失代償期肝硬化與腸道微生態(tài)的研究現(xiàn)狀

楊佳 陳平

肝硬化是多種慢性肝病的終末表現(xiàn)，從代償期逐步向失代償期進(jìn)展的過程中會(huì)出現(xiàn)各種復(fù)雜并發(fā)癥，影響患者生活質(zhì)量及預(yù)后。研究顯示，代償期肝硬化到失代償期肝硬化的年進(jìn)展率約為3%[1]，5年死亡率為85%[2]。在現(xiàn)有醫(yī)療水平下，唯一可靠的延長失代償期肝硬化患者生命的治療方式是肝移植，但由于捐獻(xiàn)肝臟短缺、相關(guān)費(fèi)用較高以及手術(shù)操作復(fù)雜等因素大大限制了其應(yīng)用，失代償期肝硬化進(jìn)展的影響因素以及相關(guān)并發(fā)癥的病因及治療措施等成為臨床研究熱點(diǎn)。由于肝臟和腸道有著相同的胚胎起源，近年來，人們越來越關(guān)注腸道微生態(tài)與肝臟疾病的關(guān)系，隨著對“腸-肝軸”的深入認(rèn)識，結(jié)合腸道微生態(tài)學(xué)的研究進(jìn)展，越來越多的臨床證據(jù)表明，失代償期肝硬化多種并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展與腸道微生態(tài)失衡有關(guān)。分析和研究“腸-肝軸”對于進(jìn)一步了解失代償期肝硬化的發(fā)病機(jī)制、完善防治措施具有重要意義?，F(xiàn)對微生物群在失代償期肝硬化并發(fā)癥中的作用及其在防治肝硬化方面的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析總結(jié)。

1 “肝-腸”軸在腸道微生態(tài)與肝硬化中的作用

Marshall在1998年基于腸道微生態(tài)系統(tǒng)和肝腸循環(huán)提出“腸-肝軸”理論，這一術(shù)語強(qiáng)調(diào)了兩個(gè)器官之間密切的解剖和功能關(guān)系，肝臟位于腸道附近，通過門靜脈接收其75%的血液供應(yīng)。肝臟作為人體的解毒器官，長期暴露于機(jī)體消化和吸收的產(chǎn)物以及脂多糖（LPS）等細(xì)菌成分中。生理情況下，該軸可以通過多種機(jī)制維持肝腸代謝平衡，避免宿主遭受腸道潛在有害和有毒物質(zhì)的侵害。對于腸道而言，腸道菌群之間的競爭可以刺激胃腸道免疫系統(tǒng)，從而減少病原體，自身的腸黏膜屏障可以阻止大多病原體進(jìn)入肝臟。另一方面，肝臟自身免疫系統(tǒng)保持對無害刺激的耐受及針對有害刺激進(jìn)行識別，阻止病原體進(jìn)入機(jī)體循環(huán)，此外，肝臟分泌的膽汁酸作為信號分子，可以調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)，抑制細(xì)菌生長。最重要的是，作為一個(gè)有機(jī)整體，自身免疫系統(tǒng)調(diào)節(jié)體內(nèi)免疫反應(yīng)，保證機(jī)體不受病原體侵害，而腸道微生物的代謝產(chǎn)物與宿主免疫系統(tǒng)之間的相互作用值得進(jìn)一步研究。在這種依靠多方面維持的平衡中，一旦某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，這種平衡將會(huì)被打破，當(dāng)腸道微生態(tài)失衡時(shí)，來源于腸道的細(xì)菌及內(nèi)毒素就會(huì)轉(zhuǎn)向肝臟，結(jié)合肝臟細(xì)胞表面Toll樣受體（TLRs）和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體激活肝臟固有免疫，通過各種信號通路激活炎癥反應(yīng)，最終造成肝臟損傷，而反之，肝臟細(xì)胞功能受損后，肝臟巨噬細(xì)胞吞噬功能下降及膽汁酸分泌減少又反過來影響腸道微生態(tài)，形成惡性循環(huán)，最終導(dǎo)致肝腸及肝腸外相關(guān)疾病。

2 肝硬化相關(guān)并發(fā)癥與腸道微生態(tài)

肝硬化患者的腸道微生態(tài)改變，往往伴隨腸道屏障功能受損、病理性細(xì)菌移位和“免疫衰竭”。通過破壞的腸道屏障到達(dá)肝臟的細(xì)菌成分和毒素（定義為內(nèi)毒素血癥）會(huì)加速已經(jīng)存在的肝損傷并增加全身炎癥反應(yīng)。然后，這些過程可能會(huì)誘發(fā)和促進(jìn)門靜脈高壓癥和其他肝硬化并發(fā)癥。

