（哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 微創(chuàng)膽道外科，黑龍江 哈爾濱 150001）

1 腸道微生態(tài)概述

腸道微生物與人類共同演化了數(shù)百萬(wàn)年之久并彼此共同進(jìn)化、共同發(fā)育、共同代謝、互相調(diào)控，被人類稱為遺忘的“功能器官”。腸道菌群不是一成不變的，它隨著年齡、飲食、環(huán)境因素的改變而發(fā)生變化，既受宿主遺傳性的控制，也受宿主所處外環(huán)境的影響[1]。人體的腸道細(xì)菌可達(dá)1×1013～1×1014個(gè)/g腸內(nèi)容物，種類達(dá)500種以上[2]，約330萬(wàn)個(gè)編碼基因，遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于人類基因。整個(gè)腸道從近端到遠(yuǎn)端，由于腸道不同部位氧氣含量、pH值以及運(yùn)動(dòng)模式不同，細(xì)菌的代謝類型也由需氧型逐漸過渡為厭氧型，數(shù)量也逐漸增多，形成了一個(gè)尤為龐大的生態(tài)系統(tǒng)。腸道菌群參與物質(zhì)與能量代謝，促進(jìn)免疫系統(tǒng)發(fā)育與成熟，形成屏障保護(hù)宿主免受病原體的攻擊等[3]。正常情況下，腸道微環(huán)境保持健康平衡[4]，有助于人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。然而，一旦這種平衡被打破，就會(huì)引起許多慢性疾病的發(fā)生發(fā)展[5]。因此，腸道微生態(tài)得到人們普遍重視。

2 腸道微生態(tài)失衡和膽囊結(jié)石

膽囊結(jié)石是一種與代謝相關(guān)的疾病，在解剖上，膽道連接肝臟和腸道，是消化道的組成部分。膽汁酸從肝臟合成經(jīng)膽道排入腸道，其代謝受腸道菌群的調(diào)節(jié)，而菌群的分布和結(jié)構(gòu)又受膽汁酸影響，膽汁酸代謝紊亂是膽結(jié)石形成的重要因素[6]。因此，研究腸道菌群與膽汁酸的關(guān)系是探討膽囊結(jié)石形成的新視角。很早之前就有學(xué)者提出腸源性細(xì)菌在膽囊結(jié)石的形成中具有重要的作用。隨著技術(shù)進(jìn)步，有學(xué)者分析了膽囊結(jié)石患者膽汁和糞便中公有的或特有的細(xì)菌末端操作分類單位（operational taxonomic unit，OTU）發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的膽道菌群的起源模式，證實(shí)了膽道細(xì)菌起源或部分起源于腸道。腸道菌群失調(diào)可能是膽囊結(jié)石發(fā)生的重要因素，研究表明，膽囊結(jié)石患者腸道中腸桿菌、腸球菌、鏈球菌的相對(duì)豐度明顯高于對(duì)照組，而有些細(xì)菌菌落則明顯低于對(duì)照組（P＜0.05）[7]。Wang等[8]采用16S rRNA基因測(cè)序技術(shù)檢測(cè)膽固醇結(jié)石小鼠糞便，發(fā)現(xiàn)小鼠腸道中厚壁菌門及其與擬桿菌比值都降低。致石飲食在不同水平上重塑了腸道微生物群結(jié)構(gòu)，與對(duì)照組相比，結(jié)石組優(yōu)勢(shì)菌種沒有變，但菌群豐度和多樣性顯著降低（P＜0.05）。研究發(fā)現(xiàn)，在屬水平上，膽結(jié)石患者腸道羅氏菌屬和擬桿菌屬均減少，而瘤胃球菌屬和顫螺旋菌屬均增加[9]。值得注意的是顫螺旋菌屬豐度增加致使糞便膽汁酸鹽升高，這一菌屬可能是膽石癥的潛在生物標(biāo)志物。

3 腸道微生態(tài)與膽汁酸代謝

3.1 膽汁酸的代謝及腸肝循環(huán)

