肠道菌群失调与肝脏疾病的相关性研究进展

赵婧芳，游 晶

（1.昆明医科大学第一附属医院感染性疾病与肝病科，云南 昆明 650032；2.云南省第三人民医院感染性疾病科，云南 昆明650011）

人类肠道中的细菌种类有500～11 500 种，数量超过100 万亿［1］，形成了复杂多样的肠道菌群。人类肠道菌群主要由厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门和变形菌门组成［2］。根据其对人体的影响，大致可分为有益菌、有害菌和中性菌三大类，与人体代谢、免疫、老化以及疾病发生等方面息息相关。肠道内的菌群，一方面为肠上皮细胞提供活动的能量、参与维生素的合成和胆汁盐的代谢；另一方面，通过相互间生存空间的竞争，使肠黏膜免疫功能激活，从而阻止病原体的入侵，帮助人体完成营养、免疫、代谢等一系列生理功能。肠道菌群失调是指，由于某种原因，肠道内正常菌群之间的平衡被打破，发生定位转移、比例失调、自身感染等［3］。

随着宏基因组学、宏转录组学等技术的发展，特别是近年来“肠-肝轴”［4］概念的建立，人们对肠道菌群和肝脏疾病的关系有了新认识。肝脏除接收门静脉回流的血液及肠道吸收的营养物质外，还扮演防火墙角色，防止肠道内的致病菌及代谢产物扩散到全身。肠道内出现细菌过度生长、菌群种类变化、细菌易位等情况，会改变肠道的渗透性和免疫状态，细菌及其产物更容易通过门静脉进入肝脏，影响肝脏的正常生理功能，导致一系列肝脏疾病的发生、发展［5］。肠道菌群失调是自身免疫性肝病、酒精性肝病、代谢相关脂肪性肝病、病毒性肝炎、肝硬化及肝癌发生和发展的重要共同途径。

目前，在肝脏相关疾病的诊疗中，多数临床医师对肠道菌群与肝脏疾病之间的相关性认识不足，对通过调节肠道菌群失调来治疗肝脏疾病的重视程度不够。为帮助临床医师进一步认识肠道菌群与肝脏疾病发生发展的关系，本文梳理了近年来相关的主要文献，概述了肠道菌群失调与肝脏疾病的关系以及调节肠道微生态在肝脏疾病治疗中的新进展，以期给临床治疗带来新的参考。

1 肠道菌群与自身免疫性肝病

自身免疫性肝病（autoimmune liver disease，AILD）是人体的免疫系统攻击自身的肝组织，引起肝组织损伤、肝功能异常并出现相应临床症状的疾病。主要包括自身免疫性肝炎（autoimmune hepatitis，AIH）、原发性胆汁性胆管炎（primary biliary cirrhosis，PBC）、原发性硬化性胆管炎（primary sclerosing cholangitis，PSC）等［6］。目前AILD 的病因尚不明确，患者的诊治很有挑战性。近年来，部分对AILD 的研究集中在肠道菌群与人体的相互作用上，大多数 AILD 患者的肠道菌群的多样性显著下降，部分肠道细菌成分或代谢物能引发肝细胞自身免疫反应，肠道菌群可能对AILD 的发生发展有重要影响［7］。

1.1 肠道菌群与AIH

AIH 是一种慢性特发性肝细胞免疫损伤综合征，通常认为其发病机制与自身抗体有相关。我国学者Wei 等［8］研究发现，与健康对照组相比，AIH 患者克雷伯氏菌、链球菌和乳杆菌的数量增加，韦荣球菌尤为突出。然而，目前还没有数据支持韦荣球菌属和 AIH 之间的因果关系。一项埃及的研究也证实，AIH 患者的肠道菌群多样性减少［9］，其中，乳酸杆菌、双歧杆菌相对丰度特异性的下降，与AIH疾病活动性增加相关［10］。AIH 患者出现了肠道屏障受损和肠道菌群失调，诱发细菌易位和门静脉内毒素血症，激活先天免疫受体，即Toll 样受体，从而导致肝脏炎症和组织破坏［11］，而且这些变化与疾病的严重程度有关。

