腸道菌群在慢加急性肝衰竭中的意義

王富春， 李子怡， 張萬(wàn)潔， 毛小榮,2a， 李俊峰,2a,2b

1 蘭州大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院， 蘭州 730000； 2 蘭州大學(xué)第一醫(yī)院 a.感染科， b.感染科與傳染病研究室， 蘭州 730000

慢加急性肝衰竭(acute on chronic liver failure, ACLF)是一種以一個(gè)或多個(gè)主要器官或系統(tǒng)衰竭為特征的綜合征[1]，28 d內(nèi)病死率接近40%[2]。腸道菌群及其代謝產(chǎn)物通過(guò)多種機(jī)制引發(fā)的感染、全身炎癥反應(yīng)等在ACLF的發(fā)生、發(fā)展起重要作用[3-4]，且腸道菌群與宿主之間的相互影響可改變疾病預(yù)后。由此可見(jiàn)，腸道菌群在ACLF中可能具有獨(dú)特的診斷及治療價(jià)值。

1 腸道菌群在ACLF發(fā)生時(shí)的作用

人類(lèi)機(jī)體通過(guò)免疫、神經(jīng)和內(nèi)分泌等系統(tǒng)調(diào)節(jié)腸道菌群的組成、分布及活性，從而達(dá)到其與宿主之間的穩(wěn)態(tài)[5]。但患肝病時(shí)，腸道菌群失調(diào)會(huì)影響這一穩(wěn)態(tài)。例如：腸道菌群及代謝產(chǎn)物會(huì)改變腸道中的黏膜蛋白和補(bǔ)體激活途徑，加重肝損傷[6]。研究顯示，失代償期肝硬化向ACLF的進(jìn)展與全身炎癥反應(yīng)的廣泛激活有關(guān)，ACLF患者血漿中IL-6、IL-8水平明顯升高[7]，與失代償期肝硬化患者相比，ACLF患者具有更高的全身炎癥反應(yīng)[8]。一方面，失代償期肝硬化進(jìn)展時(shí)，衰竭器官的死亡細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)通過(guò)危險(xiǎn)相關(guān)分子模式促進(jìn)炎癥及ACLF的發(fā)生[9]；另一方面，腸道菌群移位和炎癥反應(yīng)相互促進(jìn)，腸道相關(guān)淋巴組織可通過(guò)促進(jìn)腸道炎癥而改變腸道屏障功能，增加其通透性，促進(jìn)菌群移位[10]；肝病進(jìn)展引起支配腸道的神經(jīng)發(fā)生變化，進(jìn)而影響腸道屏障功能，降低抗菌肽水平的同時(shí)促進(jìn)炎癥發(fā)生[11]。一項(xiàng)多中心研究[4]對(duì)602例患者的血清代謝產(chǎn)物和糞便微生物區(qū)系進(jìn)行代謝組學(xué)分析后發(fā)現(xiàn)，微生物來(lái)源的代謝產(chǎn)物和脂質(zhì)代謝產(chǎn)物與ACLF的發(fā)生及死亡有關(guān)，但該結(jié)果仍需在獨(dú)立樣本中進(jìn)行驗(yàn)證，由于一小部分人患有酒精性肝炎或正在飲酒，因此未能單獨(dú)進(jìn)行測(cè)試。

ACLF主要發(fā)生在酒精性肝硬化患者中，酒精可能通過(guò)影響腸道菌群和腸道屏障功能促進(jìn)ACLF發(fā)生。研究[12]顯示，健康人短期攝入大量酒精后，血液中細(xì)菌DNA和內(nèi)毒素水平會(huì)顯著增加，且酒精增加了蛋白桿菌而降低了擬桿菌的相對(duì)豐度；酒精的代謝產(chǎn)物乙醛可破壞腸上皮的緊密連接，誘導(dǎo)腸壁通透性增加，促進(jìn)菌群及其代謝產(chǎn)物移位[13]。

