综述：胆道闭锁中肠道微生物群的双刃剑作用：机制、生物标志物潜力与治疗启示

《Microorganisms》：The Dual Roles of Gut Microbiota in Biliary Atresia: Mechanisms, Biomarker Potential, and Therapeutic Implications Jianing Yan, Li Jiang, Yating Li, Hui Lv, Wenrui Wu, Liya Yang, Jianing Chen and Ding Shi

　　

胆道闭锁（Biliary Atresia, BA）是一种婴儿期进展性纤维炎性胆管病变，若未能早期恢复胆汁引流，将迅速进展为胆汁淤积、纤维化、肝硬化及肝功能衰竭。尽管Kasai肝门空肠吻合术（Kasai hepatoportoenterostomy, KPE）仍是标准的一线手术方式，但许多患儿仍会发展为复发性胆管炎、持续性胆汁淤积及进行性原生肝功能损伤。越来越多的证据表明，肠道微生物群通过肠-肝轴（gut–liver axis）参与这一临床病程。在BA中，菌群失调（dysbiosis）可能削弱肠道屏障，增加微生物相关分子模式（Microbe–Associated Molecular Patterns, MAMPs）的易位，放大先天性和适应性免疫激活，扰乱胆汁酸信号传导，并促进纤维化及铁死亡（ferroptosis）相关的损伤。相反，有益菌属及其代谢产物可维持上皮完整性，支持免疫耐受，维持胆汁酸稳态，并抑制氧化应激。本综述总结了关于这些有害与保护性效应的现有证据，KPE术前及术后分期特异性微生物组特征，并批判性地评估了基于微生物群的生物标志物及治疗干预的现状。研究人员强调，尽管若干微生物特征和治疗手段前景广阔，但在获得采用标准化终点的前瞻性验证之前，尚不能常规应用于临床实践。

1. 引言

胆道闭锁（BA）是一种罕见但毁灭性的新生儿疾病，其特征为肝外及肝内胆管的进行性纤维闭塞性损伤。即便及时行Kasai手术，术后预后差异巨大，许多婴儿仍会发展为复发性胆管炎、门静脉纤维化、肝硬化并最终需要肝移植。这种短期胆汁引流与原生肝长期生存之间的差距，激发了对术后塑造疾病进展机制的探索兴趣。其中一个核心机制便是肠-肝轴。肠道菌群调节屏障完整性、免疫教育、胆汁酸生物转化及微生物代谢物产生，这些均与胆汁淤积性肝病高度相关。儿科BA队列一致报道存在菌群失调，表现为链球菌（Streptococcus）、克雷伯菌（Klebsiella）、肠球菌（Enterococcus）和韦荣氏菌（Veillonella）等条件致病菌的扩增，同时伴随与丁酸盐产生、胆汁酸转化及上皮稳态相关的菌属耗竭。这些改变与肝脏生化指标、纤维化标志物、胆汁酸谱、黄疸消退及术后胆管炎密切相关。文献指出了两种相反的微生物-宿主相互作用模式：一种导致屏障渗漏、MAMPs门静脉输送、炎症放大、胆汁酸失衡及纤维化；另一种则有助于维持粘液层和紧密连接、调节性免疫反应以及减少氧化和纤维化损伤。

2. 肠-肝轴：至关重要的联系

肠-肝轴是通过门静脉血流、免疫信号和肠肝胆汁酸循环连接肠道与肝脏的双向系统。在生理条件下，该网络限制病原体扩增，支持上皮完整性，并维持一个由肠道微生物不断修饰的胆汁酸池。在BA中，持续性胆汁淤积破坏了这种平衡。减少的胆汁输送削弱了胆汁酸的抗菌和信号功能，有利于菌群失调并损害肠道屏障维持。同时，改变的微生物组成反馈影响胆汁酸转化和免疫状态，增加了肝脏对炎症性微生物产物和毒性胆汁酸物种的门静脉暴露。因此，肠-肝轴不仅是背景概念，更是连接胆汁淤积与微生物重塑、屏障功能障碍、免疫失调和纤维化的机制桥梁。

