肠肝循环与慢性肝脏疾病关系的研究进展

张清清 陆伦根

上海交通大学附属第一人民医院消化内科(200080)

肝脏有双重血液供应，入肝血管包括肝固有动脉和门静脉。肠道血液回流形成门静脉系统进入肝脏，构成肝脏80%的血供。正常人体肠道内寄生着大量微生物，这些微生物统称为肠道菌群，总量超过1011个。肠道中革兰阴性细菌过度生长可导致肠源性内毒素血症，而内毒素可通过肠肝循环激活免疫系统，触发肝脏慢性炎症，在肝脏疾病发展过程中起到重要作用［1］。近年来，肠道菌群失调与慢性肝脏疾病的关系日益受到重视。本文就肠肝循环与慢性肝脏疾病关系的研究进展作一综述。

一、机体防御机制

肠源性内毒素血症是由来源于肠道的内毒素脂多糖(LPS)在人体循环系统中堆积所致。LPS是革兰阴性细菌细胞壁外膜的主要成分，具有多种生物活性，少量的LPS即可导致脓毒性休克，机体对其防御和清除主要依赖于肠道屏障功能和肝脏解毒能力。作为肠道菌群的第一道屏障，肠道黏膜可有效防止肠道菌群易位以及菌群对宿主免疫系统产生攻击。肝脏在清除肠道菌群易位方面发挥重要作用。经门静脉到达肝血窦的肠道菌群可通过激活肝脏Kupffer细胞、树突细胞、T细胞、自然杀伤 T(NKT)细胞、自然杀伤(NK)细胞等，诱导机体产生免疫反应将其清除［2-3］。此外，肝脏间质中的肝星状细胞和肝窦内皮细胞可表达LPS受体，与LPS结合并将其清除，进而避免内毒素血症的发生［4］。

二、肠道屏障功能受损和细菌易位

1.肠道屏障功能受损:完整的肠道屏障可防止大量细菌易位，仅极少数细菌可到达肝脏。然而，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、非酒精性脂肪性肝炎、酒精性脂肪性肝炎、肝硬化等多种肝脏疾病可引起肠道屏障功能受损，导致细菌易位［5］。在酒精性肝病的发病机制中，酒精及其代谢物乙醛可抑制肠上皮细胞紧密连接蛋白表达，并产生一氧化氮损害肠上皮细胞微管骨架，同时酒精可暴露结肠上皮细胞，造成细胞跨膜电阻减少，使肠道屏障功能受损［6］。

2.肠道细菌过度生长:结合型胆汁酸在小肠部位对口腔、胃、回肠、盲肠来源的菌群具有抑制作用，游离型胆汁酸可在结直肠内通过调节pH值维持肠道菌群平衡。肝硬化患者胆汁酸分泌减少，导致肠道细菌过度生长［7］。此外，肝硬化亦可影响肠道运动能力，使肠道细菌过度生长，菌群平衡失调［8］。上述因素促进肠道细菌通过肠肝循环向肝脏易位，进一步引起肝脏损伤。

3.肠道菌群组成成分改变:肠道细菌组成受宿主因素和环境因素影响。Zeuzem等［9］指出，肝硬化患者由于胃内pH值改变、肠道蠕动减弱以及胆汁分泌减少，可发生肠道菌群失调。Lu等［10］的研究显示，肝硬化患者较正常人群肠道菌群结构发生改变，致病菌如大肠杆菌、链球菌数量显著增加，而益生菌如双歧杆菌数量显著减少。Zhang等［11］的研究发现，肝硬化大鼠肠道中肠杆菌数量明显增加。Solga［12］指出，给予肝性脑病患者益生菌治疗，可降低肠道中肠杆菌含量，增加双歧杆菌、乳酸菌含量，从而降低体内内毒素水平，改善肝功能，逆转门静脉高压。

三、肝脏LPS受体及其下游信号通路

正常情况下，仅极少数细菌或细菌产物如LPS可通过肠道屏障进入肝脏，激活肝脏免疫系统，并由免疫细胞将此清除。然而，在肠道屏障功能破坏的情况下，肠肝循环平衡受损，肠道易位细菌及其产物增加，后者可通过模式识别受体如Toll样受体(TLRs)和Nod样受体(NLRs)激活肝脏免疫细胞。

