腸道菌群生態(tài)狀況與膽石癥病因的研究進(jìn)展

徐 雷，王 兢

膽道結(jié)石性相關(guān)疾病是目前肝膽外科最常見(jiàn)、人群中最普遍發(fā)病的外科疾病之一，且膽道結(jié)石性疾病是膽囊癌發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素之一。因此，針對(duì)膽道結(jié)石性疾病的診療多年來(lái)是肝膽外科工作的重點(diǎn)，也是治療手段日新月異的熱點(diǎn)。針對(duì)各類(lèi)膽囊結(jié)石形成機(jī)制的研究從未間斷，且隨著技術(shù)水平和專(zhuān)業(yè)研究的深入，我們已從早期對(duì)膽石成份的研究、膽汁過(guò)飽和成石學(xué)說(shuō)（即三元平衡學(xué)說(shuō)）[1-2]、異常成核致石學(xué)說(shuō)和膽道炎癥及損傷致石學(xué)說(shuō)，發(fā)展到膽腸細(xì)菌易位與膽系結(jié)石形成的研究、腸道黏膜屏障與膽系結(jié)石形成的研究、細(xì)菌內(nèi)毒素與膽系結(jié)石形成的研究、腸道菌群與膽固醇過(guò)飽和致膽系結(jié)石形成的研究、膽汁代謝中各種關(guān)鍵因子及相關(guān)mRNA在肝臟、膽囊、小腸等器官中的表達(dá)情況與膽系結(jié)石形成的研究等[3]。本文對(duì)腸道菌群生態(tài)狀況在膽石癥病因研究方面的新進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 膽石癥病因研究的回顧

腸肝循環(huán)是體內(nèi)重要的生理過(guò)程之一，也是腸道菌群對(duì)膽汁成分產(chǎn)生影響的重要過(guò)程，主要包括膽汁酸的腸肝循環(huán)和膽紅素的腸肝循環(huán)。初級(jí)膽汁酸隨膽汁流入腸道，在促進(jìn)脂類(lèi)消化吸收的同時(shí)，受到腸道細(xì)菌作用變?yōu)榇渭?jí)膽汁酸，腸內(nèi)的膽汁酸約有95%被腸壁重吸收經(jīng)門(mén)靜脈重回肝臟，經(jīng)肝細(xì)胞處理后與新合成的結(jié)合膽汁酸一道再經(jīng)膽道排入腸道，此過(guò)程稱(chēng)為膽汁酸的腸肝循環(huán)。衰老紅細(xì)胞釋放的血紅蛋白形成膽紅素，膽紅素與其他物質(zhì)結(jié)合生成膽紅素酯又稱(chēng)為非結(jié)合膽紅素，非結(jié)合膽紅素在肝臟轉(zhuǎn)化生成的葡萄糖醛酸膽紅素稱(chēng)為結(jié)合膽紅素，隨膽汁排泄至腸道內(nèi)，在腸道內(nèi)細(xì)菌的作用下，在回腸末端被水解而分離又形成非結(jié)合膽紅素，一部分又被腸道吸收，形成膽紅素的腸肝循環(huán)?？梢?jiàn)，腸道菌群與膽汁成份之間存在著密不可分的關(guān)系。

2 腸道菌群微生態(tài)失衡與疾病發(fā)生關(guān)系的新進(jìn)展

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外對(duì)于腸道菌群的最新研究認(rèn)為，其作為與人體共生的最大微生物群，其微生態(tài)的紊亂失衡[4]與應(yīng)激性腸病[5]、克羅恩病[6]、各類(lèi)腸炎[7]甚至結(jié)腸癌[8]等消化道疾病，以及2型糖尿病[9]、心血管疾病[10]、肥胖[11]等代謝性疾病的發(fā)生息息相關(guān)。隨著人們對(duì)于腸道菌群研究手段的升級(jí)（從逐一對(duì)目標(biāo)菌種的培養(yǎng)升級(jí)到運(yùn)用基因測(cè)定對(duì)所有菌群豐度的檢測(cè)）。腸道菌群失調(diào)，并通過(guò)腸肝循環(huán)對(duì)膽道結(jié)石形成產(chǎn)生怎樣影響的研究，引起了我們的關(guān)注，并將是我們渴望探究且極具新意和臨床價(jià)值的課題。以認(rèn)真、科學(xué)的態(tài)度，利用當(dāng)前先進(jìn)的科學(xué)研究手段對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行探究和回答，必將使人們對(duì)膽石癥這一傳統(tǒng)、普遍的疾病有另一視角的全新認(rèn)識(shí)，也必將有利地推動(dòng)對(duì)本病防治和診療技術(shù)的新的革命。

