腸道菌群與肝纖維化的相關(guān)性*

齊 碩 綜述 畢研蒙 審校

(濟(jì)寧醫(yī)學(xué)院中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院，濟(jì)寧 272067)

肝纖維化是一個病理生理動態(tài)過程，由各類致病因子引發(fā)的肝內(nèi)結(jié)締組織異常增殖。肝臟與腸道在疾病發(fā)生與發(fā)展中有一定的相關(guān)性，肝同腸道間的解剖與功能聯(lián)系具備一定特殊性——肝中75%的血液源自門靜脈，內(nèi)含眾多營養(yǎng)成分以及有益菌，然也有一定量的雜質(zhì)與有害菌[1]。隨著腸道菌群與肝纖維化的深入研究，在慢性肝病的發(fā)展過程中發(fā)現(xiàn)了腸道菌群構(gòu)比的改變，提示腸道菌群與肝纖維化進(jìn)程存在一定的相關(guān)性，但具體詳細(xì)的影響機(jī)制仍在進(jìn)一步研究中。腸道微生態(tài)改變與肝臟疾病的形成發(fā)展顯著相關(guān)[2]，對肝硬化(LC)患者病情發(fā)展可能起到促進(jìn)作用[3]。腸道菌群的失調(diào)使有毒代謝產(chǎn)物增加，導(dǎo)致肝臟的炎癥損傷，加重肝臟病變并促進(jìn)慢性乙肝向LC的發(fā)展，嚴(yán)重影響患者預(yù)后[4]。目前，腸道菌群已成為肝纖維化進(jìn)程的研究熱點(diǎn)之一，而腸道菌群影響肝纖維化進(jìn)程的相關(guān)機(jī)制仍是當(dāng)今研究的爭論焦點(diǎn)。

1 腸道菌群的微生態(tài)與失調(diào)

1.1 微生態(tài)系統(tǒng)

人體胃腸道屬于一類復(fù)雜、龐大的微生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)成含細(xì)菌、病毒、古生菌以及真菌等，其總量約1014個。此類正常腸道中的微生物群體有“腸道菌群”之稱。健康成人主要的腸道菌群是細(xì)菌，有55屬，種類量超過了1 000,厭氧菌在其中占絕對優(yōu)勢，此類菌中主要是雙歧桿菌與類桿菌。此外，腸道菌群有“第二基因組”之稱，負(fù)責(zé)對330萬個左右的基因進(jìn)行編碼，同時內(nèi)含眾多關(guān)鍵性遺傳信息[5]。這些菌門中，豐度最高的為擬桿菌門，厚壁菌門次之，豐度較低的為變形菌門與放線菌門[6]。其多樣性、構(gòu)成同諸多因素顯著相關(guān)，包括個體差異、年齡、飲食等[7-8]。龐大的菌群生態(tài)系統(tǒng)也在維持著腸道的結(jié)構(gòu)。腸道菌群為微生物群的關(guān)鍵構(gòu)成之一，對腸黏膜的通透性與完整性起維持作用，腸道菌群的相對豐度改變能夠使生理平衡發(fā)生變化，引發(fā)腸內(nèi)外病變。腸道微生物在早期肝病肝損傷方面起到一定誘導(dǎo)與促進(jìn)作用[9]。

近年來，人們對益生菌功能的研究日益深入，有關(guān)益生菌對宿主的作用、益生菌調(diào)節(jié)腸道生理功能、益生菌與腸道黏膜免疫關(guān)系、益生菌在調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)菌群平衡中的作用等方面的研究已有大量相關(guān)報道。腸道微生態(tài)系統(tǒng)在機(jī)體中占有重要地位，關(guān)系到人類體內(nèi)正常代謝、自身免疫、血壓調(diào)控、過敏反應(yīng)、對抗癌癥的生理功能，該微生態(tài)系統(tǒng)一旦失調(diào)，就會直接或間接地引起相應(yīng)生理功能的改變，進(jìn)而引發(fā)疾病。

1.2 腸道菌群平衡的失調(diào)

