40 g/d、男性>60 g/d)短期內(nèi)可發(fā)生酒精性肝炎(AH)。AH的自然病程"/>
韓白乙拉 常冰 王炳元
部分持續(xù)過量飲酒(折合純酒精,女性>40 g/d、男性>60 g/d)短期內(nèi)可發(fā)生酒精性肝炎(AH)。AH的自然病程研究仍較有限,發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚[1]。近年來研究表明,酒精及其代謝產(chǎn)物乙醛不僅可導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷,更重要的是引起腸道微生物多樣性改變,損傷腸道黏膜的完整性和先天免疫功能,其結(jié)果導(dǎo)致腸黏膜屏障破壞,增加腸道通透性(腸漏)。失調(diào)的腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物通過被破壞的細(xì)胞間連接直接進(jìn)入門脈系統(tǒng),可能是發(fā)生酒精性肝病(ALD)的基礎(chǔ)和重要原因[2]。移位的微生物種類和數(shù)量決定于飲酒者腸道“核心微生物群”的種類和數(shù)量[3]。由于方法學(xué)的限制,迄今尚無理想的定量核心微生物群方法。
腸道微生物群是人體最龐大而復(fù)雜的微生物群落,也是人體的重要代謝“器官”。有益的腸道微生物和噬菌體與宿主形成共生關(guān)系,通過各種機(jī)制促進(jìn)宿主防御,參與腸道的消化、分泌、吸收和新陳代謝,以及調(diào)節(jié)宿主的免疫功能等。腸道細(xì)菌的數(shù)量和質(zhì)量變化、腸道通透性改變以及細(xì)菌產(chǎn)物(如內(nèi)毒素)與實(shí)驗(yàn)性和人類疾病中ALD的發(fā)生甚至肝硬化的進(jìn)展密切相關(guān)[3]。腸道微生物群的定量可以作為ALD早期生物標(biāo)志物和潛在的臨床治療藥物[4]。
任何形式的飲酒均可導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡,似乎中度飲酒更易造成酒精性肝硬化(AC)。 患者小腸細(xì)菌過度生長(SIBO),后者與 AC 的嚴(yán)重程度密切相關(guān)。AC 患者長期應(yīng)用質(zhì)子泵抑制劑似乎會(huì)增加腸道鏈球菌科、糞便的毛螺旋菌和厚壁菌門下的瘤胃球菌科的數(shù)量,加劇內(nèi)毒素血癥和細(xì)菌移位[1]。無菌小鼠(C57BL/6)比普通小鼠對(duì)酒精性肝損傷的易感性更高。說明完全缺乏腸道微生物群和微生物群失衡都容易導(dǎo)致ALD的發(fā)生。研究人員試圖將酒精抵抗的鼠糞菌作為供體,移植到對(duì)酒精敏感的鼠或用益生元來治療酒精誘發(fā)的肝損傷[5]。
酒精還可導(dǎo)致胃腸蠕動(dòng)減少、胃內(nèi)pH值增加,進(jìn)一步促進(jìn)SIBO,后者可導(dǎo)致長鏈飽和脂肪酸合成減少,小腸內(nèi)擬桿菌門和厚壁菌門的數(shù)量明顯降低,革蘭陰性菌(如變形菌門)和革蘭陽性菌(如放線菌門)數(shù)量明顯增加,導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥[6]。通過細(xì)菌的16s rRNA區(qū)域序列分析發(fā)現(xiàn), AC患者糞便中的普雷沃氏菌科數(shù)量比乙型肝炎肝硬化患者或健康人群明顯增加,即腸道優(yōu)勢(shì)菌被抑制,少數(shù)致病菌菌種過度繁殖,腸道生理功能受損[3]。
