肝硬化患者腸道微生態(tài)研究進展

邢樂康 鄧永東 金鳳玲

肝硬化是由一種或多種原因如乙型肝炎病毒(HBV)感染，酗酒，膽汁淤積和藥物或化學(xué)毒物等引起的常見彌漫性肝損害。其并發(fā)癥包括上消化道出血，肝性腦病和肝衰竭等，并發(fā)癥的發(fā)生常成為患者死亡的主要原因。近年來眾多研究表明，當(dāng)肝硬化發(fā)生時，因“腸-肝軸”(gut-liver axis)這一特定連接方式會造成腸道屏障被破壞，機體免疫功能下降，腸道微生態(tài)失衡并繼發(fā)腸道感染和內(nèi)毒素的產(chǎn)生；當(dāng)機體發(fā)生腸道菌群紊亂時不但會使腸道感染程度更加嚴重還會進一步加重肝臟代謝負擔(dān)并使肝組織破壞程度明顯上升，二者相互作用和影響。本文對肝硬化及其并發(fā)癥的發(fā)生與腸道微生態(tài)關(guān)系的研究現(xiàn)狀進行綜述。

一、腸-肝軸

腸道和肝臟作為機體重要的營養(yǎng)代謝器官，共同承擔(dān)著消化，吸收營養(yǎng)物質(zhì)和代謝產(chǎn)物等作用，從而維持機體正常生理功能和健康。肝臟有獨特的雙重血供系統(tǒng)，并參與機體凝血，解毒，吞噬或免疫等重要生理功能。有研究證實[1]腸道微生物在肝臟疾病中扮演重要角色，當(dāng)腸道黏膜通透性增加時，可導(dǎo)致腸道細菌易位和代謝產(chǎn)物釋放并通過門靜脈運輸至肝臟，發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥。Marshall于1988年首次提出了“腸-肝軸”的概念。

近年來Ivana Milosevic等[2-3]表示胃腸道與肝臟通過門靜脈循環(huán)形成解剖學(xué)與功能學(xué)上的雙向相互作用。當(dāng)肝組織受損時，肝血竇壁上附有的庫普弗細胞吞噬功能受損，部分炎癥因子釋放并通過免疫反應(yīng)導(dǎo)致肝臟細胞破壞，同時刺激腸黏膜導(dǎo)致屏障作用受損，使腸內(nèi)的有害物質(zhì)如細菌毒素等穿過腸黏膜進入機體組織、器官和血液循環(huán)；當(dāng)腸組織受損時，其機械，化學(xué)，免疫及生物屏障均受到破壞，導(dǎo)致來源于致病微生物等的有害物質(zhì)通過免疫連接，被樹突細胞識別，或通過調(diào)節(jié)T細胞反應(yīng)激活適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。這時最低濃度的病原體相關(guān)分子模式(PAMP)，如脂多糖(LPS)、肽聚糖和鞭毛蛋白，通過toll樣受體(TLR)和nod樣受體(NLR)激活核因子kappa B(NFκB)，從而使炎癥性細胞因子和趨化因子進入門靜脈循環(huán)破壞庫普弗細胞和星狀細胞[3]。除此之外，PAMPs還可促進纖維化，使肝硬化程度進一步惡化。

由此可見，通過腸-肝軸使腸道微生態(tài)失衡與肝臟疾病尤其是肝硬化的發(fā)展緊密聯(lián)系在一起。正確認識腸道微生態(tài)，對于肝硬化的治療及預(yù)后有重大意義。

二、腸道微生態(tài)的組成和作用

人體腸道定居著大量微生物，其中益生菌為機體提供營養(yǎng)并具有防御病原體等作用，占整個菌群90%以上；中性菌主要包括大腸埃希菌和韋榮球菌等，這些細菌在正常情況下對人體健康有益，但當(dāng)其發(fā)生增殖失控或轉(zhuǎn)移到非腸道組織定居時，會對機體產(chǎn)生危害；而有害菌如痢疾桿菌，沙門氏菌等釋放毒素等并刺激機體產(chǎn)生應(yīng)答造成機體正常生理功能受損。

