張清清 陸倫根

上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科(200080)

肝臟有雙重血液供應(yīng)，入肝血管包括肝固有動(dòng)脈和門(mén)靜脈。腸道血液回流形成門(mén)靜脈系統(tǒng)進(jìn)入肝臟，構(gòu)成肝臟80%的血供。正常人體腸道內(nèi)寄生著大量微生物，這些微生物統(tǒng)稱(chēng)為腸道菌群，總量超過(guò)1011個(gè)。腸道中革蘭陰性細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)可導(dǎo)致腸源性?xún)?nèi)毒素血癥，而內(nèi)毒素可通過(guò)腸肝循環(huán)激活免疫系統(tǒng)，觸發(fā)肝臟慢性炎癥，在肝臟疾病發(fā)展過(guò)程中起到重要作用［1］。近年來(lái)，腸道菌群失調(diào)與慢性肝臟疾病的關(guān)系日益受到重視。本文就腸肝循環(huán)與慢性肝臟疾病關(guān)系的研究進(jìn)展作一綜述。

一、機(jī)體防御機(jī)制

腸源性?xún)?nèi)毒素血癥是由來(lái)源于腸道的內(nèi)毒素脂多糖(LPS)在人體循環(huán)系統(tǒng)中堆積所致。LPS是革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞壁外膜的主要成分，具有多種生物活性，少量的LPS即可導(dǎo)致膿毒性休克，機(jī)體對(duì)其防御和清除主要依賴(lài)于腸道屏障功能和肝臟解毒能力。作為腸道菌群的第一道屏障，腸道黏膜可有效防止腸道菌群易位以及菌群對(duì)宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生攻擊。肝臟在清除腸道菌群易位方面發(fā)揮重要作用。經(jīng)門(mén)靜脈到達(dá)肝血竇的腸道菌群可通過(guò)激活肝臟Kupffer細(xì)胞、樹(shù)突細(xì)胞、T細(xì)胞、自然殺傷 T(NKT)細(xì)胞、自然殺傷(NK)細(xì)胞等，誘導(dǎo)機(jī)體產(chǎn)生免疫反應(yīng)將其清除［2-3］。此外，肝臟間質(zhì)中的肝星狀細(xì)胞和肝竇內(nèi)皮細(xì)胞可表達(dá)LPS受體，與LPS結(jié)合并將其清除，進(jìn)而避免內(nèi)毒素血癥的發(fā)生［4］。

二、腸道屏障功能受損和細(xì)菌易位

1.腸道屏障功能受損:完整的腸道屏障可防止大量細(xì)菌易位，僅極少數(shù)細(xì)菌可到達(dá)肝臟。然而，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、非酒精性脂肪性肝炎、酒精性脂肪性肝炎、肝硬化等多種肝臟疾病可引起腸道屏障功能受損，導(dǎo)致細(xì)菌易位［5］。在酒精性肝病的發(fā)病機(jī)制中，酒精及其代謝物乙醛可抑制腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白表達(dá)，并產(chǎn)生一氧化氮損害腸上皮細(xì)胞微管骨架，同時(shí)酒精可暴露結(jié)腸上皮細(xì)胞，造成細(xì)胞跨膜電阻減少，使腸道屏障功能受損［6］。

2.腸道細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng):結(jié)合型膽汁酸在小腸部位對(duì)口腔、胃、回腸、盲腸來(lái)源的菌群具有抑制作用，游離型膽汁酸可在結(jié)直腸內(nèi)通過(guò)調(diào)節(jié)pH值維持腸道菌群平衡。肝硬化患者膽汁酸分泌減少，導(dǎo)致腸道細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)［7］。此外，肝硬化亦可影響腸道運(yùn)動(dòng)能力，使腸道細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，菌群平衡失調(diào)［8］。上述因素促進(jìn)腸道細(xì)菌通過(guò)腸肝循環(huán)向肝臟易位，進(jìn)一步引起肝臟損傷。

