综述:肠道菌群失调在免疫介导性肝病发病机制中的作用研究进展

《Frontiers in Immunology》:Research progress on the role of gut microbiota dysbiosis in the pathogenesis of immune?mediated liver diseases

【字体: 时间:2026年03月09日 来源:Frontiers in Immunology 5.9

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  本综述系统阐释了肠道菌群通过肠-肝轴在自身免疫性肝炎(AIH)、原发性胆汁性胆管炎(PBC)和原发性硬化性胆管炎(PSC)等免疫介导性肝病(IMLDs)发病中的关键作用。文章深入探讨了菌群失调如何通过代谢产物(如短链脂肪酸SCFAs、次级胆汁酸SBAs)改变、免疫通路(如TLR4/NF-κB、FXR/TGR5)激活及分子模拟等机制驱动肝脏免疫失衡与炎症损伤,并重点评述了粪菌移植(FMT)、益生菌/益生元、噬菌体疗法等靶向菌群的创新治疗策略的潜力与挑战。

  
在人体这个精密的生态系统中,肠道栖息着超过百万亿的微生物,它们的集体基因数量约是人类基因组的150倍,宛如一个被遗忘的“器官”。这个庞大的微生物群落通过分泌一系列生物活性分子,与远端器官进行着持续对话。其中,肝脏作为关键的免疫代谢界面,通过门静脉源源不断地接收来自肠道的抗原和微生物代谢产物,两者构成了一个高度特化的双向通信网络——肠-肝轴。当肠道菌群的稳定被打破,即发生菌群失调时,这种精细的对话便会陷入混乱,从而在自身免疫性肝炎(AIH)、原发性胆汁性胆管炎(PBC)和原发性硬化性胆管炎(PSC)等一系列免疫介导性肝病的发生与发展中扮演推手角色。
肠道菌群失调在免疫介导性肝病发病中的核心机制
菌群失调导致疾病的核心,在于其改变了肠道化工厂的产出,并破坏了城墙的安宁。一方面,有益代谢产物减少。在稳态下,肠道细菌发酵产生的短链脂肪酸(SCFAs,如乙酸、丙酸、丁酸)和次级胆汁酸(SBAs,如脱氧胆酸DCA)是强大的免疫调节剂。SCFAs可以通过激活G蛋白偶联受体(如FFAR2/FFAR3)等方式,促进具有抗炎作用的M2型巨噬细胞极化,抑制核因子κB(NF-κB)通路,并增强肠道上皮屏障的完整性。SBAs则是法尼醇X受体(FXR)和Takeda G蛋白偶联受体5(TGR5)等核受体的内源性配体,它们的激活有助于维持肝脏免疫平衡,抑制促炎信号。然而,在失调状态下,产生这些有益物质的细菌(如Faecalibacterium prausnitzii, Oscillospira)减少,导致抗炎保护作用减弱。
另一方面,有害物质泛滥与城墙失守。菌群失调常伴随革兰氏阴性菌(如Enterobacteriaceae)的过度生长,其细胞壁成分脂多糖(LPS)产量大增。同时,失调本身会损害肠道上皮细胞间的紧密连接,破坏肠道屏障完整性,形成“肠漏”。这使得LPS等微生物相关分子模式得以易位,通过门静脉进入肝脏。在肝脏,LPS主要通过激活肝内巨噬细胞(库普弗细胞,KCs)表面的Toll样受体4(TLR4),触发下游的NF-κB等信号通路,引爆促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)的级联反应,驱动炎症。临床观察也证实,AIH患者循环中LPS水平升高与不良预后相关。
此外,菌群及其代谢物还通过其他精巧的机制扰动免疫。例如,某些细菌代谢物(如氧化三甲胺TMAO)可损害肝窦内皮功能;次级胆汁酸代谢紊乱会削弱FXR/TGR5信号,从而损害调节性T细胞(Treg)功能,并促进促炎的辅助性T细胞17(Th17)分化,打破肝脏对自身抗原的免疫耐受。微生物与宿主之间还可能发生“分子模拟”,例如,某些细菌(如大肠杆菌Escherichia coli)的丙酮酸脱氢酶复合物E2亚基(PDC-E2)与人类自身蛋白高度同源,针对细菌的免疫反应可能错误地攻击人体胆管上皮细胞,这在PBC的发病中被认为是重要机制。
疾病特异的菌群肖像与攻击路径
尽管共享肠-肝轴这一共性平台,但不同的免疫介导性肝病却有着各自独特的菌群“指纹”和主导的致病路径。