腸道微生態(tài)參與人體免疫調(diào)節(jié)，營養(yǎng)物質(zhì)代謝和病原體防御等重要生理功能，影響人體健康并與機體形成共生關(guān)系。Shaoling Lin等[4]表示腸道微生態(tài)通過膳食多酚及其代謝產(chǎn)物共同調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)代謝。腸上皮間淋巴細胞、固有層淋巴細胞和派爾集合淋巴結(jié)共同組成了腸相關(guān)淋巴組織，三者在固有免疫中發(fā)揮重要作用，而腸特異性淋巴細胞發(fā)揮更強大的適應(yīng)性免疫功能，可共同防御病原體。

三、肝硬化與腸道微生態(tài)

(一)乙肝肝硬化腸道微生態(tài)特征 乙型肝炎病毒(HBV)感染是肝硬化發(fā)生的主要病因之一，據(jù)統(tǒng)計[5]，我國肝硬化患者中有60%是由HBV感染所致。慢性乙肝病毒感染的發(fā)生和發(fā)展不僅取決于乙肝病毒載量、毒力和侵入途徑，而且與宿主的免疫功能和腸道菌群結(jié)構(gòu)有關(guān)[6]。

Sarangi等[7]發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者和健康人群組的腸道微生物群存在聚集差異，肝硬化患者的腸道微生物群多樣性降低，其優(yōu)勢菌(擬桿菌、硬桿菌和變形桿菌)的豐度相似，而厚壁菌門、藍細菌、螺旋體、迷蹤菌門和黏膠球形菌門豐度降低，并與健康組有顯著差異。由此可見，肝硬化患者腸道菌群多樣性降低，豐度減少且優(yōu)勢菌比例下降。研究人員猜測造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于腸道內(nèi)缺乏某種特定細菌從而導(dǎo)致腸道內(nèi)代謝失衡并使菌群豐度減少。

隨著肝硬化嚴重程度的加重，腸道菌群也同樣發(fā)生著變化。研究人員發(fā)現(xiàn)[8]，與健康對照組相比，肝硬化代償組和失代償組的腸道微生物群存在顯著的失調(diào)，硬桿菌屬、擬桿菌屬、變形桿菌屬和螺旋桿菌屬相對豐度等在代償期與失代償期患者體內(nèi)均顯著降低，而鏈球菌屬、巨嗜熱菌屬和嗜血桿菌屬等豐度升高。

造成肝硬化患者腸道菌群失調(diào)原因可能是由于患者的腸道動力改變、胃內(nèi)部pH值較高和結(jié)腸內(nèi)膽汁酸濃度較低。此外，膽汁酸濃度的降低還可能引起細菌的致病性增加和炎癥過度反應(yīng)。也有學(xué)者[9]認為肝硬化患者發(fā)生免疫功能障礙，誘發(fā)腸道PAMPs的產(chǎn)生，過度的炎癥因子被級聯(lián)激活刺激腸道黏膜，引起腸道黏膜屏障破壞和通透性改變，從而導(dǎo)致腸道菌群失衡[6,10]。

(二)酒精性肝硬化腸道微生態(tài)特征 酗酒已成為肝硬化發(fā)生的另一主要原因，酒精濃度可刺激腸道過度生長，酒精及其降解產(chǎn)物破壞腸上皮細胞，導(dǎo)致腸道通透性增大，炎癥反應(yīng)增強和腸源性PAMP(如內(nèi)毒素)含量增加。

有學(xué)者表示[3]，酒精的過量飲用與產(chǎn)丁酸鹽梭狀芽孢桿菌的物種數(shù)量減少和促炎性腸桿菌的數(shù)量增加有關(guān)。Dubinkina等[11]表示酒精性肝硬化與腸道菌群結(jié)構(gòu)和患者代謝能力的變化有關(guān)。在酒精性肝硬化人群中，肝硬化發(fā)展程度與多個益生菌群數(shù)量呈負相關(guān)，而酒精依賴性病原體包括促炎性腸桿菌科數(shù)量增加。以上結(jié)果均表明酒精因素及相關(guān)肝功能的紊亂對腸道微生物群具有負面影響，可導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)。