3. BA中肠道微生物群的改变：临床研究证据

临床研究总结了BA患者肠道微生物组的改变。在KPE术前，大多数队列报告多样性降低或与对照组明显的群落分离，表现为链球菌、克雷伯菌、肠球菌、埃希氏菌-志贺氏菌（Escherichia–Shigella）或韦荣氏菌扩增，以及拟杆菌（Bacteroides）、粪杆菌（Faecalibacterium）、双歧杆菌（Bifidobacterium）或其他与短链脂肪酸（SCFA）生成和屏障支持相关的共生菌耗竭。KPE术后，微生物群仍保持动态而非恢复正常。部分术后特征转向双歧杆菌、布劳特氏菌（Blautia）、毛螺菌科（Lachnospiraceae）或阿克曼氏菌（Akkermansia）丰度较高，并与更好的胆汁流动、较低的胆红素、较低的γ-谷氨酰转移酶（GGT）或较低的纤维化指数相关。然而，术后菌群失调可能持续或复发，且易发生胆管炎或黄疸未清除组继续显示出潜在有害菌属的富集。总体而言，BA的特征是与屏障完整性、胆汁酸转化和免疫稳态相关的微生物功能呈分期依赖性丧失，同时伴有与炎症和胆管炎风险相容的菌属增加。

4. BA中肠道微生物群失调的致病效应

当菌群失调占主导地位时，微生物群可能通过三个相互关联的领域放大BA进展：屏障衰竭与微生物易位；促炎免疫偏移；以及促纤维化或胆汁酸相关损伤。

• •
  屏障功能障碍与微生物易位： 健康条件下，厚壁菌门（Firmicutes）和拟杆菌门（Bacteroidetes）的共生菌支持粘液产生、上皮更新和紧密连接稳定性。在BA和其他胆汁淤积状态下，菌群失调和腔内胆汁酸减少削弱了屏障，促进了MAMPs（如脂多糖LPS）向门静脉血的易位。这种上皮损伤、炎症信号和进一步菌群失调的循环直接将病变肠道与持续的肝脏损伤联系起来。
• •
  促炎和失调的免疫反应： 一旦微生物产物到达肝脏，它们会结合模式识别受体（PRRs），包括Toll样受体（TLRs）和NOD样受体（NLRs），激活MyD88–NF–κB信号通路，促进肿瘤坏死因子-α（TNF–α）、白细胞介素（IL）–1β、IL–6、IL–8和IL–15等细胞因子释放，从而募集树突状细胞、巨噬细胞和自然杀伤（NK）细胞至门静脉和胆管区域。同时，炎性体活性和屏障蛋白丢失延长了肠道来源信号的暴露，维持胆管上皮细胞损伤。适应性免疫也向致病方向重塑，BA组织显示Th1相关信号（尤其是干扰素-γ）增加，且调节性T细胞控制受损。这种免疫表型应被理解为免疫失调，即过度的炎症激活和不足的调节性制衡。
• •
  促纤维化、胆汁酸相关及铁死亡相关损伤： 持续性免疫激活的下游后果是胆管纤维化。NK细胞介导的上皮损伤、持续的胆管细胞应激和星状细胞活化汇聚于转化生长因子-β（TGF–β）为中心的纤维化发生，促进细胞外基质沉积和进行性结构扭曲。胆汁酸失调与此促纤维化状态紧密交织。在BA队列中，特定菌属与改变的初级-次级胆汁酸比率及血清总胆汁酸负荷相关。这些变化可能损害法尼醇X受体（FXR）和Takeda G蛋白偶联受体5（TGR5）信号，削弱定植抗力，并维持上皮应激和炎症信号。铁死亡（Ferroptosis）增加了另一层损伤，实验证据表明铁依赖性脂质过氧化可加剧胆汁淤积环境下的胆管细胞和肝细胞损伤。肠道来源的炎症信号（如LPS）可能加剧活性氧生成并增加铁死亡易感性。

5. BA中肠道微生物群的保护性或稳态功能

• •
  屏障保护与定植抗力： 沿肠-肝轴的保护性微生物功能主要与上皮完整性和定植抗力的维持有关。产生SCFA的共生菌（如拟杆菌、双歧杆菌和特定的梭状芽胞杆菌属）生成乙酸、丙酸和丁酸，滋养结肠细胞，促进粘液稳定性并支持紧密连接维持。在此背景下，微生物群作为一种屏障器官发挥作用，限制炎症性微生物产物的门静脉进入。益生菌可通过竞争性排斥条件致病菌、刺激粘膜防御和支持局部胆汁酸稳态来加强这种屏障效应。
• •
  调节性免疫和抗炎效应： 第二个保护机制是调节免疫张力。SCFA通过G蛋白偶联受体信号传导和组蛋白去乙酰化酶抑制作用增加IL–10，抑制NF–κB依赖的炎症程序，并促进Foxp3阳性调节性T细胞分化。这些通路对抗了BA特征的过度炎症反应。益生菌菌株还可通过调节抗原呈递、分泌型IgA和粘膜免疫通讯来增加这种调节环境。
• •
  抗纤维化、胆汁酸调节及抗氧化效应： 保护性微生物相关效应还延伸至纤维化、胆汁酸信号和氧化应激。丁酸盐和其他微生物代谢物可在实验系统中抑制星状细胞活化，改善上皮应激反应并减少氧化损伤。有益微生物还可能促进更好地支持FXR/TGR5信号和粘膜稳态的胆汁酸谱。

