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導(dǎo)讀  

人體腸道中含有大量微生物，包括細(xì)菌、真菌、病毒和古菌。肝病患者出現(xiàn)腸道微生物群變化和腸道屏障功能障礙。臨床前模型證明了腸道微生物群在各種肝臟疾病發(fā)病機(jī)制中的重要性。本篇綜述討論了如何操縱腸道微生物群作為肝病的一種新的治療方法。我們總結(jié)了目前用于肝病治療的非靶向方法的最新數(shù)據(jù)，包括益生菌和糞便微生物群移植，以及以微生物組為中心的精準(zhǔn)療法，包括工程細(xì)菌、后生元和噬菌體。

要點(diǎn)：

?肝臟和腸道有著密切的關(guān)系。雖然大部分來自腸道的靜脈血通過門靜脈到達(dá)肝臟，但肝臟本身通過分泌膽汁與腸道進(jìn)行通訊。

?肝病患者出現(xiàn)腸道屏障功能障礙，腸道細(xì)菌、真菌、病毒和古菌發(fā)生變化。

?以微生物組為中心的療法是肝病患者新穎且有吸引力的治療策略。

?需要進(jìn)行更大規(guī)模的隨機(jī)試驗(yàn)來評(píng)估非靶向療法(包括益生菌和糞便微生物群移植)對(duì)肝病患者的療效和安全性。

?包括工程細(xì)菌、后生元和噬菌體在內(nèi)的靶向療法主要在臨床前模型中進(jìn)行了測(cè)試；它們可以精確地編輯腸道微生物群并改變肝臟疾病的進(jìn)展。

論文ID

原名：Promises of microbiome-based therapies

譯名：微生物組療法的前景

期刊：Journal of Hepatology

IF：30.083

發(fā)表時(shí)間：2022.5.16

通訊作者：Jasmohan S. Bajaj；Siew C. Ng；Bernd Schnabl

通訊作者單位：美國弗吉尼亞聯(lián)邦大學(xué)；香港中文大學(xué)；美國加州大學(xué)圣地亞哥分校醫(yī)學(xué)院

DOI號(hào)：10.1016/j.jhep.2021.12.003

綜述目錄

1 前言

2 益生菌和工程細(xì)菌

3 后生元

4 噬菌體

5 糞便微生物群移植

   5.1機(jī)械和實(shí)驗(yàn)研究

   5.2臨床研究

6 挑戰(zhàn)與未來研究方向

主要內(nèi)容

1 前言

胃腸道微生物組非常復(fù)雜，包含跨越多個(gè)領(lǐng)域的生物。腸道微生物群的組成和功能受到一些內(nèi)在和外在因素的影響，如宿主遺傳、疾病狀態(tài)、免疫健康、飲食、社會(huì)經(jīng)濟(jì)地位、位置和藥物。這些因素有可能直接或間接影響肝臟健康，因?yàn)榇蠖鄶?shù)肝臟疾病處于成癮、心理社會(huì)和醫(yī)學(xué)障礙的十字路口。因此，在這些限制條件下將人類微生物數(shù)據(jù)背景化很重要。

迄今為止，大多數(shù)研究都集中在細(xì)菌上，因?yàn)樗鼈冏钊菀着囵B(yǎng)或表征，并與幾種傳染性和慢性疾病密切相關(guān)。細(xì)菌的數(shù)量沿胃腸道呈梯度分布，結(jié)腸和糞便的細(xì)菌數(shù)量最多。厚壁菌門(Firmicutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)和變形菌門(Proteobacteria)是胃腸道中主要的細(xì)菌門，它們之間的相對(duì)平衡有助于腸型的發(fā)展。細(xì)菌的存在、功能以及與宿主、飲食和腸道中存在的其他界微生物的相互作用可以影響它們對(duì)慢性肝病和肝硬化疾病進(jìn)展的影響。特定微生物類群的存在，如毛螺菌科(Lachnospiraceae)和瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)成員一直與相對(duì)健康相關(guān)，而腸桿菌科(Enterobacteriaceae)的一些成員與肝臟疾病的不良預(yù)后相關(guān)。然而，考慮到途徑的冗余性，微生物群的功能和相互作用更可能是它們對(duì)人類宿主影響的主要決定因素，而不僅僅是它們的存在。使用相對(duì)鈍的工具(如抗生素和糞便微生物群移植(FMT))針對(duì)細(xì)菌的微生物療法已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)護(hù)理手段。但可能需要一種細(xì)致入微且有針對(duì)性的方法，這將需要了解共存并影響細(xì)菌種群的其他界微生物(真菌、病毒和古菌)。

盡管與細(xì)菌相比，真菌的數(shù)量相對(duì)較少，但它們可以通過直接競(jìng)爭(zhēng)、共生或產(chǎn)生代謝物對(duì)細(xì)菌種群和人類產(chǎn)生重大影響。主要的真菌門是子囊菌、擔(dān)子菌和接合菌。真菌，特別是念珠菌(Candida spp.)，已被評(píng)估為導(dǎo)致早期肝硬化和肝硬化肝病預(yù)后不良的潛在因素。

