基于腸道微生態治療肝性腦病的研究進展

楊蘭艷 郭致平 鄭盛 殷芳

肝性腦病(hepatic encephalopathy，HE)又稱肝昏迷，多發生于晚期肝功能衰竭患者，是一種和肝功能障礙有關的，以代謝紊亂為基礎的可逆轉的腦功能受損綜合征[1]。HE是肝硬化最嚴重的一種并發癥，其主要的臨床表現為可逆的代謝腦病、腦萎縮及腦水腫等腦部病變，以及認知障礙甚至昏迷等神經癥狀[2]，根據患者的臨床表現，HE可分為輕微肝性腦病、顯性肝性腦病和昏迷。流行病學研究表明，HE患者中有10%～14%為顯性肝性腦病，且5年內首次發作的可能性超過了25%[3]，20%～80%肝硬化患者可出現輕微肝性腦病[4]。人體是一個巨大的微生態系統，在成年人體內存在著100多種、10～100萬億個的細菌，約為人體細胞總數的10倍[5,6]。腸道不僅是人體消化吸收的重要場所，也是人類菌群的最大儲藏庫，約含有500種、1 011～1 012 U/g的菌落，占腸道微生物總量的35%～50%，是一個多元化和充滿活力的復雜微生物生態系統[7]。腸道微生態是人體最大最復雜的微生態系統，在腸道功能調節、免疫系統成熟、病原體防御和物質代謝等重要生理活動中起核心作用[8,9]，腸道微生態對人體物質代謝、免疫防御、內分泌反饋等有重要的調節作用，與肝臟疾病、呼吸系統疾病、心血管疾病、神經系統疾病、腎臟疾病、皮膚疾病等都有密切聯系。腸道微生態中的腸道菌群相互制約共存，保持腸道生態的相對穩定，構成腸道微生態系統的穩態[10]。一旦機體內外環境發生變化，如長期應用抗菌藥物、使用免疫抑制劑等，都可能引起腸道菌群失調，導致微生態失衡[11]，從而影響人體各器官、系統的功能，導致疾病的發生。

1 HE與腸道微生態

1.1 肝性腦病的機制概述 當患者的肝臟功能受到限制，肝臟未能夠對體內產生的或從體外攝取的毒素進行完全有效的清除，毒素在機體內會逐漸堆積，引發消化系統或其他系統的功能異常，進而使得血液內有害物質進一步增加，最終影響中樞神經功能，即為HE[12]。輕微HE患者可僅表現出智力減退，重者會出現意識障礙、行為異常，最終導致患者昏迷或死亡。目前并未有獨立學說解釋HE的發生原理，普遍認為其是多種因素共同造成的結果。

氨中毒學說是目前解釋HE的核心學說之一。肝臟作為人體氨代謝的主要器官，當肝臟功能出現異常時，腸道內合成的氨增加，同時低鉀、低氯、堿中毒等病理情況可導致腸道對按的吸收增加，患者出現高氨血癥[13]。有研究應用放射性同位素標記法對HE患者進行影像學研究，確認血氨增高是HE患者重要的臨床表現，可作為HE發病機制研究的重要證據[14]?；颊哐褐械拇罅堪笨芍苯佑裳X屏障進入中樞神經系統，與谷氨酸結合，生成大量的谷氨酰胺，阻斷谷氨酸能神經傳導，破壞星形膠質細胞的功能[15]；進入中樞神經系統的大量氨能夠破壞中樞神經系統內酶的活性與功能，導致血腦屏障系統發生障礙，增加毒性物質的進入，同時引起中樞神經系統內細胞的死亡，嚴重感染神經電位的產生與傳導，破壞神經功能[16,17]。

1.2 腸道微生態與HE相關機制 腸道微生物參與機體的多種生理功能，包括食物消化、營養攝入、免疫調節、腸道發育、腸動力、大腦發育和行為等。此外，腸道菌群還參與膽汁酸代謝，并通過膽汁酸代謝物抑制病原菌生長[23]。而腸道菌群來源的芳香族氨基酸衍生物如吲哚、色胺、苯乙胺等調節機體免疫系統，并聯結神經內分泌系統影響機體多種功能[24]。腸道微生物及其代謝產物通過淋巴、血液系統進入機體多個臟器并影響其功能，而腸道菌群失調可引起一系列的病理過程，與人類多種疾病有關，其中就包括有HE[25,26]。

