胆囊切除术对消化道微生态的影响*

赵 鑫 综述，魏小果审校

(1.甘肃中医药大学第一临床医学院/甘肃省人民医院，甘肃 兰州 730000；2.甘肃中医药大学第一临床医学院/甘肃省人民医院消化内科，甘肃 兰州 730000)

随着微创外科手术的发展，腹腔镜胆囊切除术逐渐成为良性胆囊疾病的主要治疗手段[1]。然而相关研究表明，胆囊切除术可能会导致消化道微生态紊乱，进而影响一些疾病的发生和发展，如胆囊切除术后腹泻(PCD)、结直肠癌(CRC)、非酒精性脂肪肝病(NAFLD)、小肠细菌过度生长(SIBO)等。肠道菌群参与机体多种生理、病理活动，且消化道微生态也逐渐被作为人类健康状况的衡量指标[2]。目前，有关胆囊切除术后对消化道微生态影响的研究较少见，结论不尽相同，现从胆囊切除术后引起的PCD、CRC、NAFLD、SIBO等疾病出发，将上述疾病与消化道微生态的关系和机制阐述如下。

1 胆囊切除术

近年来，腹腔镜胆囊切除术已成为胆道外科最常见的手术之一[1]，因其具有创伤小、疼痛小、恢复快等优点，被广泛用于胆囊结石、胆囊炎、胆囊息肉等疾病的治疗中，但其术后部分人群短期或长期可能会出现一些并发症，如腹痛、腹胀、腹泻、消化不良等[3]。胆囊切除术后综合征(PCS)的概念由Wormak和Crider于1947年提出[4]，指胆囊切除术后与术前相似的胃肠道症状持续存在或出现一些新发症状，如恶心、呕吐、腹胀、腹泻、腹痛、消化不良等，可出现在腹腔镜胆囊切除术后早期，也可出现在腹腔镜胆囊切除术后几年，其定义多变且广泛[5]。

2 消化道微生态

消化道微生态中微生物群落庞大且具有多样性，微生物种类多达1 500余种，数量可达1 013～1 014，其中肠道菌群根据门、类、目、科、属和种进行分类，在门水平上，厚壁菌门和拟杆菌门占肠道菌群的90%[6]。肠道菌群易受宿主饮食、年龄、生活习惯等因素的影响，但同时也参与了机体多种营养物质的合成和吸收，也可竞争性抑制致病菌生长、维持肠道黏膜屏障完整、激活相关细胞信号通路发挥重要的免疫功能，与多系统疾病的发生密切相关[7]。并且调节肠道菌群可改善人类健康的观点已被证实，益生菌制剂也被广泛开发和利用，最常见使用的益生菌有乳酸菌、双歧杆菌属、布拉氏酵母菌等，在消化系统疾病的治疗中具有重要的应用价值[8]。

3 胆囊切除术与消化道微生态

3.1胆囊切除术后消化道微生态紊乱 2021年FROST等[9]对无症状胆囊结石患者、胆囊切除术后患者和健康对照者进行16S RNA基因测序测定了粪便微生物群谱，结果显示，胆囊结石患者与对照者微生物组成比较，差异无统计学意义(P>0.05)；胆囊切除术后患者微生物群落多样性减少，潜在有益的粪杆菌减少，大肠埃希菌/志贺氏菌比值增加。GEORGESCU等[10]研究也表明，胆囊切除术后患者肠道菌群失调，生物多样性指数下降，厚壁菌门/拟杆菌门比值不平衡，且这种微生物变化与胆囊切除术后患者腹部不适密切相关。WANG等[11]发现，与健康者比较，胆囊切除术后患者肠道微生物群落多样性降低，且存在与年龄相关的粪便共生菌群缺失。同时，国内有研究表明，胆囊切除术后粪便优势菌双歧杆菌属和乳球菌属均减少，有害菌大肠埃希菌增加[12]。然而也有研究表明，胆囊切除术前后粪便微生物分布总体无差异，可能与胆囊切除术后时间长短、是否使用抗生素等混杂因素的干扰相关[13]。

