蔣小鈴 何毅懷 萬典緯 劉霞 邱隆敏

遵義醫(yī)科大學附屬醫(yī)院1感染科，2院感科（貴州遵義563000）

慢性肝臟疾病在我國比較常見，2020年我國慢性肝臟疾病總人數(shù)超過4.47 億（包括肝炎病毒感染、酒精性肝病、代謝相關脂肪性肝病、藥物性肝損害等），進展為終末期肝病常見，嚴重影響了國民身體健康及社會經(jīng)濟的發(fā)展［1］。內(nèi)毒素（endotoxin）主要存在于革蘭氏陰性桿菌細胞壁的外膜，其主要毒性效應成分為脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）。菌群過度生長、繁殖、死亡，可以釋放出內(nèi)毒素。慢性肝病的患者可出現(xiàn)腸道菌群生態(tài)失調(diào)、小腸細菌過度生長（small intestinal overgrowth，SIBO）、腸道屏障的破壞、全身免疫功能障礙，引起細菌易位（bacterial translocation，BT）和內(nèi)毒素攝取增加，導致疾病的發(fā)生［2］。內(nèi)毒素進入血液循環(huán)引起機體發(fā)生病理改變時，稱為內(nèi)毒素血癥（endotoxemia）。內(nèi)毒素血癥是肝病進展的重要危險因素之一，腸道屏障的破壞可促進腸道細菌生態(tài)失調(diào)，并增加從門靜脈進入肝臟的內(nèi)毒素量，可引起持續(xù)的慢性炎癥和進行性的肝損傷；而在肝臟因素方面，低劑量的內(nèi)毒素可誘發(fā)肝損傷，這在健康個體中不會發(fā)生。

1 內(nèi)毒素的生物活性

脂多糖是革蘭氏陰性菌的主要毒力因子之一，由三個不同的結構域組成：脂質(zhì)A、核心多糖、O 抗原。脂質(zhì)A 是脂多糖的疏水結構域，能將脂多糖錨定在細胞膜上，也是人類先天免疫系統(tǒng)識別的主要脂多糖表位。因此，脂質(zhì)A 是脂多糖中最具免疫活性的成分。脂多糖首先與脂多糖結合蛋白（lipopolysaccharide binding protein，LBP）結合，后結合至其受體CD4，經(jīng)與Toll 樣受體4（Toll like receptor 4，TLR-4）、髓樣分化因子2（myeloid differentiation factor 2，MD-2）復合物相互作用，以及與Toll 白細胞介素1 受體（Toll like receptor，TIR）域包含的接頭誘導的干擾素-β，激活下游信號，刺激細胞因子和趨化因子釋放并上調(diào)炎癥因子，可引起機體產(chǎn)生一系列病理生理改變，如刺激白細胞產(chǎn)生致熱源引起發(fā)熱反應，激活單核-吞噬系統(tǒng)產(chǎn)生炎性介質(zhì)引起炎癥反應等，直接或間接損傷肝細胞［3］。

2 內(nèi)毒素在體內(nèi)的代謝過程

內(nèi)毒素在正常體內(nèi)代謝過程主要有：（1）來源：①外源性：如服用含有細菌的藥物、食物等；②內(nèi)源性：腸道屏障功能的破壞致內(nèi)毒素被吸收進入血液循環(huán)；某些感染性疾病如敗血癥；有效的抗感染治療后細菌壞死、崩解。（2）分布：脂多糖大多分布在肝臟和脾臟。（3）清除：機體可通過多種機制去除脂多糖，脂多糖的清除速度主要決定于脂多糖的類型及聚集程度，如：LBP 與脂多糖結合并將脂多糖轉移至高密度脂蛋白上，中和了脂多糖，減少了激活TLR-4 分子的幾率［4-5］；降解脂質(zhì)A 部分以降低其活性酶；或直接被肝臟和脾臟攝取后滅活。此外，脂多糖還通過與血清脂蛋白、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白和乳糜微粒、載脂蛋白apoE 和apoA-I 等脂蛋白結合，并被送至肝細胞、Kupffer 細胞或肝竇內(nèi)皮細胞，導致脂多糖的清除，而沒有顯著的炎癥細胞激活［6］。（4）降解：脂多糖降解的主要場所是肝臟。（5）排泄：降解后的脂多糖可經(jīng)過腸道、膽道、腎排出。

