腸道微生態與自身免疫性肝炎發生發展的關系

夏雨艷， 曾瓊戎， 李福建， 黎鳳炎， 李 琪， 唐利瑕， 張 國

1 廣西醫科大學研究生院， 南寧 530000

2 中山大學附屬第一醫院廣西醫院消化內科， 南寧 530000

3 廣西壯族自治區人民醫院（廣西醫學科學院）消化內科， 南寧 530000

自身免疫性肝炎（autoimmune hepatitis，AIH）大多起病隱匿，是以肝細胞損傷為主要特點的慢性進行性疾病，流行病學調查顯示該病的發病率逐年升高。隨著近年來腸道微生態學研究的不斷深入，關于微生態失調可能與AIH 發病機制有關的研究逐漸增多。本文將對腸道微生態與AIH 發病機制的關系進行總結，以期為臨床診斷及治療提供新視角和新策略。

1 AIH概述

AIH 是一種免疫相關的慢性肝臟炎癥，更多見于中老年女性（55 歲），以血清轉氨酶、IgG 升高，自身抗體陽性和中重度界面性肝炎為主要臨床特征［1］。據統計，AIH 在芬蘭的發病率為1.1/10 萬人年［2］；在英國發病率呈上升趨勢：從1997 年的1.27/10 萬人年到2015 年的2.56/10萬人年［3］；丹麥、日本、新西蘭等國家也同樣觀察到發病率較前升高的現象［4］。由于性別、年齡、種族、飲食習慣、社會經濟水平等因素影響，目前AIH 發病率為0.40/10萬～2.39/10萬，患病率為4.8/10萬～42.9/10萬。盡管AIH 屬于相對少見的疾病，但其帶來的疾病負擔不容忽視［5］。目前尚未發現針對AIH 的特異性抗體，診斷AIH 需排除其他疾病，并結合多項血清學指標及特征性的中重度界面性肝炎。AIH 的發病機制仍在探索階段，包括遺傳和環境因素，如人類白細胞抗原基因、病毒、寄生蟲、酒精、藥物、腸道菌群等［6］?；加凶陨砻庖咝约膊〉哪赣H腸道微生態異常，會改變嬰兒腸道菌群的多樣性和豐度［7］。生命的早期，宿主和腸道菌群的相互作用受到干擾后可能會在成年時期表現為過度免疫反應，進一步轉化為對炎癥反應的易感性增加［8］。不同種族之間的腸道微生物組存在差異，而宿主基因以種族特異性方式與腸道微生物群密切相關。高達3%的腸道微生態多樣性與種族有關［9］。不同種族人群中，AIH 的發病年齡、病情嚴重程度、對藥物治療的反應、預后等都有著不同的表現［10］?，F有的治療方案主要是采用非特異性免疫抑制劑延緩疾病進展，延長生存期，但仍有部分患者未能從目前的標準治療方案中獲益［1］。因此，進一步明確AIH 發病過程和疾病進展的關鍵因素，有助于該病的早期發現、診斷和治療，從而探索針對性更強的治療方案。

2 腸道微生態概述

人體胃腸道內存在一個巨大的微生物生態系統，容納著數萬億包括細菌、真菌、病毒在內的微生物，稱為腸道微生態［11］。人體腸道微生態穩定對生理活動正常進行有著舉足輕重的影響，其核心結構是腸道微生物。隨著年齡的增長，腸道微生物的數量和豐度動態變化，青少年和成年時期趨于穩定。通過對糞便進行16S rRNA基因測序定義人類腸道核心微生物群。健康成人腸道微生物群中擬桿菌門、厚壁菌門等核心微生物與人體共生，在生物合成、代謝、免疫等方面發揮了重要作用［11］。

