肠道菌群与慢性肝脏疾病关系的研究进展

佘秋敏，毛华

南方医科大学珠江医院消化内科，广东广州 510280

肠道菌群 （Gut Microbiome，GM）是近年来的研究热点，它成分复杂多变，种类数目众多，是一个在人体消化道中广泛分布的微生物群体。2016年发表在《细胞》上的一篇研究[1]估算人体结肠GM数量级为1013，与自身细胞数的比值约为1：1。在某些病理状态下，肠道微环境可能使得部分细菌生长更有利，另一部分细菌生长受到限制，表现为GM多样性下降。慢性肝脏疾病是我国常见病多发病，近些年研究表明GM在慢性肝脏疾病发生发展的演变过程中发挥了重要作用。下面，我们就GM在几种常见的肝病发生发展的变化及所起到的作用进行系统总结和论述。

1 肠道菌群与非酒精性脂肪性肝

Yu L X等[2]发现在不同研究中NAFLD患者GM的改变差异较大，如拟杆菌门Bacteroidetes在一部分研究中升高而在另一部分中降低，患者与健康对照者菌群也存在大量的重叠。Miele L等[3]发现患者十二指肠黏膜中闭合小带蛋白（zonula occludens protein-1，ZO-1）表达下降，ZO-1蛋白是肠道黏膜上皮细胞之间紧密连接中起着重要生理作用的支架蛋白，该研究率先证明，NAFLD患者肠壁通透性增高与小肠细菌过度生长有关，肠壁通透性增高由肠黏膜紧密连接被破坏所导致，并可能与肝脏脂肪沉积和脂肪性肝炎相关。Borrelli A等[4]证实GM、氧化应激和线粒体损伤在NASH的发病中发挥重要作用，肠上皮与某些共生菌的相互作用能快速产生活性氧自由基（reactive oxidative Stress，ROS）， 而重组锰超氧化物歧化酶（rMnSOD）处理NAFLD大鼠后，以其强抗氧化作用介导ROS的歧化，从而缓解大鼠的门静脉高压和肝纤维化。

2 肠道菌群与酒精性肝病

长期饮酒者GM的种类和数量发生明显的变化，尤其是革兰阴性菌比例升高。Szabo G[5]研究发现TLR4缺陷和肠道灭菌的小鼠发生肝脂肪变性、氧化应激炎症减少，证实了LPS-TLR4轴的重要作用。Puri P等[6]根据16S rRNA基因高通量测序结果利用PICRUSt对菌群功能进行预测，发现酒精性肝炎患者血液细菌及其功能发生显著变化，重度酒精性肝炎患者组内毒素血症显著升高，同时革兰氏阴性菌毒性相关III型分泌系统活跃。法尼酯X受体（farnesoid-X receptor，FXR）是表达在肝脏、肠道上的一种核受体，与调节胆汁酸、炎症、纤维化及代谢途径相关。Hartmann P等[7]发现小鼠喂食酒精后，肠道细胞FXR活性降低，其与肝脏细胞色素P450酶（Cyp-7a1）表达增加及循环胆汁酸水平升高相关；而抗生素的使用可降低肝脏Cyp-7a1表达，缓解小鼠酒精性肝病；并证实FXR激动剂通过稳定肠道屏障、调节肝脏脂质代谢基因，在酒精诱导的小鼠肝脏损伤中起保护作用。

3 肠道菌群与病毒性肝炎

越来越多的证据表明GM参与了病毒性肝炎的发病过程。伍菲凡等[8]分析乙型肝炎病毒在不同的感染状态下时肠道菌群的差异，发现表面抗体阴性组及乙肝感染组的肠道菌群结构较为单一，菌群丰度下降。厦门大学Ren,Y D团队[9]研究报道，对已连续服用恩替卡韦或替诺福韦3年及以上时间但血清HBeAg仍持续阳性的患者，粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）可加速 HBeAg的清除。

4 肠道菌群与肝纤维化、肝硬化

GM与肝硬化密切相关，并相互影响、互为因果。一方面，肝硬化患者中有益种属减少，有害种属增多。Chen,Y等[10]基于16S rRNA V3区利用454高通量测序和主要菌群荧光定量PCR技术对GM进行研究，发现不同病因导致的肝硬化患者GM变化几乎是相同的，且GM失衡程度与病情严重程度相关性显著，肠杆菌科等有害种属细菌数量与Child-Pugh评分呈正相关，毛螺旋菌科等有益种属细菌数量则与Child-Pugh评分呈负相关，即肝硬化时GM的改变主要与其Child-Pugh分级有关，而与导致肝硬化的内在病因无明显关系。但一项分析十二指肠黏膜菌群的研究[11]发现，在属及属以上的水平，两种不同病因所致的肝硬化（乙肝相关肝硬化（HBV related cirrhosis）和原发性胆汁性肝硬化（primary biliary cirrhosis，PBC））菌群分布无显著差异，而当对OTU进行LEfSe分析时，OTU23（奈瑟氏菌属Neisseria）和OTU36（兼性双球菌属Gemella）的丰度在PBC患者远高于乙肝相关肝硬化患者，作者推测这可能与免疫机制或胆汁酸对菌群的影响有关，这似乎提示肝硬化GM与导致肝硬化的内在病因存在一定的关系，也提示上消化道菌群改变可能会参与肝脏疾病进展。以上不同的研究得出不一致的结论，究竟是源自菌群取样部位的差异，还是其他分组因素造成的偏倚，如部分患者可能其某一项或二项如肝性脑病、黄疸、低蛋白血症、腹水或凝血功能评分较高但Child-Pugh总评分不高，导致结果的不同？这说明目前肝硬化GM与病因的关系尚需要样本量更大、证据力度更强的队列研究来加以验证，或者未来的随机对照试验中可单独抽出Child-Pugh分级标准中某一项（如白蛋白、总胆红素、腹水等）作为分组依据并控制其他因素再进行比较。Karthikeyan,Ashwini等[12]研究表明，肝硬化时肠道一氧化氮生成增加，引起内脏及外周组织血管扩张，肠黏膜充血，细胞间隙增宽，肠道通透性增加。肝硬化患者胃肠道运动能力改变的一种可能的机制是，肾上腺素能活性增加。非选择性β受体阻滞剂处理可降低肠道通透性[13]。而另一方面，GM失衡会参与肝硬化各种并发症的发生发展。许多证据表明LPS-TLR4相互作用对肝纤维化形成有着重要作用。Mazagova M等[14]比较硫代乙酰胺+CCl4诱导肝脏损伤的普通小鼠和完全无菌（germ-free，GF）的C57BL/6小鼠的肝纤维化水平，发现GF小鼠肝纤维化程度较高，首次证明肠道共生菌群可维持肝脏稳态和预防肝纤维化，而GF增加肝损可能性，Tabibian J H等[15]认为这可能与GF小鼠的TLR4介导的抗凋亡通路的缺失有关。