基于細(xì)菌于腸道內(nèi)的數(shù)量占比，存在優(yōu)勢菌群、次要菌群之分。前者系腸道菌群內(nèi)占多數(shù)或?yàn)檩^大種群密集度表現(xiàn)的細(xì)菌，含類桿菌屬、梭菌屬、優(yōu)桿菌屬、瘤胃球菌屬以及雙歧桿菌屬等專性厭氧菌。此類腸道菌群對于宿主表現(xiàn)出一定生理活性，同整個菌群機(jī)能存在顯著聯(lián)系，關(guān)系到菌群對宿主的生理病理影響。后者以需氧菌(或兼性厭氧菌)為主，包括鏈球菌、大腸桿菌等，存在高流動性表現(xiàn)，具備潛在致病性。正常狀態(tài)下，兩種菌群保持平衡狀態(tài)，共同參與人體的生理反應(yīng)。當(dāng)各類因素引發(fā)機(jī)體環(huán)境失衡時，會破壞腸道微生物所有菌群的生態(tài)平衡，改變上述兩類腸道菌群在細(xì)菌數(shù)量、占比、種類、存活部位與生物機(jī)能。影響菌群失調(diào)的因素復(fù)雜多樣，主要包括年齡、疾病、壓力、飲食、生活作息。若人的精神壓力長時間呈高強(qiáng)度狀態(tài)，會降低腸道中有益菌乳酸桿菌量，反之上調(diào)大腸埃希菌此潛在優(yōu)勢菌量[10]。乙肝感染可改變?nèi)梭w腸道菌群結(jié)構(gòu)，減少慢性乙肝患者腸道菌群的多樣性，使雙歧桿菌、羅氏菌屬及類桿菌等益生菌數(shù)量顯著降低，而腸球菌、腸桿科細(xì)菌及酵母菌等條件致病菌顯著增多[11]。

2 腸道菌群與肝纖維化

2.1 腸道菌群失調(diào)與肝纖維化的相關(guān)性

在肝臟修復(fù)愈合期間，肝臟損傷大多并發(fā)肝纖維化，若未及時消除損傷因素，纖維化長時間存在，可演變?yōu)長C。其病因眾多，臨床領(lǐng)域以病毒性肝炎、自身免疫性疾病、脂肪肝與酒精肝等為主。近年研究結(jié)果顯示，在慢性肝病變方面，腸道菌群的構(gòu)成、活性與豐度見某種程度的變化[12-15]。肝纖維化為各類病因所致肝損傷后細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉積(或瘢痕產(chǎn)生)的過程，若未獲得有效控制，會演變成LC，嚴(yán)重的會惡化為肝癌。臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，進(jìn)展期肝纖維化患者大多合并大腸桿菌和變形桿菌量的提高表現(xiàn)，還有厚壁菌門的下降[16]。

腸道菌群失調(diào)與肝纖維化的發(fā)生密切相關(guān)。肝纖維化的發(fā)生可導(dǎo)致腸道菌群的失調(diào)，同樣，腸道菌群的失調(diào)也會加劇肝纖維化進(jìn)程[17]。隨著肝臟疾病的不斷增長及對慢性肝病的不斷深入研究，肝纖維化的發(fā)展和腸道菌群間存在密切關(guān)系。王杏雨等[18]研究發(fā)現(xiàn)益生菌治療可提高慢性乙肝患者腸道有益菌的含量，并使條件致病菌含量下降,與此同時，患者肝功能指標(biāo)(AST、ALT、TBIL)及肝纖維指標(biāo)(HA、LN、PCIII、IV-C)均顯著下降，肝功能得到了不同程度的改善。鄭婷婷等[19]研究發(fā)現(xiàn)慢性乙肝患者中擬桿菌門豐度顯著高于健康人，LC患者變形菌門豐度顯著高于健康人，而普氏菌屬、噬膽菌屬、Blautia屬豐度相比健康人減少。Zheng等[20]研究發(fā)現(xiàn)對肝纖維化小鼠行葉綠素干預(yù)可對失衡菌群進(jìn)行糾正，由此影響相關(guān)炎癥途徑，達(dá)成逆轉(zhuǎn)肝纖維化目的?？梢姡c道菌群與肝纖維化的發(fā)展顯著相關(guān)[21]。目前研究認(rèn)為，腸道菌群紊亂引發(fā)肝纖維化方面，主要機(jī)制為腸道屏障機(jī)能受損，腸壁通透性上升、內(nèi)毒素生成增多[22-23]。因此，腸道菌群失調(diào)對于慢性肝病的早期診斷和預(yù)防，提供了相關(guān)指標(biāo)的診斷依據(jù)，有著不可忽視的地位。

