肝性脑病的肠道菌群调节及饮食治疗途径

乐滢玉，张荣臻，肖伟松，覃小宾，曾胜澜，毛德文

1 广西中医药大学 研究生学院，南宁 530222；2 广西中医药大学第一附属医院 肝病一区，南宁 530023

肝性脑病(hepatic encephalopathy,HE)是由肝功能不全和门-体分流引起的脑功能障碍综合征，通常在肝硬化、晚期肝衰竭等终末期肝病的基础上出现，临床表现为人格改变、智力及记忆力下降、认知及注意力缺陷和情绪异常等神经或精神方面改变[1]。HE在很大程度上增加了肝病患者的经济负担，严重影响了患者的生活质量，给亲属和护理人员带来沉重负担。据报道[2-3]，晚期肝病患者中30%～40%会出现显性肝性脑病(overt hepatic encephalopathy,OHE)，5年内首次发生OHE的风险为5%～25%，即使采用乳果糖等治疗，6个月内复发风险指数仍高达40%[1]，而20%～80%的肝硬化患者会出现轻微肝性脑病(minimal hepatic encephalopathy,MHE)。因此，HE直接或间接的加重了患者和社会医疗经济状况的负担。

HE病理基础复杂且影响因素繁多，发病机理尚未完全明晰。但长期以来，氨中毒学说在其发病机制中占据主导地位。此外，神经炎症、血脑屏障通透性、支链氨基酸(branched chain amino acid,BCAA)与芳香族氨基酸(aromatic amino acid,AAA)比例失衡、神经递质功能障碍、肠道菌群失调、肠道通透性改变等因素均与HE的发病密切相关[4]。目前，HE的治疗尚无特异有效的方法，以综合治疗为主。尽早去除诱因、及时处理并发症以及补充营养是其遵循的基本治疗原则，HE治疗药物种类繁多，用于治疗的药物主要包括不可吸收的二糖(乳果糖和乳糖醇)、抗生素类(新霉素、甲硝唑和利福昔明等)以及苯甲酸钠等[5]，但许多药物因其耐受性差、依从性低和不良反应普遍而在临床应用中备受质疑[6-7]。本文就HE的非药物治疗途径进行分析和归纳，以期为其临床治疗提供新思路及优质方案。

1 饮食治疗途径在HE中的应用

HE的治疗策略旨在治疗其主要致病因素：高氨血症、炎症和肠道菌群失调等。饮食与药物在该方面共同起着至关重要的作用。饮食习惯的改变可以调节氮代谢，并对肠道菌群发挥有益作用，从而中断认知障碍发展的进程。饮食策略包括调节蛋白质和纤维摄入、补充维生素和微量营养素以及使用具有益生元和益生菌作用的食物。目前证据强烈表明，特定的饮食方法可有利于HE的治疗和预防，并且有关饮食调节的一些建议已在临床指南中有所凸显。欧洲肝病学会(EASL)慢性肝病营养临床实践指南[8]，美国肝病学会(AASLD)、EASL实用指南[1]以及欧洲临床营养和代谢学会(ESPEN)肝病中的营养指南[9]建议每日能量摄入量为35～40 kcal/kg，并且在能量消耗增加的情况下，肝硬化患者应采用高热量饮食。碳水化合物应占总热量摄入的40%～60%，且复合碳水化合物应是首选，应尽可能避免或减少简单糖的使用，尤其是果糖。脂质(单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸)应占饮食热量的25%～50%，并且脂质有利于改善HE患者肠道菌群以及缩短肠道运输时间。

1.1 蛋白质类 肝硬化患者中多达60%的患者有蛋白质能量营养不良和肌肉萎缩的表现。肌肉组织可通过增加谷氨酰胺合成促进循环氨的去除，肌肉减少症不仅与肝硬化患者的临床病情恶化和病死率增加有关，同时也是HE的独立危险因素[10]。因此，就肝硬化患者的营养摄入时间和质量而言，充足的蛋白质摄入量极为重要。

由于氨基酸分解代谢产生葡萄糖会消耗组织中的蛋白质并增加血氨水平，因此，确定膳食摄入模式以保证底物的充分利用显得尤为关键。建议患者多餐少食(每天最少5次)，避免空腹时间超过3～6 h。早餐和晚餐也应保证适量的蛋白质摄入，以满足能量和蛋白质的需求[8]。氮代谢失调在HE的发展中起关键作用。早期的证据[11]表明，HE发作可以通过减少蛋白质的摄入量来控制，但近期研究对此提出质疑。Córdoba等[12]研究发现，限制蛋白质摄入对间歇性HE的发展毫无益处，并且会通过加剧肌肉蛋白质的分解而恶化患者的营养状况。

