腸道菌群與肝臟疾病

    人的腸道中生活著幾千億個細(xì)胞（10¹³數(shù)量級），它們與人體處于共生狀態(tài)，在維持腸上皮細(xì)胞的功能、保持腸黏膜屏障的完整性、抑制致病菌的生長、以及營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收方面起到重要的作用。肝臟約70%的血液供應(yīng)來自于門靜脈系統(tǒng)，腸道內(nèi)的細(xì)菌及其產(chǎn)物，如細(xì)菌脂多糖（LPS）、非甲基化的CpG DNA片段等，可隨著門靜脈血流進(jìn)入肝臟。在正常的情況下，由于腸道黏膜屏障的作用，進(jìn)入肝臟的細(xì)菌及產(chǎn)物只有痕量，肝臟能很快地予以清除。在腸黏膜屏障功能受損、腸道通透性增加以及腸菌群過度生長的情況下，這些細(xì)菌及產(chǎn)物會大量通過門靜脈系統(tǒng)進(jìn)入肝臟，稱為細(xì)菌移位。這些腸源性的細(xì)菌及產(chǎn)物能激活肝臟的非特異性免疫系統(tǒng)，主要是通過Toll-like受體（TLR）。TLR主要表達(dá)在肝臟枯否細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、星狀細(xì)胞（HSC）等的細(xì)胞膜上。TLR激活這些細(xì)胞后，產(chǎn)生大量的炎癥性細(xì)胞因子和趨化因子，引起或加重肝臟的炎癥反應(yīng)，甚至導(dǎo)致肝硬化、肝癌的發(fā)生。

 

    酒精性肝病包括包括酒精性脂肪肝、酒精性脂肪性肝炎、酒精性肝硬化。除了乙醇及其代謝物對肝細(xì)胞的直接損傷外，腸道來源的LPS在酒精性肝病的進(jìn)展中起著重要作用。

過量的酒精攝入能引起腸道菌群比例失調(diào)及過度生長。乙醇的代謝產(chǎn)物乙醛還會破壞腸黏膜細(xì)胞間的緊密連接，導(dǎo)致腸黏膜屏障的通透性增加，引起腸道細(xì)菌移位。慢性酒精攝入的患者及動物的血清LPS水平明顯升高，進(jìn)入肝臟的LPS能激活肝臟枯否細(xì)胞及HSC膜上的TLR-4受體，引起MCP-1、MIP-1α、MIP-1β、RANTES等趨化因子的產(chǎn)生。這些細(xì)胞及因子的激活在肝臟炎癥、脂肪變及纖維化的進(jìn)程中起到重要促進(jìn)作用。TLR突變的小鼠能夠抵抗酒精介導(dǎo)的肝臟損害，應(yīng)用抑制腸道細(xì)菌的抗生素能降低酒精引起的LPS升高及肝臟炎癥程度。

 

    非酒精性脂肪性肝炎（NASH）是代謝綜合征在肝臟中的表現(xiàn)。在組織學(xué)上表現(xiàn)為肝細(xì)胞的脂肪變、空泡樣改變，炎癥細(xì)胞浸潤以及纖維化，可進(jìn)展為肝硬化。

肥胖和胰島素抵抗是NASH的重要危險因素。多項動物實驗表明，腸道菌群與肥胖相關(guān)。將肥胖小鼠和消瘦小鼠的腸道細(xì)菌分別植入野生型無菌小鼠的腸道內(nèi)，都給予常規(guī)飲食，結(jié)果表明植入了肥胖小鼠腸道細(xì)菌的小鼠的肥胖程度高于植入消瘦小鼠腸道細(xì)菌的小鼠。其機制可能是腸道菌群能影響營養(yǎng)物質(zhì)的代謝吸收及腸道黏膜屏障的功能。

在NASH患者中，可見到小腸細(xì)菌過度生長（SIBO）、腸黏膜細(xì)胞間的緊密連接被破壞及通透性增加，并且與肝臟脂肪變的炎癥程度相關(guān)。

在NASH的發(fā)病中，除了LPS激活TLR-4相關(guān)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路外，細(xì)菌的DNA片段還能激活TLR-9信號通路，刺激枯否細(xì)胞產(chǎn)生IL-1β，繼而導(dǎo)致脂質(zhì)在肝細(xì)胞的沉積和細(xì)胞壞死，IL-1β還能刺激HSC引起肝纖維化。

