自身免疫性肝病與腸道菌群失調(diào)的研究進展

李變玲， 黃會芳

1.山西醫(yī)科大學，山西 太原 030001；2.山西醫(yī)科大學第一醫(yī)院消化內(nèi)科

近半個世紀以來，盡管肝炎疫苗普遍接種、血液制品嚴格管理及抗病毒藥物不斷升級，但我國肝病的患病率仍居高不下，究其原因發(fā)現(xiàn)自身免疫性肝病(autoimmune liver diseases，AILD)占據(jù)重要位置。AILD與病毒性肝炎、酒精性肝病、藥物性肝損傷及遺傳因素所致的肝病截然不同，是自身的免疫反應超過正常的生理極限而引起的肝損傷，進而表現(xiàn)出肝功能異常及相應癥狀的一組臨床癥候群。AILD主要包括自身免疫性肝炎(autoimmune hepatitis，AIH)、原發(fā)性膽汁性膽管炎(primary biliary cholangitis，PBC)、原發(fā)性硬化性膽管炎(primary sclerosing cholangitis，PSC)及這三種疾病中任意兩種兼有的重疊綜合征。目前AILD的發(fā)病機制尚不明確，大多數(shù)學者認為可能是遺傳、免疫、環(huán)境等多個因素共同參與的結(jié)果。但近幾年的研究發(fā)現(xiàn)肝臟作為一種免疫器官，收集來自胃腸道、脾臟的血液，對來自腸道的具有免疫原性的代謝產(chǎn)物發(fā)揮首過效應，腸道菌群豐度和種類的變化直接影響腸道內(nèi)容物的代謝，進而影響肝臟的免疫耐受。隨著腸道微生物研究的深入和AILD發(fā)病率的升高，腸道菌群的失調(diào)與AILD的關系也越來越引起研究者的關注。

1 腸道菌群與腸道菌群失調(diào)

1.1 腸道菌群及其生理功能人類胃腸道是一個龐大且復雜的微生態(tài)系統(tǒng)，主要由細菌、真菌、古生菌、病毒等一系列微生物構(gòu)成，其總數(shù)可達1014個，約為人體組織細胞數(shù)量的10倍，這些正常腸道內(nèi)的微生物群體被稱為腸道菌群。健康成人腸道菌群主要以細菌為主，可達55屬1 000種以上(包括需氧菌、兼性厭氧菌和厭氧菌)，其中以雙歧桿菌及類桿菌為主的厭氧菌居多。同時，腸道菌群相當于人體“第二基因組”，其編碼約330萬個基因，約為人體自身基因數(shù)量的150倍以上，且包含著大量重要的遺傳信息[1]。正常生理狀態(tài)下，人體消化道內(nèi)菌群數(shù)量及種類隨著部位的不同而有所差異，但其互利共生始終處于動態(tài)平衡狀態(tài)中。十二指腸及空腸主要以鏈球菌、葡萄球菌等需氧菌為主，回腸主要以腸桿菌及厭氧菌為主，結(jié)腸及直腸主要以厭氧菌為主，包括擬桿菌、毛螺旋菌、雙歧桿菌、真桿菌等，且細菌數(shù)量沿消化道自上而下逐漸增加。Hollister等[2]研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群在個體間的差異較大。隨著人體飲食譜的改變，腸道菌群的組分也會發(fā)生改變，且很難逆轉(zhuǎn)，Sonnenburg等[3]通過對小鼠動物模型研究，給予小鼠高纖維飲食，其腸道菌群組分可發(fā)生變化，換用低纖維飲食后小鼠的腸道菌群數(shù)量及組分明顯減少，其中以擬桿菌為著，再次恢復高纖維飲食，腸道菌群的多樣性卻難以逆轉(zhuǎn)。腸道微生物在維持正常生理結(jié)構(gòu)及功能上發(fā)揮重要作用，其主要參與生物屏障、機體代謝、營養(yǎng)攝入、免疫抗炎等生理活動，因此腸道菌群又被稱為“虛擬的代謝器官”。