膽汁酸由肝細(xì)胞以膽固醇為原料在7α-羥化酶的作用下合成結(jié)合型膽汁酸，然后排入腸道。結(jié)合膽汁酸被腸道中產(chǎn)膽汁酸鹽水解酶（BSH）的細(xì)菌催化為游離膽汁酸，游離膽汁酸再被7α-脫羥基菌轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸，最后各種類型的膽汁酸被腸上皮細(xì)胞吸收并穿過基底外側(cè)膜進(jìn)入門靜脈返回肝臟，完成腸肝循環(huán)。在整個(gè)過程中，7α-羥化酶是膽汁酸生成的限速酶，腸道菌群調(diào)節(jié)此酶的基因表達(dá)水平來(lái)調(diào)控膽汁酸的合成。

3.2 腸道菌群影響膽汁酸代謝

3.2.1 BSH與游離膽汁酸：腸道菌群參與膽汁酸修飾，在膽汁酸轉(zhuǎn)化中起重要作用。腸道中廣泛分布著可以產(chǎn)生BSH的細(xì)菌，目前人類腸道中117個(gè)菌屬的591個(gè)菌株具有BSH活性[10]。這些細(xì)菌將結(jié)合膽汁酸解偶聯(lián)[11]，生成游離膽汁酸。研究發(fā)現(xiàn)，在肝臟中游離膽汁酸（膽酸、脫氧膽酸、鵝脫氧膽酸、石膽酸）作為重要的信號(hào)分子激活法尼醇X受體（FXR），抑制7α-羥化酶的啟動(dòng)子，從而抑制7α-羥化酶的表達(dá)。7α-羥化酶是膽汁酸合成的限速酶，也是膽固醇消除的關(guān)鍵酶。腸道中也存在FXR，當(dāng)回腸上皮細(xì)胞內(nèi)游離膽汁酸濃度升高時(shí)，激活FXR，誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞分泌成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子19（FGF19）。FGF19進(jìn)入腸系膜靜脈和門靜脈，最后在肝細(xì)胞表面結(jié)合由成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體4和Klotho β組成的異二聚體，聯(lián)合小異源二聚體分子伴侶，下調(diào)7α-羥化酶基因表達(dá)，使膽汁酸合成減少[12]。這兩種負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制使膽汁酸池的大小在生理狀態(tài)下處于動(dòng)態(tài)平衡中。生理狀態(tài)下，腸道游離膽汁酸增多，機(jī)體啟動(dòng)反饋抑制途徑，維持膽汁酸池穩(wěn)態(tài)。這個(gè)過程中腸道菌群扮演了重要角色，若在不良飲食結(jié)構(gòu)等致病因素作用下，引起腸道菌群失調(diào)[13]，腸道微生態(tài)失衡致使BSH活性增強(qiáng)。腸道中產(chǎn)生較多的游離膽汁酸啟動(dòng)負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制使膽汁酸的合成長(zhǎng)時(shí)間受到抑制，直到BSH的底物不足，機(jī)體啟動(dòng)膽汁酸正向合成機(jī)制，增加膽汁酸合成，但是腸道BSH的高活性依然存在，不合理的膳食結(jié)構(gòu)也依然存在，膽汁酸的合成再次進(jìn)入一段長(zhǎng)時(shí)間的抑制狀態(tài)，如此循環(huán)往復(fù)。在每次循環(huán)中都有一段時(shí)間膽汁酸是處于合成抑制狀態(tài)。膽汁酸減少，膽固醇過飽和，膽固醇在膽汁中析出成石。所謂的結(jié)石體質(zhì)，可能是機(jī)體存在這種循環(huán)機(jī)制。

