鮑志野 劉浩

肝移植是拯救終末期肝病患者的首選策略，肝移植術后并發(fā)癥如感染和排斥反應等一直是制約肝移植受者預后的重要因素，除此之外，腸道菌群失調導致的腹瀉、腹脹、腹痛等腹部不適，也會影響術后恢復。研究證實，腸道菌群與肝移植術后相關并發(fā)癥不無關系[1]。腸道微生物作為一個與人類健康息息相關的內在生態(tài)系統(tǒng)，在疾病的各個領域受到越來越多研究者的關注。人體腸道微生物基因數量是人體基因數量的100倍，在人體的代謝以及免疫穩(wěn)態(tài)調節(jié)中發(fā)揮重要作用，這些微生物在正常情況下對宿主無害或互利共生，構成人體的一個獨立“器官”。腸道通過腸肝軸與肝臟進行著解剖和功能上的雙重交互作用。隨著宏基因組測序技術以及生物信息學的不斷進步，可以更加精確地揭示微生物種類和遺傳多樣性。本文對腸道菌群的概念、肝移植術后腸道菌群失調的原因及對受者的影響進行綜述，并探討以腸道菌群為靶點診斷和治療肝移植術后腸道菌群失調的新思路。

1 腸道菌群的種類、作用與研究方法

1.1 腸道菌群種類

人類腸道寄居著1013～1014個微生物，其基因組是人類的100倍，腸道微生物又稱腸道菌群，對人體的代謝以及免疫穩(wěn)態(tài)發(fā)揮重要作用。這些微生物在正常情況下對宿主無害或互利共生，構成人體的一個獨立“器官”，參與機體代謝，并與其他器官相互關聯(lián)，成為機體代謝網絡中的重要組成部分[2]。研究發(fā)現，人體腸道菌群是差異化的，在成人階段是相對穩(wěn)定的，但是從兒童到老年各個年齡階段組成有所不同，而且眾多因素也會影響微生物群的多樣性，包括性別、體質量指數、飲食習慣、地域以及是否應用抗生素或者益生菌[3]。其它影響腸道菌群構成的因素包括腸道炎癥性疾病、代謝性疾病（如糖尿?。⒆陨砻庖咝约膊〉?。在正常人腸道菌譜中，常駐菌（擬桿菌門和厚壁菌門）占90%以上，過路菌（如變形桿菌、肺炎克雷伯菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌、產氣腸桿菌）不超過10%。各菌群間互相依存和制約，按一定比例組合，最終在量和質的水平上達到一定的生態(tài)平衡。

1.2 腸道菌群的生理作用和腸肝軸

結腸中的細菌大多數為厭氧菌，主要對膳食纖維等底物進行酵解。腸道菌群相關的兩個重要的代謝形式包括膽汁酸的代謝和短鏈脂肪酸（short chain fatty acid，SCFA）的形成。首先，腸道和肝臟之間有解剖上的交互關系，因此腸道菌群與肝臟分泌的膽汁酸之間存在著相互作用。初級膽汁酸由肝臟分泌后經膽總管進入腸道，如鵝去氧膽酸通過7α-脫氫酶轉化為石膽酸，以及膽汁酸轉化為脫氧膽酸，進而次級膽汁酸在結腸中被重吸收經門靜脈運回肝臟，完成腸肝循環(huán)。腸肝軸是指通過膽道和門靜脈所建立起來的一個聯(lián)系肝臟和腸道菌群的解剖和功能上的雙向關系[4]。肝臟作為第二道防火墻，針對腸道轉位來的有害物質予以清除[5]。因此一方面腸道菌群在初級膽汁酸向次級膽汁酸的轉化中發(fā)揮關鍵作用，另一方面，次級膽汁酸也可以影響腸道菌群的構成和數量。

其次，碳水化合物在結腸內被腸道菌群酵解成SCFA，包括醋酸、丙酸、丁酸等。SCFA是酵解的主要代謝產物，在結腸中濃度為50～200 mmol/L，可以結合特定的免疫受體，最終作為能量的來源，調節(jié)腸道上皮細胞完整性以及免疫交互的基因表達。由于SCFA都是水溶性的，很容易被轉運進結腸上皮細胞，進而調節(jié)基因表達，細胞增殖、分化和凋亡[6]。

