徐文心，張欣欣

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院臨床病毒研究室，上海 200025

乙型肝炎病毒(hepatitis B virus, HBV)感染是威脅人類健康的公共衛(wèi)生問題。世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù)顯示，全球約有2.57億人口患有慢性HBV感染，其中88.7萬人因乙型肝炎(簡稱乙肝)并發(fā)癥而死亡[1]。乙肝可引起急性或慢性肝病，約15%～40%的慢性感染者會(huì)發(fā)展成肝硬化、肝功能衰竭或肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)[2]。

人體的腸道微生物群形成了一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，參與了機(jī)體代謝、免疫等各種生理過程。隨著對(duì)腸道微生態(tài)的研究不斷深入，越來越多的證據(jù)表明，腸道菌群(gut microbiota, GM)失調(diào)與多種疾病[如慢性乙型肝炎(chronic hepatitis B, CHB)、抑郁癥、2型糖尿病、炎癥性腸病、結(jié)直腸癌等]的發(fā)生和發(fā)展相關(guān)[3-6]。本文從HBV感染者的GM改變?nèi)胧?，簡要闡述GM與HBV感染相關(guān)肝病的研究進(jìn)展。

1 GM概述

人體體表和體腔存在大量微生物群，它們定植于口腔、皮膚、胃腸道等，與其生存的微環(huán)境共同構(gòu)成人體的微生態(tài)系統(tǒng)。腸道微生態(tài)系統(tǒng)非常復(fù)雜，且很重要，被認(rèn)為是被遺忘的人體“器官”。GM是其核心成分，與腸黏膜上皮組織和免疫系統(tǒng)共同組成腸黏膜屏障，以阻止微生物侵入和消滅有害物質(zhì)[7]。

GM在維持人體健康和預(yù)防疾病方面發(fā)揮著重要作用，破壞宿主與GM之間的平衡會(huì)引起一系列病理改變。腸道和肝臟起源于同一胚層，兩者間存在解剖和功能上的聯(lián)系，即腸-肝軸。門靜脈系統(tǒng)是連接兩者的“超級(jí)高速公路”，腸道中的GM及其代謝產(chǎn)物可作為抗原信號(hào)經(jīng)此到達(dá)肝臟，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)并調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的活化，而肝臟可通過分泌膽汁等物質(zhì)進(jìn)入腸腔來影響腸道功能[8-9]。因此，監(jiān)測GM變化可能對(duì)HBV相關(guān)疾病的嚴(yán)重度和預(yù)后具有指導(dǎo)和預(yù)測作用。

2 GM與HBV感染相關(guān)肝病的關(guān)聯(lián)

目前，腸-肝軸的概念已被廣泛應(yīng)用于各類肝病發(fā)病機(jī)制研究中，約20%～70%的慢性肝病患者會(huì)發(fā)生GM失調(diào)，其失調(diào)的嚴(yán)重程度與肝損傷程度顯著相關(guān)[10-11]。已有研究表明GM的變化可能在誘導(dǎo)和促進(jìn)HBV感染相關(guān)肝病的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。