3 腸源性內(nèi)毒素血癥的形成機制

人類腸道內(nèi)含有多種微生物群落，腸道與微生物群具有共生關系，它們在與宿主的共生關系中促進新陳代謝和消化，腸道微生物群有助于消化、合成維生素和抵抗病原體在腸道的定植，但也包含潛在的致病細菌，在生長代謝的過程中可產(chǎn)生少量的內(nèi)毒素，此時腸道黏膜中的嗜中性粒細胞、巨噬細胞等細胞可通過非特異性識別和清除細菌及細菌產(chǎn)物（主要為內(nèi)毒素），因此由腸道進入血液循環(huán)的內(nèi)毒素則減少［7］，加上肝臟是機體最大的“解毒工廠”，具有強大的解毒作用，Kupffer 細胞會進一步吞噬及清除脂多糖，因而脂多糖不會對機體產(chǎn)生損害，甚至部分研究發(fā)現(xiàn)少量的脂多糖對機體固有免疫功能的維持具有積極作用。但當機體因內(nèi)源性或外源性因素導致腸道菌群失衡或腸黏膜屏障功能受損，腸道吸收入血的內(nèi)毒素明顯增加，形成了腸源性內(nèi)毒素血癥（intestinal endotoxemia，IETM）。IETM 的形成機制包括以下幾方面。

3.1 腸道細菌過度生長 人類腸道中定植了1 013～1 014 種細菌，主要以厭氧菌為主（大部分為擬桿菌和厚壁菌）。腸道菌群通過分泌生物活性代謝物參與宿主的代謝，當機體處于正常生理狀態(tài)時，腸道菌群與機體保持動態(tài)平衡。肝臟是第一個通過門靜脈血暴露于腸道微生物代謝物的器官。因此，腸道微生物群落在肝臟穩(wěn)態(tài)中起著至關重要的作用，腸道微生物生態(tài)學中的生態(tài)失調(diào)可以產(chǎn)生對肝臟具有直接影響的微生物代謝物和成分［8］，同樣，肝臟也可通過初級膽汁酸影響腸道微生物生態(tài)學。慢性肝病患者的腸道菌群失調(diào)，容易導致SIBO 的發(fā)生［9］，腸道菌群與機體保持動態(tài)平衡被破壞，腸道屏障的通透性增加，這促進了細菌與細菌產(chǎn)物尤其是脂多糖的吸收；且慢性肝病患者的腸道運動功能減退，也可導致SIBO，從而引發(fā)IETM。

3.2 膽汁酸分泌障礙 膽汁酸介導膳食脂質(zhì)的吸收，可通過法尼醇X 受體誘導的抗菌肽（如血管生成素1 與RNase 家族成員）產(chǎn)生直接的抗菌作用，可防止細菌過度生長并促進腸上皮的完整性。膽汁酸及其鹽類還可使內(nèi)毒素分子分解成無毒的亞單位或被聚合成膠態(tài)分子，其還有一定的抑菌及調(diào)節(jié)腸道pH 的功能。肝病患者肝臟膽汁酸分泌、排泄障礙，腸道抑菌及調(diào)節(jié)pH 功能隨之減退，腸道內(nèi)毒素產(chǎn)生增多、清除能力減退。膽汁淤積時血中膽鹽使腸黏膜屏障功能受損，增加內(nèi)毒素的吸收；膽汁酸水平過高還可抑制Kupffer 細胞對內(nèi)毒素的攝取與清除［10］。

