腸道微生態與自發性細菌性腹膜炎的關系

劉 玉， 張宇一， 鄒 穎， 袁 偉， 郭紅英， 梅 雪， 王介非， 錢志平

上海市公共衛生臨床中心 重癥肝病科， 上海 201508

自發性細菌性腹膜炎(spontaneous bacterial peritonitis，SBP)是指在沒有明確腹腔感染灶存在時發生的腹水感染，是肝硬化患者常見且嚴重的并發癥之一。肝硬化患者由于肝功能嚴重受損及肝臟結構改變，導致門靜脈高壓、低蛋白血癥，進而引發腸道屏障功能減退、腸道微生態失衡、免疫功能低下，所以肝硬化患者自發性和繼發性感染風險為普通人群的4～5倍。合并腹水的肝硬化住院患者中，SBP發生率為5%～25%，并發SBP的患者死亡率20%～30%[1-2]。SBP最常見的感染源是革蘭陰性菌，腸道細菌易位在SBP的發生和發展中扮演了重要角色。目前腸道微生態領域的研究開展廣泛，本文將對腸道微生態與SBP的相關研究作以下綜述。

1 基于“腸-肝軸”的腸道微生態研究

腸道微生態是腸道菌群與其宿主相互作用的統一體，由腸道、腸上皮細胞、腸道分泌物、腸道中的食物和營養物質以及腸道菌群構成[3]。腸道微生態參與人體免疫調節、營養物質代謝和病原體防御等重要生理功能，影響人體健康并與機體形成共生關系。人體內腸道菌群數量相對固定，約1012～1014個。這些細菌大多數為類桿菌、優桿菌、消化球菌以及雙歧桿菌等專性厭氧菌，約占腸道總菌量的99%，腸桿菌、腸球菌、乳酸桿菌等兼性厭氧菌約占1%，構成復雜的腸道微生態系統[4]。腸道菌群被稱為“新型虛擬代謝器官”，與腎臟、大腦、心血管、骨骼等多個腸外器官構成軸[5]，“腸-肝軸”在肝臟疾病的病理生理過程中起到重要作用。腸道和肝臟在胚胎階段均起源于前腸，解剖學上，兩者通過門靜脈相互關聯，大約80%供養肝臟的血液來自于門靜脈，而門靜脈的血液則主要來自于腸道血液回流。經腸道吸收的毒素和腸道菌群產物大多依賴肝臟的分解代謝。肝臟巨噬細胞包括Kupffer細胞和單核細胞來源巨噬細胞，扮演“清道夫”的角色，通過吞噬作用清除門靜脈血流中危險相關分子模式、病原體相關分子模式、細菌和真菌等有害物質[6-8]。在免疫防御方面，腸道來源的淋巴細胞或細胞因子可以通過門靜脈進入肝臟，腸道菌群可輔助消化吸收，提供維生素K等促進肝臟凝血因子的合成，提升腸道免疫功能，刺激肝臟Kupffer細胞的增加。肝臟可以通過分泌免疫球蛋白A、膽汁酸等進一步通過“腸-肝軸”發揮腸道微生態平衡功能[9]。

因“腸-肝軸”的連接作用，菌群失調的同時出現腸道屏障破壞，機體免疫功能就會下降，腸道微生態失衡進而繼發感染，進一步出現細菌易位。最新研究[10]顯示肝組織受損后，肝血竇壁上附著的Kupffer細胞吞噬功能下降，部分炎癥因子釋放刺激免疫反應導致肝細胞破壞，同時刺激腸黏膜導致屏障功能異常，使腸內的有害物質如細菌毒素等穿過腸黏膜進入機體組織、器官及血液循環。腸組織受損后，其機械、化學、免疫及生物屏障均不同程度破壞，導致來源于致病微生物等的有害物質通過免疫反應被樹突狀細胞識別，或通過調節T淋巴細胞反應激活適應性免疫。低濃度的病原體相關分子模式，如脂多糖、肽聚糖、鞭毛蛋白等，通過Toll樣受體和NOD樣受體激活核因子κB，使炎癥因子和趨化因子進入門靜脈循環破壞Kupffer細胞和肝星狀細胞。最常見的是內毒素誘發的包括腹腔在內的全身各部位均可能出現重癥感染，感染程度加重反過來會加重肝臟代謝負擔，感染是導致肝病患者死亡的重要誘因之一。

