摘要:慢加急性肝衰竭(ACLF)病情兇險,發(fā)病迅速,短期病死率高。腸道菌群及其代謝物與ACLF發(fā)生發(fā)展和發(fā)病機(jī)制之間密切相關(guān)。ACLF進(jìn)展過程中,腸道完整性破壞,腸道微生態(tài)及其代謝物失調(diào),介導(dǎo)免疫紊亂,進(jìn)而加重全身炎癥性反應(yīng)。本文旨在闡明腸道菌群及其代謝物在ACLF發(fā)展過程中的作用和相關(guān)治療策略。
關(guān)鍵詞:胃腸道微生物組;代謝;慢加急性肝功能衰竭
基金項(xiàng)目:國家中醫(yī)藥管理局高水平中醫(yī)藥重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(zyyzdxk-2023005);首都衛(wèi)生發(fā)展科研專項(xiàng)(首發(fā)2024-1-2173);第七批全國老中醫(yī)藥專家學(xué)術(shù)經(jīng)驗(yàn)繼承工作;北京中醫(yī)藥科技發(fā)展資金項(xiàng)目(BJZYYB-2023-06);北京市自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(7232272)
Effect of intestinal flora and metabolites on the development and progression of acute-on-chronic liver failure
SHI Ke,ZHANG Qun,WANG Xianbo,F(xiàn)ENG Ying
Center of Integrative Medicine,Beijing Ditan Hospital,Capital Medical University,Beijing 100015,China
Corresponding author:WANG Xianbo,wangxianbo638@163.com (ORCID:0000-0002-3593-5741)
Abstract:Acute-on-chronic liver failure (ACLF) is a dangerous disease with severe conditions,rapid progression,and high short-term mortality. Intestinal flora and metabolites are closely associated with the development,progression,and pathogenesis of ACLF. During the development of ACLF,the destruction of intestinal integrity and the dysregulation of intestinal microecology and its metabolites mediate immune disturbance and thus aggravate systemic inflammatory response. This article elaborates on the role of intestinal flora and metabolites in the development and progression of ACLF and related therapeutic strategies.
Key words:Gastrointestinal Microbiome;Metabolism;Acute-On-Chronic Liver Failure
Research funding:Construction Project of High-level Key Disciplines of Traditional Chinese Medicine of National Administration of Traditional Chinese Medicine (zyyzdxk-202300);Capital’s Funds for Health mprovement and Research (CFH2024-1-2173);Seventh Batch of National Traditional Chinese Medicine Experts Academic Experience Inheritance Program;Beijing Traditional Chinese Medicine Technology Development Fund Project (BJZYYB-2023-06);Beijing Municipal Natural Science Foundation (7232272)
