淺論乙型病毒性肝炎肝硬化與腸道菌群的關(guān)系

沈偉 任浩堂 阮冰

肝硬化是由一種或多種原因引起的、以肝臟彌漫性纖維化、假小葉和再生結(jié)節(jié)形成、肝內(nèi)血管增殖為病理特征的慢性進(jìn)行性肝病[1]。引起肝硬化的常見病因包括乙型肝炎病毒(HBV)及丙型肝炎病毒(HCV)感染、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、膽汁淤積、循環(huán)障礙、自身免疫性肝炎、遺傳和代謝性疾病、藥物或化學(xué)毒物、營(yíng)養(yǎng)障礙和寄生蟲感染等。在我國(guó)HBV感染仍是導(dǎo)致肝硬化的最主要病因。乙型病毒性肝炎(簡(jiǎn)稱乙肝)肝硬化是引起原發(fā)性肝癌、肝移植和肝病相關(guān)死亡的重要危險(xiǎn)因素。

腸道菌群是一個(gè)由細(xì)菌、原生動(dòng)物、古細(xì)菌、真菌和病毒等組成的多樣化生態(tài)系統(tǒng)，它們相互共生并寄生于人體。人體腸道內(nèi)的菌群主要包含以下5個(gè)門類：厚壁菌門(79.4%，包括瘤胃球菌屬、梭菌屬和真細(xì)菌類)、擬桿菌門(16.9%，包括卟啉菌屬、普雷沃氏菌屬)、放線菌(2.5%，包括如雙歧桿菌)、變形菌門(1%)和疣微菌門(0.1%)[2]。此外，還有少量的乳酸菌、鏈球菌和大腸桿菌。眾所周知，腸道菌群又被稱為“人體新的虛擬代謝器官”，在人體正常生理狀態(tài)的維持、病理狀態(tài)的形成和進(jìn)展中起重要作用[3]。它參與消化吸收、維生素B合成、免疫調(diào)節(jié)和促血管生成等過程，故不可避免會(huì)影響胃腸道、肝臟、心血管系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng)等[3]。本文對(duì)乙肝肝硬化與腸道菌群的相關(guān)研究?jī)?nèi)容進(jìn)行綜述。

一、腸-肝軸

腸-肝軸是指腸道和肝臟之間的一條經(jīng)膽管、門靜脈和體循環(huán)進(jìn)行雙向交流的通路，接收來自飲食、遺傳和環(huán)境等多方面信號(hào)[4]。肝臟將其合成的膽汁酸及其他活性物質(zhì)分泌入腸道，由腸道菌群代謝后，經(jīng)門靜脈系統(tǒng)吸收入血至肝臟，如此循環(huán)往復(fù)。腸-肝軸的動(dòng)態(tài)平衡依賴于功能完好的腸道屏障、健康的腸道菌群和正常的肝臟功能。一旦肝臟失去正常的生理功能，便會(huì)影響腸道屏障的完整性和腸道菌群的組成，而腸道屏障破壞可造成腸道菌群失衡和免疫狀態(tài)改變，使細(xì)菌產(chǎn)物經(jīng)門靜脈到達(dá)肝臟后被特異的受體識(shí)別，激活免疫系統(tǒng)并引起促炎反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致肝臟損害[5]。

肝臟和腸道菌群之間共生關(guān)系的維持和調(diào)節(jié)有賴于它們之間的物質(zhì)代謝及免疫系統(tǒng)、神經(jīng)內(nèi)分泌等途徑的信息交互[6]。腸上皮內(nèi)的緊密連接可阻隔細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物、毒素等有害物質(zhì)進(jìn)入人體。然而，一旦抗原(病原微生物或代謝產(chǎn)物)通過了腸道屏障，即被樹突狀細(xì)胞識(shí)別，或調(diào)節(jié)T淋巴細(xì)胞反應(yīng)以激活適應(yīng)性免疫應(yīng)答。病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)，如脂多糖(LPS)、肽聚糖和鞭毛蛋白分子，會(huì)通過Toll樣受體(TLR)和nod樣受體(NLRs)激活核因子(NF)-κB，導(dǎo)致炎癥因子和趨化因子進(jìn)入門脈循環(huán)，損傷肝細(xì)胞[3]。除此之外，PAMPs還可激活肝星狀細(xì)胞，參與促進(jìn)肝纖維化。