四、肝硬化并發(fā)癥腸道微生態(tài)相關(guān)性

(一)肝性腦病 肝性腦病是肝硬化后期常見的并發(fā)癥之一，其患者體內(nèi)腸道微生態(tài)同樣發(fā)生變化。Shang Liang表示[12]，人體內(nèi)有多種細菌存在，腸道微生物作為其中重要的組成部分之一調(diào)控著大腦活動與行為，菌群失衡可導(dǎo)致腦功能和精神障礙?，F(xiàn)研究已證實，氨在肝性腦病發(fā)病過程中扮演重要角色，一般認為肝硬化中的高氨血癥主要是由產(chǎn)生尿素酶的細菌分解尿素所致，因此大多數(shù)治療方法都針對這些產(chǎn)氨結(jié)腸細菌[13]。

在肝性腦病患者結(jié)腸固有菌同樣也發(fā)生變化。Jasmohan S Bajaj[14]對有明顯的肝性腦病癥狀的患者和沒有明顯癥狀的肝性腦病患者糞便標(biāo)本進行比較發(fā)現(xiàn)，二者糞便微生物組成并無明顯差異。相關(guān)人員表示定居在乙狀結(jié)腸黏膜表面和結(jié)腸黏膜固有層的細菌如毛螺菌科和瘤胃球菌科細菌，及其他屬如伯克霍爾德菌科屬、鏈球菌屬、堿性念珠菌屬和卟啉單胞菌科副桿菌屬等與肝性腦病患者的認知能力相關(guān)，對以上菌群變化進行檢測能更快的對肝性腦病發(fā)展情況實施監(jiān)控與評價。該實驗結(jié)果提示我們肝性腦病發(fā)病機制中在黏膜表面的菌群可能比腸管內(nèi)菌群更易或更早發(fā)生改變。因此，肝硬化和微生物群認知功能障礙的治療應(yīng)側(cè)重于胃腸道疾病，更在于對腸道菌群進行調(diào)控與干預(yù)。

現(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)肝性腦病患者唾液菌群穩(wěn)態(tài)也隨著疾病的進展而變化。Naga S Betrapally等[15]同時對糞便菌群和唾液菌群進行研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，在糞便標(biāo)本中，肝硬化患者的正常菌群如韋榮球菌科、瘤胃球菌科和梭狀芽孢桿菌相對豐度明顯較低，在肝性腦病患者體內(nèi)其數(shù)值進一步降低。在唾液標(biāo)本中，對照組和肝硬化患者的唾液微生物群表現(xiàn)出顯著差異，兩組患者唾液中鏈球菌的相對豐度均顯著高于糞便中鏈球菌的相對豐度，在即將發(fā)展為肝性腦病前患者中更為突出。該研究提示唾液菌群與腸道菌群穩(wěn)態(tài)緊密聯(lián)系，可為臨床治療提供新方向。

(二)肝腎綜合征 肝腎綜合征是指肝硬化患者腎臟無實質(zhì)性病變，但臨床有腎功能受損表現(xiàn)的疾病。目前有研究認為，NO的減少導(dǎo)致紅細胞因子生成減少和二甲基精氨酸水平的升高[16]。在晚期肝硬化患者中，腸道菌群失衡，二甲基精氨酸水平升高可降低腎小球濾過率，加重腎功能損害。同樣，感染可致腸黏膜屏障受損，造成菌群紊亂，進一步加重肝腎負擔(dān)。Theresa Bucsics等[17]表示,停止使用利尿劑和腎毒性藥物治療感染和胃腸道出血，而使用血管加壓藥如去甲腎上腺素等并與靜脈白蛋白聯(lián)合應(yīng)用可達到治療肝腎綜合征的較佳效果。

五、腸道微生態(tài)檢測手段

腸道微生物檢測手段目前包括傳統(tǒng)檢測手段，分子生物學(xué)技術(shù)，高通量測序技術(shù)和宏基因組學(xué)檢測，同時一些間接評價指標(biāo)也可以對腸道微生態(tài)進行評估，如腸道PH值測定，糞便性狀評價，糞便直接涂片，腸黏膜通透性相關(guān)指標(biāo)等及腸道菌群代謝產(chǎn)物測定，以上技術(shù)的綜合應(yīng)用可對腸道微生態(tài)狀態(tài)進行更為客觀全面準(zhǔn)確的評價。