慢加急性肝衰竭(acute-on-chronic liver failure,ACLF)是在慢性肝病基礎(chǔ)上,多種急性打擊導(dǎo)致的肝功能急性嚴(yán)重受損,短期內(nèi)可出現(xiàn)多器官功能衰竭[1]。ACLF患者病情兇險,預(yù)后較差,短期病死率高達(dá)30%~70%[2]。研究表明,腸道菌群在ACLF的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮重要作用[3]。ACLF的發(fā)展影響腸道微生物,反之,腸道菌群失調(diào)加速ACLF進(jìn)展。雖然腸道來源的內(nèi)毒素在肝損傷中發(fā)揮關(guān)鍵作用,但腸道微生物代謝物的變化也是ACLF發(fā)病的潛在機(jī)制[4]。了解腸道菌群及其代謝物在ACLF發(fā)展過程中的作用,有助于尋找新的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn),為治療ACLF提供新的線索。
1 腸道菌群與ACLF的相互作用
1.1 腸道菌群 人類胃腸道中含有超過100萬億種微生物,這些微生物構(gòu)成了人體內(nèi)的“腸道菌群”。腸道微生物群是由細(xì)菌、古細(xì)菌、真菌和病毒組成的生態(tài)系統(tǒng),與宿主有著復(fù)雜的相互關(guān)系,在代謝、免疫以及疾病調(diào)節(jié)方面發(fā)揮著重要作用[5]。在正常生理狀態(tài)下,腸道微生物群在成年期保持穩(wěn)定的組成和功能,可調(diào)節(jié)宿主免疫、營養(yǎng)吸收和毒素代謝,并受肝臟分泌的膽汁酸、免疫球蛋白A、抗菌分子等調(diào)節(jié),維持腸道屏障的完整性[6]。當(dāng)發(fā)生疾病時,改變的腸道微生物可能會影響宿主與腸道微生物群之間的穩(wěn)態(tài)[7]。腸道菌群失調(diào)的特征因疾病類型而異。擬桿菌門、厚壁菌門、放線菌門和變形菌門是最主要的4個微生物門,約占腸道微生物組總種群的98%[8]。
1.2 腸道菌群與腸-肝軸 腸-肝軸是指腸道及其微生物群與肝臟之間的雙向關(guān)系[9],胃腸道和肝臟通過門靜脈循環(huán)在解剖和功能上相互作用。肝臟作為腸道微生物穿過腸上皮屏障進(jìn)入門靜脈循環(huán)的第一個器官,可受到腸道菌群及其變化的影響[10]。腸道微生態(tài)失調(diào)導(dǎo)致腸屏障完整性受損,緊密連接功能失調(diào),病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular pattern,PAMP),如脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、肽聚糖和鞭毛蛋白,穿過腸道屏障轉(zhuǎn)運(yùn),大量腸道細(xì)菌和內(nèi)毒素通過門靜脈系統(tǒng)進(jìn)入肝臟,激活Kupffer細(xì)胞,釋放一系列炎癥細(xì)胞因子,如白細(xì)胞介素-1β (IL-1β)、IL-6、IL-22、干擾素-γ (IFN-γ)、腫瘤壞死因子-α (TNF-α)、調(diào)節(jié)性T淋巴細(xì)胞 (Treg)功能失調(diào)[11]。當(dāng)肝衰竭時,免疫蛋白合成減少,免疫細(xì)胞吞噬能力下降,造成腸道功能受損。易位的PAMP在到達(dá)肝臟的途中進(jìn)一步加重了全身性炎癥,炎癥因子水平上調(diào),通過 Toll 樣受體(TLR)和 Nod 樣受體(nod-like receptor,NLR)激活核因子κB(NF-κB),導(dǎo)致炎癥細(xì)胞因子和趨化因子的產(chǎn)生,增強(qiáng)肝免疫細(xì)胞的活化,進(jìn)一步激活先天免疫系統(tǒng)。在門靜脈高壓和腸上皮通透性增加情況下,腸道微生物群易位,是誘導(dǎo)肝臟炎癥風(fēng)暴和ACLF重要驅(qū)動因素[12]。腸道菌群失調(diào)會隨著ACLF嚴(yán)重程度而加劇,加重循環(huán)功能障礙和肝細(xì)胞死亡,導(dǎo)致多器官衰竭,這也是腸道菌群與肝臟相互作用的結(jié)果。
1.3 ACLF患者腸道菌群變化 ACLF患者腸道菌群的豐富度和多樣性比健康人群顯著下降,在疾病過程中,腸道微生物特征不斷變化,主要為鏈球菌、克雷伯菌、變形桿菌等產(chǎn)脂多糖菌的相對豐度升高,而瘤胃球菌、毛螺菌和羅氏菌等產(chǎn)丁酸菌的豐度顯著減少[13]。一項(xiàng)前瞻性研究發(fā)現(xiàn),變形菌門在預(yù)后不良的患者中豐度增加,并且腸道微生物失調(diào)與ACLF、肝外器官衰竭和死亡率具有顯著獨(dú)立的相關(guān)性。腸桿菌科、巴斯德菌科和鏈球菌科是導(dǎo)致 ACLF 患者病情惡化和預(yù)后不良重要原因,而毛螺菌科和梭狀芽孢桿菌科與不良結(jié)局減少有關(guān)[14]。細(xì)菌易位和腸道菌群失調(diào)與ACLF發(fā)展密切相關(guān),隨著疾病進(jìn)展,LPS和細(xì)菌DNA水平升高,導(dǎo)致樹突狀細(xì)胞活性受損、IFN-γ和TNF-α表達(dá)增加,產(chǎn)生IL-17的輔助性T淋巴細(xì)胞耗竭[15]。另外,腸道微生物群組成的改變導(dǎo)致代謝變化,改變宿主的生理機(jī)能。腸道微生物相關(guān)代謝物,如色氨酸衍生物、次級膽汁酸、短鏈脂肪酸(short chain fatty acid,SCFA)等可以推動和拮抗其同源受體以減少或加劇炎癥[16]。這些研究結(jié)果為了解和干預(yù)ACLF的發(fā)展提供了潛在的生物標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。
