肝纤维化是一个病理生理动态过程,由各类致病因子引发的肝内结缔组织异常增殖。肝脏与肠道在疾病发生与发展中有一定的相关性,肝同肠道间的解剖与功能联系具备一定特殊性——肝中75%的血液源自门静脉,内含众多营养成分以及有益菌,然也有一定量的杂质与有害菌^[1]。随着肠道菌群与肝纤维化的深入研究,在慢性肝病的发展过程中发现了肠道菌群构比的改变,提示肠道菌群与肝纤维化进程存在一定的相关性,但具体详细的影响机制仍在进一步研究中。肠道微生态改变与肝脏疾病的形成发展显著相关^[2],对肝硬化(LC)患者病情发展可能起到促进作用^[3]。肠道菌群的失调使有毒代谢产物增加,导致肝脏的炎症损伤,加重肝脏病变并促进慢性乙肝向LC的发展,严重影响患者预后^[4]。目前,肠道菌群已成为肝纤维化进程的研究热点之一,而肠道菌群影响肝纤维化进程的相关机制仍是当今研究的争论焦点。

人体胃肠道属于一类复杂、庞大的微生态系统,构成含细菌、病毒、古生菌以及真菌等,其总量约10¹⁴个。此类正常肠道中的微生物群体有“肠道菌群”之称。健康成人主要的肠道菌群是细菌,有55属,种类量超过了1 000, 厌氧菌在其中占绝对优势,此类菌中主要是双歧杆菌与类杆菌。此外,肠道菌群有“第二基因组”之称,负责对330万个左右的基因进行编码,同时内含众多关键性遗传信息^[5]。这些菌门中,丰度最高的为拟杆菌门,厚壁菌门次之,丰度较低的为变形菌门与放线菌门^[6]。其多样性、构成同诸多因素显著相关,包括个体差异、年龄、饮食等^[7-8]。庞大的菌群生态系统也在维持着肠道的结构。肠道菌群为微生物群的关键构成之一,对肠黏膜的通透性与完整性起维持作用,肠道菌群的相对丰度改变能够使生理平衡发生变化,引发肠内外病变。肠道微生物在早期肝病肝损伤方面起到一定诱导与促进作用^[9]。

近年来,人们对益生菌功能的研究日益深入,有关益生菌对宿主的作用、益生菌调节肠道生理功能、益生菌与肠道黏膜免疫关系、益生菌在调节肠道微生态菌群平衡中的作用等方面的研究已有大量相关报道。肠道微生态系统在机体中占有重要地位,关系到人类体内正常代谢、自身免疫、血压调控、过敏反应、对抗癌症的生理功能,该微生态系统一旦失调,就会直接或间接地引起相应生理功能的改变,进而引发疾病。

基于细菌于肠道内的数量占比,存在优势菌群、次要菌群之分。前者系肠道菌群内占多数或为较大种群密集度表现的细菌,含类杆菌属、梭菌属、优杆菌属、瘤胃球菌属以及双歧杆菌属等专性厌氧菌。此类肠道菌群对于宿主表现出一定生理活性,同整个菌群机能存在显著联系,关系到菌群对宿主的生理病理影响。后者以需氧菌(或兼性厌氧菌)为主,包括链球菌、大肠杆菌等,存在高流动性表现,具备潜在致病性。正常状态下,两种菌群保持平衡状态,共同参与人体的生理反应。当各类因素引发机体环境失衡时,会破坏肠道微生物所有菌群的生态平衡,改变上述两类肠道菌群在细菌数量、占比、种类、存活部位与生物机能。影响菌群失调的因素复杂多样,主要包括年龄、疾病、压力、饮食、生活作息。若人的精神压力长时间呈高强度状态,会降低肠道中有益菌乳酸杆菌量,反之上调大肠埃希菌此潜在优势菌量^[10]。乙肝感染可改变人体肠道菌群结构,减少慢性乙肝患者肠道菌群的多样性,使双歧杆菌、罗氏菌属及类杆菌等益生菌数量显著降低,而肠球菌、肠杆科细菌及酵母菌等条件致病菌显著增多^[11]。