3.2PCD PCD为胆囊切除术后常见并发症，临床表现为大便性状改变(稀软)、排便频繁、排便急或长期持续慢性腹泻[14]。PCD发病率存在争议，据文献报道，PCD发病率为2.1%～57.2%[15]。PCD患者消化道微生态紊乱。XU等[14]研究表明，与非PCD患者、健康者比较，PCD患者粪便菌落丰度和均匀度均显著下降，普雷沃氏菌属、肠球菌增加，拟杆菌属减少，且PCD患者粪便胆汁酸含量增加，胆汁酸代谢物变化与肠道菌群变化具有很强的相关性。LI等[16]同样将PCD患者与非PCD患者、健康者进行了比较，结果显示，PCD患者肠道菌群多样性和部分菌群丰度均显著降低，厚壁菌门/拟杆菌门比值降低，双歧杆菌属和乳球菌属丰度显著降低，普雷沃氏菌属和萨特氏菌属丰度增加，PCD患者肠道中参与脂质代谢途径的菌群丰度较非PCD患者低。KANG等[17]研究表明，与健康者、无症状PCS患者比较，PCS患者肠道菌群以变形菌门为主，推测变形菌门丰度增加可能是PCS患者慢性腹痛和腹泻的高致病因素。PCD发病机制尚不明确，可能与消化道微生态紊乱相关。结合目前文献报道，PCD发病机制：(1)胆汁酸代谢失衡可能参与了PCD的发生。胆囊切除术后患者失去了胆囊对胆汁酸的浓缩和储存作用，失去了饮食刺激后胆汁酸的节律性释放，大量胆汁酸释放至肠道中，增加了肠道中胆汁酸的转运量,可能参与了PCD的发生[14]。另外，胆囊切除术后成纤维细胞生长因子19表达降低，导致成纤维细胞生长因子19对胆汁酸合成中的限速酶-胆固醇7-羟化酶的抑制作用减弱，初级胆汁酸生成增多，加速了肠肝循环，也可能导致PCD的发生，且有研究表明，PCD患者粪便胆汁酸含量增加[15,18-19]。(2)胆汁酸代谢失衡致消化道微生态紊乱可能参与了PCD的发生。有研究支持PCD患者胆汁酸代谢改变，并伴肠道菌群失调[14]。胆汁酸可通过直接或间接作用影响肠道菌群，次级胆汁酸可直接破坏细菌细胞膜结构抑制细菌生长，也可作用于胆汁酸受体，如法尼醇X受体和维生素D受体诱导相关抗菌肽的表达抑制细菌生长，从而改变肠道菌群组成[14,20]。并且有研究表明，胆囊合成的表面活性蛋白D可选择性结合肠道共生菌，发挥重要的肠道免疫功能，胆囊切除术后机体免疫稳态变化影响肠道菌群的组成[21]。而胆汁酸的代谢需要肠道微生物修饰，修饰后的胆汁酸又作为一种信号分子，通过肠肝循环和肠道吸收结合机体组织中的核受体和细胞表面受体，发挥多种生理调节功能[22]。(3)肠道菌群失调可能参与了PCD的发生，但具体影响机制尚不明确。PCD患者肠道有益菌，如拟杆菌门、双歧杆菌属和乳球菌属丰度均降低，有害菌，如普雷沃氏菌属和萨特氏菌属丰度均升高，且PCD患者菌群变化与临床表型具有很强的相关性[14,16]。其中双歧杆菌属和乳球菌属为有益菌属，被认为是第1代益生菌，可抑制炎症、增强肠道紧密连接、降低肠道通透性，也可释放代谢产物影响肠道菌群组成[23]。有研究表明，PCD患者辅予双歧杆菌四联活菌片药物治疗，与对照组比较，总有效率高,且改善肠道微生态平衡，胆囊切除术后肠道双歧杆菌属和乳球菌属的变化可能在PCD发病过程中起到了一定的作用[12]。厚壁菌门/拟杆菌门比值是评价肠道菌群组成的重要参数，有动物实验表明，通过改变膳食纤维结构可增加肠道厚壁菌门与拟杆菌门的比例，并可减轻动物实验性感染所引起的腹泻，但厚壁菌门/拟杆菌门比值的增加是否与腹泻的减少有关，尚有待于进一步探讨[24]。而普雷沃氏菌属是一个条件致病性菌属，其丰度的增加与辅助性T淋巴细胞17型(Th17)介导的黏膜炎症作用增强相关，普雷沃氏菌可以通过激活Toll样受体2导致抗原提呈细胞产生Th17极化细胞因子IL-23、IL-1；也能刺激上皮细胞产生IL-8、IL-6，从而促进黏膜Th17免疫反应和中性粒细胞募集，参与了疾病的发生、发展[25]。有研究表明，以腹泻为主的肠易激综合征患者普雷沃氏菌属增加[26]。萨特氏菌属与溃疡性结肠炎有关，可介导轻微炎症，具有降解免疫球蛋白A的能力[27]，且在抗生素诱导腹泻小鼠中萨特氏菌属丰度显著高于正常小鼠，萨特氏菌属可能促进腹泻[16]。胆盐有促进脂肪和维生素吸收的重要作用，PCD患者在摄入过多脂肪后会出现频繁腹泻，其参与脂质代谢途径的菌群丰度降低[16]。