2.2 腸道菌群參與肝纖維化的過程

肝纖維化為各類病因造成慢性肝損傷而引發(fā)的一類進(jìn)展性病變，表現(xiàn)為肝組織ECM的生成同降解間的平衡喪失，使得肝組織積聚眾多ECM。ECM大多產(chǎn)生自激活態(tài)肝星狀細(xì)胞(HSC)，HSC活化為肝纖維化的關(guān)鍵步驟[24]。肝臟中諸多不同細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑搭建起復(fù)雜的細(xì)胞間溝通網(wǎng)絡(luò)，共同影響肝纖維化形成與發(fā)展[25]。肝臟是機(jī)體最大免疫器官，其內(nèi)分布著眾多吞噬細(xì)胞，諸如巨噬細(xì)胞等，吞噬血液所含異物(諸如細(xì)菌等)，在保護(hù)機(jī)體健康方面價值突出[26]。不同病因的肝臟疾病對于腸道微生物環(huán)境的影響各不相同。由膽管結(jié)扎術(shù)引起的肝纖維化,早期腸道內(nèi)細(xì)菌的過度生長,但腸道菌群的組成尚未受到影響。而由慢性CCl4誘導(dǎo)的肝纖維化僅在纖維化進(jìn)展后期才影響腸細(xì)菌的組成[27]。相關(guān)研究已證實(shí)腸道菌群參與Toll樣受體(TLRs)相關(guān)途徑調(diào)控肝纖維化，并把TLRs因子當(dāng)作為腸道菌群調(diào)控肝纖維化的一個重要因子。

作為模式識別受體，TLRs同樣發(fā)揮著關(guān)鍵作用，包含10種類型，可對病原相關(guān)分子模式(DAMPs)加以識別，促發(fā)若干炎性活動。作為免疫系統(tǒng)內(nèi)的關(guān)鍵因子，TLRs在腸道菌群調(diào)控肝病變方面扮演著重要“媒介”角色[28-30]。

當(dāng)發(fā)生肝纖維化時，腸道菌群過度增生紊亂，同時存在腸道高滲透性與脂多糖(LPS)量提高。通過門靜脈，菌群向肝內(nèi)轉(zhuǎn)移，被TLR4(處于枯否細(xì)胞)識別，由此使固有免疫系統(tǒng)活化，誘發(fā)炎性活動，提高肝纖維化發(fā)展速度[31]。

NF-κB基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子同機(jī)體炎癥、免疫活動相關(guān)，并對細(xì)胞機(jī)能具有維持作用，在各類細(xì)胞漿內(nèi)大量分布。其對諸多物質(zhì)的表達(dá)具調(diào)節(jié)作用，包括細(xì)胞因子、轉(zhuǎn)錄因子、生長因子與趨化因子等，與免疫應(yīng)激、細(xì)胞周期、細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡、生長分化顯著相關(guān)，阻止HSC凋亡，促進(jìn)HSC存活和增殖[25]。在缺失TLR4的肝纖維化小鼠體內(nèi)，會降低MyD-88與NF-κB相關(guān)途徑表達(dá)，緩解菌群所致炎癥，逆轉(zhuǎn)肝纖維化，且肝功能有所恢復(fù)。表明腸道菌群經(jīng)由途徑TLR4/MyD-88/NF-κB使得肝纖維化加劇[32]。

Hackstein等[33]提出，李斯特菌感染肝纖維化小鼠后，肝內(nèi)干擾素(IFN)-β含量增加，IL-10生成增多，而IL-1β、IL-12及IFN-γ生成受抑，延緩肝纖維化。Pant等[34]提出，腸道菌群代謝物丁鹽酸對肝癌細(xì)胞系huh7細(xì)胞系中miR-22高表達(dá)具誘導(dǎo)作用，后者可使SIRT-1表達(dá)下調(diào)。SIRT-1低表達(dá)，經(jīng)由干擾p-AKT途徑，對肝癌細(xì)胞增生進(jìn)行有效抑制，并生成ROS，加速胱天蛋白酶(CASP)-9、CASP-3的激活，由此加快肝癌細(xì)胞凋亡，抑制肝癌發(fā)展。