2 腸道微生物相關(guān)代謝物對ACLF的影響
腸道微生物相關(guān)代謝物與宿主細(xì)胞上的受體的相互作用,這些受體可以激活或抑制信號通路,對宿主的健康產(chǎn)生影響。參與這些相互作用的細(xì)菌代謝產(chǎn)物種類繁多,目前最受關(guān)注的4類參與宿主-微生物組相互作用的代謝物包括SCFA、色氨酸、多胺及膽汁酸,以下進(jìn)行重點(diǎn)介紹。
2.1 SCFA 腸道菌群對膳食纖維的降解可以產(chǎn)生大量的SCFA,主要集中在人類結(jié)腸,其中乙酸、丙酸和丁酸是SCFA的主要組成部分,異戊酸、戊酸、正己酸和異丁酸則以較低的濃度存在[17]。SCFA具有多種生理作用,如調(diào)節(jié)能量穩(wěn)態(tài)、糖/脂代謝、炎癥及免疫[18]。SCFA可以調(diào)控多種免疫細(xì)胞的分化,如丁酸鹽誘導(dǎo)腸道內(nèi)Tregs的分化,丙酸鹽可促進(jìn)外周Treg的形成[19]。在健康情況下,結(jié)腸細(xì)胞通過線粒體的β-氧化,將丁酸鹽作為能量底物,從而消耗氧氣,有助于維持管腔內(nèi)的厭氧狀態(tài)。丁酸鹽還與過氧化物酶體增殖物激活受體γ (PPARγ)結(jié)合,從而抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS),減少一氧化氮(NO)的產(chǎn)生并最終減少硝酸鹽的產(chǎn)生。丁酸鹽還可以刺激Treg等免疫細(xì)胞以減少炎癥[20],調(diào)節(jié)occludin和claudin水平,降低腸道通透性,促進(jìn)上皮屏障功能[21]。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄活性,丁酸降低暴露于炎性微生物分子的巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng),并通過M2抗炎表型誘導(dǎo)其極化[22]。ACLF患者中丁酸鹽含量降低,低丁酸含量與PPARγ活性降低、糖酵解增加和耗氧量降低有關(guān)。同時iNOS高表達(dá)產(chǎn)生更多的NO,并最終增加特定病原體的硝酸鹽可用性,這些機(jī)制的失調(diào)共同發(fā)揮著促炎作用[23]。
2.2 色氨酸 色氨酸是一種由β碳連接到吲哚基3位的必需芳香族氨基酸,作為犬尿氨酸的前體,腸道菌群代謝物色氨酸在肝衰竭的免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。色氨酸的降解代謝有3種主要途徑:犬尿氨酸途徑、血清素途徑和吲哚類化合物生成[24]。犬尿氨酸途徑不僅產(chǎn)生犬尿氨酸,還產(chǎn)生多種額外的代謝物,這些代謝物具有促炎和抗炎作用。色氨酸降解增加是炎癥性疾病中常見的代謝現(xiàn)象,可能會直接影響全身免疫力。犬尿氨酸參與炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制,如膿毒癥、急性胰腺炎、代謝綜合征等[25]。全身性炎癥參與了ACLF的發(fā)病機(jī)制,由于白蛋白分子的結(jié)構(gòu)改變以及結(jié)合位點(diǎn)的競爭,在ACLF患者中,血漿中的游離色氨酸增加。通過犬尿氨酸途徑激活色氨酸降解,產(chǎn)生代謝物,導(dǎo)致多器官損傷和免疫抑制[26]。多組學(xué)研究表明,抗生素介導(dǎo)的腸道菌群通過調(diào)節(jié)宿主代謝免疫反應(yīng),增強(qiáng)了腸道菌群色氨酸代謝的犬尿氨酸產(chǎn)生,可以通過內(nèi)源性芳香烴受體信號通路改善DGal/LPS誘導(dǎo)的急性肝衰竭小鼠[27]。Clària等[28]研究也發(fā)現(xiàn)犬尿氨酸途徑激活參與ACLF的發(fā)病機(jī)制。因此,色氨酸通過犬尿氨酸途徑降解為色氨酸-犬尿氨酸衍生物在肝硬化和ACLF中具有重要意義。
2.3 多胺 多胺是含有2個或更多氨基的有機(jī)小分子化合物,幾乎存在于所有細(xì)胞生物中,并在基因調(diào)控、細(xì)胞增殖和分化等多種生理過程中發(fā)揮重要作用。除了在細(xì)胞分布濃度較高外,多胺還分布在胃腸道中,主要來源于微生物群、飲食和胃腸道分泌物[29]。研究表明,在ACLF患者中,免疫系統(tǒng)被激活,葡萄糖和氨基酸參與炎癥反應(yīng)所需蛋白質(zhì)的合成。腐胺前體鳥氨酸和多胺合成副產(chǎn)物5'-脫氧-5'- (甲硫基)腺苷的含量增加,表明多胺合成增加。多胺亞精胺是一種具有抗炎作用的強(qiáng)效的自噬誘導(dǎo)劑,其在ACLF中水平降低,這與亞精胺向N 8 -乙?;鶃喚返霓D(zhuǎn)化增加有關(guān),N 8 -乙?;鶃喚泛透房僧a(chǎn)生4-乙酰氨基丁酸。4-乙酰氨基丁酸是4-氨基丁酸(也稱為GABA)的直接前體,也是GABA能神經(jīng)元的主要介質(zhì)。GABA 能系統(tǒng)激活與肝性腦病有關(guān)[30]。多胺亞精胺的水平導(dǎo)致自噬缺陷進(jìn)而促進(jìn)炎癥的產(chǎn)生,推動了全身炎癥反應(yīng)及器官衰竭。通過增加微生物群中多胺的產(chǎn)生,在飲食中補(bǔ)充益生菌可以延長小鼠的壽命,從而減少炎癥因子的表達(dá),改善腸道屏障功能[31]。在另一項(xiàng)研究中,發(fā)現(xiàn)與正常小鼠相比,生態(tài)失調(diào)小鼠的結(jié)腸中精胺積累增加,與多胺生物合成和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的微生物群的豐度增加有關(guān)[32]。同樣,在野生型小鼠的飲用水中提供精胺顯著地改變了腸道微生物群以及附著于結(jié)腸上皮的微生物群的分布。這些研究都表明了精胺在維持宿主微生物群組成中的作用。
