随着全球传染性和非传染性肝病发病率的增加，科研人员正极力探索治疗肝病的新的突破口。肠道菌群作为“新型虚拟代谢器官”，与许多器官的功能息息相关，而其中“肠-肝轴”受到了较为广泛的关注，越来越多的报道指出某些肠道菌群及其代谢分子可正向或反向地参与肝脏疾病的调控^[1]；益生元、益生菌、菌群代谢物、粪菌移植等方法对治疗肝脏类疾病逐渐呈现积极的效果^[2-5]，这些发现对未来靶向治愈肝病将产生深远影响。但目前从实验理论到临床治疗的实践仍有待提高，需要依据已有的基础研究成果实现更多的临床转化。因此及时总结肠道微生物与肝脏损伤的理论成果显得尤为重要。本文旨在通过“肠-肝轴”理论阐述肠道菌群与肝脏生理、肝脏免疫、肝脏疾病之间的相互作用网络，突出肠道菌群在肝脏病理生理方面的重要意义。本文从急、慢性肝病两大方面整合近年来创新型研究成果，重点介绍近年来关于肠道菌群与酒精性肝病、非酒精性肝病、急性肝衰竭以及其他重要肝脏疾病相互联系为之后基础与临床研究提供新思路。

肠道微生物（细菌、真菌、病毒等）是寄居在人体胃肠道内数以亿计的微生物总集合，其中细菌占据绝大部分，包含约1000个不同菌种，多数属于拟杆菌门和厚壁菌门^[6]。针对胃肠道菌群的宏基因组分析显示其包含300多万个独特基因，超过人类基因数目的100倍以上，它庞大的基因组组成使其逐步形成一个非常多样化的生态系统^[7-8]。一般认为，稳定的胃肠道环境及丰富的营养物质使肠道菌群与宿主之间形成了彼此互惠互利、健康的共生关系。例如，肠道菌群除了会产生大量的代谢物、激素和肽类之外，还会通过协助消化一些原本宿主不可消化的化合物（如膳食纤维），确保为宿主提供必需的营养物质（如维生素），以及最大限度地提高胃肠道对基本营养物质的生物利用度等，进而使新陈代谢活跃的菌群得以生长^[9]。另一方面，肠道菌群内环境的稳定需要特殊的粘膜免疫系统维持，而这种免疫系统的稳态同时又依赖于某些肠道菌群的存在，这更加体现出肠道菌群与宿主之间存在着互利共生的关系。然而，肠道菌群内也含有许多潜在的条件致病菌，如果这个复杂的微生物群落的生态平衡被打破，如肠道粘膜细胞受损、肠屏障被破坏，这些致病菌将会渗出肠腔进入其他的脏器系统，从而危害宿主健康。

肝脏疾病中肠道菌群的作用是近年来备受关注的问题^[10]，肝脏大约70%的血液供应来自肠道，它是抵御来自肠道相关抗原的第一道防线，也是宿主和肠道共生菌群交点的中心之一^[11-12]。例如肝脏产生的胆汁酸能够被一些肠道细菌所利用，而胆汁酸也会调节微生物群落的结构和功能^[13]。“肠-肝轴”不仅为多种肝脏类疾病的病理发病机制提供了理论依据，对肝脏临床疾病的治疗也有着重要意义^[14]。