腸道微生物在健康或疾病個(gè)體中的作用常常是從糞便中推測出來的。糞便檢測包括微生物多樣性、密度和豐度,容易取樣。糞便微生物分析是確定腸道微生物群與宿主健康和疾病之間關(guān)系的常用方法,其依據(jù)是糞便代表了整個(gè)腸道的大部分微生物種群[4]。但是,胃腸道是一個(gè)多器官系統(tǒng),微生物具有很大的區(qū)域多樣性,每一個(gè)器官所在的位置都專注于特定基因功能表達(dá),調(diào)節(jié)復(fù)雜且多樣化的消化、免疫、代謝和內(nèi)分泌過程[4]。研究者一直在尋找如何取材方便、并能反映胃腸道整體微生物瞬時(shí)變化的方法,以便于發(fā)現(xiàn)瞬時(shí)變化與疾病的因果關(guān)系。
大多數(shù)微生物生態(tài)學(xué)分析旨在確定與應(yīng)激源或疾病相關(guān)的特定微生物組,常使用高通量標(biāo)記基因或鳥槍法(shotgun)宏基因組學(xué)數(shù)據(jù)來測量微生物群落特性,如豐富度(指一個(gè)群落或生境中物種數(shù)目的多寡)、均勻度(指一個(gè)群落或生境中全部物種個(gè)體數(shù)目的分配狀況,它反映的是各物種個(gè)體數(shù)目分配的均勻程度)和β-多樣性(指沿環(huán)境梯度不同生境群落之間物種組成的相異性或物種沿環(huán)境梯度的更替速率,也被稱為生境間的多樣性)。
Smirnova等[1]根據(jù)美國國家酒精濫用和酒精中毒研究所(NIAAA)AH的共識(shí)定義和嚴(yán)格的排除標(biāo)準(zhǔn),最后納入78例受試者進(jìn)行研究。其中健康對(duì)照(HC)組24例,酗酒對(duì)照(HDC)組20例,中度酒精性肝炎(MAH)組10例,重度酒精性肝炎(SAH)組24例。對(duì)受試者的糞便樣本進(jìn)行16s rRNA基因測序、多標(biāo)簽測序(MTS)、主坐標(biāo)分析(PCoA)、PICRUSt(phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)分析、隨機(jī)森林分類和回歸模型等,分別建立AH和終末期肝病(MELD)評(píng)分的預(yù)測模型,推斷功能性基因組學(xué);采用液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀測定糞便樣品中的短鏈脂肪酸(SCFAs)濃度,評(píng)估應(yīng)激源(慢性高劑量酒精)和疾病(AH)引起的腸道微生物組學(xué)和代謝組學(xué)變化[1]。
(一)酒精影響腸道細(xì)菌的種類 與HC組相比,HDC組富含厚壁菌并伴有明顯的擬桿菌減少;從HDC組、MAH組到SAH組,厚壁菌豐度呈階梯式下降。從HC組、HDC組、MAH組,變形桿菌的比例略有增加。然而,與HC組和HDC組相比,SAH患者的變形桿菌比例顯著增加。
(二)酒精影響細(xì)菌的多樣性 細(xì)菌的多樣性在對(duì)照組之間沒有顯著差異,但隨著AH的加重,多樣性有減少趨勢(shì),意味著多種正常功能喪失,肝臟保護(hù)作用與損傷因素間的平衡打破,從而增加對(duì)酒精損傷的易感性。
(三)酒精影響腸道SCFA的產(chǎn)生 靶向代謝組學(xué)技術(shù)分析SCFA結(jié)果表明,AH患者的SCFA降低,產(chǎn)生SCFA的微生物菌水平降低。
(四)腸道菌群的差異提示AH可能有更多的微生物亞群 幾例HDC患者的微生物組成與AH患者相似,也有幾例MAH或SAH患者微生物組成與HDC相似,意味著根據(jù)糞便微生物組的不同,在臨床定義為AH的人群中可能存在亞群。
(五)其他 不同藥物治療可導(dǎo)致患者糞便微生物組出現(xiàn)差異;盡管微生物組組成隨AH的發(fā)展而變化,但它并不是疾病嚴(yán)重程度的預(yù)測指標(biāo);酒精影響腸道細(xì)菌基因組的功能,影響多條能量代謝途徑,包括多種氨基酸、含氨基糖、核苷酸糖、淀粉和蔗糖、鞘脂代謝等。該項(xiàng)研究提供了因酗酒而引起的糞便微生物組變化以及與AH相關(guān)變化的新信息,也提供了關(guān)于糞便微生物組和代謝組學(xué)的結(jié)果與疾病發(fā)展之間的新見解,為AH疾病的治療提供新的思路[7]。