2.4 膽汁酸 膽汁酸是在肝臟中由膽固醇合成的分子,釋放到腸道后被微生物群進(jìn)一步代謝。膽汁酸具有維持腸道完整性、塑造腸道微生物群和調(diào)節(jié)肝臟代謝的重要信號功能,是與腸道微生物群相互作用的重要代謝物[33]。肝臟來源的主要膽汁酸經(jīng)過微生物代謝(解綴合然后脫氧基化)形成次級膽汁酸,如石膽酸和去氧膽酸。膽汁酸信號是維持黏液層和腸道屏障功能完整性的關(guān)鍵。膽汁酸信號可以通過G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5和法尼醇X受體(farnesoid X receptor,F(xiàn)XR)調(diào)節(jié)上皮細(xì)胞增殖、基因表達(dá)、葡萄糖、脂質(zhì)和能量代謝[34]。由于膽汁酸和微生物群相互影響,推測肝衰竭時分泌到腸道中減少的膽汁酸會導(dǎo)致嚴(yán)重的菌群失調(diào)和病原體產(chǎn)生。隨著病情進(jìn)展,微生物群的改變促進(jìn)腸道炎癥、腸屏障損傷和肝臟炎癥,進(jìn)一步抑制膽汁酸分泌。膽汁流量減少導(dǎo)致的腸FXR信號傳導(dǎo)下降通過減少黏膜厚度和抗菌蛋白質(zhì)合成而破壞腸屏障功能[35]。在動物實(shí)驗(yàn)中,F(xiàn)XR激動劑奧比膽酸抑制內(nèi)源性膽汁酸合成,增加厚壁菌門的相對豐度[36]。在肝硬化大鼠中,使用FXR激動劑或口服膽汁酸補(bǔ)充劑可減輕、減少腸內(nèi)細(xì)菌過度生長,改善大鼠的腸道屏障功能障礙[37]。因此,腸道微生物與膽汁酸代謝之間存在相互作用的關(guān)系,腸道通透性和細(xì)菌易位的增加可以使微生物相關(guān)代謝物運(yùn)輸?shù)礁闻K。損害膽汁酸代謝,導(dǎo)致腸道功能障礙和全身性炎癥,反過來又進(jìn)一步導(dǎo)致腸道生態(tài)失調(diào),進(jìn)而加劇肝損傷。
3 相關(guān)治療現(xiàn)狀
維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)和腸道屏障功能對ACLF及其并發(fā)癥具有重要意義。益生菌、益生元、合生元、后生元以及糞菌移植(fecal microbiota transplantation,F(xiàn)MT)涉及腸道微生物的調(diào)節(jié)及機(jī)制調(diào)控,說明腸道菌群及其代謝產(chǎn)物在ACLF患者治療和預(yù)后中的潛在作用。但目前主要是作為生物標(biāo)志物進(jìn)行研究,具體的臨床治療應(yīng)用尚未明確,仍在持續(xù)探索中。
3.1 益生菌、益生元、合生元及后生元 益生菌是對人體健康有益的微生物,對腸道菌群和腸道屏障功能的免疫調(diào)節(jié)和抗炎發(fā)揮作用。一項(xiàng)納入9項(xiàng)評估益生菌效果的隨機(jī)對照試驗(yàn)的薈萃分析表明,益生菌可以改善肝性腦病,降低住院頻率、感染率和疾病進(jìn)展,尚需大規(guī)模研究來判斷益生菌治療對患者癥狀的有效性和安全性[38]。動物研究發(fā)現(xiàn),益生菌干酪乳桿菌通過調(diào)節(jié)TLR-MAPK-PPAR-γ 信號通路和腸道微生物群減少 LPS/GalN 誘導(dǎo)的促炎細(xì)胞因子和肝臟炎癥[39]。另一項(xiàng)研究表明,L. helveticus R0052通過降低肝臟和腸道中TLR,調(diào)節(jié)TNF-α、NF-κB、clodin2和黏蛋白3基因的轉(zhuǎn)錄發(fā)揮抗炎和保護(hù)腸道完整性[40]。目前研究認(rèn)為口服益生菌有一定的缺點(diǎn),如胃腸道中存在一定量的酸性液體可能影響益生菌的作用。因此,研究者使用微膠囊來封裝益生菌。微膠囊由多糖、蛋白質(zhì)和脂肪組成,可以保護(hù)益生菌。最近研究發(fā)現(xiàn),海藻酸-果膠封裝的LI01可以通過減少炎癥和恢復(fù)腸道屏障功能,改善肝損傷,進(jìn)而顯著提高存活率[41]。
益生元是不能被消化的食物成分,可幫助益生菌生長和繁殖,不能直接調(diào)節(jié)腸道菌群。部分益生元食品,如果膠,已被證實(shí)可以通過恢復(fù)Bacteroides的水平來預(yù)防大鼠的肝損傷,可能是一種有前景的治療劑[42]。一項(xiàng)肝衰竭神經(jīng)炎癥作用機(jī)制的研究顯示,乳果糖可通過調(diào)節(jié)腸道菌群,抑制全身炎癥反應(yīng)及小膠質(zhì)細(xì)胞的活化,降低腦內(nèi)氨水平,達(dá)到抑制肝衰竭肝性腦病患者神經(jīng)炎癥反應(yīng)[43]。