2.1 自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎（SBP）是肝硬化失代償期的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，嚴(yán)重威脅患者生命，早發(fā)現(xiàn)、早治療會(huì)明顯降低患者死亡率。對于肝硬化患者而言，超過60%的SBP發(fā)作由革蘭氏陰性腸道桿菌引起，大腸埃希菌最常見，而其發(fā)生機(jī)制被認(rèn)為是細(xì)菌移位（BT）的后果。生理情況下，腸道細(xì)菌及其產(chǎn)物由于多種機(jī)制制衡不會(huì)對機(jī)體造成不利影響，但是當(dāng)平衡被打破后，這些細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物將從腸內(nèi)遷移到腸系膜淋巴結(jié)和其他腸道外部位，即BT或是微生物移位。小腸細(xì)菌過度生長（SIBO）、腸道運(yùn)輸延遲、腸道通透性改變和免疫功能障礙會(huì)促進(jìn)BT并最終促進(jìn)SBP[3]。其中，SIBO發(fā)揮的作用極為重要，與肝硬化患者腸道轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間延長明顯相關(guān)，通常情況下，與結(jié)腸相比，小腸微生物密度更低，但在肝硬化患者中，結(jié)腸細(xì)菌在小腸的定植過程增加。而定量宏基因組學(xué)分析表明，SIBO中的一些細(xì)菌是口腔菌株。

對于微生態(tài)制劑在肝硬化SBP中的應(yīng)用，中國消化道微生態(tài)調(diào)節(jié)劑臨床應(yīng)用共識（2016版）推薦使用地衣芽孢桿菌、雙歧桿菌、乳桿菌等益生菌作為輔助治療。但有研究表明，在對肝硬化SBP患者使用益生菌時(shí)可能會(huì)伴有一定的風(fēng)險(xiǎn)。由于可能的移位，攝入益生菌的肝硬化患者可能會(huì)增加乳酸桿菌引起腹膜炎[4]。因此益生菌在肝硬化SBP患者中的安全性和有效性需進(jìn)一步研究來確定。對于經(jīng)驗(yàn)性抗生素治療未改善的患者，臨床醫(yī)生還應(yīng)高度懷疑與乳酸桿菌相關(guān)的SBP，對于此類SBP的治療方案還需進(jìn)行相關(guān)研究。

2.2 肝性腦?。℉E）HE又稱肝昏迷，是一種與急性或慢性肝病相關(guān)的嚴(yán)重神經(jīng)精神疾病，發(fā)病率、病死率高，嚴(yán)重影響患者預(yù)后和生活質(zhì)量。目前為止其發(fā)病機(jī)制尚無定論，但一些機(jī)制已得到共識，包括神經(jīng)毒素產(chǎn)生增加、神經(jīng)傳遞受損、全身炎癥、血腦屏障改變和能量代謝改變。同時(shí)普遍認(rèn)為HE發(fā)病的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素源于腸道菌群產(chǎn)生的氨。SIBO、腸道菌群失調(diào)被認(rèn)為與肝硬化及其并發(fā)癥（包括HE）顯著相關(guān)，一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究表明肝功能與產(chǎn)生氫的SIBO（H-SIBO）密切相關(guān)[5]，而沒有學(xué)者曾提出的產(chǎn)生甲烷的SIBO（M-SIBO）。Sung等[6]發(fā)現(xiàn)腸道菌群多樣性在HE發(fā)病期間下降，在恢復(fù)期部分恢復(fù)，表明腸道菌群多樣性的變化參與了HE的發(fā)病。還有研究表明腸道菌群的代謝變化與HE的發(fā)病機(jī)制有關(guān)，與芳香族氨基酸、色氨酸、脂多糖和支鏈氨基酸合成相關(guān)的代謝途徑以及與尿素循環(huán)相關(guān)的代謝途徑在HE患者中增加，在非HE患者中穩(wěn)定或減少[7]。