在肝脏修复愈合期间,肝脏损伤大多并发肝纤维化,若未及时消除损伤因素,纤维化长时间存在,可演变为LC。其病因众多,临床领域以病毒性肝炎、自身免疫性疾病、脂肪肝与酒精肝等为主。近年研究结果显示,在慢性肝病变方面,肠道菌群的构成、活性与丰度见某种程度的变化^[12-15]。肝纤维化为各类病因所致肝损伤后细胞外基质(ECM)沉积(或瘢痕产生)的过程,若未获得有效控制,会演变成LC,严重的会恶化为肝癌。临床试验发现,进展期肝纤维化患者大多合并大肠杆菌和变形杆菌量的提高表现,还有厚壁菌门的下降^[16]。

肠道菌群失调与肝纤维化的发生密切相关。肝纤维化的发生可导致肠道菌群的失调,同样,肠道菌群的失调也会加剧肝纤维化进程^[17]。随着肝脏疾病的不断增长及对慢性肝病的不断深入研究,肝纤维化的发展和肠道菌群间存在密切关系。王杏雨等^[18]研究发现益生菌治疗可提高慢性乙肝患者肠道有益菌的含量,并使条件致病菌含量下降, 与此同时,患者肝功能指标(AST、ALT、TBIL)及肝纤维指标(HA、LN、PCIII、IV-C)均显著下降,肝功能得到了不同程度的改善。郑婷婷等^[19]研究发现慢性乙肝患者中拟杆菌门丰度显著高于健康人,LC患者变形菌门丰度显著高于健康人,而普氏菌属、噬胆菌属、Blautia属丰度相比健康人减少。Zheng等^[20]研究发现对肝纤维化小鼠行叶绿素干预可对失衡菌群进行纠正,由此影响相关炎症途径,达成逆转肝纤维化目的。可见,肠道菌群与肝纤维化的发展显著相关^[21]。目前研究认为,肠道菌群紊乱引发肝纤维化方面,主要机制为肠道屏障机能受损,肠壁通透性上升、内毒素生成增多^[22-23]。因此,肠道菌群失调对于慢性肝病的早期诊断和预防,提供了相关指标的诊断依据,有着不可忽视的地位。

肝纤维化为各类病因造成慢性肝损伤而引发的一类进展性病变,表现为肝组织ECM的生成同降解间的平衡丧失,使得肝组织积聚众多ECM。ECM大多产生自激活态肝星状细胞(HSC),HSC活化为肝纤维化的关键步骤^[24]。肝脏中诸多不同细胞信号转导途径搭建起复杂的细胞间沟通网络,共同影响肝纤维化形成与发展^[25]。肝脏是机体最大免疫器官,其内分布着众多吞噬细胞,诸如巨噬细胞等,吞噬血液所含异物(诸如细菌等),在保护机体健康方面价值突出^[26]。不同病因的肝脏疾病对于肠道微生物环境的影响各不相同。由胆管结扎术引起的肝纤维化, 早期肠道内细菌的过度生长, 但肠道菌群的组成尚未受到影响。而由慢性CCl4诱导的肝纤维化仅在纤维化进展后期才影响肠细菌的组成^[27]。相关研究已证实肠道菌群参与Toll样受体(TLRs)相关途径调控肝纤维化,并把TLRs因子当作为肠道菌群调控肝纤维化的一个重要因子。

作为模式识别受体,TLRs同样发挥着关键作用,包含10种类型,可对病原相关分子模式(DAMPs)加以识别,促发若干炎性活动。作为免疫系统内的关键因子,TLRs在肠道菌群调控肝病变方面扮演着重要“媒介”角色^[28-30]。

当发生肝纤维化时,肠道菌群过度增生紊乱,同时存在肠道高渗透性与脂多糖(LPS)量提高。通过门静脉,菌群向肝内转移,被TLR4(处于枯否细胞)识别,由此使固有免疫系统活化,诱发炎性活动,提高肝纤维化发展速度^[31]。