合生元屬于益生菌和益生元的組合。對腸道菌群和腸道屏障功能具有免疫調(diào)節(jié)和抗炎的作用。既往研究評估了合生元對肝性腦病患者的影響,20例患者服用合生元(4種不產(chǎn)脲酶的細(xì)菌與果膠、菊糖、β-葡聚糖和抗性淀粉的混合物),20例患者服用可發(fā)酵纖維,15例患者服用安慰劑,療程1個月。結(jié)果顯示,合生元組在停止治療后2周內(nèi),乳酸桿菌種類增加,血氨濃度降低,內(nèi)毒素血癥減輕。單獨(dú)使用可發(fā)酵纖維的患者也有癥狀的改善,血氨水平降低,糞便中雙歧桿菌增加,病原菌減少[44]。
后生元是一種新興的生物活性物質(zhì),為益生菌經(jīng)加工處理后的益菌成分統(tǒng)稱,包括菌體與代謝產(chǎn)物,如SCFA、胞外多糖、酚類、酶類和維生素等。后生元通過增加抗炎細(xì)胞因子的分泌,增加緊密連接蛋白和腸黏蛋白水平,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和腸屏障功能的保護(hù)作用[45]。近期研究表明,以燕麥為基礎(chǔ)的后生元制劑可以激活A(yù)MPK/SREBP-1c通路,減輕高蔗糖誘導(dǎo)的肝損傷、脂肪酸代謝和炎癥,重塑腸道微生物組成[46]。植物乳桿菌來源的后生元可通過保護(hù)肝細(xì)胞免受氧化損傷來改善肝損傷,從而調(diào)節(jié)腸道微生物群,改善脂質(zhì)代謝[47]。
3.2 FMT FMT是將健康人糞便中的腸道菌群移植到患者腸道內(nèi),改善腸道微生物群,實(shí)現(xiàn)腸道及腸外疾病的治療。與益生菌相比,F(xiàn)MT對腸黏膜屏障功能的改變影響更強(qiáng)。研究表明,在接受來自健康供者的糞便微生態(tài)移植后,患者的代謝和肝病變有所改善。另有研究顯示,經(jīng)口糞便移植可富集腸道Lachinospiraceae和丁酸鹽(Lachinospiraceae的發(fā)酵代謝產(chǎn)物)。丁酸鹽誘導(dǎo)的線粒體自噬和Nrf2抗氧化反應(yīng)通過激活A(yù)MPK-ULK1-P62信號轉(zhuǎn)導(dǎo),抑制肝細(xì)胞鐵死亡[48]。范琳達(dá)等 [49]研究顯示,F(xiàn)MT聯(lián)合益生菌可增強(qiáng)FMT治療肝損傷效果,改善肝臟炎癥,增加腸道內(nèi)產(chǎn)丁酸鹽細(xì)菌數(shù)量。一項(xiàng)開放標(biāo)簽的隨機(jī)對照研究表明,F(xiàn)MT聯(lián)合替諾福韋在改善HBV-ACLF的臨床結(jié)果方面優(yōu)于單獨(dú)使用替諾福韋[50]。Sharma等[51]研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)FMT治療的ACLF患者28、90天生存率顯著高于對照組(100% vs 60%,P=0.01;53.84% vs 25%,P=0.02),肝性腦病痊愈率為100%,且安全性良好。然而,也有關(guān)于FMT相關(guān)的細(xì)菌易位發(fā)生菌血癥引起死亡的報道。因此,需要進(jìn)一步明確微生物組特征,以制訂更加安全有效的干預(yù)治療方案。
4 總結(jié)與展望
腸道菌群與肝臟疾病存在密切聯(lián)系,腸道菌群及其代謝物在ACLF發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。進(jìn)一步驗(yàn)證已發(fā)現(xiàn)對預(yù)后有影響的菌群及其代謝物,將有助于深入理解ACLF患者腸道微生態(tài)的動態(tài)變化及其對疾病進(jìn)展和預(yù)后的影響。從治療的角度而言,腸道微生物相關(guān)代謝物是一個可操作的因素,可以使用靶向特定途徑的分子,或者利用調(diào)控代謝物的微生物作為益生菌。然而,微生物群與宿主相互作用的復(fù)雜性需要進(jìn)一步研究,以確定治療靶點(diǎn)和干預(yù)措施。雖然臨床和實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)了益生菌治療潛力,但缺乏大樣本臨床試驗(yàn)和安全性評估。因此,未來需要積極開展前瞻性對照研究,對腸道菌群靶向治療的劑量和持續(xù)時間進(jìn)行評估。更好地了解腸道微生物及其代謝物和ACLF的相互作用,可以為將來靶向治療開辟新的途徑。
利益沖突聲明:本文不存在任何利益沖突。
作者貢獻(xiàn)聲明:時克、張群負(fù)責(zé)資料查找,撰寫論文;馮穎負(fù)責(zé)修改論文;王憲波指導(dǎo)修改文章并最終定稿。
參考文獻(xiàn):
[1] FERSTL P, TREBICKA J. Acute decompensation and acute-on-chronic liver failure[J]. Clin Liver Dis, 2021, 25(2): 419-430. DOI: 10.1016/j.cld.2021.01.009.