6. 肠道微生物群作为诊断和预后生物标志物

多项研究表明微生物特征可能有助于区分BA与其他胆汁淤积性疾病，但其目前的临床应用价值仅为探索性。一项联合公共数据和临床分析的研究中，链球菌/拟杆菌比率区分BA与疾病对照的曲线下面积（AUC）为0.9035，链球菌/Eggerthella比率为0.8333。其他队列也强化了同样的信息，但报告不够完整。术后研究将双歧杆菌优势谱或较高的长双歧杆菌（Bifidobacterium longum）丰度与更好的胆汁流动、较低的胆红素、较低的GGT和较轻的肝损伤相关联。因此，基于微生物组的指标尚未准备好用于BA的临床实施，未来研究需要更大的多中心队列、预设的临界值、外部验证以及与现有临床工作流程的比较。

7. 治疗启示：靶向肠道微生物群

BA中的微生物群靶向治疗在临床上具有吸引力，因为KPE术后复发性胆管炎和持续性菌群失调仍然常见。然而，治疗文献异质性高，最强的证据仍涉及短期生化或胆管炎相关终点，而非硬终点（如原生肝生存）。

• •
  抗生素： 抗生素仍是KPE术后最成熟的微生物群调节疗法，因其直接针对上行性胆管炎。其益处最明确的是用于控制显性感染。但局限性在于生物学权衡：长期或反复暴露可能耗竭双歧杆菌等有益菌属并筛选出耐药性。
• •
  粪便微生物群移植（FMT）： FMT在概念上具有吸引力，因为它旨在重建微生物群落结构。但在BA中，证据仍停留在临床前或理论阶段。对于BA婴儿，供体筛查、传播风险和免疫脆弱性是主要障碍，因此FMT在该背景下仍应被视为实验性的。
• •
  益生菌、益生元和合生元： 益生菌研究显示出了希望与不确定性。一项试点研究比较了每周4天新霉素预防与每日鼠李糖乳杆菌（Lactobacillus casei rhamnosus）固定方案，两者均优于历史对照。然而，一项随后的双盲安慰剂对照试验显示，尽管鼠李糖乳杆菌（LGG）组胆管炎发作次数较少（21% vs. 50%），但差异无统计学意义，实验室结果、微生物群组成或移植率均未显著改善。这强调了益生菌疗效具有菌株、时机和终点依赖性。
• •
  代谢物干预： 基于代谢物的治疗最终可能比活微生物干预提供更好的剂量控制，但BA数据仍然有限。丁酸盐是最受讨论的候选者，实验工作表明丁酸盐补充剂可减少胆管炎症，支持更有利的微生物构型，并减弱纤维化信号。熊去氧胆酸（UDCA）提供了一个更具临床成熟度但也更具冲突性的例子，不同的研究对其在改善硬终点方面的效果得出了不一致的结论。

8. 当前局限性与未来展望

目前的证据不足以确定菌群失调是BA发病的驱动因素、胆汁淤积的后果，还是两者兼有。大多数研究规模小、单中心、观察性，且在年龄、喂养状态、抗生素暴露、地理、测序平台和KPE术前/术后采样方面具有异质性。这些限制使因果推断复杂化并削弱了跨研究的可比性。该领域的下一阶段应优先考虑纵向、多中心、分期分层的研究，整合宏基因组学、代谢组学和临床相关终点。生物标志物研究应报告经外部验证的性能指标，干预试验应预先指定剂量、时机、持续时间和主要终点。有效的BA治疗可能需要超越单纯的病原体抑制，还需要恢复支持屏障、免疫调节和胆汁酸平衡的微生物功能。

9. 结论

BA中的肠道微生物群具有有害和保护性关联。菌群失调削弱肠道屏障，增加MAMPs的门静脉输送，加剧免疫和氧化损伤，破坏胆汁酸信号传导并加速纤维化。相反，有益的微生物群落及其代谢物维持上皮完整性，支持免疫耐受，并帮助维持代谢稳态。现有的生物标志物和治疗研究前景广阔，但尚未足以用于常规临床实践。最重要的下一步不仅是列举更多的菌属，而是针对黄疸清除、复发性胆管炎、原生肝生存和无移植生存等硬终点，验证分期特异性微生物特征和干预措施。