龐大的腸道菌群系統(tǒng)可通過TLRs因子、TLR4/MyD-88/NF-κB通路、腸道菌群代謝物參與并加重肝纖維化進(jìn)程，提示可通過抑制TLRs因子、TLR4/MyD-88/NF-κB通路及腸道菌群代謝物丁鹽酸的表達(dá)對慢性肝臟疾病進(jìn)行治療和干預(yù)。

2.3 “腸-肝軸”與肝纖維化

隨著“腸-肝軸”理論日益被廣泛地接受和肯定，在肝臟疾病發(fā)生機(jī)制中，人們越來越重視腸道的重要性。Marshall于1998年建立“腸-肝軸”概念，系腸道受傷害后，除了可傷及腸屏障機(jī)能，門靜脈系統(tǒng)內(nèi)侵入眾多細(xì)菌與內(nèi)毒素;同時此類內(nèi)毒素可活化肝臟所含巨噬細(xì)胞等，進(jìn)而產(chǎn)生若干炎性介質(zhì),各類細(xì)胞因子炎癥介質(zhì)間攝像頭作用、互相影響，搭建起復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),由此傷及腸道黏膜與遠(yuǎn)隔器官[35]。

基于生理學(xué)層面分析，“腸-肝軸”在腸道微生物群同肝臟聯(lián)系方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用[36]。生理上肝臟同腸道間的雙向互動，一方面，經(jīng)由膽管，肝臟進(jìn)行膽汁與其它生物活性介質(zhì)的排泄，此為同腸道互動;另一方面，經(jīng)由門靜脈，代謝營養(yǎng)物向肝臟輸送，此為腸道細(xì)菌與其產(chǎn)物、炎性因子、內(nèi)毒素也經(jīng)由門靜脈轉(zhuǎn)運(yùn)，由此導(dǎo)致肝臟同腸道微環(huán)境的緊密聯(lián)系，由此引發(fā)病變[37]。在腸道受損方面，肝細(xì)胞因子的主要作用機(jī)制為膽汁的腸-肝循環(huán)[38-39],其它致因還包括經(jīng)由全身血液循環(huán)移至腸道內(nèi)[39]。因此，在生理層面，肝臟同腸道連接密切，且互相作用，當(dāng)發(fā)生病變時，可對諸多疾病的形成與轉(zhuǎn)歸產(chǎn)生影響。

腸道遭受打擊后,腸屏障功能受損及肝臟內(nèi)的巨噬細(xì)胞(Kupffer細(xì)胞)等被內(nèi)毒素激活，并釋放炎癥因子，構(gòu)成一個復(fù)雜的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而形成惡性循環(huán)，進(jìn)一步加劇對肝臟的損傷。在干預(yù)肝纖維化的同時，也要隨時關(guān)注其腸道功能，盡可能地延緩對肝纖維化的進(jìn)一步加劇。

3 小結(jié)與展望

腸道菌群作為當(dāng)今的研究熱點(diǎn)，通過對有益菌的數(shù)量、菌群微生態(tài)系統(tǒng)的平衡、糞便腸道菌群DNA、TLRs因子、NF-κB相關(guān)通路、腸道菌群代謝物、腸-肝軸理論等的研究，均已證實(shí)與肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展過程中有著重要的聯(lián)系，并對慢性肝病的防治提供了新的思路和方法。但是，人體的腸道菌群如此龐大，至于腸道菌群影響肝纖維化進(jìn)程的相關(guān)機(jī)制仍是當(dāng)今研究的爭論焦點(diǎn)，以及對某些具體的腸道菌群和相關(guān)分子通路處于進(jìn)一步的研究狀態(tài)中，相關(guān)研究人員可以對如何通過靶向調(diào)節(jié)腸道菌群、分子通路對肝纖維進(jìn)行干預(yù)進(jìn)行更深入的探討和研究。