人們?cè)絹碓蕉嗟卣J(rèn)識(shí)到“暗物質(zhì)”或腸道微生物群中目前未知的成分。這與病毒組最相關(guān)，病毒組是病毒的集合，通常使用病毒核酸的宏基因組測(cè)序來表征。病毒是最豐富的生物實(shí)體，在環(huán)境和人類宿主中具有很大的異質(zhì)性。雖然現(xiàn)有的病毒序列數(shù)量呈指數(shù)級(jí)增長，但在識(shí)別這些病毒樣顆粒方面仍有改進(jìn)的余地。病毒組由真核病毒、細(xì)菌噬菌體(噬菌體)及其他病毒組成，這些病毒直接或通過它們對(duì)細(xì)菌的影響對(duì)宿主產(chǎn)生多種影響。一些臨床和轉(zhuǎn)化分析開始揭示肝臟疾病中這些跨界相互作用。古菌是微生物組中相對(duì)罕見但代謝活躍的組分。它們由少數(shù)最初被認(rèn)為是產(chǎn)甲烷菌的類群組成，但它們的代謝功能可能超出了產(chǎn)生甲烷的范圍。

除了分析微生物物種的存在、缺失或相對(duì)豐度之外，功能分析是微生物研究中的一個(gè)重要概念。功能改變對(duì)于調(diào)節(jié)腸道微生物群對(duì)預(yù)后的影響和產(chǎn)生治療反應(yīng)至關(guān)重要。正在開發(fā)令人興奮的基于微生物組的新療法，這些方法有可能對(duì)肝臟疾病的各個(gè)方面產(chǎn)生有利影響。以微生物組為中心的肝病療法的基礎(chǔ)是腸道和肝臟之間的密切關(guān)系。幾乎所有來自小腸和大腸的靜脈血都通過門靜脈到達(dá)肝臟。肝臟通過分泌膽汁及其成分(如膽汁酸)進(jìn)入小腸進(jìn)行雙向通訊。因此，眾所周知，腸道微生物群可以調(diào)節(jié)不同肝臟疾病的嚴(yán)重程度。臨床前模型也證明了肝病通過FMT傳播的可能性。

肝硬化的傳統(tǒng)療法包括可吸收和不可吸收的抗生素。除了傳統(tǒng)的感染治療外，可吸收抗生素的主要適應(yīng)癥是預(yù)防自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎(主要是革蘭氏陰性菌覆蓋)?？股厥褂玫钠渌矫媸怯糜诟涡阅X病(HE)的治療和預(yù)防復(fù)發(fā)。已研究用于HE治療的抗生素包括萬古霉素、新霉素、甲硝唑和利福昔明。其中，與列出的其他藥物相比，利福昔明是唯一一種被廣泛使用的藥物，因?yàn)樗哂携熜?、有利的不良事件特征和耐受性。利福昔明的作用機(jī)制也很有趣，可能超越傳統(tǒng)抗生素。然而，在革蘭氏陽性菌感染、真菌感染和抗生素耐藥性不斷增加的時(shí)代，抗生素使用的特異性仍存在問題。

在本篇綜述中，我們總結(jié)了用于肝病治療的非靶向方法的數(shù)據(jù)，包括益生菌和FMT，以及以微生物組為中心的精準(zhǔn)療法，包括工程細(xì)菌、后生元和噬菌體(圖1)。

圖1 以微生物組為中心的肝病患者治療。肝病患者腸道微生物群的數(shù)量和組成發(fā)生變化，也稱為生態(tài)失調(diào)。腸道穩(wěn)態(tài)可以通過非靶向治療來恢復(fù)，包括口服益生菌或FMT。FMT的目的是用健康供體的糞便來替代整個(gè)失調(diào)菌群。靶向治療包括噬菌體和細(xì)菌衍生代謝物，也稱為后生元。通過噬菌體療法選擇性靶向細(xì)菌菌株可以改變臨床前模型中肝病的進(jìn)展。FMT，糞便微生物群移植。

2 益生菌和工程細(xì)菌

益生菌是促進(jìn)宿主健康的活細(xì)菌，被認(rèn)為是安全的。雖然傳統(tǒng)益生菌(如乳桿菌Lactobacillus和雙歧桿菌Bifidobacterium)的有益作用已有數(shù)十年的充分證明，但直到最近才開始闡明其作用機(jī)制。例如，唾液乳桿菌(Lactobacillus salivarius)Li01通過穩(wěn)定腸道屏障和恢復(fù)小鼠腸道中的細(xì)菌共生，減少了急性毒素引起的肝損傷和高氨血癥。益生菌增加腸道芳香烴受體的激活，可增加腸道內(nèi)抗菌分子的表達(dá)，這有助于臨床前模型的腸道屏障保護(hù)。益生菌還可以通過增強(qiáng)成纖維細(xì)胞生長因子15介導(dǎo)的腸道負(fù)反饋來減少肝臟膽汁酸的合成。

幾項(xiàng)隨機(jī)、安慰劑對(duì)照的臨床試驗(yàn)顯示益生菌對(duì)各種肝臟疾病有益。Cochrane分析(21項(xiàng)試驗(yàn))的選擇標(biāo)準(zhǔn)是隨機(jī)臨床試驗(yàn)，比較任何劑量的益生菌與安慰劑或無干預(yù)，或任何其他治療對(duì)任何病因的肝硬化患者和HE患者的影響。益生菌改善了恢復(fù)，并可能導(dǎo)致顯性HE的發(fā)展、生活質(zhì)量和血漿氨濃度的改善，但未觀察到死亡率的差異。與乳果糖相比，益生菌的益處不太明顯。對(duì)28項(xiàng)臨床試驗(yàn)和22項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的兩項(xiàng)meta分析納入了非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者。選擇標(biāo)準(zhǔn)包括隨機(jī)和對(duì)照臨床試驗(yàn)，根據(jù)脂肪肝放射學(xué)/組織學(xué)證據(jù)，在沒有酗酒的情況下，測(cè)試益生菌治療NAFLD患者的效果。益生菌降低了體重指數(shù)、肝酶水平和炎癥，并改善了糖尿病和血脂異常。