 

    在長期反復(fù)的炎癥刺激與細(xì)胞損害下，肝臟的組織修復(fù)的同事激活免疫系統(tǒng)，使肝內(nèi)細(xì)胞外基質(zhì)過度增生與異常沉積，引起肝臟結(jié)構(gòu)和功能的改變，輕者稱為肝纖維化，重者使肝小葉結(jié)構(gòu)重建、假小葉及結(jié)節(jié)形成，稱為肝硬化。肝硬化是多種肝臟疾病的終末階段，，主要表現(xiàn)為門脈高壓及肝功能不全兩大癥候群。

肝硬化時易引起細(xì)菌移位，主要原因是肝硬化時膽汁分泌減少，胃腸道動力減弱，腸道菌群會過度生長及比例失調(diào)。門靜脈系統(tǒng)的淤血及氧化應(yīng)激會引起腸上皮細(xì)胞的水腫、壞死，從而增加腸黏膜屏障通透性。細(xì)菌移位及LPS引起免疫細(xì)胞活化，產(chǎn)生一氧化氮和TNF-α等炎癥因子，進(jìn)一步加重門脈高壓及肝硬化程度。研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者血液中的LPS明星增高，TLR-4及其輔助受體基因突變的小鼠能抵抗四氯化碳及膽汁淤積引起的肝纖維化。可見，腸道菌群移位與肝硬化之間存在惡性循環(huán)。

肝硬化的患者發(fā)生感染的風(fēng)險增加，病原菌以格蘭陰性桿菌為主。主要感染類型包括自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎（SBpR）、泌尿系感染、肺炎和自發(fā)性菌血癥。SBP的發(fā)生與SIBO密切相關(guān)。發(fā)生SBP的肝硬化患者中SIBO的幾率高于無SBP患者，相應(yīng)地，有SIBO的肝硬化患者發(fā)生SBP的幾率高于無SIBO的患者。

 

    肝細(xì)胞肝癌（HCC）是在環(huán)境與遺傳因素的共同作用下發(fā)生的，與80%的HCC發(fā)生于肝臟慢性損傷導(dǎo)致的肝纖維化和肝硬化基礎(chǔ)上。

亞硝酸鹽、有機氯化合物、黃曲霉素是已知能誘發(fā)HCC的肝毒性物質(zhì)。有報道稱腸道細(xì)菌能將腸道中的硝酸鹽轉(zhuǎn)換為亞硝酸鹽和亞硝酸胺而誘發(fā)結(jié)直腸癌，提示腸道菌群在亞硝酸鹽代謝中扮演了一定角色。

    肝螺旋桿菌是新近分離的螺旋桿菌亞種，動物研究顯示它能增加黃曲霉素誘發(fā)肝癌的風(fēng)險，而肝螺旋桿菌同時存在于患者的肝臟和腸道中。

另外，動物研究表明，腸源性LPS能通過TLR-4途徑加快小鼠HCC的發(fā)展，TLR-4突變或腸道滅菌能延緩小鼠HCC的進(jìn)展，提示TLR-4和腸道菌群可能是延緩HCC進(jìn)展的治療靶點之一。

 

    結(jié)論

    由于肝臟和腸道直接存在緊密的解剖及病理生理聯(lián)系，學(xué)者們常使用“肝腸軸”、“肝腸對話”來描述這種關(guān)系，這為肝臟疾病的發(fā)病機制和治療研究提供了一個全新的視野。腸道菌群的組成有著相當(dāng)發(fā)雜性，受食譜及遺傳因素的影響，個體間腸道菌群的差異非常大，目前還缺乏很好的手段分離和鑒定所以的菌種，所以目前的研究尚未完全闡明特定菌株在肝腸軸中的作用，未來的研究還依賴于微生物鑒定技術(shù)的發(fā)展。細(xì)菌移位在肝臟疾病中的分子生物學(xué)機制也需進(jìn)一步研究。

