秦子文，劉晶濤，范曉紅，孟 彤

1.山西醫(yī)科大學(xué)第二臨床醫(yī)學(xué)院，山西 太原 030001; 2.山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院消化科

肝性腦病(hepatic encephalopathy，HE)是一種由于急、慢性肝功能嚴(yán)重障礙或各種門靜脈-體循環(huán)分流異常所致的，以代謝紊亂為基礎(chǔ)的，輕重程度不同的神經(jīng)精神異常綜合征[1]。我國HE發(fā)生率為10%～50%，39.9%的住院肝硬化患者存在輕微型肝性腦病(minimal hepatic encephalopathy，MHE)[1]。正常腸道菌群是人體的一道天然屏障，對維持機(jī)體健康起著重要作用。腸道菌群失調(diào)一方面可以使腸黏膜屏障受損，另一方面還使腸源性毒物產(chǎn)生增多并通過受損的腸道屏障大量進(jìn)入門靜脈系統(tǒng)，通過多種機(jī)制影響神經(jīng)系統(tǒng)，引起HE[2]。HE的預(yù)后很差，1年生存率為50%左右，3年生存率為25%左右[3]。目前對于腸道菌群與HE關(guān)系的研究較少，本文通過總結(jié)腸道菌群基本情況，菌群失調(diào)與肝臟疾病的關(guān)系，腸道菌群影響HE的機(jī)制，基于腸道菌群治療HE的方法，以期為HE的預(yù)防治療的進(jìn)步提供參考。

1 腸道菌群概述

人體腸道是菌群生存的主要場所，通常情況下，腸道菌群數(shù)量相對固定，為1012～1014個，是人體自身細(xì)胞數(shù)目的10倍，腸道細(xì)菌可分為原籍菌、共生菌、過路菌，種類大多為類桿菌、優(yōu)桿菌、消化球菌、雙歧桿菌等專性厭氧菌，約占腸道總菌量的99%[4-5]。正常情況下，成人的腸道菌群處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，它具有刺激腸蠕動，維持腸道生物屏障的穩(wěn)定，增強(qiáng)機(jī)體免疫等功能。但腸道菌群的數(shù)量和結(jié)構(gòu)并不是一成不變的，它會受到各種因素的影響，如飲食結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素、疾病狀態(tài)[6]。目前，腸道菌群在疾病的預(yù)防、治療、新藥的研究等領(lǐng)域有著越來越重要的作用，被稱為人體的“第二基因組”，而腸道菌群與HE發(fā)生之間的密切聯(lián)系也被越來越多的學(xué)者認(rèn)可，更進(jìn)一步地深入研究十分有必要。

2 菌群失調(diào)與肝臟疾病

肝臟和腸道起源于同一胚層，有著很多解剖和功能上的聯(lián)系，腸道的靜脈血主要由門靜脈收集，門靜脈供應(yīng)肝血流的70%以上，它將腸道產(chǎn)物傳遞給肝臟[7]。所以腸道菌群失調(diào)與許多肝臟疾病相關(guān)，如非酒精性脂肪性肝病、肝硬化、肝衰竭患者的腸道內(nèi)不同種類細(xì)菌的豐度較正常人群發(fā)生了明顯的改變[8]。有研究[9]證實，肝硬化患者中腸桿菌和腸球菌的比例明顯增加，雙歧桿菌屬和腸桿菌科的比例下降。Marshall于1998年提出了腸-肝軸的概念，肝臟和腸道通過腸-肝軸緊密聯(lián)系在一起，當(dāng)發(fā)生肝硬化等肝臟病變時，因門靜脈高壓，腸壁充血水腫，腸黏膜屏障功能受損，腸壁局部抵抗力下降等因素，腸道自主清除能力下降，過路菌粘附增多，致病菌大量繁殖，使得腸道微生態(tài)失衡[7]。而腸道微生態(tài)失衡又引起腸源性毒素的產(chǎn)生增多，通過受損的腸道屏障進(jìn)入腸肝循環(huán)，進(jìn)一步加重了肝臟的病變，最終影響肝病患者的預(yù)后。由此可見，腸道菌群失調(diào)與肝臟疾病的發(fā)生和惡化關(guān)系緊密，且二者可形成惡性循環(huán)，借助不同方式調(diào)節(jié)腸道菌群可改善或終止惡性循環(huán)，是治療與肝臟病變相關(guān)疾病的一種有效方法。

3 腸道菌群影響HE的機(jī)制

HE發(fā)生的具體機(jī)制仍不明確，世界各國學(xué)者先后提出數(shù)種假說，如氨中毒學(xué)說、氨基酸失衡學(xué)說、假性神經(jīng)遞質(zhì)學(xué)說、γ氨基丁酸(GABA)增多學(xué)說、錳中毒學(xué)說等，其中“氨中毒學(xué)說”是被廣泛接受用以解釋HE發(fā)病機(jī)制的學(xué)說[10]。腸道細(xì)菌活性與種類改變，腸道菌群移位，腸道細(xì)菌免疫介導(dǎo)反應(yīng)等可通過影響氨的產(chǎn)生和代謝，誘導(dǎo)產(chǎn)生炎性因子的機(jī)制影響肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)，誘發(fā)HE。