在自身免疫性肝炎(AIH)患者中,肠道菌群多样性显著降低。来自中国东部地区的研究发现,AIH患者肠道中韦荣球菌属(Veillonella)和克雷伯菌属(Klebsiella)等条件致病菌丰度增加,而有益菌减少。其致病机制多元:粪肠球菌(Enterococcus faecalis)分泌的溶细胞素可直接诱发肝细胞凋亡;菌群失调引起的胆汁酸代谢异常,通过削弱FXR/TGR5信号,导致Treg功能受损和Th17反应增强,破坏免疫平衡。临床前研究表明,靶向TLR4-MyD88通路的干预可能有效。
原发性胆汁性胆管炎(PBC)是一种以中年女性为主、针对小胆管的自免疫疾病。患者肠道菌群同样呈现多样性下降,特征包括促炎菌属(如Haemophilus, Veillonella)增多,而抗炎的SCFAs产生菌(如Oscillospira, Faecalibacterium)减少。值得注意的是,具有胆汁酸解偶联能力的细菌(如Actinobacteria, Desulfovibrio)耗竭,可能扰乱胆汁酸稳态,导致有毒次级胆汁酸积累。除了代谢紊乱,分子模拟机制在PBC中尤为突出,针对细菌PDC-E2的免疫应答可能与自身抗体产生和胆管损伤直接相关。
原发性硬化性胆管炎(PSC)则与炎症性肠病(IBD)关系密切,约80%的PSC患者合并IBD。其菌群特征包括促炎细菌(如Enterobacteriaceae, Veillonella)扩增和有益菌减少。近年研究揭示了更特异的病原体角色:例如,肺炎克雷伯菌(Klebsiella pneumoniae)能在PSC患者肠道中富集,并通过破坏肠上皮屏障、激活Th17免疫反应,推动肝胆疾病进展。此外,真菌群落失调也参与其中,白色念珠菌(Candida albicans)分泌的毒素Candidalysin可直接通过激活MAPK等信号通路诱导肝细胞死亡。
靶向肠-肝轴的治疗新策略展望
基于对上述机制的深入理解,以肠道菌群为靶点的治疗策略为免疫介导性肝病的管理带来了新希望。
粪菌移植(FMT)旨在通过将健康供体的完整菌群移植到患者体内,从根本上重建肠道微生态平衡。在动物模型中,FMT能够通过TLR4-MyD88等通路逆转AIH肝损伤。一项针对PSC的早期临床试验显示,FMT治疗后患者肠道菌群多样性显著且持续增加,且菌群植入的成功程度与血清碱性磷酸酶(ALP)水平的降低呈正相关,约30%的患者实现了ALP水平降低超50%,展现了其改善生化学指标的潜力。
益生菌与益生元策略则更为温和。特定的益生菌菌株,如动物双歧杆菌乳亚种420(Bifidobacterium animalis subsp. lactis 420)或两歧双歧杆菌(Bifidobacterium bifidum),在动物模型中显示出能降低内毒素、提升SCFAs、增强肠道屏障、减轻肝脏炎症的效果。益生元(如某些寡糖)虽不能被宿主直接消化,但可选择性刺激有益菌生长,其发酵产物SCFAs同样发挥抗炎作用。例如,在AIH模型小鼠中,给予益生元干预可纠正免疫失衡,重塑肠道菌群,并阻断肝脏LPS/TLR4/NF-κB通路激活。
噬菌体疗法是一种高度精准的新型生物疗法。噬菌体是能特异性感染并裂解细菌的病毒。针对PSC相关的病原菌肺炎克雷伯菌,研究人员已开发出裂解性噬菌体鸡尾酒疗法,在动物实验中证实能特异性地减少该菌定植,且不扰乱整体菌群平衡。这种“精准打击”为消除特定病原驱动因素提供了全新思路。
此外,针对胆汁酸代谢通路的药物,如FXR激动剂奥贝胆酸(Obeticholic Acid, OCA),已用于临床治疗PBC。其作用机制包括改善胆汁酸代谢、增强肠道屏障、调节菌群构成等,从多个环节干预疾病进程。
挑战与未来方向
尽管前景广阔,但将这些菌群靶向疗法转化为临床常规手段仍面临多重挑战。包括治疗方法需要标准化(如FMT的制备流程、益生菌的菌株选择和剂量),患者个体差异(基础菌群、遗传背景、疾病阶段)对疗效的影响巨大,以及长期安全性和监管路径有待明确。特别是对于噬菌体疗法等新技术,尚缺乏在肝病领域的大型注册临床试验。
未来研究需在机制深度、技术创新和临床转化三方面共同推进。需要利用单细胞测序、代谢组学等先进技术,进一步揭示肠道衍生因子在胆管修复和肝纤维化中的动态调控功能。开发下一代递送系统,如CRISPR工程化的益生菌载体、个性化组合方案(如OCA联合特定益生菌株)等。同时,必须建立国际化的微生物疗法供体筛查标准,验证长期安全性,并通过前瞻性纵向临床研究,最终验证这些基于肠-肝轴的精准策略在预防和管理免疫介导性肝病中的决定性价值。
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