2 肝硬化患者腸道菌群分布特征

肝硬化是由一種或多種病因如HBV感染、酗酒、膽汁淤積和藥物或化學毒物等引起的常見彌漫性肝損傷，肝硬化患者發生細菌感染進而出現SBP的風險很高[11-14]。研究[15]顯示質子泵抑制劑的使用是肝硬化患者SBP和肝性腦病發生的危險因素。肝硬化患者門靜脈壓力增高，胃腸道處于淤血狀態，蠕動能力減弱，腸道黏膜內皮細胞間連接對細菌的阻擋及沖刷能力相對受損，肝硬化患者膽汁酸分泌減少，抑制腸道內有害細菌過度增殖的能力減弱，另外肝硬化患者腸道內溶菌酶以及抑制細菌增殖的分泌型蛋白等都有一定程度的減少，諸多機制共同作用導致腸道微生態失衡。透徹解析肝硬化患者腸道菌群分布特征，有助于研究肝硬化治療的新靶點。

肝硬化患者的腸道菌群通常存在原生有益菌群比例減少，而潛在致病細菌如腸桿菌相對增多的狀態。有研究[16-17]顯示，肝硬化患者的腸道菌群中革蘭陰性菌如普氏菌和韋氏菌增加。最新研究[18]顯示嗜肝病毒感染引起的肝硬化具有獨特的細菌或真菌特征，包括普雷沃菌、鏈球菌、葡萄球菌科和腸球菌的數量增加，以及瘤胃球菌和梭狀芽胞桿菌的數量減少。Usami等[19]研究顯示，與健康對照組相比，肝硬化代償組和失代償組的腸道微生物群存在顯著的失調，硬桿菌屬、擬桿菌屬、變形桿菌屬和螺旋桿菌屬相對豐度等在代償期與失代償期患者體內均顯著降低，而鏈球菌屬、巨嗜熱菌屬和嗜血桿菌屬等豐度升高。對肝硬化失代償期患者唾液和腸道微生物組進一步研究[20]顯示，以唾液及糞便樣本中定植菌減少為代表的菌群失調與口腔及腸道防御功能受損及全身炎癥反應有關。肝硬化患者的有益菌及定植菌相對豐度降低，其他類菌群相對豐度較高，糞便中肝硬化菌群失調率和口腔菌群失調率顯著降低。欒雨婷等[21]研究顯示乙型肝炎肝硬化并發腹水患者腸道菌群紊亂以硬壁菌門的罕見小球菌屬和假丁弧菌屬豐度降低、變形菌門的腸桿菌屬和大腸埃希菌屬豐度增加為特征，腸桿菌可能參與膽汁分泌通路，大腸埃希菌可能參與上皮細胞的細菌侵襲通路，提示即使肝硬化腹水患者未出現典型SBP，預防性抗感染治療仍被推薦。

3 SBP的發生與腸道微生態紊亂

SBP是肝硬化患者腸道細菌易位的典型并發癥，與高死亡率相關[22]。鈣衛蛋白存在于血漿和糞便中，在炎癥過程中被激活，其濃度與炎癥的嚴重程度相關。Hadjivasilis等[23]研究顯示，腹水鈣衛蛋白可作為SBP早期診斷的新型腹水生物標志物。糞便鈣衛蛋白也被證明是肝硬化患者SBP發展的有效篩選指標，深入研究[24-25]顯示糞便鈣衛蛋白與腸壁中性粒細胞的遷移有關，所以該指標亦成為腸道炎癥的新型標志物。

肝硬化患者易并發細菌感染，歸因于各種防御機制的破壞，例如：殺菌能力不足，單核細胞活性下降，網狀內皮細胞的吞噬力降低，趨化作用缺乏，腸轉運時間增加等，進一步導致細菌過度生長以及腸道通透性增加，出現細菌易位。能轉移到腸系膜淋巴結的細菌大多為革蘭陰性的腸桿菌科，如大腸桿菌、克雷伯桿菌、腸球菌和其他鏈球菌等[26]。一項真實世界研究[27]分析利福昔明治療難治性腹水前后腸道菌群特征的變化。利福昔明組羅氏菌、嗜血桿菌和普雷沃特菌的豐度顯著降低，并證實利福昔明提高患者生存率可能機制是利福昔明調節腸道細菌的結構和功能，進而改善全身炎癥狀態。

