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肠道菌群与慢性肝病联系

浏览: 发布日期:2018-03-08
肠道菌群与慢性肝病联系
 
人体内已发现数以万亿计的微生物,其中大部分定殖于消化道,据估计这些微生物基因数约是人类基因组的 100 倍,它们在消化道内是如何相互影响的呢?DNA 测序技术的发展使得学者可更准确地量化和定义这些肠道菌群。肠道微生物分泌的多种化学成分对人体的免疫系统功能有重要作用,肠道微生物失调与多种胃肠道和肝脏疾病的发生有关。
 
弗吉尼亚联邦大学胃肠病、肝病及营养中心的 Davis 博士总结回顾了有关肠道微生物及其对肝脏疾病影响的研究进展,发表在近期的 Semin Liver Dis 杂志上。
 
酒精性肝病
 
酒精性肝病(ALD)包括脂肪肝、肝脂肪变性及其他严重病变,如酒精性肝炎、肝硬化、肝细胞癌和肝衰竭。感染是导致一部分 ALD 患病及死亡的原因,研究发现 ALD 患者的肠道通透性(IP)增加,可能导致肠道有关的内毒素血症。这一发现说明了肠道免疫与酒精毒性、酒精性肝炎的严重程度有关,也证实肠道微生物对酒精的保护机制。
 
Kirpisch 通过定量粪培养比较正常人和嗜酒者的肠道菌群发现,酒精中毒患者肠道双歧杆菌、肠球菌和乳酸菌种类较少。Chen 通过 454 焦磷酸测序对 36 名酒精性肝硬化患者的粪便微生物 16S rRNA 基因的 V3 区域进行检测,发现肝硬化患者的变形杆菌和梭状杆菌数量较多,而拟杆菌数量减少,此外在科属层面,肠杆菌科、韦荣球菌科和链球菌科在肝硬化患者中普遍存在。
 
 
另有一项研究测定 16SrRNA 基因的焦磷酸测序 PCR 产物,比较酒精中毒患者与正常人群的结肠黏膜,研究发现酒精中毒患者存在微生态失调,拟杆菌偏少而变形杆菌数量更多,且与血清内毒素水平相关。此外,近期一项有关酒精依赖的文章提出肠道通透性增加与肠道菌群改变有关。
 
目前针对 ALD 患者抑制小肠细菌过度生长(SIBO)的治疗研究较少。一项小型随机双盲实验发现使用注册存8元送38元 VSL#3(1100 亿短双歧杆菌、长双歧杆菌、婴儿双歧杆菌、嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、活性副干酪菌、保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌)治疗 3 个月后可抑制酒精性肝硬化患者的 SIBO。
 
另一项随机、多中心试验中,117 例住院进行酒精戒断治疗的酒精性肝炎患者,分别给予细小乳酸菌/粪链球菌(1500 mg/d)或安慰剂,共治疗 7 天。结果发现注册存8元送38元组粪培养中大肠杆菌的数量低于安慰剂组。此外,注册存8元送38元组的血清脂多糖(LPSs)、肿瘤坏死因子(TNF)-α水平明显低于安慰剂组,而血清白蛋白水平更高。
 
 
目前仍需进一步使用宏基因组学和代谢组学研究微生物-宿主间的相互影响。
 
非酒精性脂肪性肝病
 
非酒精性脂肪肝(NAFLD)是代谢综合征在肝脏的表现,往往发生在超重的人群中,同时伴有高血糖、血脂异常和高血压等代谢综合征组分。NAFLD 在西方国家是最常见的肝脏疾病,其病理表型广泛,从脂肪变性 (SS)、非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 到终末期肝病或肝硬化。
 
出生时的肠道微生物形成可能会影响非酒精性脂肪肝的发展。一项研究 191 名 NAFLD 儿童的研究,发现母乳喂养可降低进展为 NASH 或肝纤维化的风险。此外,人类基因组缺乏一些酶去代谢碳水化合物,所以肠道微生物在代谢复合碳水化合物中起着关键作用。
 
 
例如,拟杆菌和厚壁菌都编码碳水化合物消化酶,但是拟杆菌编码的消化酶比厚壁菌多。有趣的是肥胖患者的拟杆菌/厚壁菌比值更高,短链脂肪酸水平也比瘦人高。另一项研究将瘦人的肠道菌群移植至肥胖患者,6 周后发现胰岛素敏感性改善,产生丁酸盐的肠道菌群如霍氏真杆菌水平增加。
 
相关的粪便菌群研究:Zhu 通过 16SrRNA 测序分析了 NASH 儿童和健康对照组的粪便微生物,发现非酒精性脂肪性肝炎和肥胖患者的拟杆菌/厚壁菌比值更高;与肥胖及健康人群相比,非酒精性脂肪性肝炎患者的埃希氏杆菌浓度更高。Raman 进行的一项研究使用焦磷酸测序分析了 30 名 NAFLD 患者的肠道菌群,其中乳杆菌、厚壁菌门的某些菌群表达增强,疣微菌科表达较少。
 
胆汁酸水平与 NAFLD 发病机制有关。一项随机双盲安慰剂对照试验研究了一种半合成法尼醇 X 受体激动剂,奥贝胆酸的安全性和有效性,其可以改善 NASH 患者的肝脏组织学形态。此外,微生态失调与胆汁酸体内平衡失调有关。 
 