在AIH 的治疗方面，Zhang 等［12］报道，乳酸双歧杆菌420 在缓解AIH 方面具有有益作用。Liang等［13］对AIH 模型小鼠的实验研究表明，粪群移植显著减轻了AIH 小鼠的肝损伤和细菌易位，改善了滤泡调节性T 细胞（TFR）与辅助性T 细胞（TFH）之间的不平衡，控制AIH 小鼠的肝炎进展。

上述研究表明，通过调节肠道菌群，有助于减轻AIH 患者的肝损伤。

1.2 肠道菌群与PBC

PBC 是肝内小胆管渐进性破坏、炎症反应导致胆汁分泌障碍的一种慢性隐匿性疾病。PBC 患者肝功能不全、解毒能力下降，导致肠道菌群的失调，再通过“肝-肠轴”触发肝脏的持续炎性反应［14］。Lammert 等［15］发现肠道菌群与 PBC 的纤维化和肝硬化有关。Lv 等［16］对PBC 患者与健康人肠道菌群进行了基因测序分析，结果发现PBC 患者的肠道菌群丰度与正常组相比发生了变化。早期PBC 患者的粪便微生物群已经耗尽了潜在的有益细菌，如酸杆菌、拟杆菌、毛螺旋菌和瘤胃球菌。但是粪便中却富含机会性致病细菌，如γ-变形杆菌、韦荣球菌，嗜血杆菌，假单胞菌，克雷伯氏菌、肠杆菌等细菌。证明了PBC 患者肠道菌群发生了改变。PBC 患者肝功能受损、解毒能力降低，导致肠道菌群的失调，再通过“肝-肠轴”诱发肝脏的持续炎性反应［17］。

在PBC 的治疗方面，目前用于治疗PBC 的一线药物是熊去氧胆酸，其主要作用机制可能包含对肠道菌群的重建作用。Tang 等［18］对60 例PBC 患者的观察发现，克雷伯氏菌数量和血清胆红素水平呈正相关，在熊去氧胆酸治疗半年后，部分PBC 相关菌属的丰度恢复正常。

上述研究都证实PBC 患者存在肠道菌群失调，可以通过熊去氧胆酸部分缓解，其他药物能否调节肠道微生物以更有效治疗PBC 有待新的探索。

1.3 肠道菌群与PSC

PSC 是一种以特发性肝内外胆管炎症和纤维化导致多灶性胆管狭窄为特征、慢性胆汁淤积病变为主要临床表现的自身免疫性肝病［19］，其发病机制在很大程度上仍然未知。约50 年前，人们就发现炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）和PSC有密切关系。研究发现约70% 的患者同时患有IBD，暗示了肠道炎症和胆管炎症的发病也许有共同因素［20］。Sabino 等［21］研究发现，PSC 患者与的肠道菌群特征是菌群多样性减少，与健康对照组相比肠球菌属、梭杆菌属、乳杆菌属和链球菌属显著过多，这种情况存在于伴有或不伴有IBD 的PSC 患者中，并且与IBD 和熊去氧胆酸治疗无关。这与Ruhleman［22］的研究结果相吻合。说明肠道菌群失调在PSC 的发病机制中的可能相关。越来越多的证据表明碱性磷酸酶（ALP）水平降低与 PSC 预后的改善有关［23，24］，在Sabino 等［21］的研究中发现，肠球菌属与血清 ALP 水平呈正相关，表明肠道菌群与疾病严重程度之间存在潜在联系。

目前，在PSC 治疗中，唯一证实有效的治疗方法是肝移植。但近期有研究显示［25］，熊去氧胆酸反应充分者在治疗后韦荣球菌属丰度减少，而反应欠佳的患者在熊去氧胆酸治疗期间韦荣球菌属增加。韦荣球菌与谷氨酰转肽酶（GGT）强相关（P＜0.01）。这提示，针对肠道菌群中韦荣球菌的丰度表达，可能成为治疗PSC 的又一研究方向。