[2] D’AMICO G, BERNARDI M, ANGELI P. Towards a new definition of decompensated cirrhosis[J]. J Hepatol, 2022, 76(1): 202-207. DOI:10.1016/j.jhep.2021.06.018.
[3] SOLé C, GUILLY S, DA SILVA K, et al. Alterations in gut microbiome in cirrhosis as assessed by quantitative metagenomics: Relationship with acute-on-chronic liver failure and prognosis[J]. Gastroenterology, 2021,160(1): 206-218. e13. DOI: 10.1053/j.gastro.2020.08.054.
[4] LóPEZ-VICARIO C, CHECA A, URDANGARIN A, et al. Targeted lip?idomics reveals extensive changes in circulating lipid mediators in patients with acutely decompensated cirrhosis[J]. J Hepatol, 2020,73(4): 817-828. DOI: 10.1016/j.jhep.2020.03.046.
[5] WANG FC, LI ZY, ZHANG WJ, et al. The significance of gut micro?biota in acute-on-chronic liver failure[J]. J Clin Hepatol, 2022, 38(7):1667-1670. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.07.040.王富春, 李子怡, 張萬潔, 等. 腸道菌群在慢加急性肝衰竭中的意義[J].臨床肝膽病雜志, 2022, 38(7): 1667-1670. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.07.040.
[6] WOODHOUSE CA, PATEL VC, SINGANAYAGAM A, et al. Review ar?ticle: The gut microbiome as a therapeutic target in the pathogenesis and treatment of chronic liver disease[J]. Aliment Pharmacol Ther,2018, 47(2): 192-202. DOI: 10.1111/apt.14397.
[7] KORPELA K, COSTEA P, COELHO LP, et al. Selective maternal seed?ing and environment shape the human gut microbiome[J]. Genome Res, 2018, 28(4): 561-568. DOI: 10.1101/gr.233940.117.
[8] WASTYK HC, FRAGIADAKIS GK, PERELMAN D, et al. Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status[J]. Cell, 2021, 184(16): 4137-4153. e14. DOI: 10.1016/j.cell.2021.06.019.
[9] LI ZZ, HUANG XW, ZHANG ZP, et al. Research progress in role of gut-liver axis in occurrence and development of atherosclerosis[J].J Jilin Univ Med Ed, 2023, 49(6): 1669-1676. DOI: 10.13481/j.1671-587X.20230636.李朝政, 黃曉巍, 張澤鵬, 等. 腸-肝軸在動脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展中作用的研究進(jìn)展[J]. 吉林大學(xué)學(xué)報(醫(yī)學(xué)版), 2023, 49(6): 1669-1676. DOI: 10.13481/j.1671-587X.20230636.
[10] TRIPATHI A, DEBELIUS J, BRENNER DA, et al. The gut-liver axis and the intersection with the microbiome[J]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2018, 15(7): 397-411. DOI: 10.1038/s41575-018-0011-z.
[11] CLàRIA J, STAUBER RE, COENRAAD MJ, et al. Systemic inflammation in decompensated cirrhosis: Characterization and role in acute-on-chronic liver failure[J]. Hepatology, 2016, 64(4): 1249-1264. DOI:10.1002/hep.28740.
[12] TREBICKA J, AMOROS A, PITARCH C, et al. Addressing profiles of systemic inflammation across the different clinical phenotypes of acutely decompensated cirrhosis[J]. Front Immunol, 2019, 10: 476.DOI: 10.3389/fimmu.2019.00476.
[13] WANG K, ZHANG Z, MO ZS, et al. Gut microbiota as prognosis mark?ers for patients with HBV-related acute-on-chronic liver failure[J]. Gut Microbes, 2021, 13(1): 1-15. DOI: 10.1080/19490976.2021.1921925.
[14] BAJAJ JS, VARGAS HE, REDDY KR, et al. Association between in?testinal microbiota collected at hospital admission and outcomes of patients with cirrhosis[J]. Clin Gastroenterol Hepatol, 2019, 17(4):756-765. e3. DOI: 10.1016/j.cgh.2018.07.022.
[15] TREBICKA J, MACNAUGHTAN J, SCHNABL B, et al. The microbiota in cirrhosis and its role in hepatic decompensation[J]. J Hepatol, 2021,75(Suppl 1): S67-S68. DOI: 10.1016/j.jhep.2020.11.013.
[16] BAJAJ JS, REDDY KR, O’LEARY JG, et al. Serum levels of metabolites produced by intestinal microbes and lipid moieties independently associ?ated with acute-on-chronic liver failure and death in patients with cirrhosis[J]. Gastroenterology, 2020, 159(5): 1715-1730. e12. DOI: 10.1053/j.gastro.2020.07.019.
[17] DALILE B, van OUDENHOVE L, VERVLIET B, et al. The role of short-chain fatty acids in microbiota-gut-brain communication[J]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2019, 16(8): 461-478. DOI: 10.1038/s41575-019-0157-3.
[18] CANI PD, JORDAN BF. Gut microbiota-mediated inflammation in obesity: A link with gastrointestinal cancer[J]. Nat Rev Gastroen?terol Hepatol, 2018, 15: 671-682. DOI: 10.1038/s41575-018-0025-6.