1.3 腸道菌群和腸道免疫系統(tǒng)的相互作用

腸道菌群和免疫系統(tǒng)之間存在廣泛的交互作用[7]。腸道內的上皮、黏膜以及免疫細胞，可以通過分泌黏液、抗微生物肽或者腸腔內的免疫球蛋白來保持腸道微生物的穩(wěn)態(tài)，避免腸道菌群失調。腸道菌群及其產物從腸腔轉位進入肝臟，從而引起免疫反應[8]。腸道菌群能夠調節(jié)腸上皮的功能，同時腸上皮或者腸道菌群能夠激發(fā)固有免疫細胞和適應性免疫細胞的促炎和抗炎效應[9]。腸道菌群不僅能促進淋巴細胞的成熟，還能促進淋巴細胞的分化以及記憶性T細胞的產生[10]。

1.4 腸道菌群的研究方法

腸道菌群的研究一般包括組成以及功能的研究。多樣性研究一般是用于比較菌群的復雜性。Alpha多樣性指數中，Shannon多樣性指數（Shannon diversity index，SDI）用于研究肝移植受者體內腸道菌群的數目以及相對豐度[11]。高SDI值代表菌群種類豐富，分布相對平衡，低SDI值代表菌群種類相對少，限定性的某幾種菌群比較突出。Beta多樣性指數用于研究獨立樣本之間的差別，比如UniFrac分析就是用于比較健康對照人群與肝硬化人群之間的菌群差異，或者肝移植受者術前與術后的縱向比較[12]。宏基因組學和宏代謝組學可分別用來研究腸道菌群以及菌群產物的功能構成，對于腸道菌群失調的功能性結局是更好的研究方法[13]。還有研究應用生物信息學工具StrainSifter來定位感染患者血液中的微生物來源。

2 肝移植術后腸道菌群失調的危險因素

從解剖位置來看，肝臟70%的血供來自于腸道回輸到門靜脈的血液，它是防御腸源性抗原的第一道防線，也最容易暴露在腸源性刺激環(huán)境中。在一項針對40例肝移植受者的研究中發(fā)現，肝移植術后SDI明顯增高，術后早期腸球菌減少，有益菌群增加[14]。

2.1 肝移植術前終末期肝病模型評分

研究顯示終末期肝病模型（model for end-stage liver disease，MELD）評分高以及巴氏桿菌增多與肝移植術后死亡風險呈正相關，在多因素回歸分析中都是預測病死率的一個獨立因素[15]。MELD評分與葡萄球菌屬、腸球菌屬、腸桿菌數量呈正相關，與梭狀芽孢桿菌、毛螺菌屬、瘤胃球菌屬以及擬桿菌屬數量呈負相關[16]。雙歧桿菌/腸球菌的比例降低與MELD評分增加也具有相關性[17]。

2.2 肝移植圍手術期的營養(yǎng)狀態(tài)

研究表明多種營養(yǎng)素可以影響肝臟缺血-再灌注損傷的程度[18]。術前門靜脈高壓引起腸道淤血，進而導致黏膜萎縮[19]。研究顯示肝移植術前存在中-重度營養(yǎng)不良的患者，需要長時間使用全腸外營養(yǎng)（total parenteral nutrition，TPN）行營養(yǎng)支持，術中輸血量更多，重癥監(jiān)護室入住時間和住院時間延長，術后感染率及圍術期病死率均明顯升高，而TPN可引起腸道黏膜廢用性萎縮，導致腸道細菌移位以及腸源性感染的發(fā)生，攝入富含發(fā)酵奶、蔬菜、燕麥、咖啡和茶的飲食，可以使微生物的多樣性增加，術后90 d住院的風險降低[20]。