2 肠道菌群与酒精性肝病

酒精性肝病（alcoholic liver disease，ALD）是长期大量饮酒导致的中毒性肝损伤。酗酒会引起肠道菌群失调：一是酒精会引起肠道运动障碍，可能导致肠道内细菌增殖；二是酒精主要通过改变黏液的糖基化来诱导黏液侵蚀和溃疡，造成酗酒者浅表和萎缩性胃炎的发生率高，出现胃液低氯酸或胃酸产生减少现象，导致小肠细菌过度生长（small intestinal bacterial overgrowth，SIBO）；三是肠道内长期的酒精环境会破坏肠黏膜屏障的完整性，其通透性增加造成阻挡病原微生物侵入的功能丧失，容易引发细菌移位，导致肠道微生物产物脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）或内毒素的血浆水平增加［26］；四是酒精滥用后，抗菌蛋白Reg3b 和Reg3g 分泌减少，影响免疫防疫机制，导致肠道菌群失调［27］。肠道菌群失调会加重肝脏损伤：一是肠道来源的内毒素水平升高，导致肠系膜淋巴结内CD4+T 细胞、肝T 淋巴细胞和自然杀伤细胞增加，从而导致肝脏炎症和损伤发生；二是过度生长的细菌还可以产生内源性乙醇，破坏肠道屏障，最终导致肝脏炎症［17］。有研究［28］发现，在长期酗酒患者的空肠中，拟杆菌属、厚壁菌属的丰度下降，特别是乳酸杆菌明显降低，而变形杆菌属的细菌增加。

在ALD 的治疗方面，Peng 等［29］研究表明，酒精喂养小鼠模型中饱和长链脂肪酸合成减少，饱和的长链脂肪酸由共生乳酸杆菌代谢并促进其生长，使用益生元后可以增加共生乳杆菌属的数量，稳定肠道屏障并减少乙醇诱导的小鼠肝损伤，在膳食中补充补充饱和长链脂肪酸，可防止长期乙醇暴露后肠道微生物群组成的变化。研发使用肠道菌群衍生的饮食或药剂，对治疗酒精引起的肝病有较大的可行性和可推广性。

3 肠道菌群与代谢性脂肪性肝病

代谢相关脂肪性肝病（metabolic-associated fatty liver disease，MAFLD）曾称非酒精性脂肪性肝病，是指肝影像学或肝组织学检查存在脂肪肝，同时伴有肥胖或超重、2 型糖尿病、代谢功能障碍这三条之一的肝病［30］。是全球慢性肝病的主要原因，当前全球MAFLD 患病率升高，并呈现全球化和低龄化发展趋势。

肠道菌群失调与MAFLD 的发病有密切相关［31］。饮食摄入和环境因素产生的信号会引起肠道菌群失调。肠道菌群的改变可以通过合成短链脂肪酸促进能量摄入；这些多余的能量在肠细胞中通过合成代谢转化为游离脂肪酸。与此同时，产乙醇的细菌增加了这种代谢物的内源性水平，从而导致黏液侵蚀和肠道通透性增加，导致细菌易位。细菌、相关抗原和游离脂肪酸通过门静脉运输到肝脏，在肝细胞中产生脂肪毒性，由于病原体相关的分子模式识别而发生炎症，并最终产生免疫细胞募集。引起细胞凋亡和纤维化，从而导致MAFLD 恶化［32］。Le 等［33］实验研究发现，正常小鼠体内移植了建模成功的MAFLD 小鼠的肠道细菌后，正常小鼠也发生MAFLD，证实了肠道菌群与MAFLD 发病的关系。一项关于MAFLD 的荟萃分析显示，MAFLD 患者的埃希氏菌、普氏菌和链球菌的水平升高，而粪球菌、粪杆菌和瘤胃球菌减少［34］。MAFLD 患者中富含的大肠埃希菌能够合成乙醇，增加肠黏膜的通透性，诱导氧化应激，促使MAFLD的发生。

目前对MAFLD 管理的干预措施侧重于药物管理，以控制血脂、血糖水平。多项基于动物的研究表明，益生菌的使用可以预防肝脏脂肪变性，改善脂肪性肝炎和纤维化［35，36］。这些保护作用背后的机制可能是减少肝脂质积累，减少内毒素血症，通过调节炎症因子，避免抗炎途径的激活。临床研究荟萃分析也表明，益生菌疗法可降低MAFLD 患者的肝转氨酶、总胆固醇、TNF-α，改善胰岛素抵抗［37］。