二、乙肝肝硬化的發(fā)生發(fā)展與腸道菌群紊亂相關(guān)

肝臟疾病的常見并發(fā)癥——腸道菌群改變?cè)谡T導(dǎo)和促進(jìn)HBV相關(guān)慢性肝病的進(jìn)展中也起著重要作用[7]。通常，腸道菌群結(jié)構(gòu)的改變可用厚壁菌門和擬桿菌門細(xì)菌數(shù)量的構(gòu)成比來表示。相關(guān)研究結(jié)果顯示，慢性乙肝和肝硬化患者中腸道菌群的組成和結(jié)構(gòu)均發(fā)生了改變。刑樂康等[8]研究結(jié)果顯示，與健康組比較，乙肝肝硬化組患者腸道菌群的豐度和多樣性均有所降低，在失代償期肝硬化患者中更為明顯。具體來說，擬桿菌屬細(xì)菌數(shù)量增加，而巨單胞菌屬和糞球菌屬細(xì)菌數(shù)量減少，厚壁菌門/擬桿菌門細(xì)菌的比例下降，且與肝硬化嚴(yán)重程度呈正比[8]。國(guó)外研究發(fā)現(xiàn)，乙肝肝硬化患者腸道菌群中的腸桿菌科、梭菌科和產(chǎn)堿桿菌科數(shù)量增加，瘤胃球菌科和毛螺菌科數(shù)量減少。檢測(cè)結(jié)果的差異可能與肝硬化病因、飲食習(xí)慣等有關(guān)[9]。魏曉等[10]選取11例乙肝肝硬化患者和20例正常人，提取其腸道微生物元基因組，經(jīng)屬種定量及組成分析結(jié)果顯示，乙肝肝硬化患者存在不同程度的腸道菌群失調(diào)，具體為腸桿菌科(尤其是大腸桿菌、肺炎克雷伯菌和志賀菌屬)及韋榮球菌屬細(xì)菌數(shù)量增加(P<0.05)，擬桿菌屬缺失(P<0.05)。另一項(xiàng)研究結(jié)果表明，與HBV相關(guān)的肝硬化患者表現(xiàn)出普氏糞桿菌(F.prausnitzii)、雙歧桿菌和梭狀芽胞桿菌數(shù)量減少，腸桿菌和糞腸球菌數(shù)量增加。F.prausnitzii是一種抗炎細(xì)菌，可刺激白細(xì)胞介素(IL)-10分泌并抑制IL-12和干擾素-γ表達(dá)[11]。

腸道菌群的改變，包括菌群失調(diào)和小腸細(xì)菌過度生長(zhǎng)(SIBO)，都與肝硬化及其并發(fā)癥有關(guān)。多項(xiàng)研究證實(shí)，肝硬化合并肝性腦病(HE)患者的腸道菌群發(fā)生了變化。Liu等[12]研究結(jié)果顯示，肝硬化(主要為乙肝和丙型肝炎所致)合并輕微HE患者的糞便中潛在致病性大腸桿菌和葡萄球菌屬細(xì)菌過度生長(zhǎng)。盡管不同人群的菌群分類不完全一致，但普遍存在非致病菌的缺乏和潛在致病菌的生長(zhǎng)過度。Rai等[13]研究結(jié)果表明，在美國(guó)并發(fā)HE的肝硬化患者糞便中腸桿菌科、鏈球菌科、梭桿菌科、明串珠菌科和產(chǎn)堿菌科的豐度均高于對(duì)照組。腸桿菌科與產(chǎn)堿菌科可降解尿素產(chǎn)生氨，可能與HE的發(fā)生有關(guān)。值得注意的是，Sung等[14]研究結(jié)果顯示，與代償期肝硬化患者相比，肝硬化并發(fā)急性肝性腦病(AHE)時(shí)擬桿菌豐度相對(duì)降低，而厚壁菌門、變形桿菌和放線菌豐度相對(duì)升高。研究結(jié)果不同可能與肝硬化病因、種群、飲食等生活習(xí)慣和檢測(cè)方法不同有關(guān)，但具體的原因缺乏研究數(shù)據(jù)支持。