2.3 肝移植術中無肝期

肝移植手術存在無肝期，移植術后早期肝功能恢復也需要時間，門靜脈血流阻斷、重建會導致腸道血液回流淤滯，因此肝移植術后早期極易發(fā)生腸道菌群失調。Filos等[21]阻斷大鼠全肝血流后發(fā)現腸系膜淋巴結及肝臟均可培養(yǎng)出腸道細菌，門靜脈血內毒素水平亦明顯升高。肝移植術后早期感染可能與無肝期所致的腸黏膜缺血-再灌注損傷引起的腸道細菌或內毒素移位相關，且無肝期越長，腸黏膜損傷越嚴重。

2.4 圍手術期抗生素的使用

研究表明長期大量使用廣譜抗生素，在殺滅敏感致病菌的同時也殺滅了腸道常駐菌，而潛在的耐藥性條件致病菌大量繁殖，導致機體腸道菌群失調的發(fā)生[22]?？股氐氖褂门c腸道菌群失調的發(fā)生具有顯著的相關性，是目前導致腸道菌群失調的主要原因，經過半個世紀抗生素的應用，目前抗生素所帶來的對于耐藥以及腸道菌群的負面效應已經逐漸顯現出來。

2.5 肝移植術后免疫抑制劑的長期大量使用

肝移植術后受者免疫功能一直處于抑制狀態(tài)，腸道菌群失調發(fā)生率高。他克莫司能降低腸道微生物的豐度，尤其是產丁酸鹽的微生物。通過比較依維莫司和他克莫司分別聯(lián)合嗎替麥考酚酯治療對腎移植受者糞便微生物群的影響發(fā)現，應用不同免疫抑制方案會導致產生不同的腸道菌群譜[23]。霉酚酸酯類藥物能引起腸道菌群的改變，從而可能導致該類藥物相關的腸道并發(fā)癥的發(fā)生[24]。

3 肝移植術后腸道菌群失調對受者的影響

3.1 免疫系統(tǒng)

目前針對肝移植術后腸道菌群的研究大多數來自于動物實驗。首先，在肝移植術后出現急性排斥反應（acute rejection，AR）時，腸道菌群會發(fā)生改變，肝移植術后腸道菌群失調可以作為診斷AR的敏感指標[25]。在一項大鼠肝移植術后AR模型中，術后2周擬桿菌明顯增多，而雙歧桿菌則在術后先減少再恢復[26]，這可能與內毒素增加以及細菌轉位有關。其次，慢性排斥反應的標志性病理表現為小膽管的消失和再形成，肝移植術后大鼠慢性膽管增生會導致移植肝失功，與正常組大鼠比較，同基因異體肝移植組大鼠的腸道雙歧桿菌和乳酸菌數量明顯減少，而腸球菌和腸桿菌的數量則相應增加[27]。

3.2 術后并發(fā)癥

一項納入177例肝移植受者的研究通過分析腸道菌群對肝移植術后1年內的影響，發(fā)現腸道菌群的改變（擬桿菌屬和毛螺菌屬減少、腸球菌增加）與多重耐藥菌的定植有關（尤其是耐萬古霉素的腸球菌），并與術后出血、膽瘺和膽道狹窄相關[28]，多重耐藥菌的定植是腸道菌群失調持續(xù)存在的一個重要標志。

3.3 免疫抑制劑使用

微生物制劑能影響免疫抑制劑的吸收和代謝，研究發(fā)現腸道普拉梭菌能把他克莫司轉變?yōu)槊庖咭种茝姸雀醯膹秃衔颷29]。同時，鈣調磷酸酶抑制劑也能影響腸道菌群和腸道屏障，在小鼠的皮膚移植模型中，低劑量的他克莫司聯(lián)合糞便菌群移植（fecal microbiota transplantation，FMT）可以控制排斥反應[30]。與過低或者過高的他克莫司濃度相比，適當的他克莫司濃度能夠維持大鼠正常的移植肝功能以及穩(wěn)定的腸道菌群。研究發(fā)現，環(huán)孢素可以減輕大鼠移植肝損傷，部分恢復腸道菌群，減輕排斥反應[31]。