3.1 血氨濃度升高有研究[11]表明，HE患者腸道中原生菌群減少而致病菌群增多，雙歧桿菌等厭氧菌減少，革蘭氏陰性菌(腸桿菌科、類桿菌科)趁機(jī)大量繁殖。革蘭氏陰性菌的大量繁殖使腸腔內(nèi)的尿素分解增加，導(dǎo)致腸源性產(chǎn)氨的大量增加；雙歧桿菌的明顯減少使腸道內(nèi)乳酸產(chǎn)量減少，腸腔內(nèi)pH值升高，使氨隨糞便排出的過程受阻[12]。加之此時肝臟對氨的清除減少以及血腦屏障的破壞，脂溶性的NH3大量彌散入血并透過血腦屏障。進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)的氨可以和谷氨酸結(jié)合，生成的谷氨酰胺會阻斷谷氨酸能神經(jīng)傳導(dǎo)，破壞星形膠質(zhì)細(xì)胞的功能；氨還能夠破壞中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)酶的活性與功能，導(dǎo)致血腦屏障系統(tǒng)進(jìn)一步發(fā)生障礙，增加毒性物質(zhì)的進(jìn)入，引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)細(xì)胞的死亡，最后發(fā)生神經(jīng)系統(tǒng)性功能障礙，引起HE[13-14]。

星形膠質(zhì)細(xì)胞是腦內(nèi)分布最廣泛的細(xì)胞，能維持血腦屏障的功能，調(diào)節(jié)細(xì)胞外微環(huán)境，影響神經(jīng)興奮性，在HE神經(jīng)功能性障礙方面起重要作用。目前的證據(jù)提示氨中毒可介導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞腫脹，其可能機(jī)制有：(1)氨的代謝產(chǎn)物谷氨酰胺增多，細(xì)胞內(nèi)滲透壓升高；(2)氧化應(yīng)激作用；(3)線粒體的通透性改變[15]。腸道來源的其他神經(jīng)毒素，如短鏈脂肪酸、酚類物質(zhì)、硫醇等也被證實在HE的發(fā)病過程中與血氨有協(xié)同效應(yīng)，但具體機(jī)制目前仍不明確。

3.2 炎癥因子的作用近年來有研究[16-17]發(fā)現(xiàn)，HE的發(fā)生與促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-6、IL-1、IL-12等的增多有關(guān)，而引起促炎因子增多的重要原因則是細(xì)菌移位。細(xì)菌移位是活菌從腸腔遷移到腸系膜淋巴結(jié)和其他腸外部位。正常情況下，由于腸道屏障的防御作用，大部分細(xì)菌難以發(fā)生移位，而當(dāng)腸道菌群失調(diào)時，腸道屏障被破壞，腸黏膜細(xì)胞之間緊密連接下降、通透性增加[18]。此時，大量細(xì)菌產(chǎn)物通過門脈系統(tǒng)到達(dá)肝臟，接著可以通過模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)激活免疫細(xì)胞，如膜結(jié)合的Toll樣受體(Toll like receptor，TLR)和細(xì)胞質(zhì)核苷酸結(jié)合的寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體(nucleotide-binding domain leucine-rich repeats，NLRs)，TLR4又通過共受體途徑激活了對脂多糖的天然免疫，誘導(dǎo)促炎細(xì)胞因子如TNF-α、IL-6、IL-1的釋放[19-20]。劉冀川[21]通過對HE患者進(jìn)行血清炎性因子檢測發(fā)現(xiàn)，腸道菌群的種類與血清炎性因子之間具有相關(guān)性。Agusti等[22]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，通過對HE小鼠進(jìn)行抗炎治療，降低炎癥因子的水平可改善小鼠的認(rèn)知障礙，恢復(fù)運動協(xié)調(diào)。炎癥因子導(dǎo)致HE的機(jī)制尚未完全明確，已有資料顯示，TNF-α、IL-1等炎性因子可損傷腦血管內(nèi)皮細(xì)胞而破壞血腦屏障，導(dǎo)致血腦屏障通透性升高，引起神經(jīng)炎癥和腦組織水腫，影響大腦功能，最終導(dǎo)致HE的發(fā)生[23]?？傊c道菌群失調(diào)通過多種機(jī)制導(dǎo)致炎性因子水平升高，增多的炎性因子會破壞神經(jīng)系統(tǒng)，引起或加重HE。

4 基于腸道菌群治療HE的方法

腸道微生物區(qū)系改變在HE的發(fā)病、預(yù)后中起作用，大多數(shù)治療方案集中在調(diào)節(jié)這些微生物種類和數(shù)量的變化，達(dá)到消除誘因、減少腸內(nèi)毒物的生成和吸收，促進(jìn)氨的代謝，抑制腸源性內(nèi)毒素生成的療效[24-25]。目前調(diào)節(jié)微生物的治療方法主要有微生態(tài)制劑、抗菌藥物、糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)等。