肝硬化患者腸道通透性增高促進全身性內毒素血癥在SBP發病中起到關鍵作用。腸上皮緊密連接屏障可抵抗腸道內各種各樣的微生物并調控各種水溶性分子和細菌抗原的胞外被動滲透。Assimakopoulos等[28]的研究首次證明，肝硬化患者的腸細胞緊密連接蛋白發生顯著改變。Rawat等[29]研究顯示結腸炎癥小鼠的腸組織可高表達IL-1B mRNA和miR-200c-3p，低表達緊密連接蛋白occludin，腸道緊密連接屏障的通透性增加，給予miR-200c抑制劑后可抑制腸上皮細胞和腸組織中occludin的降低，維持腸道上皮的緊密連接屏障。另一個研究[30]對肝硬化患者進行十二指腸活檢，與健康對照相比，肝硬化患者緊密連接蛋白occludin和claudin-1表達下降，失代償期肝硬化下降水平顯著高于代償期肝硬化患者。這種變化可能是肝硬化患者腸屏障功能障礙和通透性增高的重要細胞機制。

4 益生菌對SBP的治療作用

益生菌是一種有效的綜合治療，可以增強腸道屏障功能，防止細菌易位，改變腸道菌群結構。肝硬化患者使用益生菌旨在保護腸道微生態平衡、調節菌群生長、穩定腸黏膜屏障、刺激宿主對感染的抵抗、改善門靜脈高壓導致的局部和全身的血流動力學異常等[37-38]。Horvath等[39]的研究顯示補充多種益生菌可豐富肝硬化代償期患者的益生菌群，并有效改變原生菌群和腸道屏障功能。Horvath等[40]通過一項隨機雙盲對照試驗研究證實多種益生菌可顯著提高血清新蝶呤水平和中性粒細胞產生活性氧，從而改善肝硬化患者的免疫功能。Deng等[41]將多種益生菌(包括植物乳桿菌、嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和動物雙歧桿菌)聯合應用于腹腔黏連大鼠，結果表明多種益生菌治療可顯著降低血清和腸組織中促炎因子的水平，顯著下調腸道組織中的炎癥和纖維化信號通路，高通量測序結果證實，益生菌顯著增加了類桿菌(門級)、類桿菌類(目級)、乳桿菌(目級)和乳桿菌(屬級)的相對豐度，并顯著減少了致病性蛋白細菌的數量(門級)、丹毒菌屬(目級)、疣狀菌屬(目級)、克雷伯菌屬(屬級)、沙雷菌屬(屬級)，所以益生菌可通過恢復微生物平衡改善腹腔炎癥。腸道特定共棲菌種作為新型益生菌，可以通過減輕炎癥和增強上皮屏障來維持腸道健康。普氏糞桿菌、腸道羅斯拜瑞菌和霍氏真桿菌可以代謝膳食纖維，作為主要的短鏈脂肪酸產生者，為腸細胞提供能量，并在腸道內產生抗炎作用。嗜黏蛋白-艾克曼菌對代謝性疾病有有益作用，可增強腸道屏障功能[42]。類桿菌屬可分泌免疫調節分子。這些非傳統益生菌可能是未來生物治療策略的研究熱點。

最新研究顯示，隨著抗生素使用的增加，SBP的致病菌群逐漸由革蘭陰性菌向革蘭陽性菌轉變，更嚴重的是向耐藥菌轉變。721例SBP患者回顧性研究[43]顯示大腸桿菌是最常見的病原菌，第三代頭孢菌素耐藥率較高，但對阿米卡星敏感率為74.5%。42%的培養陽性菌株表現出多藥耐藥性，其中糞腸球菌(64.2%)和鮑曼不動桿菌(71.4%)占比最高。近年來，由于預防性抗生素的廣泛應用，以及隨著侵入性手術而增加的住院頻率，革蘭陽性球菌和多藥耐藥菌引起的SBP越來越多見，開發具有精準靶向性和顯著療效的益生素新制劑或益生菌產品可能是未來治療SBP的一大前景。

5 展望

SBP是肝硬化進展的重要因素，早期識別、預防和治療是成功救治的關鍵。隨著測序技術的飛速發展，腸道微生態與SBP之間的關系有了越來越深入的研究，通過調整腸道微生態來治療SBP療效顯著。盡管在腸道微生態方面已經取得了許多讓人為之興奮的進展，但是其背后所涉及的復雜調控機制仍有待進一步研究和闡明，糾正腸道菌群失衡的相關產品的研發及應用仍需進一步深入開展。

作者貢獻聲明：劉玉、張宇一、鄒穎負責課題設計，資料分析，撰寫論文；袁偉、郭紅英、梅雪參與收集數據，修改論文；王介非、錢志平負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。