3 AIH 患者腸道微生態的臨床特征及進一步研究的方向

3.1 AIH 患者腸道微生態的臨床特征 AIH 的發病機制尚未有明確的定論，目前主要認為是遺傳與環境因素相互作用，從而引起自身免疫系統異?；罨?，導致以T淋巴細胞浸潤為主的肝細胞炎癥反應，最終向肝硬化、肝細胞癌進展［12］。在眾多環境誘發因素中，腸道菌群與AIH 的關系受到越來越多的關注。在我國東部地區，相較于健康人群，AIH 患者腸道菌群的多樣性、細胞運動性顯著降低，梭狀芽孢桿菌、RF39、瘤胃球菌科、里克內拉菌科、弧菌屬、擬副桿菌和糞球菌的豐度降低，而韋永氏球菌屬、克雷伯氏菌、鏈球菌和乳桿菌的豐度增加，且韋永氏球菌屬的富集與疾病嚴重程度有關。韋永氏球菌、乳桿菌、芽孢桿菌和梭狀芽孢桿菌4個菌屬聯合用以診斷AIH，其受試者工作特征曲線下面積（AUC）為78%（95%CI：71%～84%）［13］。在我國中部地區，同樣觀察到AIH 患者腸道菌群的多樣性較健康人群下降，韋永氏球菌屬、糞桿菌屬、克雷伯氏菌等15 個屬細菌豐度顯著增加，通過隨機森林模型篩選出毛螺菌科、韋永氏球菌屬、擬桿菌屬、羅氏菌屬、反芻球菌科5 個操作分類單元（operational taxonomic unit，OTU）作為AIH 的最佳生物標志物，AUC為83.25%（95%CI：75.61%～90.89%）［14］。德國一項研究［15］納入了治療后的AIH 患者與健康人群進行比較，發現AIH 患者腸道菌群的多樣性下降，糞桿菌屬、雙歧桿菌數量下降，鏈球菌屬細菌數量增加。使用雙歧桿菌和糞球菌屬區分AIH 患者和健康人群，AUC達到了89.8%；而用于區分AIH 與原發性膽汁性膽管炎（PBC）患者，AUC 達到了84.9%，提示腸道微生物菌群的差異性不僅有可能成為診斷AIH 的標志物，還能為鑒別自身免疫性肝病的類型提供參考。

3.2 AIH 患者腸道微生態進一步的研究方向 目前為止，研究的主要關注點基本集中在腸道細菌方面，缺乏對腸道中真菌或病毒群以及腸黏膜的微生物群落分析。由于腸道菌群處于動態變化，容易受年齡、性別、地域、飲食、藥物等因素的影響，因此，仍需要擴大樣本量，進行不同地區、多個年齡范圍的國際多中心臨床研究，進一步了解AIH 患者腸道菌群的結構和功能。另一方面，部分微生物不可用實驗室傳統培養方法獲得，利用16S rRNA基因測序技術鑒定微生物的種類和豐度是微生物生態學研究的一個突破，但16S rRNA 基因測序技術可獲得的序列信息有限，鑒定菌群只能精確到屬水平。宏基因組測序技術的出現彌補了16S rRNA 基因測序技術的不足，對菌群鑒定能夠達到種水平，因此，需要增加宏基因組測序在AIH 患者腸道菌群中的應用數據，為深入研究基因和功能層面聯系提供依據，揭示二者的因果關系而非單純的相關性，從而輔助建立腸道菌群對AIH 的診斷模型。眾所周知，肝組織學活檢是確診AIH 和評估療效非常重要的方法，但屬于侵入性操作，有出血、感染等風險，可重復性和患者接受度較低。通過腸道菌群檢測尋找AIH 肝臟炎癥和纖維化的非侵入性生物標志物，可作為診斷AIH個體并對其進行分層的方法之一。