4 肠道菌群与乙型病毒性肝炎

乙型病毒性肝炎是乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）感染导致的肝病。在HBV 感染向慢性乙型肝炎发展的过程中，肠道菌群有不同程度的变化。Lu 等［38］通过基因测序技术对HBV 感染者粪便中主要的菌群进行检测发现，与健康对照组相比，无症状携带者、慢乙肝患者、失代偿性HBV 肝硬化患者肠道内双歧杆菌、乳杆菌等有益肠道菌群数量下降，粪肠球菌、肠杆菌等有害肠道菌群数量增加，并且下降或增加的比例随肝损伤的程度逐级变化，肠道菌落的多样性显著降低。HBV 可改变患者肠道内菌落的组成结构以及增加机会性致病菌的定植，并且这种肠道菌落的改变与慢性乙型肝炎的进展相关。Chou 等［39］对HBV 感染建模的小鼠进行血清学检测后发现，肠道菌群成熟的成年小鼠能够在短期内清除HBV，但肠道菌群未成熟的幼年小鼠及用抗生素清除了肠道菌群的成年小鼠，在感染HBV后易发展为慢性感染。

调节肠道菌群对HBV 的治疗有明显辅助作用。研究证实，在常规治疗的基础上，联合益生菌治疗乙肝患者，可以提高肠球菌、双歧杆菌和乳酸杆菌的相对含量以改善肠道菌群失调，降低血清内毒素含量并减轻炎症反应，使患者的肝功能得到改善［40，41］。一项韩国的研究发现，青春双歧杆菌的细胞提取物SPM0212 通过在转录水平抑制HBV 表面抗原（HBsAg ）基因的表达，将HBV 在 HepG2 细胞中的生长和HBsAg 的分泌限制了 50%［42］。粪菌移植治疗乙肝是近年来研究的热点。有小样本研究表明，粪菌移植可以诱导HBeAg 阳性的慢性乙型肝炎患者体内HBeAg 清除［43］。

5 肠道菌群与肝硬化

李兰娟院士科研团队［44］通过收集181 个肝硬化患者的粪便标本，用宏基因组学的研究方法进行肠道菌群测序及分析研究。其他相关研究也提示，肠杆菌数量与肝硬化密切相关。有研究显示，随着肝硬化的进展，变形杆菌属、梭菌属占比明显升高，肠道菌群多样性降低，证明肝硬化会造成肠道菌群的变化［45］。我国学者唐源淋等［46］研究发现肝硬化患者存在菌群失调，表现为肠杆菌、肠球菌、葡萄球菌、酵母的菌数量显著增加，拟杆菌、双歧杆菌、乳酸杆菌和梭菌的数量显著减少；肠杆菌数量与肝硬化严重程度及不良预后呈正相关，而病情及预后与乳酸杆菌、梭菌数量呈负相关。国外研究［47］也显示，肝硬化患者SIBO 的发生率与Child-Pugh 分级密切相关，随肝功能Child-Pugh 分级的增加，SIBO的发生率明显上升。

调节肠道菌群可以治疗肝硬化的并发症已得到相关研究证实。目前，运用抗生素、益生菌等措施调节肠道菌群，是预防和治疗失代偿性肝硬化并发症的常用方法，粪群移植疗法是新兴的治疗方案。以常见并发症肝性脑病（hepatic encephalopathy，HE）、自发性细菌性腹膜炎（spontaneous bacterial peritonitis，SBP）为例：

HE 是各种肝病患者终末期的一种表现。研究证明肝硬化时肠道革兰氏阴性肠杆菌明显增多，产生尿素酶造成血氨升高，容易引发HE［48］。目前，HE 的治疗尚无特效药物，治疗的原则是及时去除诱因、减少肠道毒性物质的产生与吸收。调节肠道菌群失调对肝硬化HE 防治有明显的疗效。张哲等［49］的一项荟萃分析表明，与单用乳果糖相比，益生菌联合乳果糖治疗HE 患者，可以更加有效地降低血氨和改善患者肝脏功能。Yu 等［50］研究发现，肝硬化HE 患者使用利福昔明利福昔明，可以维持肠道菌群的整体组成和多样性，降低高氨血症。同时粪群移植疗法也取得可喜进展，Bajaj 等［51］试验发现，较传统抗生素治疗，采用粪群移植治疗的HE 患者的认知功能明显改善，住院率、病死率及感染发生率明显降低。