2 腸道菌群在診斷ACLF中的價(jià)值

基于腸道菌群與ACLF的發(fā)生關(guān)系密切，不少學(xué)者圍繞其在ACLF診斷方面的價(jià)值展開(kāi)研究。有研究[14-16]運(yùn)用16SrRNA基因擴(kuò)增子測(cè)序技術(shù)描述了ACLF患者腸道菌群特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)某些特定的菌群特征可以區(qū)分患病組和健康對(duì)照組，并且菌群變化也許能夠監(jiān)測(cè)疾病的進(jìn)展。一項(xiàng)針對(duì)129例ACLF患者的研究[14]發(fā)現(xiàn)，患者腸道菌群的一大特征是淚腺螺科減少，而巴氏桿菌科的相對(duì)豐度能夠預(yù)測(cè)患者病死率。為了揭示HBV-ACLF患者中腸道菌群與疾病的關(guān)系，中山大學(xué)學(xué)者[15]采用相同方法分析了HBV-ACLF患者(n=212)和健康人(n=877)的腸道菌群特點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)HBV-ACLF組球菌/桿菌比值明顯升高(P<0.05)；元基因組測(cè)序也驗(yàn)證了該結(jié)果：在HBV-ACLF進(jìn)展過(guò)程中，糞球菌迅速增加。該研究存在一定的局限性。首先，患者在入院前后使用抗生素的不同，以及個(gè)人飲酒史可能會(huì)對(duì)微生物區(qū)系的結(jié)果產(chǎn)生影響；其次，入院時(shí)各組間免疫功能及肝功能衰竭嚴(yán)重程度不一致；最后，考慮到患者的胃腸道癥狀(使用質(zhì)子泵抑制劑)和可能的肝性腦病，住院期間的飲食主要是以可消化的低蛋白和低脂肪碳水化合物為主，這可能會(huì)影響微生物區(qū)系的結(jié)果。因此，應(yīng)進(jìn)一步設(shè)計(jì)前瞻性研究來(lái)驗(yàn)證該發(fā)現(xiàn)。另有學(xué)者[16]采用高通量16S rDNA測(cè)序技術(shù)，對(duì)91例HBV-ACLF患者的糞便微生物群進(jìn)行了檢測(cè)，結(jié)果顯示隨著疾病進(jìn)展，腸道菌群的多樣性和豐富度顯著降低(P<0.05)。與健康對(duì)照組相比，HBV-ACLF組微生物菌群中類(lèi)桿菌的相對(duì)豐度顯著降低，而潛在致病菌如維隆氏菌、鏈球菌、腸球菌和克雷伯菌的豐度則顯著增加。還發(fā)現(xiàn)類(lèi)桿菌豐度與血清甲胎蛋白水平呈負(fù)相關(guān)，韋氏桿菌豐度與血清TBil呈正相關(guān)。此外，球蟲(chóng)豐度與血清TBil、INR呈顯著負(fù)相關(guān)，與PTA呈顯著正相關(guān)。該研究結(jié)果提示腸道菌群在HBV-ACLF的發(fā)展中起著重要作用。但也有一些菌屬與不同的生物標(biāo)志物呈負(fù)相關(guān)，如假鉻桿菌與INR水平呈正相關(guān)，與PTA水平呈負(fù)相關(guān)，針對(duì)該結(jié)果，應(yīng)當(dāng)積極尋找原因并進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)再次驗(yàn)證該結(jié)果是否可靠。以上均提示部分菌群變化也許能夠作為ACLF的診斷標(biāo)志物(圖1)。

圖1 腸道菌群與患病肝臟間的相互作用

另一項(xiàng)針對(duì)ACLF患者(n=182)糞便標(biāo)本的前瞻性研究，進(jìn)行了DNA文庫(kù)構(gòu)建和測(cè)序，發(fā)現(xiàn)與健康受試者相比，患者的基因和元基因組種(微生物基因被分成若干簇，稱(chēng)為元基因組種)豐度顯著降低。這種豐富性的喪失與疾病分期有關(guān)，并在抗生素治療調(diào)整后持續(xù)存在，提示ACLF的特點(diǎn)是腸道菌群基因顯著改變，且與疾病分期平行，故腸道菌群可能導(dǎo)致疾病進(jìn)展和預(yù)后不良[17]。但該研究中不少患者前期接受了抗生素治療，可能會(huì)影響腸道菌群變化。另有研究[18]顯示，除抗生素外，25%的非抗生素藥物至少改變了一種腸道菌群種類(lèi)，例如：質(zhì)子泵抑制劑改變腸道菌群種類(lèi)，使腸球菌過(guò)度生長(zhǎng)，促進(jìn)肝硬化的進(jìn)展。想要更準(zhǔn)確地評(píng)估腸道菌群對(duì)疾病的影響，在考慮酒精、藥物等混雜因素的前提下，需進(jìn)行多中心、大樣本的前瞻性研究。

