慢性乙肝病毒感染：通过菌群调控打破肝脏与肠道短链脂肪酸和氨基酸平衡的探秘之旅

《Gut Pathogens》：Chronic hepatitis B virus infection imbalances short-chain fatty acids and amino acids in the liver and gut via microbiota modulation

为探究乙肝病毒（HBV）及病毒成分对肝脏菌群的影响，中国科学技术大学研究人员以 HBs - HepR 小鼠为模型开展研究。结果发现慢性 HBV 感染可改变肠道和肝脏菌群，影响短链脂肪酸（SCFAs）和氨基酸代谢。该研究为调控宿主菌群、促进 HBV 清除提供理论依据。

　　在医学研究的广阔领域中，乙肝病毒（Hepatitis B virus，HBV）感染一直是备受关注的难题。HBV 诱导的肝脏免疫耐受和免疫激活，是慢性感染和疾病进展的重要机制。肠道 - 肝脏轴对肝脏免疫微环境和区域免疫反应有着显著调节作用，肠道内大量的共生菌群，在人体免疫细胞的发育、分化和功能稳态维持中扮演着关键角色，与包括病毒性肝炎在内的多种肝脏疾病的发生、发展密切相关。然而，HBV 及其病毒成分在感染过程中如何动态影响靶器官肝脏的菌群，这一问题却如同迷雾，限制了人们对微生物与 HBV 相关肝脏疾病关系的深入理解。此前虽有研究表明肠道菌群与 HBV 清除有关，且 HBV 感染会改变肠道菌群结构，但对于肝脏菌群在 HBV 感染中的变化情况，几乎没有相关报道，慢性 HBV 感染时短链脂肪酸（Short chain fatty acids，SCFAs）和氨基酸的变化也尚不明确。在这样的背景下，为了揭开这些谜团，中国科学技术大学的研究人员展开了深入研究。

研究人员利用通过将 HBsAg⁺ 肝细胞经脾脏注射到 Fah^-/- 受体小鼠中建立的新型 HBV 携带小鼠模型（HBs - HepR 小鼠），在肝细胞移植 18 周后（此时触发了特异性抗 HBV CD8⁺ T 细胞反应），对 HBs - HepR 小鼠和对照小鼠的菌群和代谢组进行分析。该研究成果发表在《Gut Pathogens》上，为深入理解 HBV 感染与菌群、代谢之间的关系提供了重要依据。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先，构建 HBs - HepR 小鼠模型和对照小鼠模型（B6 - HepR 小鼠），为后续研究提供实验对象；其次，采用 16S rRNA 测序分析肠道菌群，2bRAD - M 测序分析肝脏菌群；最后，利用液相色谱 - 质谱联用（Liquid chromatography - mass spectrometry，LC - MS）和气相色谱 - 串联质谱（Gas chromatography - tandem mass spectrometry，GC - MS/MS）分别检测血清、粪便和肝脏样本中的 SCFAs 和氨基酸。

研究结果如下：

1. 慢性 HBV 感染改变肠道菌群组成和丰度：通过 16S RNA 测序对比发现，HBs - HepR 小鼠、对照 B6 - HepR 小鼠和受体 Fah^-/- 小鼠的肠道菌群存在显著差异。HBs - HepR 小鼠粪便样本中物种数量减少，厚壁菌门与拟杆菌门的比例（F/B ratio）略有下降。在属水平上，HBs - HepR 小鼠肠道中 Muribaculaceae 和 Alloprevotella 增加，Lachnospiraceae - NK4A136 和 Rikenella 减少。
2. 慢性 HBV 感染改变肝脏菌群组成和丰度：对肝脏样本进行 2bRAD - M 测序分析，结果显示 HBs - HepR 小鼠肝脏菌群的物种丰富度更高，与 B6 - HepR 小鼠和 Fah^-/- 对照小鼠相比，菌群群落分布存在显著差异。在门水平上，HBs - HepR 小鼠肝脏中衣原体门减少，芽孢杆菌门和假单胞菌门增加；在属水平上，Ralstonia 和 Geobacillus 等显著增加。
3. HBs - HepR 小鼠肠道和肝脏微生物功能改变：基于粪便 16S rRNA 测序数据的分析表明，慢性 HBV 感染导致肠道菌群组成和丰度的改变，进而引起功能变化，如某些蛋白质同源簇（Clusters of Orthologous Groups of proteins，COGs）和京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes，KEGG）通路的改变。基于肝脏 2bRAD - M 测序数据的 KEGG 功能预测显示，HBs - HepR 小鼠肝脏中多个通路显著富集，涉及信号分子与相互作用、脂质代谢、癌症、免疫疾病、免疫系统和氨基酸代谢等。
4. HBs - HepR 小鼠肝脏中丙酸和乙酸减少与 Geobacillus 负相关：检测发现，HBs - HepR 小鼠肝脏中丙酸水平显著降低，乙酸水平略有降低，且与肝脏中 Geobacillus 等微生物的丰度呈负相关。
5. HBs - HepR 小鼠肠道和肝脏中氨基酸代谢受菌群不同调节：在粪便样本中，HBs - HepR 小鼠 9 种氨基酸水平显著降低，与肠道中 Rikenella 等的相对丰度呈正相关；在血清和肝脏中，HBs - HepR 小鼠 L - 甘氨酸水平显著升高，与肝脏中 Geobacillus 和 Paenibaillus - G 的丰度呈正相关。

研究结论和讨论部分指出，该研究利用 HBs - HepR 小鼠模型，揭示了慢性 HBV 感染通过调节菌群导致肝脏和肠道中 SCFAs 和氨基酸代谢失衡，尤其是在肝脏中。肠道菌群在 HBV 感染和相关肝脏疾病进展中呈现动态变化，但研究仅在肝细胞移植 18 周后分析了肠道菌群，缺乏 12 周（肝细胞重建成功时）的分析，后续应进一步研究。肝脏中 Ralstonia 和 Geobacillus 的变化不同于肠道，推测它们可能参与慢性 HBV 感染的发病机制。此外，慢性 HBV 感染时肝脏中丙酸、乙酸和 L - 甘氨酸在疾病进展中的具体作用值得进一步探索，这对于调控宿主菌群、促进 HBV 清除和疾病控制具有重要意义。总之，这项研究为深入了解 HBV 感染与菌群、代谢之间的关系奠定了基础，为未来相关疾病的治疗和干预提供了新的思路和方向。