越來越多的研究結(jié)果表明，HE的發(fā)病與高氨血癥、內(nèi)毒素血癥和腸道菌群失調(diào)引起的炎癥反應(yīng)有關(guān)。Chen等[15]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與十二指腸菌群失調(diào)相關(guān)的SIBO可能會(huì)促使肝硬化患者細(xì)菌移位的發(fā)生，誘發(fā)炎癥，而其產(chǎn)生的高水平甲硫醇會(huì)導(dǎo)致HE發(fā)生[15]。Bajaj等[16]的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，并發(fā)HE的肝硬化患者黏膜中的羅斯伯里菌含量較低，而腸球菌、韋榮球菌、巨球形菌和伯克霍爾德菌的含量較高，這與患者較差的認(rèn)知能力、較高的疾病嚴(yán)重程度[終末期肝病模型(MELD)評(píng)分]、全身性炎癥反應(yīng)程度增強(qiáng)(血清IL-17水平)以及內(nèi)皮活化[血清可溶性血管內(nèi)黏附分子(sICAM-1)水平]相關(guān)。此外，與未并發(fā)HE的肝硬化患者比較，韋榮氏菌科是并發(fā)HE肝硬化患者糞便中唯一增加的菌群，其在失代償期肝硬化中的具體作用尚有待進(jìn)一步研究[17]。

呼吸道、泌尿道和腹水細(xì)菌感染是肝硬化患者早期死亡的重要危險(xiǎn)因素。自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎(SBP)是在無腹腔內(nèi)器官細(xì)菌感染的情況下、肝硬化基礎(chǔ)上發(fā)生的腹腔感染。引起SBP的細(xì)菌大多是革蘭陰性桿菌，尤其是腸桿菌科，如大腸桿菌、腸桿菌、克雷伯菌和變形桿菌等。腹水中的革蘭陰性菌被認(rèn)為加重了慢加急性肝衰竭(ACLF)患者的多器官功能衰竭[18]。

三、腸道菌群參與乙肝肝硬化發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

內(nèi)毒素、短鏈脂肪酸和膽汁酸等在腸道菌群和各種形式的肝臟損傷之間發(fā)揮著重要作用。

1.內(nèi)毒素血癥、腸道通透性和細(xì)菌移位

已有大量研究結(jié)果顯示，肝硬化患者門靜脈血液中內(nèi)毒素水平升高，提示其腸道內(nèi)毒素的產(chǎn)生和(或)吸收增加，而內(nèi)毒素血癥與高動(dòng)力循環(huán)、門靜脈高壓癥及心、肺、腎和凝血功能障礙等并發(fā)癥密切相關(guān)[19]。飲酒、炎癥、氧化應(yīng)激和內(nèi)毒素血癥等均可影響腸道的屏障功能，進(jìn)而導(dǎo)致肝硬化并發(fā)癥的發(fā)生[20]。腸道通透性增高在有SBP病史的肝硬化患者中更常見，且被認(rèn)為是細(xì)菌感染的預(yù)測(cè)指標(biāo)之一[21]。Pijls等[22]研究結(jié)果表明，代償期肝硬化患者腸道通透性增加，而腸道中存在各種大量細(xì)菌，因此通透性增加可能會(huì)增加細(xì)菌移位的風(fēng)險(xiǎn)[22]。細(xì)菌移位是指細(xì)菌及其產(chǎn)物(包括內(nèi)毒素、肽聚糖和細(xì)菌DNA)從腸腔移位至腸系膜淋巴結(jié)和其他部位[19]。肝病患者腸道內(nèi)的細(xì)菌及其細(xì)胞成分可通過破損的腸道黏膜屏障進(jìn)入門脈循環(huán)并到達(dá)肝臟。細(xì)菌內(nèi)毒素[即脂多糖(LPS)]是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的組成部分之一，可通過TLR4介導(dǎo)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑激活核因子(NF)-κB，促進(jìn)炎癥因子釋放，進(jìn)而損傷肝臟。模式識(shí)別受體(如TLR和NLRs)可識(shí)別細(xì)菌、病毒和真菌等特有的結(jié)構(gòu)成分及其產(chǎn)物，誘導(dǎo)固有免疫反應(yīng)，激活肝臟中的庫(kù)普弗細(xì)胞(KCs)產(chǎn)生細(xì)胞因子和引起內(nèi)毒素血癥[23]。此外，肝臟內(nèi)非免疫細(xì)胞(包括肝星狀細(xì)胞，HSC)也具有TLR，可通過各種細(xì)胞因子(如IL-1、IL-6和TNF)誘發(fā)促炎性反應(yīng)和纖維化，進(jìn)而發(fā)展成肝硬化和肝癌[19]。內(nèi)毒素血癥、腸道通透性增加和細(xì)菌移位3個(gè)環(huán)節(jié)相互影響并促進(jìn)、激活免疫應(yīng)答，誘發(fā)肝臟炎性反應(yīng)，導(dǎo)致肝臟損害，促進(jìn)乙肝肝硬化的發(fā)生發(fā)展。