“肠-肝轴”的核心内容是肠道粘膜屏障的功能，而这与肠道菌群直接相关。肠道上皮细胞之间的机械连接是细菌及其代谢产物的天然屏障^[15]，但它并非是一个静态的物理屏障，而是肠道菌群和免疫细胞相互作用的结果，包括抗原的特异性免疫反应、免疫平衡耐受和免疫效应功能应答等方面。肠道树突状细胞通过识别来自肠道的微生物相关抗原，有效地将其提呈至初始T细胞，从而激活适应性免疫系统并产生免疫应答。例如，一定浓度的病原体相关分子模式（PAMPs），如肽聚糖、细菌脂多糖等，与肠道内的树突状细胞表面Toll样受体和NOD样受体结合，激活胞质内下游核转录因子κB，使其产生并分泌炎性细胞因子和趋化因子，一方面可以破坏肠道上皮的紧密连接，下调肠屏障功能，另一方面破坏的屏障可以促进PAMPs进入肝脏门脉循环系统发挥生物学效应；然而PAMPs产生的炎性级联效应不仅会导致肝细胞急性损伤，也会对肝脏库普弗细胞造成更为强烈的刺激，在一定条件下也会刺激肝脏星状细胞，促进肝纤维化的发生和发展^[16]。

作为营养物质、细菌产物、毒素和肠道代谢产物的接受者和过滤器，肝脏产物会影响肠道菌群组成和肠道屏障的完整性，而肠道菌群因素则会调节肝脏内胆汁酸的合成、葡萄糖和脂质代谢、免疫炎症反应等病理生理反应^[17]。肝脏和肠道菌群通过胆道、门静脉和全身介质形成广泛联通^[18]，使我们进一步认识到肠道菌群、肝脏、免疫系统和新陈代谢之间紧密的沟通网络。因此肠道菌群是调节肝脏疾病的重要参与者，是“肠-肝轴”理论的核心内涵。

在全球范围内，饮酒是导致15~49岁人群过早死亡和残疾的第五大危险因素^[19]，而肠道粘膜结构、肠道菌群在其中发挥核心作用^[20-21]。有研究发现酒精能够以剂量和时间依赖的方式增加肠上皮屏障的通透性，体外实验显示经5%酒精处理后的Caco2小肠上皮细胞，其跨膜电阻和紧密连接蛋白zonula occludens1、claudin1表达水平呈现时间依赖性降低^[22]，最终使肠上皮屏障遭受破坏。同时，研究证实，乙醛，作为酒精的毒性代谢产物，通过蛋白磷酸酶2A（一种丝氨酸/苏氨酸磷酸酶）依赖机制破坏Caco-2细胞的紧密连接结构^[23]。

另一方面，酒精诱导的胃肠道菌群组成和代谢功能的改变^[24]，使潜在致病菌和其他共生菌的生态结构失衡，可能促进酒精诱导的氧化应激性及炎症损伤，是导致酒精性肝病患者中肠-肝轴生理异常的重要原因^[25-26]。有文献根据宏基因组学分析表明，对照组小鼠肠道菌群以拟杆菌门和厚壁菌门为主，而酒精饲养小鼠则呈现放线菌门和厚壁菌门比例升高的状态，随着时间的推移，酒精喂养的小鼠其肠道菌群结构不仅会发生改变，其细菌多样性也会降低^[27]。研究发现，结肠粘膜相关的细菌微生物群在酗酒者中发生了改变，失调的结肠菌群中，拟杆菌丰度较低，而变形杆菌和梭杆菌丰度较高，这种已发生改变的微生物组成是持久性的，并且该样本子集中存在较高水平的血清内毒素^[28-29]。其他研究显示，酗酒者体内的益生菌群与血液中较高的内毒素水平相关，这表明益生菌群失调可能增加肠道高通透性，导致革兰氏阴性菌产物从肠道内腔进入体循环的易位风险增加^[30]。

鉴于酒精会破坏肠道屏障功能，引起肠道渗漏和/或肠道微生态紊乱，因此探索与饮酒导致的菌群失衡的相关治疗干预措施迫在眉睫。最近的一项研究表明，益生菌VSL3的治疗可调节酒精性肠道菌群的生态失衡，改善肠道损伤，防止内毒素和其他细菌产物从肠腔进入门静脉循环，同时下调炎症因子肿瘤坏死因子的表达水平，降低其对紧密连接蛋白表达的抑制作用，最终改善肠道通透性功能^[31]。在另一项研究中，慢性酒精饮食的小鼠服用鼠李糖乳杆菌GG后，粪便pH值降低，血清内毒素水平降低，酒精性肝损伤（通过检测丙氨酸氨基转移酶和脂肪变性等衡量肝损指标）减弱，改善了与紧密连接蛋白表达相关的肠道通透性问题，证实鼠李糖乳杆菌GG在小鼠持续饮酒期间产生了有益的效应^[27]。