(1)在臨床診斷AH時(shí),一些患者可能已合并肝硬化,而另一些患者可能僅為AH[8],還有一些患者有失代償性肝硬化,以及與失代償期肝硬化相關(guān)的并發(fā)癥,包括感染、腹腔積液和肝性腦病等,同樣會(huì)誘發(fā)腸道微生物失調(diào),在這項(xiàng)研究中未被提及;(2)該研究中登記的飲酒患者在收集糞便樣本時(shí)的疾病嚴(yán)重程度和環(huán)境各不相同。大多數(shù)HDC受試者在門診采集糞便樣本,而AH患者在入院后72 h內(nèi)采集糞便樣本。代謝應(yīng)激本身會(huì)導(dǎo)致腸道微生物群發(fā)生變化,這種變化發(fā)生在代謝損傷后的早期,并且可能會(huì)持續(xù)到住院期間[4]。另外,同一個(gè)人的腸腔菌群和黏膜菌群組成明顯不同,人與人、地區(qū)與地區(qū)以及性別之間的腸腔菌群也不同。糞便樣本不一定能全面反映腸道所有部位菌群(腸腔菌群和腸黏膜定植菌群)。在ALD患者中,糞便菌群還受小腸SIBO影響;(3)多種混雜因素導(dǎo)致微生物群落變異。成年人的胃腸道處于一種不斷重塑的狀態(tài),這是基于年齡、性別、遺傳組成(腸道微生物群是可遺傳的)、環(huán)境、飲食、生活習(xí)慣、客觀和主觀的相互作用、急性和慢性疾病狀況以及受試者體內(nèi)的空間差異等[3]。環(huán)境因素、飲食習(xí)慣、藥物或毒物是影響腸道菌群構(gòu)成的最重要因素,遺傳、腸道運(yùn)動(dòng)障礙、代謝壓力、胃酸降低(SAH患者比其他患者接受更多的抑酸劑)、膽汁減少和免疫異常等,直接或間接影響腸道微生物組成[6]。特別是住院患者的飲食結(jié)構(gòu)單一,通常缺乏可發(fā)酵的可溶性膳食纖維,或者患者可能由于各種原因限制飲食,也是導(dǎo)致腸道微生物組(如產(chǎn)生SCFA的細(xì)菌)的異質(zhì)性和功能基因組學(xué)不穩(wěn)定、SCFA水平變化的常見原因[7];(4)SAH患者比其他患者接受更多的抗生素,當(dāng)糞便微生物組成發(fā)生變化時(shí),其他代謝物或代謝途徑也可能隨之改變。目前的研究并未涵蓋細(xì)菌以外的微生物,如真菌和病毒等,后者可以直接影響宿主與細(xì)菌之間的相互作用,真菌可以影響ALD患者的疾病進(jìn)展、發(fā)病機(jī)制和臨床結(jié)局[9]。但對(duì)腸道細(xì)菌基因組學(xué)和代謝組學(xué)的影響所知甚少; (5)元基因組學(xué)能夠推斷微生物類群變化的功能后果,而不能直接確定不同微生物群的功能。然而,由于糞便中的RNA酶的差異,評(píng)估糞便中微生物轉(zhuǎn)錄組的能力更具挑戰(zhàn)性。應(yīng)用可靠方法來測定糞便中微生物基因的表達(dá)以及與糞便和尿液中代謝物譜的聯(lián)系,用于了解它們?cè)诩膊〉陌l(fā)生過程中的角色。
盡管存在這些局限性,該研究的發(fā)現(xiàn)為AH的腸道微生物群特征提供了新的見解,為ALD發(fā)病機(jī)制的研究和有針對(duì)性的干預(yù)措施奠定了微生物理論基礎(chǔ)。
糞便微生物群的組成和代謝被視為腸道微生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)變化過程的縮影。隨著時(shí)間的推移和宿主生活方式的改變而持續(xù)變化。未來研究應(yīng)著眼于縱向的方法學(xué)設(shè)計(jì),以解釋可能或目前正在影響腸道微生物群和ALD程度的混雜因素,利用這些信息制定新的預(yù)防和治療策略[7]。
總之,本文提供了酒精引起的糞便微生物群變化與日益嚴(yán)重的AH相關(guān)的額外變化的新信息。提供了關(guān)于糞便微生物組與疾病進(jìn)展關(guān)系的見解,從而更全面地理解糞便微生物組在AH中的作用和探討未來AH的治療新靶點(diǎn)。