2.1 GM與CHB

近年來，GM和HBV感染的相關(guān)研究逐漸增多，但兩者相互作用的具體機(jī)制尚未完全闡明。一方面，乙肝患者肝功能受損，膽汁分泌和白蛋白合成減少，引起腸壁水腫，影響腸道血供和蠕動(dòng)，從而造成腸黏膜屏障損壞、通透性增加。腸黏膜屏障功能受損會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物易位、GM組成和功能改變(有益菌數(shù)量減少、定植抗力下降、致病菌過度增長等)；另一方面，腸黏膜屏障和GM的改變會(huì)引起患者體內(nèi)有害物質(zhì)和炎性因子釋放增多，致使內(nèi)毒素血癥發(fā)生和局部炎癥反應(yīng)增強(qiáng)，進(jìn)一步加重肝臟損傷。此外，宿主免疫應(yīng)答被認(rèn)為是乙肝發(fā)生和發(fā)展的主要因素之一。有研究顯示，肝細(xì)胞的損傷不僅源于HBV入侵引起的細(xì)胞免疫應(yīng)答，還包括GM失調(diào)產(chǎn)生的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMP)所誘發(fā)的自然免疫應(yīng)答。PAMP經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟，通過Toll樣受體(Toll-like receptors, TLR)被人體免疫細(xì)胞識(shí)別，引起一系列免疫應(yīng)答并釋放各種細(xì)胞因子 [如白細(xì)胞介素(interleukin, IL)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)等]，通過激活免疫應(yīng)答直接或間接抑制HBV的復(fù)制并造成肝細(xì)胞損傷。例如，Pan等分析了急性乙肝或CHB肝衰竭患者脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)水平的動(dòng)態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)LPS水平有明顯的異常分布。在疾病進(jìn)展期和高峰期其動(dòng)態(tài)變化與MELD-Na評(píng)分相關(guān)，提示LPS可引起繼發(fā)性肝損傷[12]。研究表明CHB患者體內(nèi)革蘭陰性菌過度生長會(huì)導(dǎo)致血清LPS水平升高，LPS與TLR4相互作用并介導(dǎo)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，形成骨髓分化因子2(myeloid differentiation factor 2，MD-2)-TLR4受體復(fù)合物[13]。該復(fù)合物與MyD88結(jié)合，激活一系列細(xì)胞激酶，活化的激酶進(jìn)一步激活轉(zhuǎn)錄因子，導(dǎo)致促炎因子增多和肝壞死[14]。LPS還可通過激活肝星狀細(xì)胞上調(diào)趨化因子和黏附分子的表達(dá)誘導(dǎo)肝損傷。

近年來，許多學(xué)者開始探究GM的多樣性與HBV相關(guān)肝病之間的關(guān)系，研究顯示，CHB患者與健康受試者相比表現(xiàn)出明顯的GM數(shù)量和比例改變。例如，一項(xiàng)針對(duì)中國患者的研究發(fā)現(xiàn)，與健康對(duì)照組相比，無癥狀HBV攜帶者、CHB患者和失代償性HBV感染肝硬化組患者的普拉梭菌、腸球菌和腸桿菌顯著增加，而雙歧桿菌和乳酸菌明顯減少；同時(shí)，后3組的總膽汁酸水平顯著降低而SIgA和TNF-α濃度升高，促使人體內(nèi)環(huán)境構(gòu)建新的腸道微生態(tài)平衡。此外，4組間雙歧桿菌/腸桿菌比值差異顯著(P<0.01)，CHB患者和失代償性HBV感染肝硬化患者的比值明顯低于其他兩組，這表明HBV相關(guān)的疾病進(jìn)展與GM失調(diào)程度呈正相關(guān)[15]。Wang等通過對(duì)腸道細(xì)菌16S rRNA測序和血清學(xué)檢測，對(duì)比研究了Child-Pugh評(píng)分較低的CHB患者和健康人的GM情況，操作分類單元(operational taxonomic units，OTU)數(shù)據(jù)顯示CHB患者的OTU124(韋榮球菌屬)、OTU55(嗜血桿菌屬)、OTU38和OTU224(鏈球菌屬)與宿主的肝功能指數(shù)以及包括苯丙氨酸和酪氨酸在內(nèi)的10種血清代謝產(chǎn)物具有高度相關(guān)性，即在發(fā)生嚴(yán)重肝損傷前，CHB患者的GM結(jié)構(gòu)已發(fā)生改變，說明GM結(jié)構(gòu)的變化可能在慢性HBV感染中起到了致病作用，GM或可成為CHB的潛在治療靶點(diǎn)和診斷標(biāo)志[16]。