综上所述，肠道菌群和肝脏之间的相互作用在酒精性肝病的发病机制中扮演重要的角色，基础研究与临床医学仍需进一步探索其深层潜在关联。

非酒精性脂肪肝（NAFLD）是一种复杂的代谢性疾病，是目前全球肝功能不全的主要诱因，其中遗传和环境因素之间存在着深刻的相互作用^[32]。研究表明，非酒精性脂肪性肝炎的存在与粪便中拟杆菌门细菌的比例呈负相关，表现为拟杆菌门在肠道微生物群落中丰度较低，且不依赖于饮食/BMI，这表明肠道菌群可能在NAFLD的疾病进程中发挥作用^[33-34]。有文献根据小鼠对高脂饮食的反应性，将小鼠分为responder组与non-responder组，两组小鼠分别表现为高血糖和血液高浓度促炎因子、正常血糖及全身炎症水平较低两种表型；与接受non-responder组小鼠肠道细菌的无菌小鼠相比，移植responder组小鼠肠道细菌无菌小鼠更容易发生脂肪变性和胰岛素抵抗^[35]。这些数据有效地证明了菌群组成的差异可以决定小鼠对高脂饮食的反应性，更重要的是，它们为肠道菌群作为NAFLD发病的致病因素、介导代谢表型的上游调控因素提供了直接的证据^[36-37]；因此，这些研究使我们认识到肠道微生物群可能是参与调节NAFLD形成的危险因素，如参与宿主能量代谢平衡失调、胰岛素抵抗、胆碱和胆汁酸代谢、炎症等^[38-41]，同时也为临床利用肠道菌群靶向干预治疗提供新思路。

此外，肠道菌群代谢产物短链脂肪酸，通过刺激回肠分泌胰高血糖素样肽-2，降低肠道通透性，降低血浆脂多糖和炎性细胞因子水平，具有肠道营养作用^[42]，不过，在一定条件下，短链脂肪酸也可促进肥胖及肥胖相关代谢性疾病的发生；相关代谢类疾病还涉及胰岛素抵抗，有关报道指出这一进程也与肠道菌群失调有关^[43-44]，通过调节肠道菌群可以提高胰岛素敏感性的潜力，如研究表明，经万古霉素和杆菌肽处理后，肠道菌群的改变改善了高脂饮食小鼠的葡萄糖耐量、高胰岛素血症和胰岛素抵抗^[45]。同样，乙酰胆碱在脂质代谢、第二信使信号转导、胆汁酸肠肝循环、胆固醇代谢等多种生理过程中也发挥着重要作用^[46]。关于肠道微生物胆碱代谢对细菌适应度和宿主生物学的影响研究表明，肠道内利用胆碱的细菌可与宿主竞争这种营养物质，显著影响血浆和肝脏中甲基供体代谢物的水平，此外，在高脂肪饮食的情况下，含有大量消耗胆碱的肠道细菌的小鼠则提高了对代谢疾病的敏感性。胆汁酸的合成是通过激活肝脏和回肠的核受体、由胆固醇代谢所实现的，而肠道菌群则会进一步促进其生成次级胆汁酸。研究表明，肠道微生物群通过降低一种天然的核受体拮抗剂的水平，即Tauro-beta-muricholic酸，抑制肝脏中胆汁酸的合成代谢，该结果证实肠道微生物不仅参与了胆汁酸的正向合成代谢，更重要的是，为证明肠道菌群参与胆汁酸负反馈调节机制提供了有利证据，而越来越多的研究表明胆汁酸代谢的稳态及信号通路失调则是发生NAFLD的重要原因之一^[47]。