3.腸道菌群組成成分改變:腸道細(xì)菌組成受宿主因素和環(huán)境因素影響。Zeuzem等［9］指出，肝硬化患者由于胃內(nèi)pH值改變、腸道蠕動(dòng)減弱以及膽汁分泌減少，可發(fā)生腸道菌群失調(diào)。Lu等［10］的研究顯示，肝硬化患者較正常人群腸道菌群結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，致病菌如大腸桿菌、鏈球菌數(shù)量顯著增加，而益生菌如雙歧桿菌數(shù)量顯著減少。Zhang等［11］的研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化大鼠腸道中腸桿菌數(shù)量明顯增加。Solga［12］指出，給予肝性腦病患者益生菌治療，可降低腸道中腸桿菌含量，增加雙歧桿菌、乳酸菌含量，從而降低體內(nèi)內(nèi)毒素水平，改善肝功能，逆轉(zhuǎn)門(mén)靜脈高壓。

三、肝臟LPS受體及其下游信號(hào)通路

正常情況下，僅極少數(shù)細(xì)菌或細(xì)菌產(chǎn)物如LPS可通過(guò)腸道屏障進(jìn)入肝臟，激活肝臟免疫系統(tǒng)，并由免疫細(xì)胞將此清除。然而，在腸道屏障功能破壞的情況下，腸肝循環(huán)平衡受損，腸道易位細(xì)菌及其產(chǎn)物增加，后者可通過(guò)模式識(shí)別受體如Toll樣受體(TLRs)和Nod樣受體(NLRs)激活肝臟免疫細(xì)胞。

1.TLRs:TLRs是先天性免疫系統(tǒng)中的細(xì)胞跨膜受體和病原模式識(shí)別受體。Guo等［13］的研究表明，肝臟中表達(dá)TLRs的細(xì)胞可通過(guò)識(shí)別LPS激活免疫反應(yīng)。TLR4是首個(gè)被證明可識(shí)別LPS并進(jìn)行免疫反應(yīng)的TLR。TLR4不能直接與LPS結(jié)合，需在LPS連接CD14或MD2后與其結(jié)合，從而激活免疫反應(yīng)。MyD88依賴(lài)性信號(hào)通路和MyD88非依賴(lài)性信號(hào)通路是TLR4反應(yīng)中的兩個(gè)重要下游信號(hào)通路。在MyD88依賴(lài)性信號(hào)通路中，MyD88首先通過(guò)TRIF相關(guān)接頭分子(TRAM)與TLR4結(jié)合，募集下游信號(hào)分子誘導(dǎo)白細(xì)胞介素-1(IL-1)受體相關(guān)激酶-4(IRAK-4)磷酸化，激活I(lǐng)RAK-1和腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子6(TRAF6)，活化的TRAF6具有泛素連接酶E3的活性，進(jìn)一步結(jié)合泛素鏈接酶E2，進(jìn)而泛素化降解核因子抑制物激酶-γ(IKK-γ)，此種泛素化式降解可活化轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β活化激酶(TAK1)和TAK1結(jié)合蛋白(TAB)，催化 IKK-β 磷酸化，最終激活核因子-κB(NF-κB)、c-Jun氨基末端激酶(c-JNK)和 p38，促使炎癥因子、趨化因子表達(dá)以及轉(zhuǎn)錄因子AP-1激活，從而引發(fā)免疫反應(yīng)［14］。MyD88非依賴(lài)性信號(hào)通路通過(guò)干擾素-β(IFN-β)TIR結(jié)構(gòu)域銜接蛋白TRIF直接激活TANK連接激酶1(TBK1)，誘導(dǎo)IFN-β表達(dá)。TRIF可與受體相互作用蛋白1(RIP1)結(jié)合，激活I(lǐng)KK1-IKK2-NEMO復(fù)合體以及 NF-κB以引發(fā)免疫反應(yīng)［15］。MyD88依賴(lài)性信號(hào)通路和MyD88非依賴(lài)性信號(hào)通路均在LPS激活 TLR4時(shí)進(jìn)行作用。Hritz等［16］的研究表明，TLR4缺陷小鼠和正常對(duì)照小鼠經(jīng)長(zhǎng)期酒精喂養(yǎng)后，前者肝臟脂肪變性和炎癥反應(yīng)均較后者減輕，促炎細(xì)胞因子顯著減少。Csak等［17］的研究表明，TLR4基因敲除小鼠和正常對(duì)照小鼠在給予缺乏蛋氨酸膽堿的飲食后，前者肝臟脂質(zhì)積累、炎癥和纖維化程度均較后者明顯減輕。上述研究證實(shí)TLR4在肝臟疾病中發(fā)揮重要作用。