3.3CRC CRC是全球第三大最常见恶性肿瘤，也是癌症死亡的第四大原因，CRC致病因素包括年龄、饮食、遗传、炎症性肠病、家族性腺瘤性息肉病、遗传性非息肉病性结肠癌、吸烟和饮酒等[28]。近年来，多项流行病学研究表明，胆囊切除术史与CRC发展密切相关[21,29]。近期韩国学者的一项调查研究纳入了408 769名受试者，与普通人群的癌症风险比较，胆囊切除术后患者CRC发病率高，特别是年轻时接受胆囊切除术患者癌症风险高于≥65岁时接受胆囊切除术者[30]。CRC与胆囊切除术后消化道微生态紊乱相关。WANG等[11]研究表明，与健康者比较，胆囊切除术后患者大肠埃希菌丰度显著增加，可能是CRC重要促成因素。REN等[31]研究表明，胆囊切除术后患者肠道微生物群组成和丰度均发生了变化，卵形拟杆菌、普雷沃氏菌属和变形梭杆菌丰度显著增加，普拉梭菌、青春双歧杆菌等有益菌群显著减少，然而该研究癌前病变患者肠道菌群变化与既往研究表明的散发性CRC患者肠道菌群变化(脆弱拟杆菌、具核梭杆菌和中间普氏菌等细菌丰度增加)不同，可能是样本量小的原因所致，但胆囊切除术后患者特征性变化菌与散发性CRC的特征变化菌属于同一属。胆囊切除术、消化道微生态紊乱与CRC的发生、发展相关，但潜在的机制尚不明确[21]。结合相关国内外文献报道，胆囊切除术后CRC发生的机制：(1)胆囊切除术后胆汁酸代谢失衡可能成为CRC的重要诱因之一。次级胆汁酸被认为是一种致癌物质，胆囊切除术后患者肠黏膜持续受到次级胆汁酸的刺激，从而诱导DNA损伤参与CRC的发生[21,28]。(2)胆囊切除术后消化道微生态紊乱可能促使CRC的发生。胆囊切除术后由于胆汁酸代谢失衡、肠道pH升高、肠道内容物物理性质改变、免疫稳态失衡等原因，肠道微生物组成和丰度发生了变化[21]。而肠道菌群是癌症生物学中公认的各种环境因素之一，肠道菌群变化可通过诱导炎症、有害代谢毒素增加、有益代谢产物减少等激活相关信号通路诱导CRC的发生。①胆囊切除术后患者粪便大肠埃希菌增多[11]，大肠杆菌可通过炎症途径和代谢相关毒素参与CRC发展。炎症是CRC一个确定的致癌因素，聚酮合酶阳性大肠杆菌可激活核因子-κB (NF-κB)通路增强细胞炎性反应[11,32]，也可产生大肠杆菌素直接诱导真核细胞DNA链间交联，导致双链断裂和染色体不稳定，促进CRC的发展[33]。②胆囊切除术后患者具核梭杆菌升高[31]，其表面表达的梭杆菌粘附素A结合上皮钙黏素，激活Wnt/β-联蛋白信号通路，促进癌基因转录，刺激CRC细胞生长[21,34]；且其表达的Fap2蛋白也可与ITIM结构域蛋白相互作用，抑制T淋巴细胞激活和自然杀伤细胞介导的肿瘤细胞杀伤作用[35]。③胆囊切除术增加了拟杆菌属丰度[31]，这是CRC的一个诱因[36]。胆囊切除术后该菌将初级胆汁酸代谢为次生胆汁酸，次生胆汁酸可通过激活表皮生长因子受体信号通路或激活G蛋白偶联胆汁酸受体5增加结肠上皮细胞增殖，参与肠道细胞的增殖、凋亡及DNA损伤等过程，促进CRC的发生[11,21,28]。其中产肠毒素脆弱拟杆菌可产生脆弱拟杆菌毒素，该毒素是一种金属蛋白酶，可通过信号传导及转录激活蛋白3/Th17触发炎症级联反应，也可增强肠道NF-κB信号传导，促进肠道炎症，诱导癌变[37]。④粪杆菌参与短链脂肪酸--丁酸的生物合成，胆囊切除术后患者其丰度降低，从而减少了机体丁酸的表达水平[31]，然而，丁酸可通过抑制巨噬细胞NF-κB的激活发挥抗炎作用[38]，可抑制γ-干扰素/信号传导和转录激活因子1信号通路调节黏膜炎症[39]，也可通过特异性抑制组蛋白去乙酰化酶而抑制肠黏膜细胞增殖和促进细胞凋亡[21,40]。⑤胆囊切除术后双歧杆菌等有益菌减少[31]，肠道内菌群稳态失衡及肠道屏障功能受损[21,40-41]，同时，益生菌制剂已成为CRC预防和治疗的热门候选药物[42]。