3.3 免疫功能低下 肝臟是清除各種細胞因子（如白介素-1、白介素-6 等）的重要部位，慢性肝病患者細胞免疫和體液免疫功能均有明顯下降，中性粒細胞是抵御細菌感染的第一道防線，慢性肝病患者的中性粒細胞的吞噬活性降低，這會導致外周血中細胞因子的持續(xù)增高，引起炎癥反應［11］。而內(nèi)毒素的吸收及細菌易位的增多會導致炎癥因子持續(xù)升高。除此以外，單核細胞功能受損、肝內(nèi)巨噬細胞吞噬能力不足、持續(xù)暴露于細菌產(chǎn)物（主要是內(nèi)毒素）、降低的補體水平（主要為C3），也可削弱機體識別和殺滅細菌的能力，使促炎因子的激增［12］，但這些炎癥因子卻無法與抗炎因子平衡，使得IETM 進一步發(fā)展。

3.4 腸道屏障的破壞 腸上皮是管腔共生和致病微生物群落與黏膜免疫系統(tǒng)之間的物理和生化性屏障。腸道屏障有防止病原微生物和有毒的物質(zhì)進入門靜脈系統(tǒng)；調(diào)節(jié)營養(yǎng)物質(zhì)、電解質(zhì)和水從管腔進入循環(huán)的作用［13］。TANG 等［14］使用調(diào)節(jié)慢性乙醇處理的小鼠的mRNA 和腸道緊密連接蛋白的蛋白表達降低，腸道通透性和內(nèi)毒素血癥增加；GUO 等［15］研究表明，廣譜抗生素對腸道微生物群的消耗會損害腸道屏障功能，增加腸道通透性，并促進共生細菌從腸道到肝臟的易位，導致肝臟中T 細胞反應的抑制和乙型肝炎病毒（hepatitis B virus，HBV）感染的延長；肝硬化形成的門脈高壓、腸道微生物群的改變、炎癥和氧化應激導致腸道屏障的破壞［16］和細菌易位。而腸道屏障損傷造成的細菌易位以及內(nèi)毒素進入血液循環(huán)形成的IETM 可引起炎癥反應，從而引起或加重肝臟損傷。

3.5 肝臟不能有效清除內(nèi)毒素 肝臟是清除內(nèi)毒素的主要器官，肝細胞是參與內(nèi)毒素攝取的主要細胞類型，慢性肝病患者由于門靜脈壓力增高導致門-體分流，腸道內(nèi)毒素經(jīng)吸收后入血，未流經(jīng)肝臟被滅活，而是直接進入體循環(huán)；另一方面，門脈高壓時，肝臟回流的淋巴液增加，內(nèi)毒素也可通過腹腔-胸導管直接進入體循環(huán)，導致IETM。

4 代謝性內(nèi)毒素血癥的形成機制

CANI等［17］報道，連續(xù)4周高脂肪飲食喂養(yǎng)的小鼠血清脂多糖水平與連續(xù)注入脂多糖以引導小鼠產(chǎn)生代謝性內(nèi)毒素血癥的脂多糖血清水平相似，飲食引起的代謝性內(nèi)毒素血癥（metabolic endotoxemia）會導致低度炎癥狀態(tài)，是代謝相關脂肪性肝病（metabolic associated fatty liver disease，MAFLD）進展的觸發(fā)因素。

4.1 高脂飲食改變腸道微生態(tài) 如前所述，腸上皮作為機體的一道有效屏障，可防止病原體和有毒物質(zhì)進入血循環(huán)，而長期的飲食結構改變（如高脂飲食）可以促進革蘭氏陰性桿菌的生長，增加硬壁菌門和擬桿菌門占細菌總數(shù)的比例［18］。MAFLD患者中約半數(shù)患者出現(xiàn)在小腸內(nèi)細菌生長過度。

4.2 代謝相關脂肪性肝病破壞腸道屏障的完整性 腸上皮細胞的緊密連接由occludin、caudins 及連接黏附分子等組成的復合體，是腸黏膜完整性和通透性維持的主要組成部分。肥胖和糖尿病還可改變腸上皮結構，特別是腸道近端和遠端的黏膜上皮，降低緊密連接相關蛋白的表達，可增加脂多糖對腸黏膜的粘附，增加細菌或脂多糖的易位的幾率，脂多糖進入循環(huán)后，通過與TLR-4 和細胞表面糖蛋白14（cluster of differentiation 14，CD14）結合，持續(xù)產(chǎn)生炎癥因子，引起全身炎癥反應；脂多糖也可被腸細胞吸收到帶有乳糜微粒的循環(huán)中，并通過淋巴液輸送到肝臟中［19］。