近年来，有学者研究了乳酸菌和双歧杆菌对高脂饮食诱导的NAFLD小鼠肝脏甘油三酯含量的影响，发现添加双歧杆菌组小鼠肝脏TG含量明显低于乳酸菌组，在降低肝脏脂类方面优于乳酸菌组^[48]；另有研究观测3种不同的益生菌（副乳杆菌、鼠李乳杆菌、双歧杆菌）对高脂饮食诱导代谢综合征小鼠模型的保护作用，结果表明3类益生菌不同程度地减轻小鼠的炎症反应，并且均能有效地降低肝脏脂肪变性，提示益生菌可能通过不同的机制发挥其对NAFLD的保护作用^[49]。

在我国，病毒感染（如乙型和戊型肝炎）是诱发急性肝衰竭的主要原因，而药物性肝损伤（如扑热息痛）则是导致美国和西欧大部分地区急性肝衰竭的最常见原因^[50]。肝窦中的免疫细胞和非免疫细胞表达各类模式识别受体，持续接触、识别肠道微生物成分及其代谢产物和/或衍生因子，包括脂多糖、肽聚糖、微生物DNA和RNA等，从而激活免疫系统，引发肝损伤^[51]；然而，在恢复期间，肝脏激活调节性免疫从而抑制炎症，产生耐受性免疫反应。正常情况下，这些炎症和调节性免疫反应处于相对平衡的状态，甚至在急性肝炎期间也能维持稳定^[52]；但是，如果肝脏的免疫平衡遭受威胁，不受控制的炎症反应将会导致急性肝衰竭。肠道菌群在这一爆发性过程中起着关键角色，比如前文所述菌群产物会提供大量PAMPs，放大加剧炎症反应。但肠道菌群并非百害无利，某些特异性肠道菌群在急性肝损伤时肝脏炎症的反馈调控中发挥重要作用。研究发现，在刀豆蛋白A诱导的急性肝损伤中，肠道内共生乳酸杆菌富集，激活肠道固有淋巴细胞产生IL-22，从而增强了肠道粘膜的屏障功能，最重要的是，该菌促进肝脏免疫耐受性调节细胞，即经典树突状细胞向肝脏募集^[53-54]，经典树突状细胞通过TLR 9活化产生IL-10和TGF-β，从而减轻肝脏炎症反应^[55]。因此，调节肠道菌群可能是调节肝脏耐受性、治疗相关肝脏疾病的一个潜在选择。在欧美国家，对乙酰氨基酚（APAP）因服用剂量过大而导致急性肝衰竭成为一个严重的公关卫生安全问题。研究发现，服用过量的APAP引起的肝损伤呈现昼夜节律性变化，即小鼠在夜间服用（ZT12组）APAP的肝脏损伤程度比早晨服用（ZT0组）更为严重可能与肠道菌群直接相关，进一步的研究发现，ZT12组肠道微生物代谢产物1-苯基-1，2-丙二酮（PPD）明显高于ZT0组，其通过消耗肝脏谷胱甘肽（肝内核心抗氧化剂），进而参与APAP引起的昼夜节律性肝损伤。值得注意的是，研究人员发现酿酒酵母菌可以降低肠道PPD水平，保护谷胱甘肽少受消耗，在ZT 12明显改善APAP引起的肝脏损伤^[56]。有研究将健康成人来源的乳酸菌，Lactobacillus salivarius LI01、Pediococcus pentosaceus LI05经灌胃处理后观察大鼠对LPS/GaIN（脂多糖/半乳糖胺）所致急性肝衰的反应性，结果显示上述两类乳酸菌可显著降低肝损伤时丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶水平，减少肝组织和回肠形态学异常，减少细菌易位，并预防总胆红素升高，提高血清白细胞介- 10（IL-10）和/或干扰素-γ水平，并形成与对照组不同的盲肠微生物群落集合^[57]。这些数据均提示靶向干预肠道菌群可能是减轻急性肝衰竭的潜在疗法。