3.4NAFLD NAFLD指除酒精和其他明确的肝损害因素所致的、以肝脏脂肪变性为主要特征外的临床病理综合征，包括非酒精性肝脂肪变、非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化和肝细胞癌[43]。有研究表明，胆囊切除术是NAFLD的独立危险因素之一，并增加了慢性肝病致肝硬化的风险[44]。胆囊切除术后消化道微生态紊乱与NAFLD进展有关，但目前相关研究较少见。WANG等[45]进行的动物实验表明，胆囊切除术后经高脂或普通饮食诱导的小鼠肠道菌群均发生了变化，肠道紧密连接破坏，肠道通透性升高，且出现了更为严重的非酒精性脂肪性肝炎，而未行胆囊切除术小鼠经饮食的诱导后仅出现肥胖和轻度脂肪肝，推测胆囊切除术后小鼠肠道微生物群改变，肠黏膜通透性升高，菌体及代谢产物触发肝脏的免疫应答，促进肝脏炎症，可能是诱发NAFLD进展的原因之一。胆囊切除术后消化道微生态紊乱，肠道异芽孢杆菌减少、副拟杆菌属丰度升高[45]。而植物乳杆菌治疗可改善小鼠NAFLD，且增加了异芽孢杆菌等有益菌的生长[46]。也有研究表明，小鼠经高脂饮食诱导后肝脏脂肪变性和肠道菌群失调，但经1周的普食转换后肝脏脂肪变性得到逆转，且与代谢表型相关的肠道菌群丰度，包括异芽孢杆菌、副拟杆菌属也得到逆转[47]。但胆囊切除术后消化道微生态紊乱致NAFLD机制尚有待于未来进一步探索。

3.5SIBO SIBO是由于小肠内细菌数量异常增加、消化道微生态紊乱从而引起多种胃肠道症状的发生，如腹胀、腹泻、腹痛等[48]。SUNG等[49]对胆囊切除术后患者、功能性胃肠疾病患者、健康对照者同时进行了氢-甲烷葡萄糖呼气试验(GBT)，其检测细菌的特异性为100%，结果显示，胆囊切除术后患者GBT阳性率较功能性胃肠疾病患者、健康对照者高，更容易出现SIBO，且GBT阳性患者腹部不适等症状评分显著高于阴性者，但其确切的病理机制尚不明确。也有研究表明，胆囊切除术后患者乳果糖呼气试验阳性率显著低于未接受胆囊切除术者，胆囊切除术似乎对SIBO具有保护作用[50]。胆囊切除术后与SIBO的相关性研究结论不尽相同，可能与样本量大小、检查方法不同有关。

综上所述，胆囊切除术后消化道微生态紊乱，且胆囊切除术后PCD、CRC、NAFLD、SIBO等疾病与消化道微生态紊乱密切相关。然而，消化道微生态系统庞大且复杂，不同菌群变化对上述相关性疾病的作用机制尚未阐明，故今后尚需大量动物或临床研究进一步探索，从而为胆囊切除术后消化道微生态紊乱相关性疾病的预防和治疗提供新的视角和思路。