由于肝臟特殊的解剖位置，門靜脈運輸胃腸道及脾臟血液進入肝臟，供給肝臟70%的血供，使肝臟持續暴露于多種腸源性毒素、腸道微生物及其代謝產物。而肝臟分泌膽汁到腸道影響營養物質代謝及腸道微生物組成。肝臟與腸道在結構及功能上直接相互作用、相互影響，即“腸—肝軸”，因此腸道菌群組成及功能上的改變將明顯影響肝臟的病理生理過程。

肝硬化患者由于膽汁分泌減少及門靜脈高壓影響腸道菌群生長及結構，出現小腸細菌過度生長及腸黏膜通透性增高的現象，繼而導致腸道細菌及其產物移位，誘發肝臟炎癥及纖維化[27]。目前研究認為肝硬化患者腸道微生態失衡導致HE的可能機制有：肝硬化患者腸道微生物失調、小腸細菌過度生長、細菌移位等導致腸道屏障功能受損，誘導高血氨對大腦的毒性，誘導神經炎癥等[28]。研究發現，肝硬化患者的腸道微生物嚴重失調且伴有小腸細菌過度生長(SIBO)，導致腸道內積聚大量毒性物質，這些毒性物質通過受損的腸黏膜屏障，作用于腸道上皮細胞、肝細胞上的受體，通過MyD88-NF-κB-依賴通路促進促炎因子的表達并抑制抑炎因子的表達，從而引起炎癥瀑布級聯反應，最終導致HE的發生[29-31]。

Marshall在1998年基于腸道微生態系統和肝腸循環提出“腸—肝軸”理論[32-34]。肝臟總血流量的70%來自于門靜脈的供給，門靜脈不僅在肝臟進行物質交換，還為肝臟提供廣譜抗原，即想肝臟轉移微生物。湯世豪等[35]明確提出腸道菌群與肝性腦病的發生具有密切關系，其作用多通過腸-肝軸發揮。既往諸多研究分析了HE患者腸道菌群組成，發現HE患者與正常人群相比或HE患者發病后與發病前相比，出現了明顯的腸道特殊菌群的改變[36,37]。Zhang等[38]發現與無認知障礙的肝硬化患者相比，HE患者血氨水平明顯升高，腸道中唾液鏈球菌豐度顯著增高，且認知功能明顯降低。梁淑文等[39]取HE、非HE肝硬化患者和健康人糞便進行培養，發現肝硬化患者的腸道有益菌明顯低于正常人，且肝硬化患者中HE患者的腸道有益菌較非HE患者明顯減少。Bajaj等[40]通過觀察HE患者的結腸黏膜中的菌群后發現，與無認知障礙的肝硬化患者相比，HE患者的結腸黏膜上生長的原生菌群進一步減少而致病菌群進一步增多，并且菌群變化趨勢與患者的認知功能相關。由上述研究可知，腸道微生物的紊亂與HE的發病密切相關，而腸道微生物的紊亂主要在于致病菌侵襲腸道，導致腸道原生菌群及腸道有益菌的大量減少，破壞腸道微生態的平衡。陳萌萌[41]的研究結果顯示，慢性乙型肝炎及其所致肝硬化患者除腸道微生態失衡外，腸道細菌種類還與多種炎性因子存在相關性。劉冀川[42]研究發現HE患者腸道中異常增殖的細菌產生了更多、范圍更廣的炎性反應，激活了機體免疫炎性細胞。同時有研究認為被異常增殖的腸道細菌激活的免疫細胞能產生大量的細胞因子和炎性因子，從而加重肝臟的炎性反應和組織損傷[43,44]，這將進一步破壞肝功能，加重HE。研究發現，在無菌條件下且無合并腦性疾病的肝硬化小鼠通常會產生全身炎癥和高氨血癥，表明腸道細菌在HE中的重要作用[45]。在HE患者中存在卟啉單胞菌科和腸桿菌科等細菌產生大量炎癥物質，引起全身炎性反應，與HE進展相關[46]。

2 基于腸道微生態的HE治療方法

近年來，隨著腸道微生態研究的逐步發展以及“腸—肝軸”理論的深入研究，通過調節腸道微生態來治療HE逐漸受到重視，并發展出多種治療手段如益生菌、糞菌移植、抗菌藥等，其中運用微生態制劑輔助治療肝性腦病在臨床上得到了廣泛應用。