1.TLRs:TLRs是先天性免疫系统中的细胞跨膜受体和病原模式识别受体。Guo等［13］的研究表明，肝脏中表达TLRs的细胞可通过识别LPS激活免疫反应。TLR4是首个被证明可识别LPS并进行免疫反应的TLR。TLR4不能直接与LPS结合，需在LPS连接CD14或MD2后与其结合，从而激活免疫反应。MyD88依赖性信号通路和MyD88非依赖性信号通路是TLR4反应中的两个重要下游信号通路。在MyD88依赖性信号通路中，MyD88首先通过TRIF相关接头分子(TRAM)与TLR4结合，募集下游信号分子诱导白细胞介素-1(IL-1)受体相关激酶-4(IRAK-4)磷酸化，激活IRAK-1和肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)，活化的TRAF6具有泛素连接酶E3的活性，进一步结合泛素链接酶E2，进而泛素化降解核因子抑制物激酶-γ(IKK-γ)，此种泛素化式降解可活化转化生长因子β活化激酶(TAK1)和TAK1结合蛋白(TAB)，催化 IKK-β 磷酸化，最终激活核因子-κB(NF-κB)、c-Jun氨基末端激酶(c-JNK)和 p38，促使炎症因子、趋化因子表达以及转录因子AP-1激活，从而引发免疫反应［14］。MyD88非依赖性信号通路通过干扰素-β(IFN-β)TIR结构域衔接蛋白TRIF直接激活TANK连接激酶1(TBK1)，诱导IFN-β表达。TRIF可与受体相互作用蛋白1(RIP1)结合，激活IKK1-IKK2-NEMO复合体以及 NF-κB以引发免疫反应［15］。MyD88依赖性信号通路和MyD88非依赖性信号通路均在LPS激活 TLR4时进行作用。Hritz等［16］的研究表明，TLR4缺陷小鼠和正常对照小鼠经长期酒精喂养后，前者肝脏脂肪变性和炎症反应均较后者减轻，促炎细胞因子显著减少。Csak等［17］的研究表明，TLR4基因敲除小鼠和正常对照小鼠在给予缺乏蛋氨酸胆碱的饮食后，前者肝脏脂质积累、炎症和纤维化程度均较后者明显减轻。上述研究证实TLR4在肝脏疾病中发挥重要作用。

2.NLRs:NLRs是识别LPS的模式识别受体之一，其N端通过结合下游接头分子和效应蛋白，激活NF-κB、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)、caspase-1等不同途径介导免疫反应。NLRs激活caspase-1前体，诱导促炎性因子裂解，激活IL-1β、IL-18，后者在炎症反应中起重要作用［18］。Bauernfeind等［19］的研究表明，LPS 可通过诱导 NLRP3、caspase、IL-1β 和IL-18显著表达，进一步激活 NF-κB途径引发肝脏免疫反应。

四、慢性肝脏疾病和肠道菌群失调

近来研究表明，肠道菌群失调是引起NAFLD、非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化的关键因素［20］。肝硬化患者常有腹胀、腹泻等消化道症状，临床上给予益生菌治疗后，患者症状可获得缓解，提示肝硬化患者腹胀、腹泻与肠道菌群失调有关。肝硬化与肠道菌群失调可能互为因果。近年来研究认为，肠道菌群失调在肝性脑病的发生、发展中起一定作用。Bajaj等［21］进行的前瞻性随机研究证实，益生菌对治疗轻度肝性脑病安全有效。Malaguarnera等［22］的研究表明，双歧杆菌联合低聚果糖可有效降低肝性脑病患者的血清氨水平，改善患者临床症状。McGee等［23］进行meta分析发现，与空白对照组和安慰剂组相比，抗菌药物可有效降低肝性脑病患者的血清氨水平，但在改善预后和提高生存率方面无显著优势。此外，肠道菌群失调在NAFLD的发病过程中亦发挥重要作用。Loguercio等［24］的研究显示，NAFLD患者给予益生菌治疗后，肝酶指标改善、肝脏炎症程度减轻。胰岛素抵抗是NAFLD发病的重要环节，肠道菌群失调可促进胰岛素抵抗的发生。胰岛素靶细胞表面的TLR4-CD14与LPS等外源性配体结合后，可刺激JNK、IKK-β等促炎激酶产生，引起胰岛素受体底物(IRS)丝氨酸残基磷酸化增加，抑制酪氨酸磷酸化，使IRS信号蛋白表达减少，从而导致胰岛素级联信号转导通路受阻，诱发胰岛素抵抗［25］。

五、结语

综上所述，肠道屏障功能破坏和细菌易位可通过肠肝循环引起肝脏和体循环中LPS增加，导致TLRs、NLRs和促炎细胞因子激活，此是慢性肝病的重要发病机制。因此，进一步明确肠肝循环以及相关信号通路在慢性肝脏疾病中的作用，可为后者的防治提供理论基础，从而改善患者预后。

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