5 肠道菌群与肝性脑病

肝性脑病（hepatic encephalopathy，HE）的发病机制及临床表现不能仅靠一种单一学说就能全面解释。Butterworth Roger F[16]认为，HE是血氨和系统炎症反应共同作用的结果，血氨透过血脑屏障导致大脑内乳酸沉积与炎性因子共同引起大脑内小胶质细胞激活而发生炎症反应，进而导致一系列临床表现。然而，大多数HE特别是轻微肝性脑病（minimal hepatic encephalopathy，MHE），并不存在上述系统炎症反应的临床表现。因此，这些炎性因子的来源令人费解，GM再次成为了人们研究的对象。肝硬化失代偿期时GM产生的氨离子通过受损肠壁细胞之间的细胞连接进入门静脉系统，而产短链脂肪酸 （short chain fatty acids，SCFA）的细菌减少可能会导致结肠pH值增高，从而引起肠道氨的产生和吸收增加，进而诱发HE发生[10]。针对GM有许多有效的治疗HE措施。利福昔明通过与细菌DNA依赖的RNA聚合酶结合，达到破坏细菌RNA合成的目的；乳果糖导泻可清洁肠道进而减少肠道内细菌的数量。Bajaj,J S等[17]的随机对照试验比较单用标准治疗（乳果糖+利福昔明）和联用标准治疗与FMT对复发型HE的作用，发现后者可降低肝硬化患者HE的住院率，并能改善患者认知水平和GM生态失调。

6 肠道菌群与肝细胞癌

GM 失调导致脱氧胆酸（deoxycholic acid，DCA）等有害代谢产物进入肝脏后，可直接产生促癌作用。在胆汁酸代谢中，GM起着重要的作用。DCA被肠道吸收经血液运输到肝脏后，通过与TLR2结合上调 HSC中衰老相关分泌表型 （senescence-associated secretory phenotype，SASP）和 COX2的表达，前列腺素 E2（prostaglandin-E2，PGE2）生成增多，后者与PTGER4结合，抑制免疫细胞抗肿瘤活性，从而促进 HCC形成[18]。 奥贝胆酸（obeticholic acid，OCA）作为FXR激动剂，可减轻实验动物肠道黏膜损伤、降低肠道通透性、降低细菌过度生长和细菌移位[19]。此外，一些证据表明GM参与调节化疗反应和免疫调节治疗[20]，选择性抗生素通过减少相应细菌的数量来减少促癌作用的细菌代谢物（如DCA）的产生；更振奋人心的是，相比于早期应用抗生素，在镜下肿瘤已然形成的“晚期”给予抗生素似乎更能有效减少DEN-CCl4诱导肝癌小鼠HCC形成[21]。

7 总结与展望

该文系统论述了GM在几种常见的肝病发生发展的变化及所起到的作用，我们可以发现，目前为止，大部分GM的研究都是基于动物实验或临床患者的粪便标本，而小部分报道证实了肠肝轴的一些关键改变也发生在小肠菌群或黏膜粘附的菌群水平，所以，为了更确切地了解GM在肝脏疾病发生发展中的变化，未来急需以患者不同解剖位置的菌群为对象的大样本量研究。另外，并不是所有与HCC进展高度相关的慢性肝脏疾病都可以成功在动物身上复制出相应的模型，所以，如何将目前已知的肠肝轴在HCC进展中作用的结果转化到设计良好的临床试验上也是我们后续研究中一个努力的方向。我们总结了目前肝脏疾病患者GM的改变研究并不充分，甚至有些结论在不同研究间存在明显的争论，影响这些分歧的因素较多：GM的改变可能与疾病特异性相关；进展期肝病患者常使用多种可能会改变GM组成的药物，如抗生素、乳果糖和抗酸药；粪便标本菌群不能反映慢性肝病中上消化道细菌过度生长情况；粪便标本菌群来自肠腔，不能代表附壁菌群。最后我们还发现，过去研究主要集中在GM在肝病中的结构性变化，难以判定菌群变化和疾病变化孰先孰后、孰因孰果，所以，进一步了解GM的功能对认识其在肝脏疾病发生发展中的影响有重要的意义。