蛋白质的数量并非考虑的唯一重要因素，肝硬化患者对膳食蛋白质的耐受性(根据蛋白质摄入后HE的发展)可能因蛋白质来源的不同而有所不同；早期研究[13]表明，乳制蛋白比混合蛋白具有更好的耐受性，而植物蛋白比动物蛋白具有更好的耐受性。植物蛋白的优越性主要体现在以下几点：其一，与动物蛋白相比，植物蛋白的蛋氨酸和半胱氨酸含量较少，而此类氨基酸是硫醇和吲哚的前体，其与HE的发病机制密切相关。其二，植物蛋白含有较高的鸟氨酸和精氨酸，其与尿素循环中的氨解毒密切有关。其三，植物蛋白纤维含量丰富，有利于肠运输，从而提高氨排泄效率。此外，肠道细菌对纤维的消化会产生醋酸、丙酸、丁酸等短链脂肪酸，从而降低结肠pH值，促进氨的排泄。由此，有利于肠道微生物群组成的变化，从而增强抗炎和抗氧化性能。尽管已明确了植物蛋白饮食对HE患者肠道菌群的益处，但迄今为止，尚无关于探讨此饮食方法对HE患者肠道微生物影响的研究。

综上所述，在HE患者的饮食策略中，植物蛋白展现了其独特的优越性，应予以鼓励，但对植物蛋白过量的摄入也会引起腹胀、肠胃气胀和腹泻等不良反应，从而降低患者对饮食疗法的依从性。从长远来看，平衡各来源蛋白的摄入量，可能是最合理的策略[8]。

1.2 支链氨基酸(BCAA) 防止HE患者蛋白质过度分解代谢和降低氨水平的另一种方法是通过施用BCAA：缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸。这些必需氨基酸是通过骨骼肌而非肝脏代谢，其被骨骼肌用于谷氨酰胺的酰胺化，骨骼肌通过吸收血浆中的氨和释放谷氨酰胺来调节血氨水平[14-15]。据推测，AAA和BCAA竞争同一转运蛋白，并穿越血脑屏障，导致芳香族神经递质前体水平增加，神经递质合成失衡，引发中枢神经系统功能障碍。由于肝功能受损、门体静脉分流、骨骼肌萎缩和高胰岛素血症，导致肝硬化患者血浆BCAA减少[16]和AAA(例如苯丙氨酸和酪氨酸)水平增加[17-18]，BCAA/AAA下降，其中肝功能受损是主要原因。血浆BCAA/AAA异常是血浆氨基酸模式异常的特征，BCAA/AAA也被称为“费歇尔比率(Fischer-ratio)”，其与HE的发病机制有关。研究[19]表明，长期口服补充BCAA可以改善HE的临床症状并提高其生活质量，其中亮氨酸的作用尤为凸显，它会刺激肝脏再生和肌肉蛋白质合成。最近，一项多中心的随机双盲研究[20]发现，尽管口服BCAA可以预防HE并可以恢复肌肉质量，但补充BCAA并不能降低HE的复发率。

1.3 L-鸟氨酸-L-天门冬氨酸(LOLA) LOLA是两种内源性氨基酸的混合物，其被分解成氨基酸后易被主动转运吸收、分布和代谢。L-鸟氨酸在肝脏门静脉的肝细胞中充当尿素循环的中介，并作为氨基甲酰磷酸合成酶的激活剂，与L-天冬氨酸一并通过肝细胞以及骨骼肌中的谷氨酰胺合成酶将氨转为谷氨酸，从而促进谷氨酰胺的合成。并且，可通过促进谷氨酰胺合成酶和尿素循环活性而降低血氨水平。因此，LOLA可作为降低血清氨水平的另一选择[21]。

Butterworth等[22]研究发现，与安慰剂/无干预措施相比，LOLA在改善各种类型HE的精神状态和降低血氨方面效果显著。一项网络荟萃分析[23]显示，LOLA与不可吸收的二糖或益生菌相比疗效相当或者更高。单个RCT的证据[24]表明，LOLA可有效治疗及预防经颈静脉肝内门体分流术后HE以及继发性HE。但是，最近的一份Cochrane综述[25]指出，在HE中使用LOLA的证据质量较差，尚需进一步的随机对照研究。此外，由于谷氨酰胺可以通过谷氨酰胺酶再循环转化为氨，临床中存在HE患者血氨水平“回弹”及病情复发的风险。然而，氨清除剂鸟氨酸苯乙酸酯通过将谷氨酰胺与苯乙酸酯结合，其形成的水溶性分子可被肾脏排泄，防止通过谷氨酰胺酶重新代谢为谷氨酸和氨。鸟氨酸苯乙酸酯在进行的Ⅱb试验中已证明可以安全有效地降低血氨水平与改善临床症状[26]。以期在进一步大量的临床试验佐证后能为HE患者带来益处。