    鑒于腸道菌群及TLR香港信號通路在肝臟炎癥及纖維化中的重要作用，益生菌正成為治療肝臟疾病的新途徑。益生菌能加強腸道黏膜屏障功能，抑制致病菌的生長，從而減少細(xì)菌移位，其在酒精性肝病、NASH、肝硬化、HCC等肝病中的作用有待進(jìn)一步研究。

 

    肝臟與腸道微生態(tài)具有密切的聯(lián)系。正常情況下，二者保持默契的配合狀態(tài)。在病理狀況下二者也相互影響，甚至形成惡性循環(huán)。肝臟疾病與腸道微生態(tài)之間的關(guān)系也是本屆EASL的熱點之一，大會特設(shè)分會討論了“腸道微生物、代謝絮亂和肝臟脂肪變”、“以腸道菌群為靶向的抗炎與抗代謝絮亂治療”和“肝臟腸道菌群易位：脂肪肝的新方向”等多個話題。這里摘選一些最新報告供大家學(xué)習(xí)，開拓視野，其中一些研究甚至揭示了腸道微生態(tài)與肝臟疾病，如脂肪性肝病之間的因果關(guān)系。 

    在重度酗酒者中，只有15%~30%會發(fā)展為重度酒精性肝病（ALD），這說明除了酒精以為，還有其他因素影響著ALD的發(fā)生。通過腸道微生物植入的方法，法國學(xué)者M(jìn)arta Llopis等成功地再無菌小鼠身上復(fù)制出了人體肝臟對酒精的敏感性差異，提示了腸道微生物與ALD發(fā)生之間的因果關(guān)系。

    該研究中的典型腸道微生物分別來自兩例患者，一例為重度酒精性肝炎（AH）患者，另一例為攝入酒精量相似但無AH的患者，研究者將來自這兩例患者的糞便中的微生物分別轉(zhuǎn)移至2組C57BL/6J無菌小鼠體內(nèi)（sAH組和nonAH組）。待微生物穩(wěn)定生長后，以改良液體Lieber de Carli含酒精飲食（酒精含量3%）飼養(yǎng)5周。

    結(jié)果發(fā)現(xiàn)，sAH組小鼠出現(xiàn)了人類ALD的特征：體重大幅度下降，肝臟重量增加，肝內(nèi)CD45⁺細(xì)胞核CD4⁺效應(yīng)性淋巴細(xì)胞浸潤，血漿ALT濃度升高。另外，sAH組小鼠的腸道通透性顯著下降，腸系膜淋巴結(jié)和內(nèi)臟脂肪中以大量淋巴細(xì)胞募集，主要為CD3⁺細(xì)胞、CD4⁺細(xì)胞、CD4⁺效應(yīng)T細(xì)胞、NDT細(xì)胞和CD8⁺細(xì)胞毒T細(xì)胞。

 

    初級膽汁酸（BA）、鵝去氧膽酸（CDCA）和膽酸（CA）經(jīng)過7α-脫羥基化分別生成次級BA、石膽酸（LCA）和脫氧膽酸（DCA），這一過程是腸道微生物的一個重要功能。BA可能與肝硬化的進(jìn)展有一定的關(guān)系，美國喬治梅森大學(xué)微生物分析中心學(xué)者對之進(jìn)行了研究，認(rèn)為肝硬化，尤其是晚期肝硬化存在初級BA向次級BA轉(zhuǎn)化下降的問題，這可能與關(guān)鍵的腸道微生物家族豐度變化有關(guān)系。

    結(jié)果顯示，與對照組相比，肝硬化患者的糞便中CA比例較高（48% vs 14%，P<0.01），但CDCA的比例相當(dāng)（70% vs 57%，P<0.4）。再對照組患者糞便中均能測到次級BA，但肝硬化患者只能見于部分患者：34%的肝硬化患者未檢測到LCA，37%的肝硬化患者未檢測到DCA（與對照組相比，P值均<0.001）。對照組、早期肝硬化組和晚期肝硬化組的糞便總BA濃度相似（分別為508、597和438 µmol/g，P=0.21），但晚期肝硬化患者組的次級BA濃度低于對照組（LAC：83.2 µmol/g vs 12.7 µmol/g，P<0.01；DCA:110.7 µmol/g vs 8.3 µmol/g,P<0.002）。DCA/CA比值和LCA/CDCA比值從對照組到早期肝硬化、晚期肝硬化呈進(jìn)行性下降。三組的DCA/CA比值依次為：6.3、5.2、和0.9µmol/g（P=0.05），LCA/CDCA比值依次為：50.1、22.0和8.7µmol/g（P=0.05）。相比之下，糞便初級BA的濃度再對照組中最低，在晚期肝硬化患者中最高。