2.1 微生態制劑概述 微生態制劑是對腸道微生態系統有著調節作用的活性藥物制劑，能夠調節腸道微生物的數量、菌群，恢復腸道菌群的穩態，維護腸道的正常結構和功能[47]。目前在臨床治療中應用的有微生態制劑多為益生菌、益生元和合生元。益生菌是目前臨床中在各類疾病治療中應用最廣的微生態制劑，由具有生理活性的細菌構成，根據制劑內含有菌群種類數量的多少，分為單菌制劑和多聯制劑，通過活性細菌的直接作用，改善患者腸道內的菌群結構，通過菌群的生理調節作用，發揮治療的效果[48]。益生元是一類可以通過改變腸道內營養環境或其他調節而達到促進有益菌生長的制劑，能夠選擇性刺激腸道內一種或多種細菌生長，而對腸桿菌或腐敗菌有生長抑制作用，與此同時，由于人體本身并不會吸收益生元，從而減少對人體正常營養的破壞，提高藥物使用安全性[49]。合生元是前兩者的混合制劑，通常合生元的作用效果更為持久，這是由于合生元中的兩類成分能夠起到相互促進的作用，有益菌在營養條件充足的情況下，其對腸道功能的調節作用更為顯著[50]。目前臨床中益生菌的應用范圍最廣，具有較好的臨床應用價值。

2.2 微生態制劑的作用機制 微生態制劑在人體中可通過多種途徑發揮作用，不同類型的微生態制劑的作用發生也不盡相同。微生態制劑能夠通過促進腸道內的各類酶的作用，如益生菌在腸道內可參與多種酶的合成，通過消化酶作用來修飾毒素受體，以減少毒素和腸道內受體的結合，保護腸道功能和穩態[51]。微生態制劑可幫助穩定胃腸道的屏障功能，益生菌通過自身的定植作用，促進腸道黏膜形成生物學屏障，保護上皮細胞功能，減少致病菌或物質對腸道黏膜的破壞，進而保護腸道正常的生物學功能[52]。同時微生態制劑可以增強機體的免疫功能，通過刺激機體的免疫應答，增強體液免疫和細胞免疫的功能，幫助正常菌群的恢復，通過巨噬細胞的吞噬活性，降低炎性反應水平。除了對腸道本身以及免疫炎癥的作用外，研究表明微生態制劑還能夠保護患者的肝臟功能，通過對腸道菌群的調節作用，微生態制劑能夠進一步利用腸道內多余的氨，合成對人體無害的氨基酸或尿素，一方面降低了血氨濃度，另一方面也調節的腸道內環境，進而保護肝臟功能，減少肝臟對氨的代謝負擔，減少胃腸道不適反應，提高治療效果[53,54]。除了上述作用外，微生態制劑還可發揮抗菌、抗腫瘤作用[55]，并促進營養成分的合成，有多種生物學功能。

2.3 微生態制劑治療HE的應用進展

2.3.1 微生態制劑對輕微HE的治療:輕微型HE患者雖然并未表現出明顯的神經功能異常情況，但通過一系列臨床檢查，仍可以發現中樞神經系統存在的異常情況，該疾病類型也被稱為亞臨床型HE。研究指出，輕微HE患者的腸道微生物種類和數量均有明顯的減少，且血氨存在異常升高[56,57]，而微生態制劑在對輕微HE患者血氨水平的控制中有較好的臨床治療效果。Pratap等[58]通過對輕微HE患者進行對比研究，結果顯示治療組中神經功能改善的患者達 69.7%，而對照組僅有62.5%患者表現出一定的改善情況，同時，2組患者的血氨水平均有明顯的好轉，給予三聯益生菌混合制劑口服的患者其治療效果顯著高于普通治療的患者，血氨水平恢復更為明顯，說明益生菌三聯療法對輕微HE的治療中，對血氨水平的控制水平和單純益生元治療相比更有優勢，能夠明顯改善神經功能障礙。王偉芳等[59]對比了60例乙型肝炎肝硬化輕微HE患者的治療，益生菌組(30例)在常規治療的基礎上給予地衣芽孢桿菌的治療，結果顯示益生菌組患者的血清丙氨酸轉氨酶和血氨含量均有明顯的下降，且在治療后均低于對照組，且數字連接試驗、臨界閃爍頻率明顯降低，并低于對照組，說明使用益生菌制劑治療乙型肝炎肝硬化輕微HE患者有較好的臨床應用價值，能夠改善患者的肝功能水平，達到一定的治療效果。Mittal等[60]篩選出了 160 例肝硬化伴輕微HE患者，其中治療組患者分別給予了不同類型微生態制劑的治療，包括乳果糖(益生元)、益生菌和LOLA(合生元)治療，其余患者未給予特殊治療，結果顯示，給予微生態制劑治療的患者，認知功能改善更為顯著，而發生病情進展的患者中，未治療組所占的比例明顯高于治療組；同時，未治療組患者進展性腦卒中評分顯著低于治療組患者，但給予不同類型微生態制劑的患者間，并未顯示出明顯的差異。