4 腸道微生態介導AIH的可能機制

4.1 腸道菌群失調對AIH的影響 三氯乙烯（trichloroethene，TCE）與AIH 相關，將TCE 暴露小鼠的糞便微生物群移植到抗生素治療小鼠中，誘導了相關AIH 表型并且增加了自身抗體和肝免疫細胞活化［16］。該結果提示腸道菌群失調可能在自身免疫性疾病發病機制中發揮關鍵作用，但仍需要進行廣泛的研究，以闡明與AIH 發病機制有關的細菌微生物群。刀豆蛋白A（Con A）誘導的肝損傷極大地模擬了人類AIH 的免疫和炎癥反應，是迄今為止AIH 研究最重要的模型。腸道菌群失調改變了小鼠對Con A 誘導的肝損傷的易感性：擬酸桿菌下調肝細胞中CD95 的表達，并抑制肝細胞凋亡，保護肝臟免受嚴重損害。將擬酸桿菌植入小鼠胃腸道內不會改變腸屏障完整性或通透性，推測可能是因擬酸桿菌的代謝產物通過門靜脈進入肝臟發揮保護作用［17］。腸道菌群失調直接或間接誘導肝臟免疫細胞產生炎癥因子：傷寒沙門菌灌胃后引起腸道菌群失調，腸道固有層IL-17A 積累，激活肝臟自然殺傷T 淋巴細胞，加重Con A 誘導的肝損傷［18］。有研究［19］指出，腸道菌群可能通過抗原交叉反應調節肝臟Foxp3+T淋巴細胞的產生，后者與AIH 的炎癥程度相關。而微生物的組成又受到胸腺T 淋巴細胞庫的影響，故胸腺T 淋巴細胞庫與腸道菌群相互作用以調節自身免疫的敏感性。腸道菌群失衡引起炎癥因子釋放和免疫細胞累積，可能影響T 淋巴細胞對自身抗原的正確識別，使器官特異性免疫耐受狀態受損，最終導致AIH。探索關鍵微生物群和上下游的免疫靶點，進一步明確失調的菌群種類和數量及結構特征、細胞因子通路和免疫細胞活化效應具體機制，可以為開發新的治療方法創造平臺。

4.2 腸道菌群代謝對AIH 的影響 在腸道菌群介導宿主免疫反應的過程中，其代謝功能發揮了重要的作用。外源性膳食成分經腸道菌群發酵轉化成神經遞質、支鏈氨基酸、短鏈脂肪酸、維生素等代謝產物，從肝臟運輸至全身其他器官或組織中發揮相應的作用。不僅如此，腸道上皮細胞與微生物代謝產物的相互作用可能會影響宿主的免疫反應與疾病進程。

腸道中的碳水化合物經過微生物發酵后產生乙酸、丁酸和丙酸等短鏈脂肪酸，具有調節免疫細胞的作用，與疾病有密切聯系［20］。有研究［21-22］通過對糞便進行檢測，發現AIH 小鼠模型的短鏈脂肪酸含量低于健康小鼠，補充短鏈脂肪酸有利于緩解AIH 疾病進展。丙酸鹽和丁酸鹽能增加輔助性T 淋巴細胞（Th）17、Th1 的數量和調節性T淋巴細胞（Treg）種群的范圍，減少IFN-γ的產生［23］。研究［24］顯示，補充丁酸鈉可顯著增強AIH 小鼠模型的腸道屏障功能，降低血清轉氨酶水平，調節免疫細胞Treg/Th17 比值，從而減輕小鼠AIH 的發展。其機制可能與調節Toll樣受體4信號通路和炎癥細胞因子如IL-6、TNF-α 有關［25］。丁酸甲酯是丁酸的酯形式之一，具有更高的口服生物利用度，可以下調AIH 小鼠肝臟Th1 細胞相關趨化因子的表達，抑制Toll 樣受體信號通路，預防Con A 誘導的肝損傷［26］。然而，與上述丁酸鹽對AIH 的改善作用不同，有研究［27］發現，AIH 患者的腸道中丁酸產生菌比例較健康人群增加，代謝產物中丁酸鹽顯著升高。這些結果表明，丁酸鹽可能在AIH 中發揮雙重作用，即在低濃度時維持腸道屏障的穩定性，高濃度時通過誘導上皮細胞凋亡破壞腸道屏障功能［27］。但高濃度的丁酸鹽或短鏈脂肪酸濃度水平對AIH 的疾病分層是否具有利用價值、能否通過調整不同菌群數量或比例、調節短鏈脂肪酸濃度水平從而輔助AIH 治療值得進一步研究討論。