一個(gè)常見的缺點(diǎn)是，不同的臨床試驗(yàn)使用了多種益生菌，有時(shí)與其他藥物聯(lián)合使用，治療時(shí)間從幾天到幾年不等。很少有臨床試驗(yàn)重復(fù)使用相同的益生菌療法。

下一代益生菌經(jīng)過工程改造，可進(jìn)一步增強(qiáng)其有益效果。全基因組測(cè)序和分子表征能夠選擇與改善腸道定植、宿主-細(xì)菌相互作用、免疫調(diào)節(jié)、抗菌活性或病原體控制相關(guān)的促進(jìn)健康的基因。早期的工程細(xì)菌專注于產(chǎn)生抗炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素(IL)-10(圖2A)，對(duì)臨床前結(jié)腸炎模型有益。IL-22是IL-10細(xì)胞因子家族的一員，對(duì)上皮細(xì)胞(如肝細(xì)胞和腸道細(xì)胞)發(fā)揮有益作用。在乙醇誘導(dǎo)的肝病小鼠模型中，以不增加全身IL-22水平的劑量和頻率給藥分泌IL-22的工程化羅伊氏乳桿菌(Lactobacillus reuteri)。限制在腸道環(huán)境中的IL-22刺激了腸道上皮細(xì)胞中抗菌分子的表達(dá)，例如Reg3g(胰島再生源蛋白3γ)，這可以防止細(xì)菌從腸腔轉(zhuǎn)移到肝臟，并減少乙醇誘導(dǎo)的肝損傷、脂肪變性和炎癥。這證明了分泌IL-22的羅伊氏乳桿菌在臨床前模型中對(duì)提高抗菌活性和改善宿主-細(xì)菌相互作用的有益作用(圖2A)。細(xì)菌將肽類激素Glp1(胰高血糖素樣肽1)遞送至腸道，可誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生胰島素并提高全身胰島素水平(圖2A)。

工程細(xì)菌被用于消耗代謝性疾病中的有毒代謝物。氨由腸道細(xì)菌產(chǎn)生，通過門靜脈到達(dá)肝臟，并被代謝成尿素。肝硬化患者的全身氨水平升高并與HE相關(guān)。益生菌大腸桿菌(E. coli) Nissle 1917被設(shè)計(jì)用于代謝氨并在腸道中將其轉(zhuǎn)化為L-精氨酸。在高氨血癥臨床前模型中，口服給藥顯示出降氨作用和提高存活率(圖2B)。然而，最近的一項(xiàng)隨機(jī)、雙盲、安慰劑對(duì)照的Ib/IIa期研究并未成功。相對(duì)于安慰劑，口服SYNB1020治療并沒有降低肝硬化和血氨升高患者的血氨水平或改變其他探索性終點(diǎn)，盡管有證據(jù)表明合成菌株活躍且耐受性良好(Synlogic網(wǎng)址https://www.synlogictx.com)。

總之，對(duì)于以微生物為中心的治療，合成細(xì)菌是很有前景的微生物，它們可用作恢復(fù)腸道和/或系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)工具。雖然臨床前模型顯示有益，但這些微生物在臨床試驗(yàn)中的作用尚未得到證實(shí)。治療的預(yù)處理、劑量、頻率和持續(xù)時(shí)間等問題仍需進(jìn)一步探討。雖然合成細(xì)菌的穩(wěn)定定植對(duì)于宿主相互作用是可取的，但持續(xù)的長期定植可能是不需要的，甚至是不可取的。此外，慢性肝病患者個(gè)體微生物群的異質(zhì)性需要個(gè)性化治療方法。在開始治療前對(duì)患者進(jìn)行篩查可能會(huì)指導(dǎo)工程細(xì)菌的使用。

圖2 工程細(xì)菌。(A)合成細(xì)菌可以表達(dá)對(duì)宿主有益的分子。例如，IL-22可誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞分泌AMP(如Reg3)，以增加腔內(nèi)抗菌活性；或IL-10對(duì)固有層的免疫細(xì)胞發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)和耐受特性。Glp1的細(xì)菌遞送誘導(dǎo)腸上皮細(xì)胞向體循環(huán)分泌胰島素，并改善臨床前模型中的葡萄糖耐量。(B)此外，工程細(xì)菌可以代謝氨等有毒代謝物，轉(zhuǎn)化為L-精氨酸。AMP，抗菌蛋白；Glp1，胰高血糖素樣肽1；IL，白細(xì)胞介素；Reg3，胰島再生源蛋白3。

3 后生元

微生物產(chǎn)生的代謝物影響微生物-宿主、跨界和細(xì)菌間的相互作用。這些代謝物可作為肝臟疾病的治療和/或預(yù)后因素。關(guān)于哪些代謝物具體是微生物衍生的、宿主產(chǎn)生的或兩者兼而有之，仍然存在爭(zhēng)議。特別值得注意的微生物衍生代謝物有：i)膽汁酸、ii)氧化三甲胺(TMAO)、(iii)色氨酸衍生物和(iv)短鏈脂肪酸(SCFAs)(表1)。有關(guān)代謝物和腸道微生物群作用的更深入概述已在其他地方發(fā)表，特別關(guān)注NAFLD和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)。

雖然微生物代謝物以前包括在廣譜的后生元中，但最近國際益生菌和益生元科學(xué)協(xié)會(huì)改變了這一點(diǎn)。目前對(duì)后生元的定義是制備對(duì)宿主健康有益的無生命微生物和/或其成分。這包括有意滅活的微生物細(xì)胞，有/沒有有助于健康的代謝物或細(xì)胞成分，不包括純化的微生物代謝物或疫苗。肝病臨床試驗(yàn)中使用的后生元的例子是膽汁酸調(diào)節(jié)劑和SCFAs。