近年來(lái)最新觀念已將膽固醇結(jié)石相關(guān)性疾病歸屬于代謝綜合征的范疇。膽石癥形成機(jī)制中最權(quán)威、最核心的機(jī)制非膽汁酸鹽-膽固醇-卵磷脂三者平衡學(xué)說(shuō)莫屬，即三元平衡學(xué)說(shuō)。正常膽汁中膽固醇以膽鹽和磷脂的混合微粒形式溶于膽汁中，三者間卵磷脂濃度主要決定了膽固醇的飽和度[12]。最近國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)我國(guó)膽道結(jié)石類(lèi)型構(gòu)成比的流行病學(xué)研究顯示[13]，我國(guó)膽固醇結(jié)石已從76.5%增加到了83.8%，膽色素結(jié)石降低到了16.2%，接近于歐美國(guó)家的患者中膽固醇結(jié)石所占的比例。而膽固醇及卵磷脂均在腸道菌群的幫助下經(jīng)腸道分解吸收。并且，腸道菌群還參與了膽汁酸鹽的生物轉(zhuǎn)化[14]和膽紅素的腸肝循環(huán)。那么腸道菌群的微生態(tài)改變是否在膽石癥的成因中起到著舉足輕重的作用引起了我們的好奇和關(guān)注。

3 腸道菌群生態(tài)狀況與膽石癥病因研究的新進(jìn)展

最前沿的膽腸菌群研究[15,20]運(yùn)用細(xì)菌16SrRNA測(cè)定技術(shù)和細(xì)菌OUT（operational taxonomic unit，末端操作分類(lèi)單元）的分類(lèi)統(tǒng)計(jì)等手段，得出腸道的最優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類(lèi)群分別為Firmicutes(厚壁菌門(mén))、Proteobacteria（變形菌門(mén)）、和Bacteroidetes（擬桿菌門(mén)）和Fusobacteria（放線(xiàn)菌門(mén)），它們占據(jù)了總構(gòu)成比的60%以上。且進(jìn)一步根據(jù)各細(xì)菌種屬對(duì)人體的影響情況提出了有益菌、中性菌和有害菌的概念。其中，在人體消化道生長(zhǎng)的對(duì)人健康起到正面作用的稱(chēng)為有益菌或益生菌；對(duì)人體產(chǎn)生危害的稱(chēng)為有害菌或致病菌；具有雙重作用的稱(chēng)為中性菌或條件致病菌，這些菌群在腸道由淺至深的三層空間內(nèi)以一定的比例組合，形成一種相互制約、相互依存的平衡。當(dāng)機(jī)體發(fā)生疾病，腸道菌群的生態(tài)均會(huì)發(fā)生不同程度的改變，同樣，腸道菌群生態(tài)平衡的打破會(huì)對(duì)某些疾病的發(fā)生、發(fā)展產(chǎn)生不同程度的影響。

此外，還有研究認(rèn)為膽道菌群與腸道菌群存在千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，最終導(dǎo)致了膽石癥的發(fā)生。張捷[20]的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)膽道菌群遠(yuǎn)比腸道菌群復(fù)雜的多，其研究中鑒定出3456個(gè)細(xì)菌OUT，每個(gè)細(xì)菌OUT相當(dāng)于細(xì)菌種的分類(lèi)水平，這些細(xì)菌OUT被歸類(lèi)在20個(gè)細(xì)菌門(mén)類(lèi)群。其中在實(shí)驗(yàn)對(duì)象的膽結(jié)石和膽汁中分別發(fā)現(xiàn)了所有的20個(gè)和19個(gè)細(xì)菌門(mén)的類(lèi)群，分別在膽石癥患者的糞便和正常對(duì)照組的糞便中發(fā)現(xiàn)了其中13個(gè)和14個(gè)細(xì)菌門(mén)的類(lèi)群。且在各類(lèi)型樣本中的最優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類(lèi)群分別為Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes，三者占據(jù)了總構(gòu)成比的60%以上。這些細(xì)菌OUT中僅有5%被以前的研究報(bào)道過(guò)。膽道菌群的多樣性遠(yuǎn)比腸道更多樣、更復(fù)雜，且稀有菌群比例很高，比如Proteobacteria（變形菌門(mén)）和Actinobacteria（放線(xiàn)菌門(mén)）等。