通過上述實驗可以看出，對肝硬化伴輕微HE患者進行微生態制劑的治療，能夠明顯降低血氨水平，說明微生態制劑可通過調節輕微HE患者的血氨水平發揮治療作用。微生態制劑在改善肝功能的同時，抑制了HE的進展，患者的認知功能有一定程度的恢復，但不同類型微生態制劑對輕微HE的具體治療效果是否存在差異[61]，仍需要進一步的研究分析。

2.3.2 微生態制劑對顯性HE的治療及預防:顯性HE是指表現出明顯中樞神經系統功能障礙的患者，當輕微HE患者未能得到治療時，其進展為顯性HE的可能性較高[62-64]。Xu等[65]對496例肝硬化伴HE患者進行了回顧性分析，患者分別給予了常規藥物治療和微生態制劑治療，研究發現給予微生態制劑治療后，患者發生顯性HE的比例有明顯降低，但是2組患者的最終的死亡率并無明顯的差異，該研究一方面肯定了微生態制劑在預防HE進展中的有益作用，另一方面也提示了微生態制劑在治療HE時的治療時機問題。如果患者出現輕微HE或HE的傾向，需要及時給予微生態制劑的治療，以預防患者的病情進一步進展為顯性HE，當患者出現明顯的HE癥狀時，微生態制劑的治療效果可能會受到影響[66]。楊育林等[67,68]等通過觀察培菲康(益生菌制劑)聯合腸內營養治療HE的臨床效果，結果發現使用益生菌聯合治療后，患者血清中內毒素水平有明顯的下降，同時機體炎性因子水平也有明顯的下降，聯合治療后患者血氨水平控制良好，同時血漿中白蛋白含量上升，說明益生菌制劑能夠一方面控制HE患者的血氨水平，另一方面增強機體營養狀態，該結果也提示了益生菌制劑在控制HE患者炎癥水平中的有效作用，其對血氨的控制作用可能是通過減輕炎癥水平達到的。微生態制劑對預防輕微HE進一步進展、顯性HE的發生具有重要的臨床意義。

相關研究證明，連續進行糞菌移植治療可以改善HE大鼠認知功能障礙并降低血氨水平[69]。Wang等[70]研究發現，大鼠在接受糞菌移植后，認知能力及肝功能相關指標均得到明顯改善。Bajaj等[71]首次將糞菌移植治療HE的方法應用于臨床對照研究，結果表明糞菌移植組的患者較常規治療組再次入院率明顯降低，認知功能明顯改善。同時也有學者對糞菌移植的治療方法提出疑問[72]，比如供體的選擇依據、治療前是否需要抗生素與處理、臨床治療安全性缺乏足夠證據等。

2.3.3 微生態制劑對HE的預防作用:控制患者的血氨水平是目前臨床中防止肝臟功能異?；颊哌M一步進展為HE的首要治療原則，通過微生態制劑的治療，患者的腸道功能以及整體的腸道環境能夠得到顯著的改善，同時穩定了腸道結構，充分發揮腸道在物質吸收中的屏障作用，減少病理情況下對血氨的吸收；除此之外，微生態制劑對腸道菌群的生長有重要的調控作用，減少由于細菌而導致的血氨升高，減少有毒物質的產生，進一步保護腸道功能，降低血氨對神經功能的影響[73-75]。沈哲等[76]運用復方嗜酸乳桿菌片作為輔助治療方法對HE患者進行治療，治療后發現觀察組患者的腸道內乳酸桿菌屬、腸球菌屬及酵母樣真菌的菌群數量較治療前明顯增多，且明顯多于常規治療組；同時血氨水平較治療前明顯降低，肝功能明顯改善，說明嗜酸桿菌能調節腸道有益菌，降低血氨水平，改善肝功能。因此微生態制劑在預防HE發作或復發中有重要的臨床意義，且多種益生菌聯合應用有利于減少復發性HE的發生[77]。目前微生態制劑的使用為出現嚴重的不良反應報道，但整體治療的安全性需要進一步的研究驗證。

3 總結

通過調節腸道微生態來治療HE的方法在臨床上日益受到重視，治療效果十分突出，研究者們仍需要繼續探索、完善治療方案。近年來的臨床研究可以考慮進一步細化腸道有害菌群的不同種類與其致病特性，以及不同有益菌治療HE的機制，從而能得到更加精準的治療方案，制定調節腸道微生態治療的相關指南，更好地指導臨床治療。同時，目前微生態制劑在HE的治療和預防中的使用未出現嚴重的不良反應報道，但整體治療的安全性需要進一步的研究驗證。