有关 NAFLD 治疗方面:健康人采用 3 周的高碳水化合物低脂肪饮食,配合服用菊粉或安慰剂,结果发现菊粉组肝脏脂肪生产及甘油三酯水平降低。此外,另一项实验发现低聚果糖相较于安慰剂可降低血清丙氨酸和天冬氨酸转氨酶以及胰岛素水平。而合生元配合调整生活方式可显著降低血清谷草转氨酶、C 反应蛋白、TNF-α,改善胰岛素抵抗,降低内毒素、低密度脂蛋白水平,缓解肝脂肪变性和肝炎活动度。
 
原发性硬化性胆管炎(PSC)
 
关于 PSC 患者的菌群微生物研究较少。近期一项日本的研究发现 PSC 患者微生态失调的相关证据,通过 16SrRNA 测序比较 27 名 PSC 儿童、16 名 UC 儿童以及正常对照组的粪便微生物。PSC、UC 患者 Parabacteroide 属较少,而肠球菌含量较高。而 Sabino 发现了一种新的 PSC 患者的微生态失调模式,与 IBD 患者相比,PSC 患者的菌群多样性减少,肠球菌、梭形杆菌、乳酸菌过剩。而与正常人群相比,发现 PSC 患者有 12 种不同的菌属,特别是韦荣球菌属数量增加。 
 
针对 PSC 患者菌群治疗的研究局限于抗生素相关实验。Farkkila 发现熊去氧胆酸结合甲硝唑可降低 ALP 水平,改善 PSC Mayo 评分和组织学分级。另一项研究发现米诺环素可降低 ALP 水平,但有 25% 的患者因不良反应不能耐受。此外,研究发现万古霉素相较于甲硝唑,在 3 个月内降低 ALP 的效果更强。
 
原发性胆汁性肝硬化(PBC)
 
微生物与 PBC 的发病机制密切相关。采用宏基因组测序的一项对照研究,测定了 42 名早期 PBC 患者的粪便微生物,发现 PBC 患者中有益菌较少,如酸杆菌、Lachnobacterium、拟杆菌和瘤胃球菌。而机会致病菌数量增加,如γ-变形菌、肠杆菌、奈瑟氏菌、螺旋体、韦荣球菌、链球菌、克雷伯菌、放线杆菌、Anaeroglobus、 肠杆菌、嗜血杆菌、巨型球菌和 Paraprevotella。
 
目前尚没有已发表的研究直接通过调节肠道菌群治疗 PBC,但近期一项随机双盲安慰剂对照研究显示奥贝胆酸可用于对熊去氧胆酸不耐受的 PBC 患者。
 
肝硬化
 
肝硬化患者的粪便微生物中拟杆菌水平降低,而变形菌、梭菌属水平增高。同时肝硬化患者的自生菌种偏少,如 Blautia、氏菌属、Fecalibacterium、Dorea。而肝硬化患者的乙状结肠黏膜的微生物也与正常人群明显不同,如罗氏菌减少,而肠球菌、韦荣球菌、巨型球菌和伯克霍尔德菌增加。
 
 
有趣的是,有研究发现肝硬化患者的粪便样本中口腔来源的菌群数量较高。但是通过定量分析,仅发现 15 个微生物基因也许可用于区分肝硬化和健康人群。进一步研究发现失代偿期肝硬化患者变形菌数量较高。此外,有研究显示肝硬化患者的唾液微生物也发生了显著改变,肝硬化患者中普雷沃氏菌、梭杆菌、肠杆菌和肠球菌在唾液中的含量相对丰富,而梭菌 XIV、毛螺旋菌和疣微菌相对较少。
 
通过调节肠道菌群是治疗肝硬化的重要策略。乳果糖是肝硬化和肝性脑病患者的一线治疗用药,近期一项回顾性分析发现乳果糖可减少肝硬化并发症的发生,如肝衰竭、肝肾综合征、静脉曲张出血,并可降低肝硬化死亡率。另有研究证实合生元可抑制大肠杆菌、葡萄球菌的生长,而促进乳酸菌生长。乳酸菌 GG 可缓解微生态失调,改善内毒素血症。
 
质子泵抑制剂与肝硬化患者的感染有关,可能会影响肠道菌群。代偿期肝硬化患者接受 2 周的 PPI 治疗后,粪便中链球菌数量显著增加,且与胃泌素水平相关。
 
抗生素可有效预防自发性腹膜炎,减少上消化道出血感染的发生率和死亡率,但目前直接检测抗生素和肠道菌群相关性的文章较少。其中有研究发现利福昔明可改善肝硬化患者的认知水平,减轻内毒素血症,增加血清饱和和不饱和脂肪酸含量。粪便中韦荣氏菌科数量减少,而优杆菌科数量增加。但是与氨代谢、氧化应激有关的拟杆菌科、紫单胞菌科等没有明显变化,且对内生菌群没有影响。 
 
综上,调节肠道菌群对多种慢性肝病具有重要的治疗意义,尤其是肝硬化失代偿期患者中微生态失调更显著。未来需要采用新一代测序技术,如全基因鸟枪测序,进行更大型的队列研究,进一步证实及说明慢性肝病中的微生态变化,从而发现新的治疗途径去降低慢性肝病的发病率及死亡率。