2.NLRs:NLRs是識(shí)別LPS的模式識(shí)別受體之一，其N(xiāo)端通過(guò)結(jié)合下游接頭分子和效應(yīng)蛋白，激活NF-κB、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)、caspase-1等不同途徑介導(dǎo)免疫反應(yīng)。NLRs激活caspase-1前體，誘導(dǎo)促炎性因子裂解，激活I(lǐng)L-1β、IL-18，后者在炎癥反應(yīng)中起重要作用［18］。Bauernfeind等［19］的研究表明，LPS 可通過(guò)誘導(dǎo) NLRP3、caspase、IL-1β 和IL-18顯著表達(dá)，進(jìn)一步激活 NF-κB途徑引發(fā)肝臟免疫反應(yīng)。

四、慢性肝臟疾病和腸道菌群失調(diào)

近來(lái)研究表明，腸道菌群失調(diào)是引起NAFLD、非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化的關(guān)鍵因素［20］。肝硬化患者常有腹脹、腹瀉等消化道癥狀，臨床上給予益生菌治療后，患者癥狀可獲得緩解，提示肝硬化患者腹脹、腹瀉與腸道菌群失調(diào)有關(guān)。肝硬化與腸道菌群失調(diào)可能互為因果。近年來(lái)研究認(rèn)為，腸道菌群失調(diào)在肝性腦病的發(fā)生、發(fā)展中起一定作用。Bajaj等［21］進(jìn)行的前瞻性隨機(jī)研究證實(shí)，益生菌對(duì)治療輕度肝性腦病安全有效。Malaguarnera等［22］的研究表明，雙歧桿菌聯(lián)合低聚果糖可有效降低肝性腦病患者的血清氨水平，改善患者臨床癥狀。McGee等［23］進(jìn)行meta分析發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照組和安慰劑組相比，抗菌藥物可有效降低肝性腦病患者的血清氨水平，但在改善預(yù)后和提高生存率方面無(wú)顯著優(yōu)勢(shì)。此外，腸道菌群失調(diào)在NAFLD的發(fā)病過(guò)程中亦發(fā)揮重要作用。Loguercio等［24］的研究顯示，NAFLD患者給予益生菌治療后，肝酶指標(biāo)改善、肝臟炎癥程度減輕。胰島素抵抗是NAFLD發(fā)病的重要環(huán)節(jié)，腸道菌群失調(diào)可促進(jìn)胰島素抵抗的發(fā)生。胰島素靶細(xì)胞表面的TLR4-CD14與LPS等外源性配體結(jié)合后，可刺激JNK、IKK-β等促炎激酶產(chǎn)生，引起胰島素受體底物(IRS)絲氨酸殘基磷酸化增加，抑制酪氨酸磷酸化，使IRS信號(hào)蛋白表達(dá)減少，從而導(dǎo)致胰島素級(jí)聯(lián)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路受阻，誘發(fā)胰島素抵抗［25］。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，腸道屏障功能破壞和細(xì)菌易位可通過(guò)腸肝循環(huán)引起肝臟和體循環(huán)中LPS增加，導(dǎo)致TLRs、NLRs和促炎細(xì)胞因子激活，此是慢性肝病的重要發(fā)病機(jī)制。因此，進(jìn)一步明確腸肝循環(huán)以及相關(guān)信號(hào)通路在慢性肝臟疾病中的作用，可為后者的防治提供理論基礎(chǔ)，從而改善患者預(yù)后。

1 Seki E，Brenner DA.Toll-like receptors and adaptor molecules in liver disease:update［J］.Hepatology，2008，48(1):322-335.

2 Pijls KE，Jonkers DM，Elamin EE，et al.Intestinal epithelial barrier function in liver cirrhosis:an extensive review of the literature［J］.Liver Int，2013，33(10):1457-1469.

3 Crispe IN.The liver as a lymphoid organ［J］.Annu Rev Immunol，2009，27:147-163.

4 Abrahám S，Szabó A，Paszt A，et al.Consequences of Kupffer cell blockade on endotoxin-induced inflammatory and hepatic microcirculatory reactions during experimental biliary obstruction［J］.Magy Seb，2009，62(5):298-303.