除上述几类肝病外，“肠-肝”轴的概念对于了解病毒性肝炎、肝细胞癌、自身免疫性肝病等其他肝脏疾病的发病机制同样具有重要意义。已有报道表明，乙型肝炎病毒（HBV）感染的一个显著特点是机体清除病毒的能力依赖于接触者的年龄，研究证实，在HBV感染的小鼠模型中，HBV相关免疫的年龄依赖性与肠道微生物密切相关^[58]。最近关于丙型肝炎病毒感染的研究结果显示，健康受试者肠道菌群主要以瘤胃球菌属、梭状芽胞杆菌属和双歧杆菌属为主，而HCV感染患者体内以普氏菌属、不动杆菌属、韦荣球菌属分布为主；深入研究发现，HCV感染后可同时入侵肝细胞、胃细胞和B淋巴细胞，导致后者分泌IgA减少，进而影响IgA对肠道菌群的调节作用，造成普雷沃氏菌丰度升高及其他肠道菌群结构与功能紊乱^[59-60]。

肝细胞癌现已成为全球三大癌症相关的死亡原因之一^[61-62]，主要由乙型病毒性肝炎或丙型病毒性肝炎、酒精/非酒精脂肪肝发展而成，而越来越多的证据表明肠道微生物的改变和内毒素血症是促进慢性肝病向肝癌发展的关键性因素^[63-67]。有研究发现，经四氯化碳处理的无菌小鼠发生肝癌的几率明显低于SPF级小鼠^[68]；二乙基亚硝胺所致大鼠肝癌实验显示，动物肠道菌群数量、丰度呈现相对不平衡的状态，乳酸杆菌、双歧杆菌、肠球菌被显著抑制并且存在肠道炎症反应；而肝硬化、肝癌患者的血清内毒素水平明显升高^[69]；有研究收集肝移植术后进展为肝硬化及肝细胞癌患者的粪便，通过分析发现其中大肠杆菌的数量显著增加^[70]。这些结果均提示肠道微生物的稳态在肝细胞癌发病过程中具有重要意义，同时，肠道菌群的失调作为肝癌癌变过程中的可逆性因素，为今后该类疾病的预防和治疗提供了较多潜在性靶点。

越来越多的证据表明，肠-肝轴在极大程度上也参与了自身免疫性疾病的形成与调控。如丁酸钠通过维持肠道紧密连接的完整性，抑制实验性小鼠自身免疫性肝炎的炎症反应，进而预防肝损伤。研究表明，自身免疫性肝炎动物模型、自身免疫性肝炎患者中肠道菌群均存在组成性改变，与健康志愿者相比，自身免疫性肝炎患者肠道内连接肠上皮细胞的结构蛋白减少、肠道厌氧菌（双歧杆菌和乳酸菌）数量减少、血浆脂多糖水平升高^[71-72]。这些发现证实胃肠道粘膜屏障通透性增加、肠道微生物生态失调、肠道菌群进入体循环将会对自身免疫性肝炎的形成和发展产生深远影响^[73-74]。

总之，前期的研究表明，肠道菌群是多种肝脏类疾病向不同阶段发展的重要驱动力，因此对于该领域研究具有重要价值和深远意义。在临床工作中，益生元、新的益生菌、抗生素以及粪菌移植等方法的应用，为调节患者肠道菌群、治疗相关疾病提供了新的思路。在今后的工作中，研究者仍需进行更多深入的探索，利用多组学分析方法明确哪些类型的菌株将会影响疾病表型、挖掘肠道菌群与其代谢产物在各类肝脏疾病的临床环境中发生变化的具体生物学机制，以及评估肠道菌群对治疗早期或晚期肝病患者的益处。