六、腸道治療

眾多研究均表明腸道菌群失衡的調(diào)控是輔助治療肝硬化的重要手段之一。近年來也有越來越多的人員對此進行探討研究與試驗，為保持腸道微生態(tài)穩(wěn)定性提供新思路與治療手段。

(一)益生菌與益生元 益生菌是一類對人類健康有益，調(diào)節(jié)并改善微生態(tài)環(huán)境的非致病菌，雙歧桿菌與乳酸桿菌是發(fā)揮重要作用的益生菌。益生元是一種膳食補充劑，其通過選擇性的刺激一種或少數(shù)種菌落中的細菌的生長與活性而對寄主產(chǎn)生有益的影響從而改善寄主健康的不可被消化的食品成分，主要包括雙歧因子，異麥芽低聚糖，乳果糖和低聚果糖等。使用后可促進腸道蠕動，降低氨濃度和改善肝功能。但也有研究表明[18]有肝硬化患者在單純使用益生元后不良反應(yīng)增加，而聯(lián)合生物治療增加了非產(chǎn)尿素酶乳酸桿菌的含量，可降低血氨與內(nèi)毒素濃度，故二者聯(lián)合治療顯得尤為重要[19]。

(二)糞便移植 糞便移植可以對患者腸道微生態(tài)進行重建，對紊亂的腸道菌群結(jié)構(gòu)進行調(diào)節(jié)。糞便移植可改善肝性腦病患者的認知能力和增加腸道益生菌[20]。但是，這一治療手段也存在倫理和宗教等方面的問題，同時，其安全性也成為研究人員擔(dān)憂的重點，有報告稱[21]，將結(jié)腸癌患者的糞便植入無菌小鼠體內(nèi)后引起了腫瘤的發(fā)生。這些研究都提示我們需要謹慎對捐贈者進行篩選，嚴格按規(guī)程進行糞便移植操作。該治療手段還需更多的討論與研究。

(三)幼兒大便懸液灌腸法 田威[22]通過對1例腸道菌群失調(diào)的患者進行健康幼兒大便懸液灌腸治療，該方法治療后，患者腹瀉癥狀得到控制。該項臨床病例提示我們，幼兒大便懸液灌腸法作為新興治療肝硬化腸道菌群失調(diào)的手段，可加大病例治療數(shù)目從而得到更可靠客觀的療效。

(四)人工細菌改造 隨著分子生物學(xué)與基因組學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，通過人工引入基因表達調(diào)節(jié)系統(tǒng)對腸道菌群進行改造，達到肝硬化患者腸道微生態(tài)的穩(wěn)定。

七、討論與展望

肝臟與腸道微生態(tài)通過肝腸軸緊密聯(lián)系在一起，當(dāng)肝臟功能受損時，腸道菌群紊亂，導(dǎo)致腸道菌群異位及腸黏膜屏障受損，釋放內(nèi)毒素及炎癥因子入血，進一步損害肝功能，加重肝硬化程度。通過對腸道微生態(tài)的研究及調(diào)控手段的認知探索，我們可以通過人工干預(yù)進行腸道菌群調(diào)控從而使其保持平衡狀態(tài)，為肝硬化治療提供更全面的方案。但是，目前有一些方面仍值得繼續(xù)探討，如不同級別肝功能患者體內(nèi)腸道微生態(tài)是否有區(qū)別，從而可以選擇針對治療；腸道微生態(tài)內(nèi)真菌作為一大組成部分其如何發(fā)揮作用，是否有手段進行干預(yù)；腸道微生態(tài)的治療方法如糞便移植和人工改造等仍存在一些問題，需要進一步探討。對肝硬化患者腸道微生態(tài)進行研究，通過調(diào)控腸道微生態(tài)對肝臟疾病治療提供新的思路與方向。