當(dāng)然，在動(dòng)物模型中也發(fā)現(xiàn)GM參與CHB的發(fā)展。Chou等揭示了幼鼠(6周齡)在GM建立之前，已普遍存在依賴TLR4途徑的HBV免疫耐受通路，并且成年小鼠GM的成熟會(huì)刺激肝臟免疫的發(fā)生，導(dǎo)致小鼠體內(nèi)的HBV被快速清除，表明GM在HBV免疫中起著關(guān)鍵作用[17]。在最近一項(xiàng)研究中，Zhu等對(duì)比分析了急性或慢性HBV感染小鼠模型和健康小鼠中GM組成的動(dòng)態(tài)變化，并檢測了小鼠結(jié)腸中特定免疫分子的表達(dá)。結(jié)果顯示， HBV感染小鼠中，OTU計(jì)數(shù)和香農(nóng)-韋弗(Shannon-Weaver)指數(shù)等GM組成的變化明顯延遲。健康小鼠擬桿菌門和厚壁菌門的比率是穩(wěn)定的，而在HBV感染小鼠中觀察到了明顯的動(dòng)態(tài)變化。此外，急性HBV感染小鼠結(jié)腸中γ干擾素(interferon γ, IFN-γ)和細(xì)胞程式死亡-配體1(programmed cell death-ligand 1， PD-L1)的表達(dá)出現(xiàn)早期上調(diào)，而慢性HBV感染小鼠PD-L1的表達(dá)上調(diào)較晚。這些數(shù)據(jù)表明，HBV的感染可能會(huì)阻礙GM的發(fā)展[18]。

2.2 GM與乙肝肝硬化

雖然目前抗病毒治療對(duì)慢性HBV感染具有顯著療效，但由于各種原因，CHB發(fā)展為肝硬化、肝功能衰竭或HCC的進(jìn)程似乎難以完全避免。在這一進(jìn)程中， GM組成改變與肝硬化的嚴(yán)重程度互為因果關(guān)系，其改變?cè)谝欢ǔ潭壬嫌绊慍HB向肝纖維化或肝衰竭的轉(zhuǎn)化過程[15,19-20]。

Wei等比較了乙肝肝硬化患者與健康對(duì)照組糞便中微生物群群落及其代謝范圍的變化。結(jié)果顯示，與健康組相比，肝硬化患者的GM中擬桿菌水平較低(4%vs. 53%)，變形桿菌水平較高(43%vs. 4%)[21]。Wu等探究了173例中國患者腸道乳酸菌的多樣性，包括HBV感染相關(guān)肝硬化(LC)組患者、因乙肝肝硬化而接受肝移植(LT)組患者和健康志愿者。與對(duì)照組相比，LC和LT組患者的腸道乳酸菌多樣性和乳酸桿菌組成的復(fù)雜性降低，主要表現(xiàn)在兩組的鼠李糖乳桿菌數(shù)量顯著減少，發(fā)酵乳桿菌頻率降低[22]。肝硬化患者常出現(xiàn)腸道通透性過高現(xiàn)象，即所謂的“腸漏癥”，這種腸屏障功能障礙被認(rèn)為是肝硬化幾種并發(fā)癥的重要致病因素。因此，乙肝肝硬化患者的GM改變可能會(huì)更加明顯，患者并發(fā)癥的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)一步增加。

2.3 腸道菌群與HCC

一直認(rèn)為HCC是由炎癥過程觸發(fā)的，但是CHB與肝硬化和HCC之間的具體機(jī)制仍未完全闡明。在HCC的發(fā)生和發(fā)展中常伴有內(nèi)毒素血癥和繼發(fā)性感染，而GM失衡可引起患者內(nèi)毒素生成增多，同時(shí)肝臟的解毒能力下降， GM可能在其中扮演著重要角色[23]。

潛在的革蘭陰性致病菌過度生長(特別是大腸埃希菌數(shù)量的顯著增加)及血液中LPS水平升高，都與HCC的發(fā)生有關(guān)[24]。另有一項(xiàng)研究顯示，不僅是菌群的種類不同，HCC患者的GM與健康對(duì)照組之間在微生物代謝、鐵的轉(zhuǎn)運(yùn)和能量產(chǎn)生方面也存在顯著差異[25]。Yu等在HCC動(dòng)物模型中證實(shí)，從二乙基亞硝胺給藥前4 d到注射后21 d，用多黏菌素B和新霉素(對(duì)大多數(shù)腸道革蘭陰性菌具有殺菌作用)對(duì)大鼠進(jìn)行治療，HCC結(jié)節(jié)的數(shù)量和大小明顯減小[26]。與之相似，Dapito等指出在長期慢性肝臟損傷、炎癥和纖維化情況下，GM產(chǎn)生的LPS對(duì)TLR4的激活促進(jìn)了HCC的發(fā)生，包括調(diào)節(jié)其快速增殖、促使肝細(xì)胞有絲分裂表皮調(diào)節(jié)素的表達(dá)和抑制細(xì)胞凋亡[27]。但是，考慮到HCC患者病史長，常合并多種疾病，GM失調(diào)的變化可能是多種因素的綜合結(jié)果，分辨其與HCC患者預(yù)后之間的具體關(guān)聯(lián)將是研究的一大難點(diǎn)。