SBP 是肝硬化失代偿期患者的常见并发症。有文献报道，失代偿期肝硬化患者在1 年内SBP 的发病率约为 20%，SBP 后的短期死亡率约为 15%～40%［52］。

失代偿期肝硬化患者存在肠道菌群失调，肠黏膜通透性增加、机体免疫力降低，引起肠道细菌易位，从而导致感染。有研究报道，酒精性肝硬化患者的腹水中，近50%含有细菌DNA，在测量的细菌中，发现了乳酸杆菌属，衣原体和肠杆菌属［53］。临床实践中，SBP 患者常应用抗生素治疗，达到抑制肠道菌群失调，有效降低复发率的目的。Logna等［54］对抗生素治疗失代偿期肝硬化患者SBP 进行了荟萃分析，发现大约75%的患者好转，但是，哪种抗生素治疗效果更好仍存在很大的不确定性。刘玉玲等［55］研究发现，较常规抗生素治疗患者相比，应用益生菌制剂治疗肝硬化并发SBP 患者的腹水消退率率更高，TNF-α、CRP、PCT 等炎症因子明显下降。

6 肠道菌群与肝癌

肝 癌（hepatocellular carcinoma，HCC）是 原 发于肝脏的恶性上皮细胞肿瘤，发病率、死亡率在全球居高不下。Lei 等［56］和Ren 等［57］研究发现，HCC患者肠道菌群以肠杆菌、乳酸菌等为主，与健康对照组相比，HCC 患者厚壁菌属与拟杆菌属的比例明显下降。HCC 的发生有许多危险因素，包括病毒感染、酗酒、非酒精性脂肪肝、黄曲霉毒素等，会刺激肠道菌群失调并增加肠道通透性，同时引发内毒素血症，诱导肝星状细胞合成前列腺素E2 PGE2，从而降低CD8 +淋巴细胞的抗肿瘤活性［58］。肠道细菌代谢物脂磷壁酸（LTA）和次级胆汁酸脱氧胆酸（DCA）可以增加肝星状细胞中环氧合酶2（COX-2）和衰老相关分泌表型（SASP）的表达。COX-2 和SASP 的表达增加可以促进肝脏炎症的发生，并上调生长调节的癌基因-α （Gro-α）的表达［59］。

调节肠道菌群有辅助治疗HCC 的潜力。通过促进有益菌的生长，可产生抗炎代谢物来缓解HCC中的肝脏氧化应激反应，从而减轻肝损伤。Li 等［60］研究发现，益生菌可以抑制HCC 小鼠模型中的肿瘤生长。在该模型中，小鼠皮下注射肿瘤细胞，并持续喂食含有Prohep 的新型益生菌饮食，与对照组（正常饮食）相比，喂食Prohep 的小鼠肿瘤的生长明显受到抑制。肿瘤的大小和重量大约下降了40%，血管面积减少52%，血管芽减少54%。他们认为益生菌抑制了T 辅助因子17（Th17）细胞从肠道和外周血到肿瘤部位的募集，这导致促血管生成白介素（IL-17）的降低，最终抑制血管生成和肿瘤生长。

7 结语

近年来国内外的研究表明，肠道菌群与肝脏疾病相互影响。调节肠道菌群的相对含量，有助于延缓肝脏疾病的发展，控制相关并发症的发生。研究已证实，通过使用抗生素、益生菌、粪群移植等措施或方法调节畅通菌群，对酒精性肝病、MAFLD 的治疗有明显的疗效；对肝硬化并发症HE 及SBP 有显著的预防及治疗作用；对自身免疫性肝病、HBV 及HCC 的疗效还有待进一步证实。当然，作为新兴的肝病治疗方法，还需要通过更加严谨周密的实验设计，多中心、大样本的随机对照临床研究进行进一步验证，发现具有价值生物标志物，寻找潜在的治疗方向，对肝脏疾病进行有效防治。

作者贡献度说明：

赵婧芳：第一作者，主要进行文献检索，文章的撰写和文章修改；游晶：通讯作者，主要进行文章整体把控、文章内容审校等。

本文不存在任何利益冲突关系。