慢性膽汁淤積性肝病患者腸-肝軸功能變化研究進(jìn)展*

陳慧婷,周永健

肝臟是人體最大的代謝器官和解毒中心,能夠分解代謝營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和毒性物質(zhì),阻止有害物質(zhì)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng),而腸道是機(jī)體防御的最前線,是人體最大的免疫器官。腸道與肝臟之間的相互作用即腸-肝軸(gut-liver axis),腸道中的營(yíng)養(yǎng)成分、細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物等通過門靜脈進(jìn)入肝臟,而肝臟中的物質(zhì)通過膽道系統(tǒng)排泄入腸道。腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物、腸粘膜屏障、細(xì)菌移位和膽汁酸代謝是腸-肝軸的關(guān)鍵特征[1]。腸道菌群紊亂可導(dǎo)致腸道中有害物質(zhì)增加,有益物質(zhì)減少,腸道屏障功能受損,腸道來源的細(xì)菌產(chǎn)物和代謝物可暴露于肝臟,通過肝-腸循環(huán)誘發(fā)肝細(xì)胞損傷和腸道炎癥的發(fā)生,并影響肝臟的正常功能,而肝病的進(jìn)展又會(huì)進(jìn)一步加重腸道菌群的失調(diào),最終導(dǎo)致肝病加重,形成惡性循環(huán)。因此,保持腸道的健康穩(wěn)態(tài),對(duì)于維持正常的肝臟功能具有重要的作用。膽汁淤積是指免疫、遺傳、環(huán)境等因素造成膽汁形成、分泌和排泄障礙,膽汁不能正常流入十二指腸而進(jìn)入血液循環(huán)的病理學(xué)狀態(tài),患者可出現(xiàn)黃疸、尿色加深、乏力、瘙癢等。各種原因造成肝臟病變導(dǎo)致膽汁淤積性疾病統(tǒng)稱為膽汁淤積性肝病(cholestasis liver diseases),主要包括原發(fā)性硬化性膽管炎(primary sclerosing cholangitis,PSC)和原發(fā)性膽汁性膽管炎(primary biliary cholangitis,PBC)。膽汁淤積性肝病起病隱匿,早期常無(wú)明顯癥狀而僅表現(xiàn)為血清堿性磷酸酶(ALP)、γ谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(GGT)和免疫球蛋白IgG升高,疾病進(jìn)展后可出現(xiàn)高膽紅素血癥,且具有進(jìn)展為肝纖維化、肝硬化、肝衰竭,甚至死亡的風(fēng)險(xiǎn)。目前,膽汁淤積性肝病的病因仍不清楚,研究表明腸-肝軸的失衡是膽汁淤積性肝病發(fā)生和發(fā)展的重要因素。

1 腸-肝軸

腸道和肝臟通過門靜脈、膽道系統(tǒng)和體循環(huán)進(jìn)行雙向交流(crosstalk),其中腸道菌群對(duì)于維持腸-肝軸的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。腸道微生物群不僅影響著腸道局部功能,而且對(duì)全身免疫系統(tǒng)的成熟和維持、物質(zhì)代謝等均起著非常重要的作用。腸道微生物種類繁多,包括細(xì)菌、古生菌、真菌和病毒等。腸道細(xì)菌主要由厚壁菌、擬桿菌、放線菌和變形桿菌四個(gè)門類的細(xì)菌組成。腸道微生物群的組成受到宿主內(nèi)在遺傳(如基因型)和外在環(huán)境(如飲食、運(yùn)動(dòng)、寒冷暴露、感染和抗生素等)等諸多因素的影響。腸道微生物群紊亂是包括肝病在內(nèi)的許多疾病發(fā)生的基礎(chǔ),腸道微生物紊亂導(dǎo)致腸道通透性升高和細(xì)菌移位,稱為病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)。PAMPS在血液循環(huán)中識(shí)別肝細(xì)胞中的免疫受體,進(jìn)而激活炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng),進(jìn)入門靜脈循環(huán),導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷、肝纖維化和肝硬化[1]。此外,腸道微生物代謝物如膽汁酸的變化會(huì)影響腸道和肝臟的生理功能。腸內(nèi)膽汁酸分布的改變可以改變腸法尼醇X受體(FXR)活性和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)15/19表達(dá),對(duì)膽汁酸體內(nèi)平衡至關(guān)重要[2]。反之亦然,肝臟通過膽汁系統(tǒng)和體循環(huán)釋放膽汁酸和炎癥介質(zhì),如細(xì)胞因子等參與腸道溝通。

