腸道微生物穩態與肝纖維化關系的研究進展

曹 獻 龔 純 玉 葉 鄧 鑫

(1 廣西中醫藥大學研究生院，南寧市 530001，電子郵箱：1258582988@qq.com； 2 廣西中醫藥大學附屬瑞康醫院消化內科，南寧市 530011)

【提要】 肝纖維化是肝臟受到各種損傷后，細胞外基質彌漫性過度沉積與異常分布的修復反應，是各種慢性肝病向肝硬化、肝癌發展的關鍵步驟。腸道微生態對維持腸道自身和全身的免疫與代謝起著重要作用，與肝臟疾病的發生發展密切相關。近年來，隨著對腸道微生物研究的深入，腸道菌群有望成為逆轉肝纖維化的新靶點。本文就腸道菌群與肝纖維化的相互作用機制進行探討，以期為后續研究提供新的途徑和方法。

肝纖維化是肝臟對慢性損傷的病理性修復反應過程，是慢性肝病預后的重要影響因素。多種病因如病毒性肝炎、酒精性肝病、非酒精性脂肪性肝炎、自身免疫性肝炎及慢性膽汁淤積等都可造成肝細胞反復損傷、炎癥、再生，進而發展為肝纖維化。我國是肝病大國，絕大部分肝病患者有HBV感染，2016年全球疾病負擔研究顯示，相比于1990年，我國由乙型病毒性肝炎導致的慢性肝病患病人數和死亡人數分別增加了79.6%和2.4%[1]。隨著生活水平的提高，包括非酒精性脂肪肝和酒精相關性肝病在內的新陳代謝性肝病的患病率不斷上升，新陳代謝性肝病發展成肝纖維化后，最終可導致終末期肝病[2]。肝纖維化在組織學上是可逆的，但肝纖維化形成過程和機制復雜，病程長，影響因素眾多，迄今尚無有效的化學藥物和生物制劑用于逆轉肝纖維化[3]。近年來，越來越多的研究表明人體腸道微生物組與各種疾病息息相關，腸道菌群穩態與肝纖維化的發生發展也密切相關[4]，本文就此進行綜述。

1 腸道菌群

腸道是人體最大的微生物池，寄生的微生物包括細菌、真菌、寄生物、病毒等，其中最大的微生態系統是位于結腸的細菌群落，即“腸道菌群”。正常人體腸道菌群多達1 000余種，數量約為1014個，重量約1 kg，是人體細胞總數的10倍[5]。如此數量龐大的腸道菌群與人體共生，在人體物質代謝、免疫調節等方面發揮重要作用。腸道內大部分細菌屬于擬桿菌門、厚壁菌門、放線菌門、變形菌門和疣微菌門，其中擬桿菌門和厚壁菌門數量較多，為主要的優勢菌群，占腸道細菌總數的70%～75%，而放線菌門、變形菌門和疣微菌門的數量相對較少[6]。腸道菌群與宿主的消化、營養、代謝、免疫等密切相關。腸道的防御面積高達400～600 m2，是機體最大的免疫器官[7]。腸道菌群參與機體防御，若腸道屏障功能出現障礙，可導致微生物移位到血液中，引起持續炎癥反應，從而促進肝損傷、肝纖維化、肝硬化和肝癌的轉化[8]。

2 腸道菌群與慢性肝病

肝纖維化通常是慢性肝臟疾病進展為肝硬化或肝癌的關鍵步驟，隨著生活環境和飲食習慣的改變，慢性肝臟疾病的發生率在全球范圍內呈逐年上升趨勢[1]。肝臟和腸道在胚胎發育中起源于同一胚胎層，兩者解剖結構密切相關，同時肝臟和腸道作為消化系統中兩個重要的組成部分，肝臟通過門靜脈與腸道血液相通，腸道-門靜脈系統中有70%的血液進入肝臟[9]。