膽汁酸是多效性分子，由膽固醇經(jīng)一系列步驟合成，然后以共軛形式分泌到膽道和腸道中。多種細(xì)菌驅(qū)動(dòng)的生物轉(zhuǎn)化導(dǎo)致去結(jié)合、差向異構(gòu)化、次級(jí)、脫硫、氧化和異膽汁酸的形成。一些類群具有解偶聯(lián)、脫硫酸和形成氧代膽汁酸的能力，但很少有類群能夠介導(dǎo)7α-脫羥基和異膽汁酸的形成。膽汁淤積型(原發(fā)性膽汁性膽管炎和原發(fā)性硬化性膽管炎[PSC])和非膽汁淤積型肝病患者的血清、糞便和尿液中的膽汁酸譜在肝硬化前期階段有所不同。酒精相關(guān)性肝病導(dǎo)致膽汁流量減少，在酒精相關(guān)性肝炎期間膽汁流量達(dá)到最低點(diǎn)。隨著肝病發(fā)展為肝硬化，總膽汁酸含量隨著持續(xù)去結(jié)合而降低，但次級(jí)膽汁酸的形成相對(duì)較低。次級(jí)膽汁酸與健康呈U型關(guān)系，其在極低和極高的水平與炎癥和腸道屏障損傷有關(guān)。腸道(ASBT[頂端鈉依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白]抑制劑、膽汁酸螯合劑)和肝臟(熊去氧膽酸[UDCA])中的直接膽汁酸相關(guān)方法已在肝硬化前期肝病中得到研究。有關(guān)于UDCA類似物Nor-UDCA在幾種膽汁淤積性疾病和NAFLD中的作用，已有新的數(shù)據(jù)，但需要評(píng)估其對(duì)微生物組的直接影響。然而，間接調(diào)節(jié)膽汁酸影響的藥物，如法尼醇X受體激動(dòng)劑，正越來越多地在NAFLD和其他肝臟疾病中進(jìn)行測(cè)試，并取得了一些成功，這是因?yàn)樗鼈兡軌蛘{(diào)節(jié)腸-肝軸(部分通過膽汁酸的變化)。最近一項(xiàng)關(guān)于膽汁酸類似物aldafermin的研究表明，韋榮氏菌(Veillonella spp.)可作為治療成功的生物標(biāo)志物。糞便和循環(huán)中次級(jí)/初級(jí)膽汁酸比率的變化也決定了對(duì)FMT的反應(yīng)，并且可以表明肝硬化患者在抗生素治療后恢復(fù)到基線水平。

短鏈脂肪酸的產(chǎn)生是促進(jìn)腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)的主要細(xì)菌因素。SCFAs通過抑制組蛋白去乙?；讣せ頖蛋白偶聯(lián)受體，調(diào)節(jié)腸道免疫系統(tǒng)，減少氧化應(yīng)激。乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽是由幾種不同物種產(chǎn)生的，它們對(duì)膳食纖維的反應(yīng)因個(gè)體而異。它們對(duì)肥胖和NAFLD有不同的影響，目前正在臨床前研究中進(jìn)行探索。然而，產(chǎn)生SCFAs的能力通常被認(rèn)為對(duì)人類宿主有益，一些研究特別選擇糞便中富含SCFA產(chǎn)生菌的患者作為FMT的供體。SCFA水平隨著肝病嚴(yán)重程度的加重而降低，有趣的是，肝臟只提取丙酸鹽和丁酸鹽。此外，SCFA產(chǎn)生的個(gè)體差異與乳果糖治療成功率的差異有關(guān)。

由于大多數(shù)丁酸鹽被結(jié)腸細(xì)胞同化，糞便和血清SCFA水平可能無法反映其真實(shí)的生物利用度。盡管如此，F(xiàn)MT前后的研究表明，肝病和酒精相關(guān)性肝病患者的SCFAs發(fā)生了變化。SCFA灌腸劑和丁酸靜脈制劑已在肝病以外的條件下進(jìn)行了研究，并取得了臨界成功。

色氨酸是一種復(fù)雜的氨基酸，它可以通過人類或微生物途徑進(jìn)行降解，通過與芳香烴受體結(jié)合，靶向參與廣泛器官。色氨酸可通過微生物群直接轉(zhuǎn)化為吲哚及其衍生物，或可進(jìn)入宿主犬尿氨酸或血清素代謝途徑。目前正在探索這些途徑之間的平衡，但總體而言，酒精相關(guān)性肝病中的吲哚相關(guān)代謝物加強(qiáng)了腸道屏障。另一方面，在有或無HE的肝硬化患者中，羥吲哚類、犬尿氨酸相關(guān)代謝物和其他色氨酸代謝物與不良預(yù)后相關(guān)。

多種腸道微生物對(duì)膽堿的降解導(dǎo)致三甲胺的產(chǎn)生，三甲胺被肝臟的黃素單加氧酶修飾形成氧化三甲胺(TMAO)，TMAO在動(dòng)脈粥樣硬化和代謝綜合征中具有重要的病理生理學(xué)和預(yù)后價(jià)值。在肝硬化中，TMAO與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)，并受肝移植的影響。盡管在心臟病方面有希望，但在最近的一項(xiàng)試驗(yàn)中，使用利福昔明或益生菌改善腸道健康并未改善心力衰竭患者的預(yù)后。在肝硬化中，TMAO生成可能是腸-肝軸的功能測(cè)試。