3 HBV感染的GM調(diào)節(jié)

近年來，對(duì)GM的相關(guān)研究為乙肝相關(guān)肝病的治療提供了新思路，GM的調(diào)節(jié)治療越來越被重視，通過益生菌或糞便菌群移植(fecal microbiota transplantation, FMT)來調(diào)節(jié)GM的組成和功能，可能會(huì)改善GM失調(diào)并提高乙肝患者的預(yù)后。

3.1 益生菌

補(bǔ)充益生菌有助于恢復(fù)腸道微生態(tài)的平衡、修復(fù)腸道屏障和調(diào)節(jié)免疫功能。Mazagova首次描述了益生菌群在維持肝臟穩(wěn)態(tài)和慢性肝損傷小鼠模型中預(yù)防肝臟纖維化方面的有益作用[28]。復(fù)合益生菌可改善慢性肝病患者GM的異常狀態(tài)并減輕慢性炎癥反應(yīng)，但短期治療對(duì)調(diào)節(jié)腸道通透性或改善肝功能無明顯作用[29-30]。Liu等的研究結(jié)果表明，肝硬化患者應(yīng)用益生菌后大腸埃希菌數(shù)目減少，GM失調(diào)的癥狀改善[31]。

在肝病患者發(fā)生GM失調(diào)后，益生菌有助于人體重構(gòu)一個(gè)健康、復(fù)雜的微生物群。然而，由于人體腸道中存在數(shù)萬億個(gè)細(xì)菌，作為益生菌而接種的細(xì)菌數(shù)量可能不足以取代原有發(fā)生失調(diào)的細(xì)菌。雖然益生菌似乎是一種很有前途的治療制劑，但仍需更多的研究來判斷其有效性。

3.2 FMT

FMT是將來自健康供體的糞便懸浮液經(jīng)處理后導(dǎo)入患者腸道內(nèi)，以重建腸道微生態(tài)系統(tǒng)。FMT被認(rèn)為是調(diào)節(jié)GM的一種有前途的治療方法，已顯示在多種疾病(如炎癥性腸病、腸易激綜合征、神經(jīng)性厭食癥、多發(fā)性硬化癥等)中發(fā)揮作用[32-33]。FMT可能的作用機(jī)制包括調(diào)節(jié)GM組成、加強(qiáng)腸屏障功能、抑制病原體等。

作為一種新型治療方法，已有實(shí)驗(yàn)表明FMT在乙肝治療方面可能是有效的。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)方面，Wang等發(fā)現(xiàn)，肝性腦病大鼠模型中FMT對(duì)腸黏膜屏障功能的改變比益生菌具有更好的作用[16]。在臨床試驗(yàn)方面，對(duì)18名CHB患者進(jìn)行的一項(xiàng)研究顯示，F(xiàn)MT對(duì)乙肝e抗原陽性的CHB患者，特別是長期治療后仍無法停止口服抗病毒治療的患者，具有一定療效[34]。需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于易受感染的肝病患者來說，F(xiàn)MT治療的安全性尚不明確，這類患者通常會(huì)使用免疫抑制劑，因此有發(fā)生菌血癥的風(fēng)險(xiǎn)。另外，針對(duì)不同疾病，F(xiàn)MT的最佳給藥途徑、治療時(shí)間和反應(yīng)的持久性問題都需要進(jìn)一步的研究數(shù)據(jù)予以確認(rèn)。

4 結(jié)語

近年來的研究表明，GM的改化可能在誘導(dǎo)和促進(jìn)HBV相關(guān)肝病的進(jìn)程中發(fā)揮重要作用。目前對(duì)CHB患者GM失調(diào)的了解不斷增加，調(diào)節(jié)GM似乎是有潛力的治療方法，但該領(lǐng)域的可用數(shù)據(jù)仍然非常有限，需要更多的大規(guī)模、更深入的研究來揭示GM與HBV相關(guān)疾病之間的相互作用及其具體機(jī)制。