肝病进展的动力学和机制；此外，针对不同水平的菌群与机体之间的相互作用可能会改善患者的预后进行深入研究；最后，由于肠道菌群紊乱是晚期慢性肝病的标志之一，其会影响进展为ACLF的速度，并增加感染易感性，因此在治疗方面，可将粪便菌群移植作为研究重点，进行大规模、多中心的随机对照试验来证明粪便菌群移植在ACLF患者中的疗效及安全性，并阐明其作用机制，开发出既能使患者受益，又不会对肠道微生态系统产生负面影响的治疗策略。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：王富春、毛小荣、李俊峰对文章的思路和设计有关键贡献，并参与修改文章关键内容；王富春、李子怡、张万洁均参与了文献检索及起草文章初稿。