1.2 腸道菌群失調(diào)各種因素導致人體內(nèi)環(huán)境發(fā)生紊亂時，腸道微生物各菌群之間的平衡被打破，有利菌群、條件致病菌及有害菌在數(shù)量、種類、比例及生物活性等方面發(fā)生變化，稱為腸道菌群失調(diào)，其發(fā)生率為2%～3%。引起腸道菌群失調(diào)的因素多樣而復雜，主要與年齡、飲食、環(huán)境、藥物、遺傳、精神壓力等因素有關。先前研究[4]發(fā)現(xiàn)，隨著年齡的增長，腸道內(nèi)的益生菌逐漸減少，潛在的條件致病菌逐漸增加。Lane等[5]報道，在低渣飲食中適當加入膳食纖維對維持腸道的正常結(jié)構(gòu)及生理功能有重要意義。Lutgendorff等[6]研究發(fā)現(xiàn)，人精神壓力長期處于高強度狀態(tài)下可導致腸道內(nèi)的有益菌乳酸桿菌數(shù)量減少，相反潛在優(yōu)勢菌大腸埃希菌的數(shù)量增加。近年來，隨著抗生素的大量不規(guī)范使用，腸道內(nèi)有益菌厭氧菌急劇減少，耐藥菌過度繁殖，導致腸道內(nèi)的微生態(tài)平衡被打破，腸道定植抵抗力降低。有研究發(fā)現(xiàn)抗生素對腸道菌群的影響程度與其使用劑量具有較好的相關性[7]。

2 AILD與腸道菌群失調(diào)的關系

人體肝臟與腸道在胚胎分化階段均起源于前腸，腸道的淋巴細胞來源于肝臟，故這兩個器官在結(jié)構(gòu)與功能上有著千絲萬縷的聯(lián)系。肝臟70%的血供來源于門靜脈，門靜脈主要收集來自胃腸道及脾臟的血液，其中多種細菌及其代謝產(chǎn)物、食源性抗原、環(huán)境毒素等也可以進入肝臟，但在正常情況下，肝臟中的固有免疫系統(tǒng)激活清除這些有害物質(zhì)。同時肝臟分泌的膽汁、炎癥因子等進入腸道影響腸道菌群的組成及其功能，這一現(xiàn)象早在1998年被Marshall學者發(fā)現(xiàn)并提出了著名的“腸-肝軸”學說[8]。近十幾年來，隨著對該學說逐漸深入的認識，腸道菌群在AILD發(fā)生發(fā)展中的作用也越來越受關注。隨著腸道菌群豐度及數(shù)量的改變，肝臟對腸道微生物及其產(chǎn)物的免疫耐受被打破，進而引起機體強烈的免疫反應，觸發(fā)或參與AILD的發(fā)病，最終可出現(xiàn)終末期的肝衰竭。

2.1 AIH與腸道菌群失調(diào)AIH是機體產(chǎn)生針對肝細胞的自身抗體及自身反應性T淋巴細胞觸發(fā)的肝臟炎癥性疾病，以界面性肝炎、血液循環(huán)中自身抗體陽性、高免疫球蛋白G和(或)高γ-球蛋白血癥為特征。根據(jù)其自身免疫性血清學特征的不同分為AIH-1型和AIH-2型，AIH-1型患者表現(xiàn)為抗平滑肌抗體和(或)抗核抗體陽性，或抗可溶性肝抗原/肝胰抗原抗體陽性；而AIH-2型患者表現(xiàn)為抗肝腎微粒體抗體-1型和(或)抗肝細胞溶質(zhì)抗原-1型陽性?；谌巳旱牧餍胁W研究發(fā)現(xiàn)，AIH是一種相對罕見的慢性肝病，年發(fā)病率為(0.67～1.9)/100 000，患病率接近(4～42.9)/100 000，且因地理位置和種族人群的不同，年發(fā)病率和患病率差異很大[9-10]。AIH可發(fā)生在任何年齡段，但多見于30～40歲的年輕女性。迄今為止，AIH發(fā)病機制尚未十分明確。對AIH與腸道菌群的相關研究大多集中在動物模型上，Yuksel等[11]對HLA-DR3+轉(zhuǎn)基因AIH模型小鼠的糞便行16S rRNA基因測序分析顯示，HLA-DR3+小鼠腸道中的菌群豐度及其多樣性均減少。近年來，盡管對AIH不斷深入研究，但關于AIH患者肝組織特異性細菌的研究依然較少，Manfredo Vieira等[12]研究發(fā)現(xiàn)，AIH患者肝組織中鶉雞腸球菌的豐度明顯增高。Lin等[13]研究也證實，AIH患者與正常對照組相比，其腸上皮細胞結(jié)構(gòu)蛋白明顯減少，細菌產(chǎn)物脂多糖明顯升高，腸道需氧菌(大腸埃希菌和腸球菌等)的豐度基本保持原來水平，而腸道厭氧菌(雙歧桿菌和乳酸菌等)豐度減少。隨后我國學者的研究結(jié)果與上述研究保持一致[14]。