肝臟感染病毒后可以引起慢性病毒性肝炎，目前公認的有甲、乙、丙、丁、戊五種病毒性肝炎，它們是肝纖維化的高發因素之一。研究顯示，乙肝患者肝臟損傷加重后，厚壁菌門、放線菌門、雙歧桿菌屬、乳桿菌屬等腸道細菌顯著減少，而擬桿菌門、變形菌門、埃希菌屬等腸道細菌過度生長，這可能與腸道菌群失衡導致腸源性脂多糖生成增多，而腸源性脂多糖可以促使降鈣素原產生有增多關[10]肝臟70%血液來自腸道，肝臟通過門靜脈系統與腸道形成廣泛聯通，當肝臟炎癥和調節性免疫反應處于失衡的狀態時，其炎癥產物及分泌的膽汁酸也會影響微生物群落的結構和功能[11]。酪酸梭菌二聯活菌治療慢性乙肝患者有助于降低乙肝病毒DNA及白細胞介素(interleukin,IL)-17家族成員水平，改善患者肝功能和腸道菌群紊亂，且安全可靠[12]。慢性乙型肝炎和慢性丙型肝炎患者肝小葉壞死、肝細胞再生和儲脂細胞分化等均與腸道內毒素有直接聯系[13]。因此腸道菌群可能通過控制肝臟病毒感染情況，進而影響病毒性肝炎向肝纖維化的進展。

飲食習慣(飲酒與高熱量高脂飲食)的改變也是近年來慢性肝臟疾病高發的原因之一，其中酒精性肝病與非酒精性脂肪肝與其密切相關。酒精易破壞腸-肝軸的穩態，引起腸道營養不良，研究發現酗酒可以抑制腸道內雙歧桿菌和乳酸桿菌等有益菌生長，使其數量降低，戒酒后即可恢復[14]。研究發現，酒精喂養的小鼠腸道微生物發生變化，包括放線菌的增加和疣狀芽孢桿菌的減少，導致肝臟中性粒細胞浸潤和肝臟脂肪變性，給予抗生素干預后可以減少腸道細菌負荷和降低脂多糖水平，減緩肝纖維化進程[15]。小腸細菌過度生長的患者發生非酒精性脂肪肝病的風險增加[16]。腸道微生物群的生態失調及其代謝產物如膽汁酸、短鏈脂肪酸、內源性乙醇以及膽堿相關代謝產物的失衡，炎性反應和黏膜免疫功能受損均可能是非酒精性脂肪性肝病發生發展的重要因素[17]。

腸道菌群和肝臟免疫系統密切相關[18]。自身免疫性膽汁淤積性肝病是由正常膽汁流量減少和潛在毒性膽汁酸過多積累引起，內源性膽汁酸參與膽汁淤積性肝病的發病和發展，影響膽汁酸轉運蛋白和核受體的表達，并導致肝損傷。研究表明，腸道菌群通過調節代謝和免疫反應，在膽汁淤積性肝病的發病機制中起重要作用，疾病的進展也可能會影響腸道菌群的組成[1]。有研究發現，自身免疫性肝炎患者的腸道通透性、細菌易位性和腸道微生物組成與健康人存在很大差異，說明腸道通透性增加、微生物群紊亂、細菌易位與自身免疫性肝炎的發生有關[19]。

3 腸道菌群參與肝纖維化的機制

3.1 腸道菌群失調及其代謝產物是促進肝纖維化發生的基礎 腸道菌群失調在肝纖維化發生發展過程中起著關鍵作用。正常情況下，宿主和腸道菌群以一種稱為共生的狀態相互受益。共生菌和致病菌比例異常導致的微生物組結構或功能的紊亂被稱為菌群失調。影響腸道菌群失調的因素有很多，例如抗生素的濫用[20]、高脂飲食[21]、飲酒[22]、年齡及地域因素[23]等。研究發現，長期飲酒或對酒精依賴的患者，腸球菌、大腸桿菌等致病菌的數量均明顯多于正常人，雙歧桿菌、消化球菌、乳酸桿菌等有益菌的數量均明顯少于正常人[24]。酒精喂養的小鼠腸道中擬桿菌和疣狀桿菌的相對豐度較豐富[25]。腸道菌群失調時菌群正常的解毒、合成維生素、增強藥物代謝與促進食物吸收等功能減弱，同時致病菌及腸道菌群代謝產物如脂多糖、內毒素等發生移位進入肝臟，這將引發或加重肝臟損害，直接導致肝纖維化的發生[26]。同時肝病發生時消化道運動減弱，抗體、溶菌酶、黏液及膽汁分泌減少，有利于細菌增長，腸道細菌移位進入肝臟，加速肝臟疾病進展[26]。

3.2 腸屏障功能障礙是肝纖維化發生的渠道 腸道微生物群與腸道黏液層及上皮細胞等共同構成腸屏障，有重要的防御作用。腸道黏膜細胞緊密連接，且含有豐富的淋巴細胞，其分泌的大量消化液可稀釋毒素，清潔腸腔，腸道菌群位于黏液層最外層，是影響上皮屏障代謝、腸上皮細胞增殖和維持腸道屏障完整的重要組成部分[26]。腸黏膜屏障的完整性和通透性能有效阻止病原體、細菌、毒素等大分子物質進入人體其他部位。腸道中革蘭陰性菌外膜上的脂多糖與微量蛋白質生成的內毒素透過腸道屏障入肝，激活肝星狀細胞，促進肝細胞上的Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)-4的表達，使肝臟產生過多的細胞外基質，促發肝臟炎癥、肝纖維化及肝細胞的過度增殖[27]。