[19] PARK JH, EBERL G. Type 3 regulatory T cells at the interface of symbio?sis[J]. J Microbiol, 2018, 56(3): 163-171. DOI: 10.1007/s12275-018-7565-x.
[20] LITVAK Y, MON KKZ, NGUYEN H, et al. Commensal Enterobacteria?ceae protect against Salmonella colonization through oxygen competi?tion[J]. Cell Host Microbe, 2019, 25(1): 128-139. e5. DOI: 10.1016/j.chom.2018.12.003.
[21] BRONNER DN, FABER F, OLSAN EE, et al. Genetic ablation of butyrate utilization attenuates gastrointestinal Salmonella disease[J]. Cell Host Microbe, 2018, 23(2): 266-273. e4. DOI: 10.1016/j.chom.2018.01.004.
[22] CHANG PV, HAO LM, OFFERMANNS S, et al. The microbial metabo?lite butyrate regulates intestinal macrophage function via histone deacetylase inhibition[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2014, 111(6):2247-2252. DOI: 10.1073/pnas.1322269111.
[23] de VOS WM, TILG H, VAN HUL M, et al. Gut microbiome and health:Mechanistic insights[J]. Gut, 2022, 71(5): 1020-1032. DOI: 10.1136/gutjnl-2021-326789.
[24] AGUS A, PLANCHAIS J, SOKOL H. Gut microbiota regulation of trypto?phan metabolism in health and disease[J]. Cell Host Microbe, 2018,23(6): 716-724. DOI: 10.1016/j.chom.2018.05.003.
[25] MUNN DH, MELLOR AL. Indoleamine 2, 3 dioxygenase and metabolic control of immune responses[J]. Trends Immunol, 2013, 34(3): 137-143. DOI: 10.1016/j.it.2012.10.001.
[26] CERVENKA I, AGUDELO LZ, RUAS JL. Kynurenines: Tryptophan’s metabolites in exercise, inflammation, and mental health[J]. Science,2017, 357(6349): eaaf9794. DOI: 10.1126/science.aaf9794.
[27] CORREIA AS, VALE N. Tryptophan metabolism in depression: A nar?rative review with a focus on serotonin and kynurenine pathways[J]. Int J Mol Sci, 2022, 23(15): 8493. DOI: 10.3390/ijms23158493.
[28] CLàRIA J, MOREAU R, FENAILLE F, et al. Orchestration of tryptophan-kynurenine pathway, acute decompensation, and acute-on-chronic liver failure in cirrhosis[J]. Hepatology, 2019, 69(4): 1686-1701. DOI:10.1002/hep.30363.
[29] RAMOS-MOLINA B, QUEIPO-ORTU?O MI, LAMBERTOS A, et al. Di?etary and gut microbiota polyamines in obesity- and age-related dis?eases[J]. Front Nutr, 2019, 6: 24. DOI: 10.3389/fnut.2019.00024.
[30] ZACCHERINI G, AGUILAR F, CARACENI P, et al. Assessing the role of amino acids in systemic inflammation and organ failure in patients with ACLF[J]. J Hepatol, 2021, 74(5): 1117-1131. DOI: 10.1016/j.jhep.2020.11.035.
[31] JOHNSON CH, SPILKER ME, GOETZ L, et al. Metabolite and micro?biome interplay in cancer immunotherapy[J]. Cancer Res, 2016, 76(21): 6146-6152. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-16-0309.
[32] LEVY M, THAISS CA, ZEEVI D, et al. Microbiota-modulated metabo?lites shape the intestinal microenvironment by regulating NLRP6 inflam?masome signaling[J]. Cell, 2015, 163(6): 1428-1443. DOI: 10.1016/j.cell.2015.10.048.
[33] FUCHS CD, TRAUNER M. Role of bile acids and their receptors in gas?trointestinal and hepatic pathophysiology[J]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2022, 19(7): 432-450. DOI: 10.1038/s41575-021-00566-7.
[34] PERINO A, DEMAGNY H, VELAZQUEZ-VILLEGAS L, et al. Molecu?lar physiology of bile acid signaling in health, disease, and aging[J].Physiol Rev, 2021, 101(2): 683-731. DOI: 10.1152/physrev.00049.2019.
[35] LI F, JIANG CT, KRAUSZ KW, et al. Microbiome remodelling leads to inhibition of intestinal farnesoid X receptor signalling and decreased obesity[J]. Nat Commun, 2013, 4: 2384. DOI: 10.1038/ncomms3384.
[36] FRIEDMAN ES, LI Y, SHEN TC D, et al. FXR-dependent modulation of the human small intestinal microbiome by the bile acid derivative obeticholic acid[J]. Gastroenterology, 2018, 155(6): 1741-1752.e5. DOI: 10.1053/j.gastro.2018.08.022.
[37] SCHWABL P, HAMBRUCH E, SEELAND BA, et al. The FXR agonist PX20606 ameliorates portal hypertension by targeting vascular re?modelling and sinusoidal dysfunction[J]. J Hepatol, 2017, 66(4):724-733. DOI: 10.1016/j.jhep.2016.12.005.