2.短鏈脂肪酸

人體結(jié)腸內(nèi)的菌群可以分解抗性淀粉和非淀粉多糖(膳食纖維的主要成分)等底物，生成短鏈脂肪酸(SCFAs)、乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽。丁酸鹽是腸細(xì)胞重要的能量來源，還可刺激緊密連接和產(chǎn)生黏液以保護(hù)腸道屏障。SCFAs除可提供額外的能量，還具有黏膜保護(hù)、免疫調(diào)節(jié)、參與組織代謝等多種功能。因此，產(chǎn)生SCFAs的細(xì)菌(如瘤胃球菌科和真桿菌屬)對(duì)人體健康有重要影響[24]。

SCFAs可維持結(jié)腸細(xì)胞的正常更新，增加抗菌肽(LL-37和CAP-18)并減輕結(jié)腸炎癥[25]。它們對(duì)固有和適應(yīng)性免疫應(yīng)答均具有抗炎作用，抑制炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生、成熟和募集，并誘導(dǎo)生成調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞[25]。產(chǎn)生SCFAs的鞭毛藻科細(xì)菌減少可能會(huì)導(dǎo)致結(jié)腸pH升高，從而增加氨的產(chǎn)生和吸收，并誘發(fā)HE[26]。有關(guān)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，隨著肝硬化病情的加重，原生菌群如梭狀芽孢桿菌科、瘤胃球菌科和毛螺旋菌科等細(xì)菌數(shù)量逐漸減少，而致病菌群如腸球菌和腸桿菌科的數(shù)量相對(duì)增加[27]。總之，菌群失調(diào)會(huì)減少SCFAs等的生成，進(jìn)而削弱腸道黏膜屏障功能，導(dǎo)致免疫失衡，誘發(fā)炎癥，加重肝硬化及并發(fā)癥的產(chǎn)生。

3.膽汁酸(BAs)

BAs除了可協(xié)助小腸吸收脂質(zhì)、脂溶性藥物和維生素外，還作為重要的信號(hào)分子，參與體內(nèi)能量和物質(zhì)代謝過程。肝細(xì)胞以膽固醇為原料，通過經(jīng)典途徑和旁路途經(jīng)合成膽酸(CA)和鵝去氧膽酸(CDCA)等初級(jí)膽汁酸。初級(jí)膽汁酸與甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合后，經(jīng)膽管入腸道，大部分在回腸重吸收入門靜脈至肝臟，形成腸肝循環(huán)，小部分經(jīng)腸道菌群作用轉(zhuǎn)變?yōu)槭懰?LCA)和去氧膽酸(DCA)等次級(jí)膽汁酸。其中，結(jié)腸7α-脫羥基細(xì)菌(如毛螺旋菌科、瘤胃球菌科和布勞特氏菌屬)在此轉(zhuǎn)化過程中起關(guān)鍵作用。另一方面，BAs具有抗菌特性，可直接或通過合成抗菌肽間接影響腸道菌群的成分和結(jié)構(gòu)[28]。因此，膽汁酸和腸道菌群之間的相互作用對(duì)于機(jī)體穩(wěn)態(tài)的維持十分重要。一旦穩(wěn)態(tài)失衡，便會(huì)誘發(fā)炎癥反應(yīng)，可導(dǎo)致肝臟慢性炎癥及肝臟纖維化，甚至導(dǎo)致肝硬化和肝癌。與對(duì)照組相比，肝硬化患者有較高豐度的腸桿菌科細(xì)菌和較低豐度的毛螺旋菌科、瘤胃球菌科和布勞特菌科細(xì)菌。Kakiyama等[29]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CDCA與腸桿菌科呈正相關(guān)，而DCA與瘤胃球菌科呈正相關(guān)。有關(guān)研究結(jié)果提示，初級(jí)BAs向次級(jí)BAs轉(zhuǎn)化的減少與失代償期肝硬化患者的腸道菌群有關(guān)[29]。