4.3 高脂飲食減少胃腸激素分泌 腸道是人體最大的內(nèi)分泌器官，分泌長激素釋放多肽（ghrelin）、胰高血糖素樣肽（GLP-1、GLP-2）、肽YY（PYY）、胃泌酸調(diào)節(jié)素（OXM）等胃腸道激素［20-21］，調(diào)節(jié)機體能量代謝。

5 內(nèi)毒素損傷肝細胞的機制

5.1 腸道屏障破壞與菌群失調(diào) 當機體處于正常生理狀態(tài)下，到達門靜脈的少量內(nèi)毒素，可經(jīng)由肝臟中的Kupffer 細胞所吞噬，肝細胞可不發(fā)生損傷，這得益于腸道-肝臟的調(diào)節(jié)軸。正常情況下，腸道屏障是機體接觸外源性物質(zhì)的第一道屏障，而對于逃逸第一道屏障的外源性物質(zhì)（如內(nèi)毒素、各種抗原或炎癥因子），則會被肝臟構成的第二道屏障所攔截，即Kupffer 細胞，形成腸-肝軸。腸-肝軸的相互調(diào)控作用是通過門靜脈系統(tǒng)的血液循環(huán)（直接將腸源性產(chǎn)物運輸至肝）和肝臟的反饋通路（膽汁和抗體通過肝臟運輸至腸）建立的［22］。腸道屏障是由腸道黏膜和血管內(nèi)皮組成的解剖和功能結構，腸相關淋巴組織構建了一個具有防御性和耐受性的局部免疫環(huán)境，肝臟作為與腸淋巴組織相關的一個器官，有助于免疫監(jiān)視［23］。免疫系統(tǒng)是維持微生物群與宿主共生關系的橋梁，腸道微生物對宿主免疫系統(tǒng)有一定的調(diào)節(jié)作用，而免疫系統(tǒng)對腸道微生物的組成有反向影響。ZHENG 等［24］發(fā)現(xiàn)，在慢性乙型肝炎患者中，腸道微生物群發(fā)生了變化，雙歧桿菌（優(yōu)勢菌群）的比例逐漸降低，表明腸道微生物群的改變與乙型肝炎患者的疾病進展有關；LLOPIS 等［25］使用組織學評分系統(tǒng)（酒精性肝炎評分）來確定酒精性肝炎的嚴重程度，并且還確定了鏈球菌以及雙歧桿菌和腸桿菌在重癥患者中的過量生長：鏈球菌和腸桿菌的數(shù)量均與酒精性肝炎評分呈正相關，腸桿菌的數(shù)量也與血清膽紅素水平呈正相關；BAJAJ 等［26］給予酒精性肝病患者口服利福昔明后發(fā)現(xiàn)革蘭陰性桿菌韋榮球菌的數(shù)量較未服用利福昔明組少，因此表明，當腸道有益菌群減少時，不僅失去了對抗致病菌感染的能力，還可以導致條件致病菌數(shù)量明顯上升，在新的失調(diào)條件下，微生物群的改變可通過產(chǎn)生機會感染導致致病傾向，損害了局部免疫反應。菌群失調(diào)造成腸道內(nèi)毒素增加，進入門靜脈的內(nèi)毒素也因此增加，肝臟持續(xù)暴露于過量的抗原刺激中，進一步引起或加重損傷。腸道屏障的破壞導致周圍的細菌和細菌產(chǎn)物易位的增加，進一步增加了內(nèi)毒素進入門靜脈過量產(chǎn)生的可能，這些分子可以通過TLR 配體影響Kupffer 細胞的表型，進一步刺激Kupffer 細胞的產(chǎn)生炎性介質(zhì)，引起肝臟損傷。