2.2 PBC與腸道菌群失調(diào)PBC是一種由免疫介導的慢性、進行性的非化膿性、破壞性炎癥，最初表現(xiàn)為肝內(nèi)膽管炎癥，未經(jīng)規(guī)律診治可出現(xiàn)肝內(nèi)小膽管破壞導致膽汁性膽管炎，進一步可發(fā)展至肝纖維化、肝硬化甚至肝衰竭。據(jù)報道，PBC的患病率約為40/100 000[15]，我國對該病的報道相對較晚，至今仍無確切的流行病學資料。近年來，隨著AILD抗體檢測的大量普及，國內(nèi)報道顯示PBC的患病率呈逐年上升趨勢，但其確切的病因及發(fā)病機制尚未明確，既往普遍認為PBC是遺傳因素與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，PBC患者一級親屬發(fā)生PBC的概率高于一般人群，Smyk等[16]研究表明，PBC的發(fā)病在同卵雙胞胎中的一致性水平高于在異卵雙胞胎中的一致性；環(huán)境因素包括吸煙、尿路感染、染發(fā)和燙發(fā)等，通常認為是遺傳易感個體在一個或多個環(huán)境因素作用下，打破機體免疫平衡導致PBC。臨床研究顯示，反復尿路感染的患者確診為PBC的概率高達29%，而對照組僅有17%[17]。研究數(shù)據(jù)[18-19]顯示，性別、年齡差異也在PBC的發(fā)病中起著重要作用，PBC多發(fā)于女性，男女比例約為1∶10，以50歲以上為著。

膽管細胞不僅承擔著濃縮膽汁及運輸膽汁的作用，而且其細胞表面存在著許多病原體的識別受體，腸道共生細菌的減少可能導致腸道條件致病性或免疫原性微生物大量增殖，刺激肝臟中膽管細胞高表達模式識別受體Toll樣受體(TLR4)，激活轉(zhuǎn)錄因子核因子κB(NF-κB)，誘導膽管細胞產(chǎn)生腫瘤壞死因子-β(TNF-β)、白介素-18(IL-18)和干擾素(IFN)等炎性反應因子，最終導致成纖維細胞增殖及細胞外基質(zhì)分泌。同時腸道微生物或衍生物，如內(nèi)毒素脂多糖(LPS)、脂磷烯酸和肽聚糖可導致腸道通透性增加，使腸道內(nèi)的內(nèi)毒素通過“腸-肝對話”進入肝臟，也可引起炎癥反應，可見腸道微生物在PBC中的作用不可忽視。目前已有大量研究資料表明腸道菌群與PBC發(fā)病相關，約95%的PBC患者血清中可見針對丙酮酸脫氫酶復合體(PDC-E2)抗原的抗線粒體抗體(AMA)，而AMA可與大腸桿菌的PDC-E2發(fā)生交叉免疫反應[20]。Bogdanos等[21]研究也證實，PBC患者血清中存在與腸道細菌(分枝桿菌及乳酸桿菌等)發(fā)生交叉免疫反應的PDC-E2抗體。近幾年，關于PBC患者中腸道菌群的分析研究頗受關注。Lv等[22]通過分析42例早期PBC患者的腸道菌群，發(fā)現(xiàn)腸道有益菌(如：產(chǎn)酸桿菌、乳酸菌、埃氏擬桿菌等)豐度減少，而一些機會致病菌(如腸桿菌科、奈瑟氏球菌、螺旋菌、韋榮球菌、副流感嗜血桿菌等)增加。