NF-κB基因转录调控因子同机体炎症、免疫活动相关,并对细胞机能具有维持作用,在各类细胞浆内大量分布。其对诸多物质的表达具调节作用,包括细胞因子、转录因子、生长因子与趋化因子等,与免疫应激、细胞周期、细胞增殖、细胞凋亡、生长分化显著相关,阻止HSC凋亡,促进HSC存活和增殖^[25]。在缺失TLR4的肝纤维化小鼠体内,会降低MyD-88与NF-κB相关途径表达,缓解菌群所致炎症,逆转肝纤维化,且肝功能有所恢复。表明肠道菌群经由途径TLR4/MyD-88/NF-κB使得肝纤维化加剧^[32]。

Hackstein等^[33]提出,李斯特菌感染肝纤维化小鼠后,肝内干扰素(IFN)-β含量增加,IL-10生成增多,而IL-1β、IL-12及IFN-γ生成受抑,延缓肝纤维化。Pant等^[34]提出,肠道菌群代谢物丁盐酸对肝癌细胞系huh7细胞系中miR-22高表达具诱导作用,后者可使SIRT-1表达下调。SIRT-1低表达,经由干扰p-AKT途径,对肝癌细胞增生进行有效抑制,并生成ROS,加速胱天蛋白酶(CASP)-9、CASP-3的激活,由此加快肝癌细胞凋亡,抑制肝癌发展。

庞大的肠道菌群系统可通过TLRs因子、TLR4/MyD-88/NF-κB通路、肠道菌群代谢物参与并加重肝纤维化进程,提示可通过抑制TLRs因子、TLR4/MyD-88/NF-κB通路及肠道菌群代谢物丁盐酸的表达对慢性肝脏疾病进行治疗和干预。

随着“肠-肝轴”理论日益被广泛地接受和肯定,在肝脏疾病发生机制中,人们越来越重视肠道的重要性。Marshall于1998年建立“肠-肝轴”概念,系肠道受伤害后,除了可伤及肠屏障机能,门静脉系统内侵入众多细菌与内毒素; 同时此类内毒素可活化肝脏所含巨噬细胞等,进而产生若干炎性介质, 各类细胞因子炎症介质间摄像头作用、互相影响,搭建起复杂的网络结构, 由此伤及肠道黏膜与远隔器官^[35]。

基于生理学层面分析,“肠-肝轴”在肠道微生物群同肝脏联系方面发挥着关键作用^[36]。生理上肝脏同肠道间的双向互动,一方面,经由胆管,肝脏进行胆汁与其它生物活性介质的排泄,此为同肠道互动; 另一方面,经由门静脉,代谢营养物向肝脏输送,此为肠道细菌与其产物、炎性因子、内毒素也经由门静脉转运,由此导致肝脏同肠道微环境的紧密联系,由此引发病变^[37]。在肠道受损方面,肝细胞因子的主要作用机制为胆汁的肠-肝循环^[38-39], 其它致因还包括经由全身血液循环移至肠道内^[39]。因此,在生理层面,肝脏同肠道连接密切,且互相作用,当发生病变时,可对诸多疾病的形成与转归产生影响。

肠道遭受打击后, 肠屏障功能受损及肝脏内的巨噬细胞(Kupffer细胞)等被内毒素激活,并释放炎症因子,构成一个复杂的网状结构,从而形成恶性循环,进一步加剧对肝脏的损伤。在干预肝纤维化的同时,也要随时关注其肠道功能,尽可能地延缓对肝纤维化的进一步加剧。

肠道菌群作为当今的研究热点,通过对有益菌的数量、菌群微生态系统的平衡、粪便肠道菌群DNA、TLRs因子、NF-κB相关通路、肠道菌群代谢物、肠-肝轴理论等的研究,均已证实与肝纤维化的发生和发展过程中有着重要的联系,并对慢性肝病的防治提供了新的思路和方法。但是,人体的肠道菌群如此庞大,至于肠道菌群影响肝纤维化进程的相关机制仍是当今研究的争论焦点,以及对某些具体的肠道菌群和相关分子通路处于进一步的研究状态中,相关研究人员可以对如何通过靶向调节肠道菌群、分子通路对肝纤维进行干预进行更深入的探讨和研究。