5.2 脂多糖通過信號轉導損傷肝細胞 小劑量內(nèi)毒素對肝臟免疫作用表現(xiàn)為激活，大劑量則表現(xiàn)為免疫抑制，Kupffer 細胞的分泌功能增強，釋放大量炎性介質(zhì)，造成對肝細胞的“二次打擊”［27］。TLR-4 屬于入侵病原體誘導促炎反應的TLR 家族，內(nèi)毒素通過脂多糖激活TLR-4 觸發(fā)炎癥信號級聯(lián)，主要有兩個途徑：一是CD14 分子依賴途徑：脂多糖與LBP 結合，形成與Kupffer 細胞表面的CD14 結合的可溶性復合物，激活TLR-4，導致炎癥細胞因子產(chǎn)生；二是CD14 非依賴途徑：脂多糖還可與脂蛋白結合，然后被轉運至肝臟，其中介是sCD14，肝臟是sCD14的主要來源，其可接受脂多糖形成膜結合的CD14［28］。兩種途徑最終激活Kupffer細胞內(nèi)信號轉導系統(tǒng)，刺激炎癥因子的合成與釋放，如白介素、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）等，從而激活循環(huán)中的炎癥中性粒細胞［29］。

6 內(nèi)毒素血癥與肝臟疾病

6.1 內(nèi)毒素血癥與肝硬化 細菌感染是肝硬化患者病情進展的重要原因，而絕大多數(shù)感染是由腸道革蘭氏陰性菌引起。在肝硬化中，門脈高壓可促進BT 并增加血清內(nèi)毒素水平，內(nèi)毒素通過誘導全身和內(nèi)臟血管舒張，并通過TNF-α 觸發(fā)肝臟炎癥反應，加重門脈高壓［30］。血栓素（Thromboxane，TX）在纖維化門脈高壓的發(fā)展中起著重要作用，并且Kupffer 細胞衍生的TXA2 能介導門脈循環(huán)的血管收縮作用的高反應性，早期纖維化的雙重壓力激活Kupffer 細胞［31］，從而增加釋放TXA2，導致門靜脈阻力增加并最終導致肝臟微循環(huán)功能障礙。

6.2 內(nèi)毒素血癥與酒精性肝病 腸道微生物群在宿主免疫反應方面發(fā)揮著重要作用，共生菌塑造了腸道黏膜的完整性，在長期大量飲酒的情況下，腸道內(nèi)容物中的酒精與微生物的成分直接接觸，對細菌的生長有直接和選擇性的影響，會降低細菌多樣性，直接或間接改變微生物群的組成，由腸道菌群產(chǎn)生的碳水化合物發(fā)酵產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇，酒精在腸道中的氧化則會導致乙醛濃度增加，這是乙醇代謝的第一個也是毒性最大的產(chǎn)物，可以改變腸道通透性與微生物群穩(wěn)態(tài)，乙醛本身是乙醛代謝改變導致線粒體功能障礙從而使其累積的原因，它通過與氨基、羥基和巰基的相互作用于蛋白質(zhì)和DNA 形成加和物直接損傷肝細胞［32］。另外，酒精誘導的脂多糖激活TLR-4 受體復合物導致下游激活核因子κ-β 通路并誘導促炎因子和趨化因子，可增加腸道通透性，從而放大酒精引起的初始腸道滲漏和肝臟疾病過程［33］。

6.3 內(nèi)毒素血癥與MAFLD MAFLD 是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)，其特征是脂肪在肝臟中堆積。腸道來源的脂多糖通過門靜脈進入肝臟，通過與細胞表面的TLR-4 復合物結合并隨后誘導炎性細胞因子的產(chǎn)生來激活Kupffer 細胞，繼而產(chǎn)生瀑布效應，釋放氧自由基，損傷肝細胞［34］，這在MAFLD 的肝損傷中起著關鍵作用。另一方面，脂多糖還可激活巨噬細胞最終加劇肝臟脂肪變性，且TNF-α 能加劇肝細胞線粒體功能障礙病誘導線粒體釋放細胞色素C，導致脂質(zhì)過氧化，也可加劇肝損傷［35］。MAFLD 的動物模型中門靜脈內(nèi)內(nèi)毒素水平較高，且肝臟病理隨內(nèi)毒素水平的升高而加重。但也有發(fā)現(xiàn)MAFLD 患者血清內(nèi)毒素水平并不比正常人高，但微量內(nèi)毒素可能對脂肪變性的肝臟造成損傷［36］。