表1 后生元示例。

FMT，糞便微生物群移植；FXR，法尼醇X受體；TMAO，氧化三甲胺。

4 噬菌體

人類病毒組由每個(gè)個(gè)體大約1013個(gè)粒子組成，并且以噬菌體為主。噬菌體是感染細(xì)菌的病毒，通常根據(jù)其結(jié)構(gòu)(形態(tài))和序列進(jìn)行分類。噬菌體非常多樣化，其宿主范圍從極其特異性(如一個(gè)物種的特定菌株)到極其廣泛(包括多個(gè)屬)。噬菌體根據(jù)其功能行為分為毒性噬菌體和溫和噬菌體。毒性噬菌體嚴(yán)格遵循裂解生命周期。裂解噬菌體識(shí)別細(xì)菌細(xì)胞壁表面的受體，并通過它們的尾巴將它們的DNA注入細(xì)菌。噬菌體基因組核酸通過劫持細(xì)菌細(xì)胞機(jī)制在細(xì)菌內(nèi)部進(jìn)行復(fù)制。子代病毒粒子組裝后，噬菌體酶從內(nèi)部裂解細(xì)菌細(xì)胞壁，導(dǎo)致新組裝的噬菌體釋放到環(huán)境中。釋放的噬菌體繼續(xù)保持這種自我延續(xù)的獵物-捕食者關(guān)系。溫和噬菌體同樣可以將DNA(可能含有耐藥性和毒力因子)注入細(xì)菌細(xì)胞，然后作為原噬菌體整合到宿主的染色體中。溫和噬菌體在某些情況下可以進(jìn)入裂解生命周期。

在酒精相關(guān)性肝病、NAFLD和肝硬化中，糞便病毒組和噬菌體組的變化已被描述。與非酒精性對(duì)照組相比，酒精相關(guān)性肝病和酒精相關(guān)性肝炎患者的病毒多樣性增加，與晚期NAFLD患者或?qū)φ諅€(gè)體相比，更晚期NASH與病毒多樣性降低有關(guān)。肝硬化患者(混合病因)表現(xiàn)出與健康對(duì)照個(gè)體相似的噬菌體多樣性。酒精相關(guān)性肝炎患者糞便中的埃希氏菌(Escherichia)、腸桿菌(Enterobacteria)和腸球菌(Enterococcus)噬菌體含量較高，同時(shí)哺乳動(dòng)物病毒如細(xì)小病毒科(Parvoviridae)和皰疹病毒科(Herpesviridae)顯著增加。埃希氏菌、腸桿菌和乳桿菌噬菌體在晚期NAFLD患者中更豐富。目前尚不清楚腸道病毒組的變化是否會(huì)轉(zhuǎn)化為細(xì)菌微生物群的改變(反之亦然)，并最終影響肝病的進(jìn)展。

長期以來，噬菌體被用作抗菌藥物，但隨著抗生素使用的增加，其重要性迅速下降。隨著耐多藥細(xì)菌的出現(xiàn)，對(duì)人類微生物群的更好了解以及測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，基于噬菌體的療法及其在臨床試驗(yàn)中的應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)了某種程度的復(fù)蘇。即使靜脈給藥噬菌體混合物，噬菌體療法也被認(rèn)為是安全的。使用噬菌體有效治療多重耐藥細(xì)菌已在多個(gè)病例報(bào)告中得到證實(shí)。最近發(fā)表了一篇關(guān)于噬菌體治療胃腸道疾病的全面綜述。

噬菌體可能有助于治療傳統(tǒng)細(xì)菌或病原體感染以外的疾病。一份病例報(bào)告顯示，產(chǎn)生乙醇的肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)與NASH相關(guān)，并且在中國NAFLD患者隊(duì)列中有60%存在這種肺炎克雷伯菌。小鼠灌胃產(chǎn)乙醇肺炎克雷伯菌會(huì)引起脂肪性肝炎。同樣，將NASH患者體內(nèi)產(chǎn)生乙醇的肺炎克雷伯菌FMT注入無菌小鼠體內(nèi)可導(dǎo)致脂肪性肝炎。在FMT進(jìn)入小鼠之前，用噬菌體選擇性清除產(chǎn)生乙醇的肺炎克雷伯菌菌株可防止脂肪性肝炎的發(fā)展，表明體外噬菌體治療可減少肝臟疾病。

糞腸球菌(Enterococcus faecalis)中存在的毒力因子和分泌的毒素溶細(xì)胞素與酒精相關(guān)性肝炎患者的肝病嚴(yán)重程度和死亡率相關(guān)。無菌小鼠研究證實(shí)了溶細(xì)胞素對(duì)促進(jìn)乙醇誘導(dǎo)的小鼠肝病的重要性。為了證明溶細(xì)胞性糞腸球菌對(duì)于乙醇誘導(dǎo)的脂肪性肝炎的發(fā)展是必要的，用噬菌體口服治療微生物群人源化小鼠。靶向溶細(xì)胞素陽性糞腸球菌的噬菌體可減少乙醇誘導(dǎo)的肝損傷、脂肪變性和炎癥，表明裂解噬菌體治療可以選擇性地減輕人源化小鼠中由溶細(xì)胞素陽性糞腸球菌引起的乙醇誘導(dǎo)的肝病。

這些研究是說明病原體如何促進(jìn)脂肪肝疾病發(fā)病機(jī)制的極好示例。使用噬菌體清除這些細(xì)菌可以減少臨床前模型中的肝臟疾病。在臨床應(yīng)用噬菌體療法的挑戰(zhàn)包括一些噬菌體的宿主范圍較窄、給藥途徑、細(xì)菌宿主耐藥性的發(fā)展和胃腸道動(dòng)力學(xué)。