    與對照組相比，肝硬化患者的腸桿菌豐富較高，但Lachonospiraceae、Ruminococcaceae和Blautia的豐度均較低。膽汁酸濃度與不同腸道細(xì)菌的相關(guān)性不同。

 

    肥胖人群容易罹患如糖尿病、非酒精性脂肪性肝病等疾病，二者與胰島素抵抗和肝臟炎癥有關(guān)。而法國學(xué)者Philippe Gerard等通過將常規(guī)小鼠的腸道微生物移植給無菌小鼠的策略，發(fā)現(xiàn)了特定腸道細(xì)菌在這兩種疾病的發(fā)生發(fā)展中的致病作用，而且這一作用與肥胖無關(guān)。

    研究者們用高脂餐飼養(yǎng)常規(guī)小鼠16周。其中12只小鼠對高脂餐的反映截然不同，它們體重相同，但一只小鼠的快速血糖值較低、肝脂肪變較輕（無反應(yīng)小鼠）；另一只小鼠出現(xiàn)胰島素抵抗和顯著的肝脂肪變（有反應(yīng)小鼠）。研究者將來自這兩只小鼠的腸道微生物分別植入無菌小鼠的腸道，同樣給予高脂餐飼養(yǎng)16周。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，植入有反應(yīng)小鼠腸道微生物的小鼠（RR組）同樣出現(xiàn)血糖升高和胰島素抵抗，而植入無反應(yīng)小鼠腸道微生物的小鼠（NRR組）仍維持正常血糖，對胰島素敏感。RR組還出現(xiàn)大泡性肝脂肪變，肝內(nèi)甘油三酯含量增加，與原發(fā)脂肪形成香港的基因表達(dá)增加。NRR組則沒有發(fā)生這些變化。原位熒光雜交顯示，RR組小鼠糞便細(xì)菌中乳酸菌-腸球菌、擬桿菌、Atopobium和Akkermansia muciniphila 的比例較低。研究人員還在所以RR小鼠的菌落黏液中均發(fā)現(xiàn)了一種Lachnospiraceae，提示這類細(xì)菌與RR小鼠對高脂飲食的病理反應(yīng)有關(guān)。

 

    非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是西方國家最常見的慢性肝病，越來越多的證據(jù)提示，腸道微生物參與了該病的發(fā)生發(fā)展。我國浙江大學(xué)第一附屬醫(yī)院李蘭娟院士領(lǐng)導(dǎo)的一項研究率先揭示：NAFLD患者存在腸道微生態(tài)失調(diào)，這一失調(diào)與常規(guī)生化學(xué)有關(guān)。

    與對照組相比，NAFLD患者的腸道細(xì)菌中的擬桿菌更多（66% vs 48%，P=0.007），相應(yīng)地，硬壁菌門細(xì)菌更少（27% vs 50%，P=0.001）。患者腸道內(nèi)的Faecalibacterium、Dorea、Shuttleworthia、糞球菌和乳酸桿菌含量顯著下降，雙歧桿菌、假丁酸弧菌和Alistipe也減少。潛在致病菌，如小桿菌、大腸桿菌和鏈球菌增加。此外，患者糞便細(xì)菌中的革蘭陰性菌比例更高（87.56% vs 74.10%，P=0.002）。

    研究還發(fā)現(xiàn)，盡管所有這些患者的生化學(xué)指標(biāo)處于正常范圍，但血清高尿酸、高ALT/AST比值和高快速血糖值是腸道微生物發(fā)生改變的主要相關(guān)因素。

    以上來源：王江源，劉玉蘭。《腸道菌群與肝臟疾病》。《國際肝病》。2012年5月第5期