6.4 內(nèi)毒素血癥與肝衰竭 BT、炎癥和免疫紊亂在肝衰竭發(fā)病機制中起著重要作用，易位的脂多糖會誘導炎癥因子的產(chǎn)生，如TNF-α，TNF-α 水平較低時，Kupffer 細胞可有效清除脂多糖，然而當全身脂多糖水平較高時，Kupffer 細胞不能有效清除脂多糖，肝衰竭患者發(fā)生感染、免疫紊亂和單核細胞功能障礙可能極大，當肝功能受損時，Kupffer 細胞功能受損和內(nèi)毒素血癥可引起持續(xù)的免疫激活、炎癥和活性氧刺激，肝毒素（對肝臟有害的化學物質(zhì)）水平持續(xù)升高，不僅可直接損傷肝細胞，還可釋放到血液循環(huán)中引起全身免疫障礙，進一步加重肝損傷，甚至出現(xiàn)多器官功能衰竭［37］。

7 內(nèi)毒素血癥的防治

內(nèi)毒素血癥正在成為導致多種慢性疾病的重要促成因素，早期預警及治療可有效阻止或緩解病情的加重。內(nèi)毒素血癥的治療方式：（1）一般治療：針對原發(fā)病或基礎疾病進行治療，如保護肝臟、降低酶學水平、糾正機體酸堿平衡失調(diào)及休克、營養(yǎng)支持、保護重要臟器等；（2）盡早及時的使用抗生素：細菌感染是慢性肝臟疾病進展到后期常見的并發(fā)癥，因此，早期診斷和有效合理的使用抗生素是細菌感染改善和提高預后效果的重要原因，選用的抗生素的一般是選擇肝毒性較小、主要針對革蘭氏陰性細菌的抗生素，如頭孢哌酮或喹諾酮類，具體療效可根據(jù)抗感染結果進行調(diào)整；（3）微生態(tài)治療：益生菌是非病原微生物，可以通過恢復正常微生物群來緩解腸道疾病，并為宿主提供整體健康益處。它可以選擇性地保護腸道細菌（雙歧桿菌和乳酸桿菌）的生長，增加人體對入侵病原體的天然抵抗［38］；（4）傳統(tǒng)中藥治療：由于面臨著抗生素耐藥的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)中藥治療也可作為抗內(nèi)毒素的一種治療方式，常用的有大黃、丹參、四君子湯等，在慢性肝病并發(fā)感染時也可發(fā)揮一定的作用［39-40］；（5）其他治療：肝移植是慢性肝臟疾病進展到終末期的唯一可證實的能延長患者生存期的治療方式。近年來，新興發(fā)展的人工體外肝臟支持系統(tǒng)（Artificial extracorporeal liver support system，ALSS）在治療慢性肝臟疾病中有著重要作用，ALSS 已被發(fā)現(xiàn)是安全的，并已證明在改善生物化學、血液動力學及肝性腦病方面有一定的益處，它能去除水溶性和白蛋白結合毒素，以維持正常的血清化學，防止進一步的肝損傷，并為潛在的肝再生或肝恢復，以及過渡到肝移植創(chuàng)造環(huán)境［41］。

8 結論與展望

腸道菌群的失調(diào)及腸道屏障的損傷與內(nèi)毒素血癥相關，而內(nèi)毒素與慢性肝病之間有著密切的聯(lián)系，但它們之間是怎么促進或者是怎么相互影響目前并沒有明確的結論。腸道微生物組、腸道屏障、內(nèi)毒素和肝臟之間的關系研究需要進一步進行機制研究。對腸道和肝臟之間相互作用的研究說明，基礎科學研究應該考慮身體所有部位之間的相互作用，而不是單個細胞或組織中的事件。隨著技術進步，已經(jīng)確定的影響因素也可以用作生物標志物，并開發(fā)功能測定，以便更及時地檢測疾病和更準確的計算風險。