5 糞便微生物群移植

從健康供體到患者的FMT已被用于改變腸道微生物群，并代表了一種非靶向的新型肝病治療方法。最初報(bào)道FMT能夠治愈復(fù)發(fā)性艱難梭菌(Clostridioides difficile)感染，現(xiàn)在越來越多地在肝臟疾病中進(jìn)行試驗(yàn)。FMT的臨床試驗(yàn)表明，酒精相關(guān)性肝炎和HE患者的腸道微生物群組成和功能發(fā)生了安全和有利的變化(表2和表S1)。臨床前和初步數(shù)據(jù)表明，F(xiàn)MT也可能在NAFLD、PSC、慢性乙型肝炎和肝細(xì)胞癌的治療中發(fā)揮作用。

表2 FMT治療肝病的臨床研究總結(jié)。

CD，克羅恩病；FMT，糞便微生物群移植；HE，肝性腦??；IBD，炎癥性腸??；PDFF，質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)；RCT，隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)；UC，潰瘍性結(jié)腸炎。

5.1 機(jī)械和實(shí)驗(yàn)研究

盡管FMT作用的分子機(jī)制尚不清楚，但它被認(rèn)為可以通過使用多種微生物恢復(fù)患者的微生物群，恢復(fù)正常的腸道微生物群來發(fā)揮作用。由于肝臟和腸道通過腸-肝循環(huán)相連，腸道微生物群的任何改變都會(huì)導(dǎo)致代謝的改變，從而間接影響肝臟。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)MT對(duì)肝功能參數(shù)和炎癥介質(zhì)有積極影響，而炎癥介質(zhì)是肝硬化相關(guān)并發(fā)癥的重要驅(qū)動(dòng)因素。FMT可通過恢復(fù)腸道屏障功能和/或促進(jìn)腸道細(xì)菌合成SCFA來減弱細(xì)菌易位。有趣的是，與接受非酒精相關(guān)性肝炎患者腸道微生物群的小鼠相比，接受來自嚴(yán)重酒精相關(guān)性肝炎患者腸道微生物群的無菌小鼠出現(xiàn)了更嚴(yán)重的肝臟炎癥、更嚴(yán)重的肝壞死、腸道通透性增加和細(xì)菌易位。此外，F(xiàn)MT可防止乙醇誘導(dǎo)的肝損傷的發(fā)展，受FMT保護(hù)的小鼠恢復(fù)了與耐酒精小鼠相當(dāng)?shù)哪c道微生物群。一項(xiàng)針對(duì)小鼠的研究表明，胰島素抵抗和脂肪肝表型可以通過FMT傳播。迄今為止，NAFLD中的FMT研究大多在小鼠模型中進(jìn)行。與對(duì)照組相比，喂食高脂肪飲食的小鼠在接受FMT 8周后，肝內(nèi)脂質(zhì)積累和肝內(nèi)炎性細(xì)胞因子顯著減少。同樣，與健康對(duì)照組相比，接受NASH患者糞便移植的小鼠肝臟脂肪變性和炎性細(xì)胞浸潤增加。盡管前景看好，但在NAFLD的早期階段仍需要進(jìn)一步的FMT研究，以評(píng)估其改變肝臟組織學(xué)和減緩疾病進(jìn)展的有效性。

5.2 臨床研究

在所有肝臟疾病中，由于治療選擇有限，慢性和急性酒精濫用引起的嚴(yán)重酒精相關(guān)性肝炎患者可能從FMT中獲益最多。嚴(yán)重酒精相關(guān)性肝炎患者的存活率很低(死亡率高達(dá)30%)，60%的患者需要肝移植。兩項(xiàng)使用FMT結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)治療的小型研究顯示，與歷史對(duì)照相比，F(xiàn)MT治療患者的1年生存率有顯著改善(87.5% vs. 33.3%)。在Philips等人的一項(xiàng)初步研究中，將接受7天FMT治療的8名嚴(yán)重酒精相關(guān)性肝炎男性患者與同期接受標(biāo)準(zhǔn)治療的18名嚴(yán)重酒精相關(guān)性肝炎歷史對(duì)照者進(jìn)行了比較。與標(biāo)準(zhǔn)治療組相比，F(xiàn)MT組在FMT第一周內(nèi)的肝病嚴(yán)重程度指數(shù)顯著改善，生存率也顯著提高。這些結(jié)果表明，F(xiàn)MT比目前的治療方法更能提高生存率，并且可能是肝移植的一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效的橋梁。微生物分析顯示，F(xiàn)MT后1年變形菌減少，放線菌增加。重要的是，在FMT后長達(dá)12個(gè)月，觀察到供體和受體物種共存。一項(xiàng)比較FMT與皮質(zhì)類固醇治療嚴(yán)重酒精相關(guān)性肝炎的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)(NCT03091010，網(wǎng)址www.clinicaltrials.gov)正在進(jìn)行中。最近的一項(xiàng)研究還報(bào)告稱，F(xiàn)MT可能會(huì)降低酒精使用障礙患者的酒精渴求或飲酒以及與酒精相關(guān)的長期住院。