5 B?ckhed F，Ley RE，Sonnenburg JL，et al.Host-bacterial mutualism in the human intestine［J］.Science，2005，307(5717):1915-1920.

6 Rao RK.Acetaldehyde-induced barrier disruption and paracellular permeability in Caco-2 cell monolayer［J］.Methods Mol Biol，2008，447:171-183.

7 Ridlon JM，Alves JM，Hylemon PB，et al.Cirrhosis，bile acids and gut microbiota:unraveling a complex relationship［J］.Gut Microbes，2013，4(5):382-387.

8 Szabo G，Bala S，Petrasek J，et al.Gut-liver axis and sensing microbes［J］.Dig Dis，2010，28(6):737-744.

9 Zeuzem S.Gut-liver axis［J］.Int J Colorectal Dis，2000，15(2):59-82.

10 Lu H，Wu Z，Xu W，et al.Intestinal microbiota was assessed in cirrhotic patientswith hepatitisB virus infection.Intestinal microbiota of HBV cirrhotic patients［J］.Microb Ecol，2011，61(3):693-703.

11 Zhang W，Gu Y，Chen Y，et al.Intestinal flora imbalance results in altered bacterial translocation and liver function in rats with experimental cirrhosis［J］.Eur J Gastroenterol Hepatol，2010，22(12):1481-1486.

12 Solga SF.Probiotics can treat hepatic encephalopathy［J］.Med Hypotheses，2003，61(2):307-313.

13 Guo J，F(xiàn)riedman SL.Toll-like receptor 4 signaling in liver injury and hepatic fibrogenesis［J］.Fibrogenesis Tissue Repair，2010，3:21.

14 Verstak B，Nagpal K，Bottomley SP，et al.MyD88 adapter-like(Mal)/TIRAP interaction with TRAF6 is criticalfor TLR2- and TLR4-mediated NF-kappaB proinflammatory responses［J］.J Biol Chem，2009，284(36):24192-24203.

15 Akira S，Uematsu S，Takeuchi O.Pathogen recognition and innate immunity［J］.Cell，2006，124(3):783-801.

16 Hritz I，Mandrekar P，Velayudham A，et al.The critical role of toll-like receptor(TLR)4 in alcoholic liver disease is independent of the common TLR adapter MyD88［J］.Hepatology，2008，48(4):1224-1231.

17 Csak T，Velayudham A，Hritz I，et al.Deficiency in myeloid differentiation factor-2 and toll-like receptor 4 expression attenuates nonalcoholic steatohepatitis and fibrosis in mice［J］.Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2011，300(3):G433-G441.

18 Dinarello CA.Immunological and inflammatory functions of the interleukin-1 family［J］.Annu Rev Immunol，2009，27:519-550.

19 Bauernfeind F，Bartok E，Rieger A，et al.Cutting edge:reactive oxygen species inhibitors block priming，but not activation，of the NLRP3 inflammasome［J］.J Immunol，2011，187(2):613-617.

20 Henao-Mejia J，Elinav E，Jin C，et al.Inflammasomemediated dysbiosis regulates progression of NAFLD and obesity［J］.Nature，2012，482(7384):179-185.

21 Bajaj JS，Saeian K，Christensen KM，et al.Probiotic yogurt for the treatment of minimal hepatic encephalopathy［J］.Am J Gastroenterol，2008，103(7):1707-1715.

22 Malaguarnera M，Greco F，Barone G，et al.Bifidobacterium longum with fructo-oligosaccharide(FOS)treatment in minimal hepatic encephalopathy:a randomized，doubleblind，placebo-controlled study［J］.Dig Dis Sci，2007，52(11):3259-3265.

23 McGee RG，Bakens A，Wiley K，et al.Probiotics for patientswith hepatic encephalopathy［J］. Cochrane Database Syst Rev，2011(11):CD008716.

24 Loguercio C，F(xiàn)ederico A，Tuccillo C，et al.Beneficial effects of a probiotic VSL#3 on parameters of liver dysfunction in chronic liver diseases［J］. J Clin Gastroenterol，2005，39(6):540-543.

25 Tilg H，Moschen AR.Inflammatory mechanisms in the regulation of insulin resistance［J］.Mol Med，2008，14:222-231.