4.1 微生態(tài)制劑微生態(tài)制劑主要包括益生菌、益生元、合生元。微生態(tài)制劑可以改變腸道菌群，并通過以下3種機(jī)制影響健康：直接抗菌作用，增強(qiáng)黏膜屏障完整性，免疫調(diào)節(jié)，從而影響腸道菌群代謝產(chǎn)物的形成。有研究[26-27]顯示，相較于單純給予保肝、補(bǔ)充白蛋白常規(guī)治療的HE患者，給予微生態(tài)制劑治療的HE患者內(nèi)毒素、血氨、促炎細(xì)胞因子水平明顯下降，有利于HE患者癥狀的改善和預(yù)后。目前，微生態(tài)制劑還與其他治療方法如果乳糖、莫沙必利聯(lián)合使用治療HE，其效果優(yōu)于單純的微生態(tài)制劑治療[28-29]?？傊?，微生態(tài)制劑可以調(diào)節(jié)腸道菌群，增加益生菌的比例，增強(qiáng)腸黏膜的完整性，降低促炎細(xì)胞因子、血氨、內(nèi)毒素的水平，從而改善HE的癥狀及抑制MHE向顯性肝性腦病(overt hepatic encephalopathy，OHE)進(jìn)展。但國外學(xué)者[30]發(fā)現(xiàn)，益生菌可能對免疫抑制或受損的患者有潛在的危害，因此，這類HE患者應(yīng)慎用微生態(tài)制劑。

4.2 抗菌藥物以往曾使用的新霉素、甲硝唑、萬古霉素、巴龍霉素等抗菌藥物治療HE，但因不良反應(yīng)及療效不佳目前較少應(yīng)用。利福昔明是利福霉素的衍生物，在腸道局部作用可有效抑制腸道產(chǎn)氨細(xì)菌，能夠顯著改善OHE且可以長期服用，其安全性和有效性已經(jīng)得到證實[31]。有研究[32]表明，利福昔明可以通過減少促炎環(huán)境來改善免疫系統(tǒng)達(dá)到治療和預(yù)防HE的效果。利福昔明對HE患者是一種有前途的、相對較新的治療選擇，并且已經(jīng)在一些臨床試驗中被證明至少與常規(guī)治療藥物有同樣療效，且口服后利福昔明被吸收的不到1%，不良反應(yīng)小，與乳果糖、微生態(tài)制劑聯(lián)用治療和預(yù)防HE的效果顯著[33-34]，值得進(jìn)一步研究推廣。

4.3 FMTFMT是指將糞便懸浮液從健康個體輸入患者腸道來調(diào)節(jié)腸道微生物群以治愈特定疾病。腸道菌群紊亂與HE的發(fā)生密切相關(guān)。FMT可調(diào)節(jié)腸道菌群組成，抑制病原體生長，增強(qiáng)腸黏膜免疫功能等，目前已有實驗在小鼠模型上證實了FMT對多發(fā)性硬化癥有治療作用，但其在肝病方面的報道相對較少[35-36]。有學(xué)者[37]通過研究大鼠發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT對HE大鼠有保護(hù)作用，可顯著降低其肝臟TLR4、TLR9、促炎介質(zhì)的表達(dá)水平，并且還可以增加緊密連接蛋白Claudin-1、Claudin-6、Occludin在大鼠腸組織中的表達(dá)，最后降低血氨及改善腸黏膜屏障功能和認(rèn)知障礙。FMT的確切機(jī)制現(xiàn)在尚不明確，由于其原料易得、成本低的特點，目前對于FMT的研究日益增多，日后可能成為治療HE的重要手段。

5 總結(jié)

HE的發(fā)生是眾多因素共同作用的結(jié)果。“氨中毒學(xué)說”仍然處于多種學(xué)說的中心地位，并通過肝損傷與其他各學(xué)說相互聯(lián)系。肝臟和腸道在解剖學(xué)上有著密切的聯(lián)系，腸道菌群的失調(diào)與許多肝臟疾病的發(fā)生相互促進(jìn)，成為惡性循環(huán)。腸道菌群失調(diào)時通過產(chǎn)生大量尿素酶、改變腸腔pH、細(xì)菌移位等機(jī)制增加氨的產(chǎn)生，減少氨的正常代謝，誘導(dǎo)產(chǎn)生大量的炎性因子，最終破壞血腦屏障和神經(jīng)組織，引起或加重HE。以腸道為中心，通過調(diào)節(jié)腸道菌群來治療和預(yù)防HE的方法得到越來越多的認(rèn)可。HE患者腸道菌群的功能結(jié)構(gòu)及二者之間的聯(lián)系，對HE機(jī)制的闡明以及臨床治療預(yù)防HE有著重要意義，仍有待進(jìn)一步研究。