目前，關(guān)于HE的預(yù)防及治療措施尚存在爭議，主要包括增加能量-蛋白質(zhì)攝入，增加膳食纖維、益生菌，使用L-鳥氨酸-L-天冬氨酸（LOLA）、不可吸收的二糖（乳果糖）、不可吸收的抗生素（利福昔明）等方式。由于肝臟和腸道之間存在多種聯(lián)系，越來越多的學(xué)者開始研究如何通過改善腸道微生態(tài)來輔助治療肝性腦病。益生菌對于HE的有益影響已得到證實(shí)，其作用機(jī)制包括氣體置換、病原菌黏附抑制、免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)以及通過纖維發(fā)酵后結(jié)腸酸化進(jìn)行的微生物群修飾[8]。不同變量益生菌治療效果存在差異[9]，而確定益生菌的最佳治療劑量及其治療持續(xù)時(shí)間仍是目前研究的一個(gè)重點(diǎn)。此外，關(guān)于利福昔明治療肝性腦病的研究表明，利福昔明在預(yù)防和治療肝性腦病中似乎并未作為抗菌劑發(fā)揮作用，而是作為預(yù)防肝性腦病的腸道微生物群調(diào)節(jié)劑，給予利福昔明可以維持和功能性調(diào)節(jié)肝硬化患者腸道微生物群的整體組成和多樣性[10]，從而減少有害細(xì)菌（如克雷伯氏菌、鏈球菌和梭狀芽孢桿菌）的豐度，并增加益生菌（如雙歧桿菌和擬桿菌屬）的豐度。當(dāng)腸道微生物群中的細(xì)菌豐度發(fā)生變化時(shí)，細(xì)菌代謝途徑的活性也會(huì)相應(yīng)地發(fā)生變化，這也為預(yù)防HE提供了可能。但長期預(yù)防性使用利福昔明對肝硬化患者腸道菌群耐藥性的影響也值得深入研究，以避免耐藥性增加。同時(shí)，糞便微生物群移植（FMT）治療腸道及腸道外疾病也是近幾年備受關(guān)注的焦點(diǎn)問題。一項(xiàng)研究表明FMT可用于治療或管理肝硬化患者并發(fā)HE[11]。相較于單一或多個(gè)菌種的益生菌制劑而言，F(xiàn)MT具有菌群種類豐富、數(shù)量巨大等優(yōu)點(diǎn)，更有利于恢復(fù)腸道菌群的正常功能，促進(jìn)腸道微生態(tài)平衡。但當(dāng)前對于FMT治療肝病的臨床研究尚處于起始階段，其技術(shù)尚未完全成熟，糞菌制備工藝、質(zhì)量保證、致病菌剔除、最佳輸注糞菌數(shù)量、最佳輸注途徑、最佳治療療程等尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，其安全性及有效性亟需大樣本多中心RCT實(shí)驗(yàn)證實(shí)。

2.3 肝腎綜合征（HRS）腎衰竭是肝硬化患者面臨的嚴(yán)重問題，肝硬化患者死亡率隨著腎功能惡化而增加，失代償性肝腎衰竭最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一是HRS。在各種原因中，細(xì)菌感染是肝硬化相關(guān)并發(fā)癥的主要病因，并且經(jīng)常誘發(fā)腎功能衰竭，據(jù)報(bào)道其患病率約為34%[12]。在發(fā)生細(xì)菌感染后，病原體便會(huì)釋放自身代謝毒物即內(nèi)毒素，二者進(jìn)入血液會(huì)引起相應(yīng)的病理變化，稱為內(nèi)毒素血癥。內(nèi)毒素對腎臟的不利作用已在狗[13]、小鼠[14]和膽管結(jié)扎大鼠[15]等不同動(dòng)物中得到證實(shí)。內(nèi)毒素可能通過影響腎血流量、腎小球屏障、腎血管內(nèi)皮、腎小管功能造成腎功能損害。給大鼠注射LPS后可以觀察到腎臟皮質(zhì)和髓質(zhì)灌注下降，當(dāng)采用一氧化氮合酶抑制劑NG甲基-L-精氨酸（L-NMWA）治療時(shí)，大鼠腎功能隨著菊糖清除率的增加而改善[16]。內(nèi)毒素對腎血流量的影響可能是通過一氧化氮實(shí)現(xiàn)的。足細(xì)胞具有LPS受體，如TLR-4和CD14，因此認(rèn)為LPS對腎小球屏障造成損害機(jī)制繼發(fā)于炎癥[17]。內(nèi)毒素血癥會(huì)造成炎癥狀態(tài)，導(dǎo)致釋放TNF-α等細(xì)胞因子和氧化應(yīng)激，這會(huì)損害足細(xì)胞，即鮑曼囊內(nèi)在腎小球?yàn)V過中起作用的特化細(xì)胞。在給小鼠注射LPS后，其腎小球?yàn)V過率（GFR）降低了70%。然而，當(dāng)這些小鼠用TNF可溶性受體p55（TNFsRp55）預(yù)處理時(shí)，GFR僅降低30%，腎血流量得以保留，證實(shí)了LPS誘導(dǎo)的TNF-α釋放對腎小球完整性和功能的負(fù)面影響[18]。此外，腎血管內(nèi)皮是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，對水和其他生物分子保持半透膜，通過黏附分子介導(dǎo)白細(xì)胞滲出，調(diào)節(jié)血管張力和止血。許多分子，如細(xì)胞間黏附分子-1（ICAM-1）、血管細(xì)胞黏附分子-1（VCAM-1）、TNF-α等在內(nèi)毒素誘導(dǎo)的內(nèi)皮損傷病理生理學(xué)中都有所體現(xiàn)[19]。通過LPS 注射誘發(fā)急性腎功能衰竭的大鼠ICAM-1和VCAM-1水平升高，其通過促進(jìn)白細(xì)胞黏附到微血管內(nèi)皮而促進(jìn)炎癥[20]。另一方面，內(nèi)毒素血癥也會(huì)導(dǎo)致血管張力增加，大鼠注射LPS導(dǎo)致A型腎內(nèi)皮素受體（ETA）上調(diào)，ETA與血管平滑肌的收縮有關(guān)[21]。也有研究顯示內(nèi)毒素血癥可上調(diào)近端腎小管中TLR4的表達(dá)，分泌TNF-α等促炎細(xì)胞因子直接對腎小管造成損害[22]。