3.3 腸道菌群失衡是肝纖維化發生的分子機制 腸道細菌及其組分如脂多糖、肽聚糖、內毒素等，可以被模式識別受體，特別是TLR識別，并通過多種相關信號傳導通路，促進促炎性細胞因子釋放和氧化應激反應，造成肝細胞損傷及肝纖維化的發生。其中核因子κB介導的脂多糖-TLR4通路是研究最多的信號通道，肝纖維化的形成依賴于肝駐留細胞(包括Kupffer細胞、肝星狀細胞、肝竇狀內皮細胞等)上的TLR-4受體[28]。研究發現，給大鼠腹腔注射脂多糖后，大鼠肝臟組織高表達TLR-4，促炎癥因子基因表達上調，表達和釋放多種炎癥因子，如IL-6、腫瘤壞死因子α、IL-Ib，加速并擴大炎癥反應，激活肝臟Kupffer細胞及肝星狀細胞，促進肝纖維化[29]。最近有研究者發現腸道菌群失調也可通過轉化生長因子β/Smad同源信號通路加重酒精性肝纖維化，進而導致更嚴重的肝損傷[30]。有日本學者發現，通過抑制弓形蟲感染的小鼠的輔助型T細胞2免疫反應，可以改善小鼠腸道菌群平衡，緩解日本血吸蟲誘導的肝纖維化[31]。

4 靶向腸道菌群逆轉肝纖維化

靶向腸道菌群逆轉肝纖維化成為治療肝纖維化的新方向。使用藥物調節腸道菌群，改善腸屏障功能，拮抗TLR等可治療肝纖維化。其中包括使用益生菌、益生元，調節腸道菌群豐度，改善肝纖維化，研究發現對長期喂食酒精的小鼠給予乳酸桿菌治療后，小鼠內毒素水平均降低，肝損害也有所改善，這些都得益于乳酸桿菌能通過增加緊密連接蛋白，改善腸黏膜滲透性[32]。抗生素引起的腸道菌群變化可以對宿主產生多種影響，通過合理使用抗生素來調節腸道菌群逆轉肝纖維化成為安全可靠的治療方式，有學者觀察發現肝纖維化患者口服抗生素(包括萬古霉素和多黏菌素)5 d后，糞便中產生次級膽汁酸的細菌數量減少，肝臟中的次級膽汁酸(膽石酸和脫氧膽酸)水平、血清葡萄糖和甘油三酸酯水平降低，肝纖維化病患者肝糖原代謝，膽固醇、膽汁酸生物合成和藥物代謝中涉及的蛋白質表達水平發生了變化[33]。糞菌移植是恢復腸道微生態平衡最直接的方法，能顯著改善腸道菌群失調，進而改善患者肝功能[34]。

中醫藥在調節腸道菌群，逆轉肝纖維化方面有其獨特的優勢。沖草益肝膠囊可以調節乙型肝炎病毒誘導的肝纖維化患者的腸道菌群，提高分泌性IgA、IgA和IgG，以及血清ALB和前白蛋白的水平，增強免疫功能和自體修復能力，改善肝功能及肝纖維化[35]。研究發現，從傳統中藥枇杷葉中提取的熊果酸，是一種具有抗肝纖維化作用的中藥，其通過激酶信號通路途徑增加了潛在的有益細菌(如厚壁菌門、乳桿菌和雙歧桿菌屬)含量，從而減輕腸道損害和減少細菌疾病，并通過抑制腫瘤壞死因子α的表達，增加緊密連接蛋白和抗菌肽的表達來保護腸道屏障，從而減輕腸道損傷，改善肝纖維化和菌群紊亂[36]。丹參在改善腸道菌群失衡，降低肝損傷和纖維化指數方面也有良好的效果[37]。

5 展 望

盡管治療肝纖維化的方法取得一定的效果，但目前尚未有能完全逆轉肝纖維化的藥物。腸道菌群和肝臟之間相互影響，靶向腸道菌群逆轉肝纖維化可能成為新的治療方向，但如何確保靶向腸道菌群治療肝纖維化的安全性和有效性還有待進一步的大規模研究。