1.4 维生素和微量营养素 肝硬化患者肝功能异常，维生素和微量营养素因储备能力下降、饮食摄入不足或吸收障碍而出现维生素和微量营养素缺乏症。维生素和电解质缺乏会引起多种神经精神症状，从而诱发或恶化HE。B族维生素缺乏在肝硬化患者中最为常见，这与肠道吸收不良和肝储备减少有关。越来越多研究证实，维生素B与认知功能有关，其减少会导致HE患者的中枢神经系统改变[27]。此外，维生素A(视黄醇)水平降低也与HE的发生有关[28]。由于参与氨解毒的谷氨酰胺合成酶和鸟氨酸转氨甲酰酶均依赖锌，因此，锌缺乏在HE中也很常见。补充的锌通过代谢作用，可以降低血氨水平、改善肝功能及HE的临床表现[29]。

此外，在临床上应始终注意监测电解质的平衡，电解质紊乱既会触发HE的发展，又会加重先前存在的精神功能异常。尤其是对于精神状态异常的肝硬化患者，应及时纠正低钠血症，低镁血症和高钙血症，低钠血症的存在是HE发展的主要危险因素[30]。

2 肠道微生物调节和肠-肝-脑轴

饮食对健康和不健康人群的肠道微生物群组成的影响已得到充分证明，在肝硬化患者中，肠-肝-脑轴之间的联系在HE的发展过程中起着重要的作用[31-32]。因此推测，针对肠-肝-脑轴的特定饮食方法可能在HE的治疗管理中得以实现。

2.1 益生元 益生元是宿主微生物选择性使用的食物基质，可改变肠道菌群的组成和活性[33]。乳果糖、乳糖醇、低聚果糖和半乳糖低聚糖是最常用的益生元。在结肠细菌的代谢作用下产生醋酸和乳酸，酸化肠道，降低肠道pH值。由此，较低pH值的酸性内环境会抑制产生抗菌肽的肠道细菌，促进不产生抗菌肽的乳酸菌生长[34]。Chen等[35]报道乳糖醇可增加双歧杆菌、乳酸杆菌等有益菌群，并显著降低慢性病毒性肝病患者血浆内毒素水平。

2.2 益生菌 益生菌是可以调节肠道菌群平衡的活性微生物，包括乳糖发酵的乳酸杆菌和双歧杆菌等。有研究[34]报道，益生菌可以稳定黏膜屏障功能、调节肠道菌群以及抑制病原微生物的生长。益生菌还能酸化肠腔，并与致病菌争夺营养，产生抗菌物质[35]。Stadlbauer等[36]研究显示，益生菌可能通过改变炎症因子IL-10分泌和TLR4表达来恢复肝硬化中性粒细胞的吞噬能力。益生菌能够降低肠壁通透性，并减少细菌易位和内毒素血症，有利于预防HE以及感染等并发症的发生。益生菌可以限制氧化性和炎性肝损伤，并改善组织学状态[37]。Lunia等[38]评估了益生菌作为肝硬化患者HE的主要预防作用，结果显示：与安慰剂相比，经3个月疗程的益生菌治疗后降低了动脉血氨水平，改善了心理测试结果，并降低了HE的发生风险。关于HE的二级预防，Dhiman等[39]的一项临床试验比较了益生菌和乳果糖在该领域的疗效。结果表明：益生菌和乳果糖在预防新的HE发作方面同样有效。Cao等[40]在一项RCT的荟萃分析中表明，益生菌可以降低肝硬化患者的血氨和内毒素水平，改善MHE并防止OHE发生。但是，并非所有研究均显示益生菌治疗有利无弊。Saji等[41]研究显示，益生菌治疗与安慰剂相比，对MHE的改善并无明显差异。益生菌广泛可用且无不良反应报道是 MHE长期治疗选择的优势之处。然而，每个试验中使用的不同益生菌均缺乏菌株特异性证据，故难以一概而论。因此，对于益生菌制剂的标准化，需要进行大范围和长时间的随访研究。

2.3 合生元 合生元是添加了可发酵纤维的益生菌。尽管它的作用机理尚未完全明晰，但有研究[36]报道，其可降低肠道细菌脲酶的活性、降低氨和其他肠源性毒素的吸收，减少内毒素血症的发生。在一项安慰剂对照试验[42]中，与安慰剂相比，合生元治疗30 d后患者肠道pH值、血氨水平降低，粪便中的乳杆菌种类的含量明显增加，这可能与血氨和内毒素的大量减少有关。接受合生元制剂治疗的患者Child-Pugh分级改善率达47%，而单独接受发酵纤维或安慰剂的患者仅有29%或8%的改善率。此外，在该研究中没有患者发生OHE。