3 腸道菌群在防治肝硬化和ACLF中的作用

對(duì)于ACLF，除內(nèi)科藥物和人工肝治療外，肝移植是目前唯一有效的根治方式，但受限于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等原因，未能廣泛開(kāi)展。因此，通過(guò)干預(yù)腸道菌群防治ACLF可能是一種有潛力的策略。歸納當(dāng)前研究后發(fā)現(xiàn)干預(yù)措施主要包括以下幾類(lèi)：藥物、糞便菌群移植和腸道吸附劑等。

3.1 藥物 臨床上會(huì)使用抗生素預(yù)防性治療失代償期肝硬化。一項(xiàng)多中心、隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)使用諾氟沙星治療Child-Pugh C級(jí)的肝硬化患者時(shí)，剔除自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎、肝移植或失訪等刪失后，通過(guò)Kaplan-Meier方法估計(jì)發(fā)現(xiàn)，諾氟沙星組6個(gè)月病死率為14.8%，安慰劑組為19.7%(P=0.21)，提示諾氟沙星并未降低6個(gè)月病死率[19]。由于資金不到位等原因，該試驗(yàn)原計(jì)劃的392例患者中只有291例入選，可能導(dǎo)致檢測(cè)6個(gè)月病死率的統(tǒng)計(jì)效力降低；再者，數(shù)名晚期酒精性肝硬化患者的依從性低于大多數(shù)評(píng)估慢性病進(jìn)展的試驗(yàn)，也會(huì)影響最終研究結(jié)果，基于這些局限性，不能排除Ⅱ類(lèi)錯(cuò)誤的發(fā)生。雖然預(yù)防性使用抗生素對(duì)靜脈曲張出血、既往自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎和顯性肝性腦病等患者可能有短期效果，但不能阻止疾病向ACLF進(jìn)展[20]。利福昔明是一種腸道廣譜抗生素，但有研究[21]顯示，利福昔明不僅對(duì)肝病的進(jìn)展沒(méi)有影響，而且在這些肝病患者腸道菌群中引起的變化也不明顯。此外，一項(xiàng)西班牙的多中心隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)[22]，在標(biāo)準(zhǔn)治療(β阻滯劑聯(lián)合套扎)中加入辛伐他汀，來(lái)驗(yàn)證能否減少肝硬化患者靜脈曲張出血后的再出血和病死率。結(jié)果顯示，安慰劑組17例死亡(22%)，辛伐他汀組6例死亡(9%)(辛伐他汀治療的危險(xiǎn)比為0.39，95%CI：0.15～0.99，P=0.030)，辛伐他汀可提高肝硬化患者的存活率。安慰劑組和辛伐他汀組分別有28%和25%的患者發(fā)生再出血(P=0.583)。提示辛伐他汀加入標(biāo)準(zhǔn)治療并未減少再出血，但與Child-Pugh A或B級(jí)肝硬化患者的生存獲益相關(guān)。但該研究的主要結(jié)局是再出血和死亡，而非生存，因此該結(jié)果還需要進(jìn)一步驗(yàn)證?，F(xiàn)有研究中，通過(guò)以上藥物(除他汀類(lèi))改善肝硬化患者的預(yù)后而預(yù)防ACLF的發(fā)生，效果不明顯。