這些膽腸間的細(xì)菌不僅有種類(lèi)的多樣性和菌落的復(fù)雜性，其含量構(gòu)成及生理功能的未知程度也遠(yuǎn)超我們傳統(tǒng)觀念對(duì)它們的認(rèn)識(shí)。例如，以前的研究報(bào)道多以在腸道和膽道中共同發(fā)現(xiàn)了Escherichia coli（大腸桿菌）、H.pylori（幽門(mén)螺桿菌）等細(xì)菌，即推斷其與膽結(jié)石的形成有關(guān)，而目前的最新研究通過(guò)多種先進(jìn)的菌群分析手段發(fā)現(xiàn)它們僅為膽石癥患者結(jié)石及膽囊中的稀有類(lèi)群。又例如，我們熟知的Lactococcus（乳球菌屬）和Lactobacilli（乳酸桿菌）其在膽道中的含量遠(yuǎn)大于其在腸道中的占比，并且Lactococcus（乳球菌屬）具有膽汁水解酶活性而Lactobacilli（乳酸桿菌）的生理功能仍處于未知狀態(tài)。此外，還有更多顛覆傳統(tǒng)認(rèn)知和未被揭示的科學(xué)疑霧隱藏在這龐雜的菌群之間。

4 腸道菌群生態(tài)調(diào)控與膽石癥的預(yù)防研究進(jìn)展

那么對(duì)腸道菌群生態(tài)形成最關(guān)鍵的因素莫過(guò)于飲食結(jié)構(gòu)對(duì)它們的影響，長(zhǎng)期以肉食為主個(gè)體的腸道菌群一定不同于素食為主個(gè)體的腸道菌群結(jié)構(gòu)，飲食結(jié)構(gòu)的多樣性也會(huì)對(duì)代謝相關(guān)性疾病的發(fā)生產(chǎn)生影響[16-17,19]。多年來(lái)人們研發(fā)各類(lèi)微生態(tài)調(diào)節(jié)劑來(lái)治療疾病就是這一理論的應(yīng)用。1994年法國(guó)漢堡微生態(tài)學(xué)研討會(huì)對(duì)微生態(tài)調(diào)節(jié)劑給出來(lái)明確的定義并分類(lèi)為益生菌、益生元和合生元，它們分別包含有益菌或其產(chǎn)物、促進(jìn)益生菌生長(zhǎng)的寡糖等物質(zhì)及兩者的組合產(chǎn)品。微生態(tài)調(diào)節(jié)不僅改善微生物和酶的平衡，還能刺激特異性和非特異性免疫機(jī)制，因此飲食因素與腸道微生態(tài)及代謝相關(guān)性疾病發(fā)生之間的關(guān)系可謂復(fù)雜而又微妙。

Fremont-Rahl[20-22]通過(guò)在絕對(duì)無(wú)菌條件和正常情況下飼養(yǎng)SPF小鼠，觀察到兩組小鼠在相同高膽固醇飲食條件下膽道結(jié)石發(fā)生率存在統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，進(jìn)而認(rèn)為腸道菌群對(duì)膽道結(jié)石的形成有影響。Lee等[18]的實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)定出結(jié)石與腸道中共同存在某種細(xì)菌進(jìn)而推測(cè)該腸道細(xì)菌是膽系結(jié)石發(fā)生的危險(xiǎn)因素。這兩種傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法在驗(yàn)證膽石癥與腸道菌群相關(guān)性方面，均受制于實(shí)驗(yàn)技術(shù)條件的限制，存在較大的缺陷，不能直觀的得到膽石癥對(duì)象在不同飲食條件下腸道菌群的結(jié)構(gòu)。最近的實(shí)驗(yàn)研究還發(fā)現(xiàn)膽道結(jié)石患者的腸道菌群顯著不同于正常對(duì)照組[18]。其中Faecalibacterium（柔嫩梭菌群）、Lachnospira（毛螺菌屬）及Roseburia（羅氏菌屬）在膽道結(jié)石患者腸道的數(shù)量均顯著減少，它們均屬于益生菌范疇，而致病菌群的比例有所升高。但這種變化與疾病之間的因果關(guān)系不得而知。本實(shí)驗(yàn)擬通過(guò)對(duì)均一基礎(chǔ)條件小鼠給于致石飼料，觀察比較發(fā)生膽石癥個(gè)體與無(wú)膽石癥個(gè)體間腸道菌群的差異，并人為調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)觀察益生菌是否有利于預(yù)防膽石癥的發(fā)生。本實(shí)驗(yàn)立足于該領(lǐng)域最新的研究成果，且具有前所未有的創(chuàng)新點(diǎn)和先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段，實(shí)驗(yàn)結(jié)果將對(duì)膽石癥的成因研究和疾病預(yù)防打開(kāi)新的突破口。