2.4 益生菌酸奶补充剂 Bajaj等[43]研究了通过饮食干预对肝硬化患者肠道菌群的调节，他们研究了在肝硬化患者中补充益生菌酸奶是否可用于治疗MHE和预防OHE。该研究表明，与基线/未治疗组相比，益生菌酸奶治疗组的MHE逆转率显著提高，OHE的发生率明显下降，HE心理测量评分有所改善，并且长期依从性良好。Liu等[44]的后续研究表明，益生菌酸奶可以改变慢性肝病患者的肠道菌群，增加有益菌的数量并降低大肠杆菌水平。因此，该研究领域具有发展前景，但是需要进一步的证据来确认这些初步结果。

2.5 无酪蛋白的饮食 肠-肝-脑轴已被广泛作为腹腔疾病和自闭症谱系障碍等疾病的治疗靶点，肠道微生物群改变和肠屏障功能障碍是其主要的致病作用。肠道通透性的改变会促使肠道源性有毒物质的泄漏，有毒物质通过促进分泌细胞因子而引发全身炎症，并穿过血脑屏障到达中枢神经系统导致神经损伤[45-46]。在自闭症谱系障碍中，酪蛋白和谷蛋白衍生肽通过改变肠道屏障及引发炎症反应发挥致病作用。同时，谷蛋白衍生肽是神经肽，可以改变神经功能。基于肠-肝-脑轴的改变和肠通透性增加的共同基础，可以在肝硬化性HE患者的治疗中采用类似的饮食方法。Balzola等[47]进行的一项初步研究，纳入16例因终末期肝硬化合并慢性HE等待肝移植的患者，在维持先前HE的基础治疗基础上进行无酪蛋白饮食。1个月和3个月后通过迷你智力测验和雷伊听觉语言学习测验进行临床和神经学评估。结果显示，有88%(14/16)患者的认知功能(算术、记忆和定向)显著改善。3个月后患者执行功能和注意力显著提高。在3个月的随访中，16例患者只需要1次住院治疗，而对照组中10例终末期肝硬化合并慢性HE患者的平均住院率为每月1～3次。

尽管此经验非常有限，但疗效若得以佐证并广泛推广，便可以在肝硬化合并HE患者中开创一种新颖而简单的治疗措施。因此，建议研究人员将此饮食方法作为严重肝病患者的潜在辅助治疗，以验证其有效性。

2.6 粪便菌群移植 另一种针对HE患者肠道菌群失调的方法是粪便微生物群移植(fecal microbiota transplantation，FMT)。在临床前期研究[48]中，已证实了FMT能有效降低氨水平。Bajaj等[49]进行了一项RCT，通过横断面微生物组数据选择合适的粪便供体，FMT组的患者在5 d广谱抗生素疗程后给予90 ml灌肠。在150 d的随访后，FMT组的认知功能显著改善，同时微生物整体多样性增加，有益菌群扩大。值得注意的是，期间并无严重不良事件发生。最新研究[50]表明，接受FMT的患者长期(12～15个月)安全性良好，住院率和认知功能参数可持续改善，并可预防HE复发。然而，最近的1例病例报告[51]描述了两项独立临床试验中的2例患者(分别是晚期慢性肝病和难治性HE)，他们在接受了来自同一粪便供体的FMT口服胶囊后，体内发现能产生大肠杆菌的广谱-内酰胺酶，从而引发菌血症。因此，精心选择粪便移植的供体可能是未来治疗HE的一个突破点，但仍需进一步研究FMT的风险和益处，优化供体筛选。

3 总结与展望

HE是肝硬化的严重并发症，严重影响患者和护理人员的生活质量，并极大地增加了患者的住院率和病死率。如今，越来越多的证据表明，HE与营养失调、肌肉减少症等之间的联系明晰，HE发病机制得到不断完善，其中肠道生态失调和肠通透性亢进发挥关键作用。本综述阐述了饮食疗法和肠道菌群改变在预防和治疗HE方面发挥的重要作用。若要在复杂的HE领域获得更有力的科学证据，尚需更进一步深入的研究，为HE的治疗提供更多的理论和实验支撑。

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：乐滢玉、毛德文负责研究选题；张荣臻、肖伟松负责设计论文框架，起草论文；乐滢玉负责拟定写作思路，撰写文章；覃小宾、曾胜澜负责修订论文;毛德文负责指导撰写文章并最后定稿。