2 腸道屏障與細(xì)菌移位

腸道屏障由單層上皮細(xì)胞形成,上皮細(xì)胞由腸上皮細(xì)胞、杯狀細(xì)胞、潘氏細(xì)胞、Tuft細(xì)胞和腸嗜鉻細(xì)胞等組成。腸細(xì)胞由連接蛋白緊密連接在一起,并與腸腔中的粘液、抗菌肽、免疫球蛋白、產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFAs)的共生菌等協(xié)同作用,保護(hù)腸道免受病原微生物群的傷害[3]。腸道屏障對(duì)于維持腸道和宿主內(nèi)部微生物之間的物理和功能隔離是十分重要的。在正常情況下,物質(zhì)有選擇性地通過腸道上皮細(xì)胞,而當(dāng)存在腸道屏障功能障礙時(shí)主要表現(xiàn)為腸漏(leaky gut),即腸道通透性增加和細(xì)菌移位等。受損的腸道屏障使得微生物/代謝產(chǎn)物和PAMPs通過門靜脈到達(dá)肝臟,并通過激活肝臟枯否細(xì)胞、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞等,導(dǎo)致炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)[4]。在肝臟疾病,特別是肝硬化患者,可以觀察到細(xì)菌移位增加是一種受細(xì)菌過度生長(zhǎng)、淋巴組織缺陷、免疫系統(tǒng)對(duì)微生物和PAMPs的異常反應(yīng)影響的病理生理發(fā)生機(jī)制。

3 膽汁酸和腸道微生物群之間的相互作用

腸-肝軸的一個(gè)重要部分是膽汁酸和腸道微生物群之間的相互作用。腸道細(xì)菌可以將初級(jí)膽汁酸代謝為次級(jí)膽汁酸改變膽汁酸的信號(hào)特性,維持粘液層和緊密連接的完整性,進(jìn)而改善腸道屏障[5];反過來,膽汁酸也可以通過膽汁酸受體直接或間接地調(diào)節(jié)腸道微生物群的組成[6]。膽汁酸通過肝臟和腸道中的FXR和膜結(jié)合G蛋白受體5(TGR5)傳遞信號(hào)[6]。膽固醇合成初級(jí)膽汁酸,后者在肝細(xì)胞中與牛磺酸或甘氨酸結(jié)合后釋放到腸道中,吸收脂質(zhì)和脂溶性維生素,大多數(shù)在末端回腸被主動(dòng)重吸收,少部分(約5%)轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸,被被動(dòng)重吸收或排出。初級(jí)和次級(jí)膽汁酸在小腸和大腸中被重新吸收,并通過門脈血返回肝臟,每天完成4～12次的腸肝循環(huán)[7]。腸道微生物包括擬桿菌、梭菌、真桿菌、乳酸桿菌和大腸桿菌等菌群產(chǎn)生的膽鹽水解酶(BSH)[4,8]和7α-脫羥基酶可促進(jìn)初級(jí)膽汁酸向次級(jí)膽汁酸的轉(zhuǎn)化。FXR通過調(diào)控膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝相關(guān)基因的表達(dá),促進(jìn)膽汁酸的肝腸清除,其活性受膽汁酸調(diào)節(jié),間接影響腸道菌群。膽汁酸依賴性FXR激活還可防止膽汁淤積大鼠腸道屏障功能障礙和細(xì)菌移位。FXR激動(dòng)劑已被證明可以預(yù)防膽汁淤積癥、肝硬化、動(dòng)脈粥樣硬化和炎癥性腸病(IBD)的炎癥反應(yīng)[7]。奧貝膽酸(OCA)是FXR激動(dòng)劑,可調(diào)節(jié)膽汁酸穩(wěn)態(tài)、脂質(zhì)代謝、糖異生和炎癥纖維化過程,抑制內(nèi)源性膽汁酸合成,使小腸中厚壁菌門的比例增加。

4 腸-肝軸與膽汁淤積性肝病

PSC患者常同時(shí)伴發(fā)IBD。在肝移植前進(jìn)行結(jié)腸切除術(shù)可以降低供體肝臟PSC復(fù)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)[9,10]。從這些現(xiàn)象可以看出腸道和肝臟之間的聯(lián)系似乎在PSC中更加明顯[11],提示腸-肝軸是PSC發(fā)病的重要因素[2]。多個(gè)隊(duì)列研究顯示,與健康對(duì)照組比,PSC患者糞便菌群多樣性顯著降低,并伴有一些特殊物種的豐度改變[2],即共生細(xì)菌的相對(duì)豐度降低,潛在致病物種豐度增加,主要表現(xiàn)為韋榮球菌、梭狀芽孢桿菌、鏈球菌屬、乳桿菌屬和腸球菌屬等的豐度增加,而糞桿菌屬和糞球菌屬的豐度降低[1]。一項(xiàng)招募了10例PSC-IBD患者的臨床試驗(yàn)表明,糞菌移植(FMT)后患者腸道菌群多樣性得到顯著改善,其中3例患者血清堿性磷酸酶降低了50%以上[11]。另一方面,微生態(tài)失衡會(huì)導(dǎo)致腸道通透性改變并損傷肝臟。肺炎克雷伯菌改變了PSC患者的上皮屏障,導(dǎo)致細(xì)菌移位,肝臟T輔助17細(xì)胞(Th17)誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)導(dǎo)致的肝損傷與腸道通透性相關(guān)[12]。此外,也有研究發(fā)現(xiàn)PSC和PBC患者肝組織膽管上皮細(xì)胞具有異常高濃度的內(nèi)毒素水平[13]?？偠灾?以上研究提示腸道通透性增加和細(xì)菌移位是PSC病理生理學(xué)的關(guān)鍵特征。目前,還沒有完全闡明腸屏障功能障礙是在疾病發(fā)展之前還是之后,但可以推斷腸屏障功能障礙和炎癥可以作為“惡性循環(huán)”的一部分促使疾病進(jìn)展。因此,改善腸屏障功能可能是一個(gè)有前途的治療策略。