[38] ZHAO LN, YU T, LAN SY, et al. Probiotics can improve the clinical outcomes of hepatic encephalopathy: An update meta-analysis[J].Clin Res Hepatol Gastroenterol, 2015, 39(6): 674-682. DOI: 10.1016/j.clinre.2015.03.008.
[39] WANG YZ, XIE JM, LI YX, et al. Probiotic Lactobacillus casei Zhang reduces pro-inflammatory cytokine production and hepatic inflam?mation in a rat model of acute liver failure[J]. Eur J Nutr, 2016, 55 (2): 821-831. DOI: 10.1007/s00394-015-0904-3.
[40] WANG QQ, LV LX, JIANG HY, et al. Lactobacillus helveticus R0052alleviates liver injury by modulating gut microbiome and metabo?lome in D-galactosamine-treated rats[J]. Appl Microbiol Biotechnol,2019, 103(23-24): 9673-9686. DOI: 10.1007/s00253-019-10211-8.
[41] ZHUGE AX, LI B, YUAN Y, et al. Lactobacillus salivarius LI01 encap?sulated in alginate-pectin microgels ameliorates D-galactosamine-induced acute liver injury in rats[J]. Appl Microbiol Biotechnol, 2020,104(17): 7437-7455. DOI: 10.1007/s00253-020-10749-y.
[42] SANDERS ME, MERENSTEIN DJ, REID G, et al. Probiotics and pre?biotics in intestinal health and disease: From biology to the clinic[J]. Nat Rev Gastroenterol Hepatol, 2019, 16(10): 605-616. DOI:10.1038/s41575-019-0173-3.
[43] YU JH, ZHANG WG, ZHANG RG, et al. Lactulose accelerates liver re?generation in rats by inducing hydrogen[J]. J Surg Res, 2015, 195(1):128-135. DOI: 10.1016/j.jss.2015.01.034.
[44] LIU Q, DUAN ZP, HA DK, et al. Synbiotic modulation of gut flora: Ef?fect on minimal hepatic encephalopathy in patients with cirrhosis[J]. Hepatology, 2004, 39(5): 1441-1449. DOI: 10.1002/hep.20194.
[45] ?ó?KIEWICZ J, MARZEC A, RUSZCZY?SKI M, et al. Postbiotics-a step beyond pre- and probiotics[J]. Nutrients, 2020, 12(8): 2189. DOI:10.3390/nu12082189.
[46] SONG W, WEN RX, LIU TQ, et al. Oat-based postbiotics ameliorate high-sucrose induced liver injury and colitis susceptibility by modu?lating fatty acids metabolism and gut microbiota[J]. J Nutr Biochem,2024, 125: 109553. DOI: 10.1016/j.jnutbio.2023.109553.
[47] YE W, CHEN Z, HE Z, et al. Lactobacillus plantarum-derived postbi?otics ameliorate acute alcohol-induced liver injury by protecting cells from oxidative damage, improving lipid metabolism, and regulat?ing intestinal microbiota[J]. Nutrients, 2023, 15(4): 845. DOI: 10.3390/nu15040845.
[48] YANG CJ, CHANG HC, SUNG PC, et al. Oral fecal transplantation en?riches Lachnospiraceae and butyrate to mitigate acute liver injury[J].Cell Rep, 2024, 43(1): 113591. DOI: 10.1016/j.celrep.2023.113591.
[49] FAN LD, LIU YM, CHENG ML. Probiotics enhance the efficacy of fecal microbiota transplantation in severe acute liver injury[J]. Chin J Hepatol,2020, 28(4): 345-350. DOI: 10.3760/cma.j.cn501113-20190823-00315.范琳達(dá), 劉詠梅, 程明亮 . 益生菌增強(qiáng)急性嚴(yán)重肝損傷糞菌移植效果[J]. 中華肝臟病雜志, 2020, 28(4): 345-350. DOI: 10.3760/cma.j.cn501113-20190823-00315.
[50] AHMAD J, KUMAR M, SARIN SK, et al. PS-163-faecal microbiota transplantation with tenofovir is superior to tenofovir alone in improv?ing clinical outcomes in acute-on-chronic liver failure due to hepati?tis B: An open label randomized controlled trial (NCT02689245)[J]. J Hepatol, 2019, 70(1): e102. DOI: 10.1016/S0618-8278(19)30181-1.
[51] SHARMA A, ROY A, PREMKUMAR M, et al. Fecal microbiota trans?plantation in alcohol-associated acute-on-chronic liver failure: an open-label clinical trial[J]. Hepatol Int, 2022, 16(2): 433-446. DOI:10.1007/s12072-022-10312-z.
收稿日期:2024-06-30;錄用日期:2024-08-14
本文編輯:王亞南
引 證 本 文 :SHI K, ZHANG Q, WANG XB, et al. Effect of intestinal flora and metabolites on the development and progression of acute-on-chronic liver failure[J]. J Clin Hepatol,2025, 41(3): 568-573.
時克, 張群, 王憲波, 等. 腸道菌群及其代謝物對慢加急性肝衰竭發(fā)生發(fā)展的作用[J]. 臨床肝膽病雜志, 2025, 41(3): 568-573.