在HE患者中，細(xì)菌代謝物可在通過血腦屏障后引發(fā)認(rèn)知障礙，F(xiàn)MT代表了一種與標(biāo)準(zhǔn)治療(乳果糖或利福西明)聯(lián)合調(diào)節(jié)腸道微生物群的有前景的方法。初步研究表明，F(xiàn)MT灌腸和口服膠囊FMT在HE患者中可以達(dá)到良好的安全性和有效性。在一項(xiàng)開放標(biāo)簽隨機(jī)試驗(yàn)中，20名肝硬化和復(fù)發(fā)性HE門診患者被隨機(jī)分配到FMT組，治療前5天接受廣譜抗生素或乳果糖或利福昔明的標(biāo)準(zhǔn)治療。標(biāo)準(zhǔn)治療組中有50%的患者出現(xiàn)HE復(fù)發(fā)，但接受FMT的患者沒有出現(xiàn)復(fù)發(fā)，這也與較低的住院率和認(rèn)知測(cè)試的較大改善有關(guān)。安全性和有效性可維持長達(dá)1年，與標(biāo)準(zhǔn)治療組相比，F(xiàn)MT組的HE和住院次數(shù)顯著減少。FMT后的改善伴隨著糞便微生物α多樣性以及有益細(xì)菌乳桿菌科和雙歧桿菌科豐度的增加。最近一項(xiàng)由4項(xiàng)人體研究和2項(xiàng)嚙齒類動(dòng)物研究組成的系統(tǒng)性綜述報(bào)告稱，FMT總體上改善了HE患者的神經(jīng)認(rèn)知功能并減少了嚴(yán)重不良事件。

在PSC和炎癥性腸病患者中，單劑量FMT是安全可行的，并且在隨訪長達(dá)6個(gè)月時(shí)，F(xiàn)MT與堿性磷酸酶水平下降相關(guān)。然而，使用堿性磷酸酶作為PSC預(yù)后的預(yù)測(cè)因子仍然存在爭(zhēng)議，并且PSC中缺乏經(jīng)過驗(yàn)證的替代生物標(biāo)志物，因此很難得出明確的結(jié)論。兩項(xiàng)初步研究報(bào)道稱，與基線相比，F(xiàn)MT與HBeAg滴度顯著降低有關(guān)，但在HBsAg中未觀察到類似的趨勢(shì)。在一項(xiàng)針對(duì)NAFLD患者的隨機(jī)試驗(yàn)研究中，F(xiàn)MT后胰島素抵抗和肝脂肪變性沒有改善，但小腸通透性降低。由于腸道通透性升高與肝病有關(guān)，因此有必要在該隊(duì)列中進(jìn)一步研究FMT。目前正在進(jìn)行幾項(xiàng)針對(duì)HE中腸道微生物群的治療調(diào)節(jié)、嚴(yán)重酒精相關(guān)性肝炎的結(jié)局、肝病的代謝后果、NASH和纖維化進(jìn)展的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)(試驗(yàn)編號(hào)NCT02485106、NCT02862249、NCT01069133、NCT02400216、NCT02496390、NCT02424175、網(wǎng)址:NCT01968382和NCT02469272，www.clinicaltrials.gov)。

肝病患者FMT的一個(gè)主要問題是感染風(fēng)險(xiǎn)。肝硬化患者易因肝硬化相關(guān)的免疫功能障礙而發(fā)生感染。有研究報(bào)道FMT后存在自發(fā)性細(xì)菌性腹膜炎和多藥耐藥菌轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)。此外，并非所有FMT研究都提供了患者死亡的具體原因。根據(jù)腸道微生物群組成確定供體資格的方法因研究而異，從臨床問卷調(diào)查、可傳播病原體篩選到宏基因組測(cè)序。

6 挑戰(zhàn)與未來研究方向

微生物群調(diào)節(jié)的最大缺口之一是將這些發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為人類并評(píng)估其臨床相關(guān)性的能力。利用穩(wěn)健的臨床前模型、肝病的不同階段以及更大的縱向患者隊(duì)列，更好地表征腸道微生物組、代謝組和宿主反應(yīng)，將使我們能夠確定從微生物群調(diào)節(jié)中獲益最多的肝病患者亞型。需要進(jìn)一步的研究來揭示腸道微生物組組成使個(gè)體對(duì)特定干預(yù)易感或耐藥的決定因素和機(jī)制。由于多項(xiàng)研究表明腸道微生物群的調(diào)節(jié)可能是短暫的，在幾周到幾個(gè)月后會(huì)恢復(fù)到基線水平，因此需要進(jìn)行縱向和長期研究，以確定哪種療法會(huì)導(dǎo)致持久的微生物群變化和有效的臨床結(jié)果。我們?cè)O(shè)想，開發(fā)功能性分析來測(cè)試個(gè)體微生物對(duì)特定干預(yù)的反應(yīng)可能會(huì)釋放腸道微生物群作為臨床結(jié)果預(yù)測(cè)因子的潛力。

迄今為止，大多數(shù)研究都依賴于使用16S rRNA基因測(cè)序分析微生物群組成，但準(zhǔn)確預(yù)測(cè)反應(yīng)可能需要分析宏基因組(微生物群的所有基因組內(nèi)容)和/或宏轉(zhuǎn)錄組(微生物群活躍表達(dá)的所有基因)，以識(shí)別對(duì)不同類型干預(yù)的反應(yīng)者和無反應(yīng)者。除了細(xì)菌物種水平外，在菌株水平上鑒定微生物群落，包括那些以低豐度存在但對(duì)結(jié)果有重要作用的微生物群落，以及病毒和真菌與細(xì)菌的作用，可能需要在FMT后進(jìn)行調(diào)查。確定應(yīng)使用哪些微生物群亞群來對(duì)患者群體進(jìn)行適當(dāng)分層很重要，例如管腔微生物群、糞便微生物群、黏膜相關(guān)微生物群或內(nèi)部黏液相關(guān)微生物群，因?yàn)檫@些微生物群亞型與宿主交流或以不同方式對(duì)飲食干預(yù)作出反應(yīng)。最近，研究揭示了人類個(gè)性化飲食與微生物群之間的關(guān)聯(lián)，并利用血糖反應(yīng)預(yù)測(cè)來指導(dǎo)個(gè)性化飲食干預(yù)。迄今為止，幾乎所有的人類飲食研究都表明，腸道微生物組和代謝組在個(gè)體間存在巨大差異。最終，在比較不同人群之前，需要控制飲食對(duì)肝病微生物群的影響。