Ma 等［28］研究顯示，膽汁酸經細菌代謝為次級膽汁酸，共培養小鼠重塑腸道菌群發現膽汁酸的分布和含量、基因表達均受到影響，提示腸道菌群和膽汁酸之間的作用是雙向的。膽汁酸通過激活不同的膽汁酸受體，如法尼醇X 受體（FXR）、G 蛋白偶聯受體1（GPCR-1）、孕烷X 受體（PXR）等，影響人體代謝和免疫功能。小鼠FXR、PXR 的激活可以減輕Con A 誘導的AIH 模型中的肝損傷［29-30］。此外，膽汁酸也是調節腸道屏障功能、微生物群組成和腸道免疫反應的主要介質［31］。但是目前為止，尚未有研究指出膽汁酸與腸道微生態以及AIH 三者之間的相互作用，膽汁酸是否能成為調節腸道微生物和AIH的新靶點值得積極探索。腸源性5-羥色胺（5-HT）占全身5-HT含量超過90%，約50%的腸源性5-HT由腸道微生物群調節［32］，AIH 患者微生物群中色氨酸代謝增加［13，27］。在PBC、炎癥性腸病等自身免疫性疾病中發現了5-HT的參與。雖然目前尚未有報道直接提出5-HT與AIH的相互作用，但是有研究［33］發現，米氮平（一種5-HT受體拮抗劑）通過減弱AIH小鼠的肝臟固有免疫反應，減輕肝臟炎癥改變。代謝組學的發展為疾病研究提供了全新的視角，利用代謝組學指導探究AIH 與腸道菌群之間的關系也許是不錯的選擇。除此之外，腸道菌群促進多巴胺的產生，多巴胺通過激活cAMP-PKA 途徑保持肝臟的免疫耐受從而抑制肝損傷［34］。提示腸道中可能存在微生物間的相互制衡：某些菌株積極調節多巴胺的合成，其他菌株則相反，當平衡被打破時，就出現不同的疾病進展。但這種微生物-多巴胺-AIH 調節軸還有待進一步證實。

4.3 腸道屏障功能對AIH的影響 腸道屏障包括上皮、黏液、免疫和微生物屏障，任何一個環節失效都可能導致AIH的發生和發展。腸道通過門靜脈循環對肝臟產生影響，肝臟也通過膽管和循環與腸道相通。因此，腸道屏障受損與肝損傷之間存在著千絲萬縷的聯系。在AIH小鼠模型中觀察到腸道絨毛變短、稀少且不規則，緊密連接蛋白ZO-1、Occludin和Claudin-1表達明顯減少，提示腸道屏障被破壞［24-25］。AIH進展早期即可出現腸道屏障受損伴通透性增加，在腸道菌群的參與下，RIP3 介導的肝巨噬細胞活化和浸潤加劇了小鼠的肝損傷［35］。IgA在腸道黏膜免疫和維持腸道內環境穩定中發揮關鍵作用，具有抑制或殺滅細菌、中和毒素、調節腸道菌群定植和生長等作用。由聚合免疫球蛋白受體（PlgR）介導的免疫球蛋白轉胞作用是黏膜免疫的重要組成部分。有研究［36］發現腸道PlgR是AIH的關鍵調節因子，PlgR缺乏會降低腸道分泌型免疫球蛋白A（SIgA）水平，增加腸道屏障功能障礙，與隨后發生的肝損傷密切相關。健康腸道內的菌群發揮協同共生關系維持腸道屏障，而AIH 患者腸道菌群失調導致腸道屏障破壞，細菌發生易位，患者血漿內毒素水平較健康對照組明顯升高，且升高程度與疾病嚴重性顯著相關［37］?！澳c-肝軸”學說為腸道菌群和AIH 的研究奠定了一定基礎，腸道屏障受損從結構和功能上影響肝臟的免疫、炎癥應答，換言之，維持腸道屏障穩定性對AIH患者臨床轉歸具有積極作用。

5 腸道微生態相關治療方案的探索

目前，非特異性免疫抑制劑是AIH 最主要的治療方式，但藥物不良反應限制了其在臨床上更好地應用。如果AIH 患者沒有得到及時有效的治療，可能會進一步進展至肝硬化、肝癌或者出現急性肝衰竭等不良預后。因此，通過研究腸道菌群在AIH 發病機制中的作用，從而探索新的特異性治療AIH的藥物具有重大意義。