3.2 腸道菌群移植 有關(guān)糞便菌群移植的研究正在失代償性肝硬化中逐步展開(kāi)。一項(xiàng)針對(duì)肝性腦病患者(n=20)的研究[23]顯示，使用灌腸的方式進(jìn)行糞便菌群移植不僅能改善患者認(rèn)知功能，而且可減少患者的住院次數(shù)。而采用口服膠囊制劑進(jìn)行糞便菌群移植在肝硬化和肝性腦病患者中也顯示出相似的安全性[24]，該研究受限制于樣本量小，只專(zhuān)注于第1階段的安全性，而不是檢測(cè)療效。雖然研究人員收集了每次就診時(shí)的糞便，但沒(méi)有對(duì)安慰劑患者進(jìn)行重復(fù)的胃腸鏡檢查，因此，乙狀結(jié)腸和十二指腸菌群的變化可能影響最終結(jié)果；此外，該研究只包括已經(jīng)使用利福昔明的患者，且同時(shí)給予所有膠囊而非1粒/d(持續(xù)15 d)，所以需要進(jìn)行大樣本研究來(lái)分析糞便菌群移植對(duì)不使用利福昔明或多次給藥患者的療效。但該方法并非絕對(duì)安全，有報(bào)道[25]稱(chēng)糞便菌群移植會(huì)引起耐藥細(xì)菌轉(zhuǎn)移，導(dǎo)致極少數(shù)患者死亡，因此一方面需要努力改進(jìn)供體篩查以限制可能導(dǎo)致不良感染事件的微生物的傳播；另一方面繼續(xù)保持警惕，以確定腸道菌群移植對(duì)不同患者群體的益處和風(fēng)險(xiǎn)?？傊?，目前的研究已經(jīng)為通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群治療失代償期肝硬化提供了事實(shí)依據(jù)，也為防治ACLF提供了希望。

3.3 其他 Fuchs等[26]發(fā)現(xiàn)，膽汁酸阻滯劑考來(lái)維倫通過(guò)增加糞便膽汁酸的排泄，促進(jìn)向次級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化，從而減輕了MDR2-/-小鼠的肝臟和膽管損傷，但該研究?jī)H停留在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)階段，尚未進(jìn)行臨床驗(yàn)證。飲食對(duì)腸道菌群影響重大，一項(xiàng)隊(duì)列研究[27]顯示，酸奶、蔬菜、茶、咖啡、巧克力等的攝入量都與腸道菌群種類(lèi)的多樣性增加和肝硬化患者的住院率降低有關(guān)，這表明調(diào)節(jié)腸道菌群有助于改善肝硬化和ACLF的預(yù)后。

4 小結(jié)與展望

盡管當(dāng)前對(duì)腸道菌群與肝病之間的相互作用有一定了解，且發(fā)現(xiàn)腸道菌群對(duì)肝硬化和ACLF具有重要的診斷和治療價(jià)值，但目前用于診斷肝病和測(cè)量其進(jìn)展的工具主要集中在宿主上。受諸多因素(如：地域、性別、生活習(xí)慣、藥物、酒精等)影響，且缺乏強(qiáng)有力的臨床證據(jù)，相關(guān)研究仍處于起步階段，未來(lái)應(yīng)該在考慮酒精、藥物等混雜因素的前提下探索腸道菌群變化影響肝病進(jìn)展的動(dòng)力學(xué)和機(jī)制；此外，針對(duì)不同水平的菌群與機(jī)體之間的相互作用可能會(huì)改善患者的預(yù)后進(jìn)行深入研究；最后，由于腸道菌群紊亂是晚期慢性肝病的標(biāo)志之一，其會(huì)影響進(jìn)展為ACLF的速度，并增加感染易感性，因此在治療方面，可將糞便菌群移植作為研究重點(diǎn)，進(jìn)行大規(guī)模、多中心的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來(lái)證明糞便菌群移植在ACLF患者中的療效及安全性，并闡明其作用機(jī)制，開(kāi)發(fā)出既能使患者受益，又不會(huì)對(duì)腸道微生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響的治療策略。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：王富春、毛小榮、李俊峰對(duì)文章的思路和設(shè)計(jì)有關(guān)鍵貢獻(xiàn)，并參與修改文章關(guān)鍵內(nèi)容；王富春、李子怡、張萬(wàn)潔均參與了文獻(xiàn)檢索及起草文章初稿。