益生菌、益生元、合生元、后生元、抗生素和FMT在隨機(jī)臨床試驗(yàn)中已經(jīng)證明了其有效性，并且大多具有良好的耐受性。這些非靶向療法可能會(huì)被個(gè)性化和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方法所取代，包括調(diào)節(jié)特定細(xì)菌酶和代謝途徑的生物工程菌株或噬菌體，如果在臨床試驗(yàn)中成功測(cè)試，將改變臨床實(shí)踐中治療酒精相關(guān)性肝病和NAFLD/NASH等肝病的方式。借助更先進(jìn)的技術(shù)，可以開發(fā)出具有更好副作用的更精準(zhǔn)的干預(yù)措施。未來，在開始任何靶向或非靶向微生物組治療之前，可能會(huì)對(duì)患者的微生物組進(jìn)行詳細(xì)分析，包括代謝物評(píng)估，以確定哪種精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方法最有可能改善肝臟疾病。

目前，使用FMT治療慢性肝病、肝硬化和HE的風(fēng)險(xiǎn)/獲益比尚不清楚。鑒于肝硬化患者腸道屏障完整性受損并且免疫功能低下，因此可能會(huì)傳播沒有進(jìn)行常規(guī)篩查的有害病原微生物。據(jù)報(bào)道，在FMT后從供體傳播耐藥大腸桿菌，并可能導(dǎo)致死亡，因此必須仔細(xì)選擇供體和受體以將風(fēng)險(xiǎn)最小化。2019年，美國食品和藥物管理局(FDA)更新了其關(guān)于FMT的方案，要求對(duì)供體進(jìn)行多重耐藥微生物篩查，并且根據(jù)無癥狀個(gè)體糞便樣本中SAR-CoV-2的檢測(cè)結(jié)果，還需要對(duì)供體糞便進(jìn)行SARS-CoV-2篩查。Openbiome在美國的研究表明，只有不到2%申請(qǐng)成為捐贈(zèng)者的人最終被選中，香港最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，由于糞便中普遍存在產(chǎn)生廣譜β-內(nèi)酰胺酶的微生物，只有不到1%的潛在捐贈(zèng)者被成功招募為常規(guī)捐贈(zèng)者。嚴(yán)格的篩查是至關(guān)重要的，因?yàn)椴∏檩^重和肝病較嚴(yán)重的患者是FMT的候選者。一旦實(shí)施FMT，需要密切監(jiān)測(cè)患者在短期和長期內(nèi)的不良反應(yīng)。

慢性肝病和肝硬化的復(fù)雜性需要多方面的治療方法，鑒于慢性肝病的多因素性質(zhì)，僅靠FMT實(shí)現(xiàn)長期治愈的可能性非常小。與艱難梭菌不同，肝硬化是數(shù)十年肝損傷的結(jié)果；因此，需要加強(qiáng)對(duì)微生物群調(diào)節(jié)后的現(xiàn)實(shí)預(yù)期。很明顯，微生物群調(diào)節(jié)作為現(xiàn)有肝病治療的輔助療法可能更有效，而不是作為單一療法。所需的FMT管理的持續(xù)時(shí)間和次數(shù)也存在不確定性。例如，與酒精相關(guān)肝炎等進(jìn)展迅速的疾病相比，長期緩慢發(fā)展的NAFLD可能需要多次FMT。目前，大多數(shù)研究都使用單一供體。目前還不清楚使用不同的供體是否可以重現(xiàn)陽性結(jié)果，以及供體微生物組的特定組成在多大程度上影響結(jié)果。已經(jīng)在潰瘍性結(jié)腸炎和肥胖/代謝性疾病患者中表明，供體和受體微生物組影響FMT的成功。

對(duì)于不同的肝臟疾病，需要有關(guān)腸道微生物群(包括小腸微生物群)的劑量、頻率和調(diào)節(jié)途徑的數(shù)據(jù)。一項(xiàng)糞便微生物群移植的前瞻性、隨機(jī)、安慰劑對(duì)照可行性試驗(yàn)(PROFIT)將評(píng)估FMT或安慰劑直接注入小腸而不是結(jié)腸，直接針對(duì)肝硬化患者中觀察到的小腸細(xì)菌過度生長，而在美國的另一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)正在評(píng)估多劑量和同時(shí)口服膠囊和灌腸途徑對(duì)HE患者的影響(Clinicaltrials.gov NCT03796598)。FMT需要普及，患者需要接受這種治療。

綜上所述，盡管我們對(duì)腸道和肝臟之間相互作用的了解還不完全，但人類腸道微生物群可能在慢性肝病的病因和進(jìn)展中發(fā)揮著重要作用。確定肝臟疾病的微生物基礎(chǔ)具有巨大的臨床意義，尤其是對(duì)于開發(fā)以微生物組為中心的干預(yù)措施，這些干預(yù)措施可以有效降低疾病的嚴(yán)重程度，并減緩肝硬化及其并發(fā)癥的進(jìn)展。工程細(xì)菌、后生元和噬菌體等靶向治療大多已在臨床前模型中進(jìn)行了測(cè)試。最終，需要從嚴(yán)格的藥理學(xué)角度和針對(duì)肝病患者進(jìn)行更大規(guī)模的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來評(píng)估以微生物組為中心的療法的有效性和安全性。

原文鏈接：

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168827821022431

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