3.2.2 7α-脫羥基菌與次級(jí)膽汁酸：游離膽汁酸在7α-脫羥基菌作用下生成次級(jí)膽汁酸。7α-脫羥基菌具有膽汁酸誘導(dǎo)基因（bai），它能編碼具有7α-脫羥基作用的酶。該途徑中有3個(gè)關(guān)鍵酶，分別由baiA2、baiB和baiE基因序列編碼，分別產(chǎn)生膽汁酸3α-羥基類固醇脫氫酶，膽汁酸輔酶A鏈接酶，膽汁酸7α脫水酶[14]。bai在CA存在下高度上調(diào)，高表達(dá)具有7α-脫羥基作用的酶[15]。在這些酶的作用下，初級(jí)膽汁酸最終生成次級(jí)膽汁酸。我們對(duì)7α-脫羥基菌在腸道中的豐度和多樣性知之甚少，目前已知僅Clostridium屬以及Lachnospiraceae和Peptostreptococcaceae[16]的一些菌株具有7α-脫羥基活性，這些菌群占全腸細(xì)菌的一小部分（＜1%）。但這些低豐度的腸道微生物對(duì)宿主產(chǎn)生的影響可能是巨大的，它們使腸道中次級(jí)膽汁酸石膽酸（DCA）和脫氧膽酸（LCA）增加，這將使通過肝腸循環(huán)返回肝臟的次級(jí)膽汁酸增加，但人類肝臟不能將次級(jí)膽汁酸7α-羥基化，因此，這些次級(jí)膽汁酸可以在人類膽汁中積累到很高的水平。相反，嚙齒動(dòng)物可以將次級(jí)膽汁酸7α-羥基化來(lái)維持親水性的膽汁酸池大小[17]。腸道微生物形成次級(jí)膽汁酸是當(dāng)前具有重大生物醫(yī)學(xué)意義的話題。研究表明7α-脫羥基菌將初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸可以抑制艱難梭菌在體內(nèi)的生長(zhǎng)[18]。在鵝去氧膽酸（CDCA）存在下，DCA和LCA能夠抑制FXR[19]。DCA和LCA是G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1（GPBAR1）的強(qiáng)效激動(dòng)劑，能夠激活先天免疫細(xì)胞，巨噬細(xì)胞和自然殺傷性T 細(xì)胞上的膽汁酸受體GPBAR1，維持腸道和肝臟免疫穩(wěn)態(tài)[20-22]。GPBAR1在小鼠和人膽囊的上皮細(xì)胞和膽囊平滑肌中也表達(dá)豐富，膽囊上皮細(xì)胞中GPBAR1的激活促進(jìn)了膽汁分泌，但膽囊平滑肌細(xì)胞GPBAR1受體激活導(dǎo)致平滑肌松弛，從而膽囊充盈，應(yīng)用內(nèi)源性或合成的GPBAR1配體可顯著增加膽囊體積并超過兩倍[23]。Berr F等[24]的研究表明，次級(jí)膽汁酸增加促進(jìn)膽固醇結(jié)石形成。

近來(lái)研究也證明了腸道菌群與膽汁酸的合成有關(guān)，在無(wú)菌小鼠腸道接種細(xì)菌后，腸上皮細(xì)胞的法尼醇X受體（FXR）上調(diào)，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因15分泌增加，下調(diào)7α-羥化酶的基因，使膽汁酸合成減少[25-26]。人類腸道微生物群定植到無(wú)菌小鼠體內(nèi)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)FXR拮抗劑牛黃結(jié)合β鼠膽酸（tauro-beta-muricholic acid，T-βMCA)的水平顯著降低，從而誘導(dǎo)回腸中FXR信號(hào)傳導(dǎo)和增加FXR靶基因表達(dá)[26]。在FXR介導(dǎo)的反饋抑制途徑作用下使膽汁酸生成減少，從而促進(jìn)膽固醇結(jié)石發(fā)生。這些研究都表明了腸道菌群失調(diào)會(huì)影響膽汁酸的代謝。然而，膽汁酸的代謝與膽固醇結(jié)石的發(fā)生發(fā)展有著密不可分的關(guān)系，腸道菌群可能是影響膽結(jié)石發(fā)生發(fā)展的重要因素[27]。

4 問題與展望

研究表明膽固醇結(jié)石的形成與腸道微生態(tài)失衡有關(guān)，本文綜述了腸道細(xì)菌影響膽汁酸代謝導(dǎo)致膽固醇結(jié)石形成的機(jī)制。而腸道菌群對(duì)膽汁酸代謝的影響不是單一通路而是多種途徑，這些途徑之間的關(guān)系是相互影響還是獨(dú)立存在，尚且需要進(jìn)一步研究。膽結(jié)石患者腸道菌群以多種機(jī)制影響膽汁酸代謝，腸道BSH活性增強(qiáng)，膽汁酸誘導(dǎo)基因表達(dá)升高可能是重要環(huán)節(jié)，這需要進(jìn)一步研究和證實(shí)。希望微生物群靶向治療成為預(yù)防或治療膽固醇結(jié)石的有效策略。