5.1 益生菌或益生元 一方面，單獨補充益生菌有助于AIH 的治療，例如補充雙歧桿菌可增加AIH 小鼠腸道中的短鏈脂肪酸，尤其是丁酸鹽的含量，減輕肝臟炎癥并降低小鼠肝酶水平［22］。另一方面，激素治療AIH過程中聯合使用益生菌具有改善療效的作用。Ma等［38］研究結果顯示，乳酸桿菌膠囊增加了AIH 患者中脆弱擬桿菌、梭狀芽孢桿菌、輕梭狀芽孢桿菌、雙歧桿菌和乳酸桿菌含量，并顯著降低了接受強的松治療的AIH 患者血清中轉氨酶、自身抗體和免疫球蛋白水平。此外，強的松+乳酸菌對二胺氧化酶和內毒素水平的影響較強的松更顯著，表明乳酸菌改變腸道微生物組成可能會改善強的松對AIH 的治療效果。Liu 等［21］研究結果顯示，含有雙歧桿菌和乳酸桿菌的復合益生菌將AIH 小鼠模型的腸道優勢細菌從厚壁菌門轉變為擬桿菌門，減少了有害細菌的數量；還可改善腸道屏障功能，有效阻斷腸源性脂多糖易位至肝臟，在減輕肝臟病理損傷方面顯示出與地塞米松相同甚至更優的效果。不同于地塞米松的免疫抑制，益生菌明顯存在著免疫調節作用。還有研究［39］發現，益生菌和益生元聯合使用（合生元）能夠明顯緩解Con A 誘導的急性肝損傷，效果優于單獨使用益生菌或益生元。

5.2 糞菌移植（fecal microbiota transplantation， FMT）FMT是將分離提取自健康人糞便的菌群轉移至受者腸道內，調節或改善受者的腸道菌群以達到治療目的。根據已有的文獻報道，FMT目前可用于治療部分感染性、自身免疫性、代謝性疾病等。有研究［40］顯示，AIH 小鼠模型接受FMT 治療后，血清中的肝酶水平明顯下降，高丙種球蛋白血癥顯著好轉。迄今為止未檢索到FMT 應用于AIH患者的相關數據，其療效亟待有關臨床研究的驗證。

5.3 噬菌體 腸道微生物除細菌和真菌外，還存在著大量病毒。噬菌體是腸道病毒最重要的組成部分，通過裂解細菌宿主或改變其生理功能調節腸道菌群，被認為是微生物群落結構和功能的主要驅動力之一［41］。自身免疫性疾病患者的腸道中噬菌體豐度明顯減少，且不同自身免疫性疾病的患者噬菌體豐度降低程度不同［42］?；谒拗骷毦?噬菌體相關性的信息，對細菌特異性噬菌體進行篩選，鑒定新的抗菌酶，可以為開發針對腸道病原體的噬菌體療法提供關鍵信息。

5.4 腸道屏障調節 單寧酸明膠可作為腸道屏障增強劑，通過恢復腸道通透性、腸道黏膜黏液層的完整性和調節微生物區系組成來重建腸道內環境平衡［43］。除單寧酸明膠外，鉤吻素亦具有改善腸道黏液屏障的作用。鉤吻素是吲哚類生物堿，其結構與糖部分相似，可抑制糖苷酶從而保護腸道黏液屏障［44］；此外，還可以改善腸絨毛形態，劑量依賴性地調節腸道菌群，對Con A誘導的AIH 小鼠具有保護作用［45］。但以上研究均停留在動物實驗階段，并且鮮有報道腸道黏膜保護劑在AIH 中的應用，因此該措施的臨床療效有待進一步確定。

6 小結與展望

越來越多的研究關注到AIH 與腸道微生態的密切關系，然而，腸道微生態失調與AIH 發生發展的因果關系仍需進一步明確。值得注意的是，目前針對AIH 特異性的腸道菌群相關生物標志物相對缺乏，調節AIH 患者腸道微生態的干預措施在臨床研究中也較為缺乏。綜上所述，進一步尋找宿主與腸道微生態的相互作用或因果關系，深入探索內在機制，可以為闡明AIH 的機制通路開發更多可能性，從而為AIH 的診斷和治療發掘新的靶點。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：夏雨艷負責查閱文獻，起草論文；黎鳳炎、李琪、唐利瑕參與部分內容撰寫；張國、李福建、曾瓊戎擬定寫作思路，指導和修改論文，核對有關文獻并最后定稿。