BAs與肝細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞法尼醇X受體(FXR)及肝非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞中的G蛋白偶聯(lián)受體(GP-BAR1)TGR5結(jié)合后可激活各種信號(hào)通路，調(diào)節(jié)多個(gè)代謝過程，如甘油三酯、膽固醇、葡萄糖的代謝和炎癥反應(yīng)[28]。Verbeke等[30]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR激動(dòng)劑奧貝膽酸通過增加肝內(nèi)內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性而降低肝內(nèi)血管阻力，從而減輕肝硬化大鼠模型的門靜脈壓力[30]。FXR激動(dòng)劑還可預(yù)防膽汁淤積大鼠的腸屏障功能障礙、腸道炎癥和細(xì)菌移位，從而證明FXR在腸-肝軸中起著至關(guān)重要的保護(hù)作用。換言之，腸道菌群的失調(diào)可通過影響次級(jí)BAs的生成間接導(dǎo)致炎癥的發(fā)生，因此理論上,調(diào)節(jié)腸道菌群可延緩肝硬化和其并發(fā)癥的產(chǎn)生。

四、基于調(diào)節(jié)腸道菌群的肝硬化治療方法

基于肝臟疾病和腸道菌群之間的密切關(guān)系，臨床治療方法除常用的抗生素、益生菌、益生元和非選擇性β受體阻滯劑外，還包括新興的FXR激動(dòng)劑、糞菌移植(FMT)和碳納米顆粒等。此外，針對(duì)特定細(xì)菌的噬菌體及在腸道和肝臟之間形成物理屏障等為治療肝臟疾病提供了新思路[4]。

FMT是指將健康人糞便中的功能菌群移植到患者腸道內(nèi)，使患者重建具有正常功能的腸道菌群，以達(dá)到治療腸道及腸道外疾病的目的。FMT的作用機(jī)制包括控制腸道菌群的組成、加強(qiáng)腸道屏障、抑制病原體及免疫調(diào)節(jié)[31]。雖然FMT在多種疾病中已顯現(xiàn)出一定的療效，如復(fù)發(fā)或難治性艱難梭菌感染、炎癥性腸病、腸易激綜合征和代謝綜合征等，但目前有關(guān)HBV相關(guān)疾病的FMT數(shù)據(jù)非常有限，需要更多的研究來評(píng)估其療效和安全性等。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，對(duì)于肝硬化和復(fù)發(fā)性肝性腦病患者，抗生素預(yù)處理后，口服膠囊進(jìn)行糞菌移植具備良好的耐受性和安全性。此外，糞菌移植重建了腸道菌群的多樣性和功能，認(rèn)知功能得到了持續(xù)的改善，并減少了肝性腦病的復(fù)發(fā)[32]。

大量研究結(jié)果表明乙肝肝硬化及其并發(fā)癥與腸道菌群之間密不可分又相互影響。此過程中腸-肝軸發(fā)揮重要作用，并涉及其他多種影響因素和作用機(jī)制。各種調(diào)節(jié)腸道菌群的治療方法已在臨床上取得一定療效。但鑒于腸道菌群的復(fù)雜性且受到遺傳和環(huán)境等多方面的影響，其與宿主之間的作用機(jī)制也尚未闡明，因此，仍需要大量的基礎(chǔ)和臨床研究以證實(shí)腸道菌群在人體健康的維持和疾病的發(fā)生發(fā)展中所扮演的角色。