2.4 肝肺綜合征（HPS）研究顯示，10%～30%出現(xiàn)呼吸困難或缺氧的肝硬化患者是因?yàn)镠RS，這是由于肺血管床的血管擴(kuò)張和血管生成，導(dǎo)致通氣-灌注不匹配、氧交換擴(kuò)散受限和動(dòng)靜脈分流[23]。Zhang等[24]研究中肺毛細(xì)血管增加和組織學(xué)變化表明HPS的進(jìn)展和嚴(yán)重程度與肝硬化大鼠模型中的內(nèi)毒素水平密切相關(guān)，認(rèn)為內(nèi)毒素通過絲裂原活化蛋白激酶信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑刺激Kupper細(xì)胞導(dǎo)致TNF-α的過度產(chǎn)生可能是介導(dǎo)HPS病理改變的主要機(jī)制[25]。有病例報(bào)告表明，HPS患者可通過口服諾氟沙星來緩解缺氧[26]。研究人員推測，諾氟沙星進(jìn)入人體后，減少了肝硬化患者血液中的內(nèi)毒素及其伴隨的一氧化氮產(chǎn)生。然而，為了減少內(nèi)毒素血癥，在HPS患者中使用諾氟沙星進(jìn)行腸道凈化的后續(xù)初步研究對氣體交換無任何改善[23]。

2.5 原發(fā)性肝癌（HGC）HCC是常見的惡性腫瘤之一，發(fā)病率及死亡率一直居高不下。研究表明，微生物群和微生物激活途徑與肝癌的發(fā)展有關(guān)[27]。一項(xiàng)關(guān)于腸道滅菌和無菌小鼠的實(shí)驗(yàn)顯示HCC減少，證明腸道微生物群有助于小鼠模型HCC的發(fā)展，相反，在腸道屏障被破壞的小鼠中，用微生物衍生成分或代謝物治療會(huì)導(dǎo)致腸道微生物衍生因子的全身循環(huán)增加，從而促進(jìn)小鼠HCC的形成[28]。目前，特定的腸道微生物種類以及影響肝功能和疾病的確切代謝物已逐漸確定。同時(shí)，研究者也開始關(guān)注如何通過免疫檢查點(diǎn)抑制劑（ICI）和腸道菌群進(jìn)行聯(lián)合治療。據(jù)報(bào)道，腸道微生物群可以增強(qiáng)ICI的能力[29]。有研究在抗PD-1難治性轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者中進(jìn)行FMT，結(jié)果表明，用FMT進(jìn)行ICI治療與一些患者腫瘤微環(huán)境中免疫細(xì)胞浸潤和基因表達(dá)譜的有利變化有關(guān)[30]。因此，腸道微生物可能與ICI聯(lián)合用于治療黑色素瘤以及其他類型的癌癥，包括肝癌。此外，有研究報(bào)道了肝癌細(xì)胞的各種遺傳改變，包括端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶的重新激活，以及許多其他參與細(xì)胞周期控制、氧化應(yīng)激、染色質(zhì)修飾的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[31]，腸道微生物群與這些遺傳致癌信號通路之間的關(guān)系可能是另一個(gè)待證實(shí)的促進(jìn)肝癌進(jìn)展的因素。

3 小結(jié)

腸道微生態(tài)在多個(gè)系統(tǒng)多種疾病的發(fā)生發(fā)展及診療過程中扮演著重要角色，其中，腸道微生態(tài)與肝臟之間的關(guān)系尤為緊密，因此，近年來研究者將調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)作為切入點(diǎn)來進(jìn)行肝病的防治。對微生物群在肝病中的作用進(jìn)行更詳細(xì)的縱向、大規(guī)模和深入研究分析十分必要。仍有許多因素會(huì)影響微生物群的研究結(jié)果，如人口統(tǒng)計(jì)學(xué)（地理區(qū)域、性別和飲食）、病因、藥物、干預(yù)措施等，這些均為需要在未來研究中加以控制和考慮的因素。此外，需要對微生物群及其成分的作用進(jìn)行更多的機(jī)制研究，以制定可以使患者受益而不會(huì)對腸道微生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響的治療策略。