4 肝移植術后腸道菌群失調的治療

目前，針對腸道菌群失調的治療手段主要包括口服抗生素和選擇性消化道去污（selective decontamination of the digestive tract，SDD）、益生菌輸入以及FMT。

4.1 口服抗生素和選擇性消化道去污

有研究表明肝移植術前應用抗生素能減輕肝臟損傷[32]。肝移植術后SDD的應用一直存在爭議。但是Katchman等[33]則認為SDD（應用黏菌素、慶大霉素和制霉菌素）并不能降低肝移植術后感染的發(fā)生率，只能改變感染類型的分布，即革蘭陽性球菌感染代替革蘭陰性球菌感染。并且，SDD還可能增加多重耐藥的風險，因此建議肝移植術后慎用SDD，需要進一步的隨機對照試驗研究來支持。

4.2 益生菌輸入

與腸道中復雜且數量龐大的菌群相比，口服益生菌經過消化道抵抗到達腸道中的數量已經很少，但仍舊可以對腸道菌群產生較大的影響。腸道菌群的代謝物SCFA通過致病菌的細胞內酸化來控制多重耐藥腸桿菌的生長[34]。研究發(fā)現，包含雙歧桿菌和乳酸菌的益生菌通過重建肝移植術后腸道菌群，不僅明顯減輕肝臟缺血-再灌注損傷，還能有效改善腸道屏障功能。一項單中心研究發(fā)現對于膽道非吻合口狹窄的患者，益生菌對于預防膽道并發(fā)癥也有幫助[35]。另一項單中心研究發(fā)現益生菌可以有效地降低肝移植術后感染并發(fā)癥發(fā)生率[36]。有益菌群還可以抵抗耐萬古霉素的腸球菌感染[37]。

4.3 糞便菌群移植

FMT 是一種將健康志愿者的糞便菌群移植給患者，以重建正常腸道菌群的治療方法。研究發(fā)現FMT對于多重耐藥菌有較好的療效[38]，同時也減少了耐藥基因的傳播[39]。對于多次復發(fā)的艱難梭菌感染，如果抗生素治療無效，美國傳染病協(xié)會（Infectious Disease Society of America，IDSA）和美國健康管理流行病協(xié)會（Society for Healthcare Epidemiology of America，SHEA）都推薦采用FMT[40]。艱難梭菌感染一般在實體器官移植術后56 d高發(fā)，肝移植受者發(fā)生率約為11%[41]。一項納入94例實體器官移植受者的多中心回顧性研究發(fā)現，單次FMT后1個月時艱難梭菌感染治愈率為63.8%，3個月時為58.7%[42]。

FMT 可以通過上、下消化道介入，一項系統(tǒng)性回顧分析顯示，通過下消化道移植的方法成功率高于上消化道，其中通過上消化道移植成功率為76% ，通過保留灌腸移植成功率為 95% ，經結腸鏡移植成功率為89%[43]。商品化的口服腸溶性糞便膠囊治療腸道微生態(tài)紊亂性疾病在未來可能成為現實[44]。

FMT的臨床應用主要面臨兩個并發(fā)癥：感染和誤吸。DeFilipp等[45]的研究表明，通過篩查糞便捐獻者，對于減少FMT過程可能導致不良感染事件的微生物傳播很重要。FMT操作的過程需保持警惕，尤其是對于有誤吸風險的器官移植受者。目前FMT仍然是改善腸道菌群失調的首選方案。

5 小 結

腸道菌群在調節(jié)肝臟代謝以及免疫應答方面發(fā)揮重要的作用，肝移植術后腸道菌群的穩(wěn)態(tài)與機體的免疫微環(huán)境相互影響、互為因果，共同影響著肝移植受者的預后。目前我們對腸道微生物與肝移植術后的生理經過的認識在不斷加深。今后隨著對肝移植術后受者的研究以及動物實驗研究的深入，腸道微生物以及相關制劑將不斷改善移植肝功能，減少肝移植術后并發(fā)癥，給肝移植受者帶來更大獲益。