2.3 PSC與腸道菌群失調(diào)PSC是一種慢性、免疫介導的膽汁淤積性肝病，以進行性炎癥為特征，可導致肝內(nèi)外膽管多灶性狹窄和膽汁性肝硬化，一半以上的終末期患者需要肝移植。關于PSC的流行病學研究數(shù)據(jù)相對較少，國外研究發(fā)現(xiàn)其患病率為(1.3～16.2)/100 000，發(fā)病率為(0.41～1.22)/100 000，近年來，PSC的患病率逐年上升，以40歲左右的男性為主[23]。PSC的發(fā)病機制至今尚未明確，長期以來，基礎和臨床研究結(jié)果均支持腸道菌群可能在PSC發(fā)病中起作用，近期研究發(fā)現(xiàn)60%～80%的PSC患者合并炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)，最常見的是潰瘍性結(jié)腸炎(UC)，而3%的IBD患者也可并發(fā)PSC[24-25]，由此可見，IBD是PSC的最大危險因素。Lemoinne等[26]研究發(fā)現(xiàn)，PSC患者腸道微生物的多樣性、種類及豐度均減少，且這些微生物改變是由PSC引起，與IBD無關，同時該團隊還意外觀察到PSC患者外生酵母的比例增加，而釀酒酵母的比例減少。Torres等[27]收集30例結(jié)腸炎患者的新鮮糞便，并利用16S rRNA序列分析糞便中的微生物發(fā)現(xiàn)，PSC-IBD患者表現(xiàn)出瘤胃球菌和梭桿菌數(shù)目增多，而Dorea、韋榮球菌、毛螺菌屬、Blautia和羅氏菌屬細菌數(shù)目均減少；采用高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法測定糞便膽汁酸，觀察到在PSC-IBD中腸道微生物群與膽汁酸之間存在獨特的相關性，腸道菌群可能通過影響膽汁酸代謝及腸道微環(huán)境參與PSC發(fā)?。贿€發(fā)現(xiàn)隨著PSC疾病嚴重程度的增加，韋榮球菌屬數(shù)目也增加。Kummen等[28]同樣也發(fā)現(xiàn)PSC患者與IBD患者及健康對照組相比，韋榮球菌屬豐度明顯增加，且與臟器纖維化相關。

3 抗生素在AILD中的應用

近年來，在AILD的藥物治療方面，以腸道微生物為治療核心的研究從未停止但仍集中于一些小樣本數(shù)據(jù)研究。如今，關于抗生素在AILD中的應用研究多集中于PSC患者。既往研究發(fā)現(xiàn)一些抗生素可能降低腸道微生物負荷，減少膽管及膽汁中的大量細菌及其代謝產(chǎn)物，進而在一定程度上改善了患者的臨床癥狀。Silveira等[29]研究發(fā)現(xiàn)，米諾環(huán)素可顯著降低PSC患者的ALP水平。Zhu等[30]通過對PSC患者薈萃分析發(fā)現(xiàn)，與熊去氧膽酸 (UDCA)組、UDCA聯(lián)合嗎替麥考酚酯(MMF)組、安慰劑組相比，UDCA聯(lián)合甲硝唑用藥組堿性磷酸酶(ALP)水平顯著降低，且其反映疾病活動性的肝生化指標及肝組織學參數(shù)有改善趨勢。近期研究認為，萬古霉素可抑制機體針對細菌的免疫反應，從而減少細菌產(chǎn)物的生成[31]，Rahimpour等[32]對29例PSC患者隨訪研究發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組相比，口服萬古霉素12周后，萬古霉素組的梅奧(Mayo)風險評分、ALP、谷氨酰胺轉(zhuǎn)肽酶及患者的疲勞、瘙癢等臨床癥狀較治療前均顯著下降。我國學者也發(fā)現(xiàn)，與安慰劑組相比，萬古霉素組在治療10周后的ALT、谷草轉(zhuǎn)移酶(AST)、γ谷氨?；D(zhuǎn)移酶(GGT)水平明顯下降，差異均有統(tǒng)計學意義(P<0.05)[33]。

4 總結(jié)與展望

總之，越來越多的研究證實腸道菌群失調(diào)在AILD的病程中發(fā)揮著重要的作用，但目前關于AILD的大多數(shù)研究仍處于動物模型階段，尤其我國對AILD的相關研究處于剛剛起步階段，尚缺乏關于AILD的相關流行病學資料，臨床實踐仍有較高的誤診率與漏診率，近年來，隨著宏基因組學技術(shù)的飛速發(fā)展，AILD疾病的相關研究取得了很大的進步，但AILD腸道菌群的相關臨床研究有待加強。在今后的研究中，仍需大量學者開展大樣本或多中心的前瞻性研究，為腸道菌群致AILD作用機制提供直接證據(jù)，為以腸道菌群為靶點的治療方案提供信息指導，為制定我國關于AILD的診療指南提供理論依據(jù)。