在PBC,腸道菌群、腸通透性增加和細(xì)菌移位也是重要的發(fā)病機(jī)制[1]。與PSC相似,與健康對(duì)照人群比,PBC患者腸道微生物組的特點(diǎn)是細(xì)菌α多樣性降低,鏈球菌屬、乳桿菌屬和雙歧桿菌屬豐度增加,而健康人群則是產(chǎn)丁酸鹽的糞桿菌屬的豐度增加。此外,與熊去氧膽酸(UDCA)治療應(yīng)答者相比,UDCA治療無(wú)應(yīng)答者糞桿菌豐度有所降低[14]。上海交通大學(xué)馬雄團(tuán)隊(duì)[15]也評(píng)估了UDCA治療初治PBC患者的腸道菌群,發(fā)現(xiàn)血清次級(jí)膽汁酸水平與PBC患者腸道中富集的菌屬呈正相關(guān),而與健康對(duì)照組中富集的菌屬呈負(fù)相關(guān),表明次級(jí)膽汁酸水平可能取決于微生物組的組成。此外,他們還發(fā)現(xiàn)UDCA顯示出可以通過減少嗜血桿菌屬(Haemophilusspp)、鏈球菌屬(Streptococcusspp)和假單胞菌屬(Pseudomonasspp)豐度,增加在健康對(duì)照中豐度比較高的擬桿菌屬(Bacteroidetesspp)、Sutterellaspp和Oscillospiraspp的豐度,部分恢復(fù)腸道微生物組的組成[16]。在長(zhǎng)期暴露于細(xì)菌抗原的情況下,BALB/c小鼠肝組織學(xué)特征的發(fā)展與PBC相當(dāng)[17]。臨床上,PBC患者胃和小腸通透性增加[18]。與丙型肝炎患者比,脂磷壁酸(lipoteichoic acid,LTA)作為革蘭陽(yáng)性菌的一種細(xì)胞壁成分,在PBC患者的肝組織膽管和血清有所增加[19]。PBC患者血清LPS水平高于健康對(duì)照[20]?？傊?這些發(fā)現(xiàn)表明 PBC患者腸道屏障功能障礙。

5 靶向腸-肝軸治療膽汁淤積性肝病的可能策略與展望

靶向腸道菌群的治療措施包括益生菌、抗生素和FMT等。調(diào)節(jié)腸-肝軸的進(jìn)一步治療策略還包括FXR激動(dòng)劑,后者可以治療膽汁酸代謝障礙、抑制細(xì)菌過度生長(zhǎng)、改善腸屏障功能和肝組織炎癥。在治療PSC方面,小樣本PSC-IBD患者使用含4種乳酸菌和2種雙歧桿菌屬的配方治療3個(gè)月未顯示明顯的療效[21]?？股刂委?如萬(wàn)古霉素和甲硝唑,可降低PSC患者血清堿性磷酸酶和膽紅素水平,Mayo PSC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分下降,但機(jī)制尚不清楚。利福昔明治療對(duì)PSC無(wú)明顯療效[22],但服用米諾環(huán)素超過一年可使堿性磷酸酶水平和Mayo PSC風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分降低[23]。如前所述[11],小樣本臨床試驗(yàn)提示FMT后PSC患者腸道菌群多樣性得到顯著改善。UDCA被廣泛用于治療PSC,但缺乏對(duì)包括死亡在內(nèi)的長(zhǎng)期臨床療效的益處分析。治療PBC的基本方法是促進(jìn)膽汁酸代謝,而UDCA的一線治療通過誘導(dǎo)膽汁酸流動(dòng),增加膽汁酸排泄。除了用于治療瘙癢癥的利福平外,目前暫無(wú)關(guān)于使用抗生素、益生菌或FMT治療PBC的明確報(bào)道[1]。

綜上所述,針對(duì)腸-肝軸在慢性膽汁淤積性肝病病理生理學(xué)方面的作用和轉(zhuǎn)化研究以及研發(fā)靶向腸-肝軸治療慢性膽汁淤積性肝病的策略,如功能菌群的分離培養(yǎng)、腸道菌群代謝產(chǎn)物的功能鑒定、腸屏障模型的體外構(gòu)建、菌群與疾病的因果關(guān)系驗(yàn)證、臨床大樣本前瞻性隊(duì)列研究等,是當(dāng)前臨床科研的前沿命題,值得廣大研究工作者進(jìn)一步關(guān)注。