劉曉貞 徐積兄

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院，江西 南昌 330006)

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)，是全球最常見的慢性肝病。腸道菌群在NAFLD發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。腸道菌群可通過影響能量代謝、誘導(dǎo)內(nèi)毒素血癥、產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇、調(diào)節(jié)膽汁酸和膽堿代謝等多種機(jī)制促進(jìn)NAFLD的發(fā)病。益生菌和益生元等腸道菌群靶向治療在許多動(dòng)物研究中已獲得積極的療效。本研究對(duì)腸道菌群與NAFLD關(guān)系的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 NAFLD概述

NAFLD是指排除過量飲酒、病毒感染或其他肝臟疾病，以肝臟脂肪異常累積為特點(diǎn)的臨床病理綜合征。NAFLD由一系列肝臟疾病組成，包括單純肝脂肪變性、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)及NASH相關(guān)性肝硬化和肝細(xì)胞癌〔1〕。隨著全球肥胖的流行，NAFLD的發(fā)病率不斷上升，現(xiàn)已成為世界范圍內(nèi)最常見的慢性肝病〔2〕。NAFLD是一種與胰島素抵抗和遺傳易感性相關(guān)的肝臟疾病，其確切機(jī)制目前尚不十分清楚。Day等〔3〕首次提出“二次打擊”學(xué)說，第一次打擊是肝臟中三酰甘油(TG)累積增加，而第二次打擊是脂質(zhì)氧化應(yīng)激誘發(fā)肝實(shí)質(zhì)炎癥，最終導(dǎo)致NASH。研究人員還提出“多因素共同打擊”學(xué)說，即在單純脂肪變性之前或之后，炎癥可能與多種因素如脂毒性、氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙和鐵超載共同促進(jìn)NASH的發(fā)生〔4〕。迄今為止，沒有任何藥物制劑已被許可用于特定的NAFLD治療。推薦的NAFLD治療仍然局限于改變生活方式，包括調(diào)整飲食和適當(dāng)?shù)捏w力活動(dòng)〔5〕。因此，探索NAFLD發(fā)病的確切機(jī)制，鑒定NAFLD治療的新靶點(diǎn)具有重要的臨床意義。

2 腸道菌群與NAFLD

腸道微生物群是一組與宿主協(xié)同作用的共生微生物群。成人腸道微生物群由細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物、古細(xì)菌、真核生物、酵母和寄生蟲組成，其中大部分為細(xì)菌，稱為腸道菌群。腸道菌群包含超過1014個(gè)細(xì)胞，超過1 000種不同的細(xì)菌種類，基因組數(shù)量多達(dá)30萬個(gè)基因，是人類基因組數(shù)量的150倍〔6〕，被稱為“人體第二基因組”。人體內(nèi)的腸道菌群并非固定不變，它很容易受到遺傳、飲食、藥物及衛(wèi)生環(huán)境等多種因素的影響。Liu等〔7〕通過給予SD大鼠不同類型的飲食發(fā)現(xiàn)，高脂肪和高糖飲食對(duì)NAFLD的誘導(dǎo)作用與熱量攝入無關(guān)，而與腸道菌群的變化有關(guān)，提示腸道菌群可能在NAFLD的發(fā)病中起重要作用。

由于肝臟和腸道通過門靜脈相連，使肝臟更容易暴露于易位的細(xì)菌，細(xì)菌產(chǎn)物，脂多糖和炎癥介質(zhì)中。在正常的生理?xiàng)l件下，腸道屏障可阻止腸腔內(nèi)細(xì)菌及細(xì)菌衍生產(chǎn)物或毒素向腸腔外轉(zhuǎn)移。然而，在某些病理?xiàng)l件下，腸道屏障的破壞可導(dǎo)致細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物的易位和免疫系統(tǒng)的異?；罨l(fā)肝臟炎癥和損傷。腸道與肝臟之間的相互作用，也被稱為腸-肝軸。因此，作為連接腸道與肝臟的重要結(jié)構(gòu)，腸-肝軸在NAFLD的發(fā)病機(jī)制中起關(guān)鍵作用〔8〕。

3 腸道菌群參與NAFLD發(fā)病的機(jī)制

3.1腸道菌群與能量代謝 腸道菌群在人類和嚙齒動(dòng)物能量代謝中發(fā)揮重要作用。動(dòng)物研究顯示，將來自常規(guī)飼養(yǎng)小鼠的腸道菌群移植到無菌小鼠體內(nèi)，無菌小鼠的體內(nèi)脂肪量在2 w內(nèi)增加了60%〔9〕。該團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群通過小腸黏膜促進(jìn)單糖的吸收，后者可加速脂肪酸從頭合成并抑制腸細(xì)胞中空腹誘導(dǎo)的脂肪細(xì)胞因子(Fiaf)，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞中TG累積，表明腸道菌群可作為重要的環(huán)境因素促進(jìn)宿主能量儲(chǔ)存與吸收。

此外，腸道菌群還能將難消化的膳食多糖加工成短鏈脂肪酸(SCFAs)，主要包括乙酸、丙酸、丁酸，在調(diào)節(jié)宿主能量代謝中發(fā)揮重要作用。一方面，SCFAs可為宿主提供能量。研究發(fā)現(xiàn)，丁酸鹽是結(jié)腸上皮細(xì)胞的重要能量來源〔10〕，從腸道吸收的SCFAs可提供身體總熱量的10%。另一方面，SCFAs還可通過調(diào)節(jié)胃腸肽的分泌增加宿主能量吸收。SCFAs通過結(jié)合G蛋白耦聯(lián)受體(GPR)43，刺激胰高血糖素樣肽(GLP)-1產(chǎn)生和釋放，抑制胃腸蠕動(dòng)，胃腸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間延長，使宿主從飲食吸收的能量增加〔11〕。因此，腸道微生物及其代謝產(chǎn)生的SCFAs通過增加宿主能量吸收，促進(jìn)肥胖及其相關(guān)代謝性疾病如NAFLD的發(fā)病。

3.2腸道菌群與內(nèi)毒素血癥 最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)毒素血癥與一般人群中NAFLD的發(fā)病相關(guān)〔12〕。最早的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，給野生型小鼠連續(xù)輸注低劑量脂多糖(LPS)可導(dǎo)致肝脂肪變性，肝臟胰島素抵抗和肝臟重量增加〔13〕。腸道菌群失調(diào)可引起腸道屏障功能受損，使腸道滲透性增加，導(dǎo)致細(xì)菌及細(xì)菌產(chǎn)物(尤其是LPS)由腸腔易位至血液。易位的微生物及其產(chǎn)物由門靜脈進(jìn)入肝臟，激活肝臟內(nèi)不同細(xì)胞(包括Kupffer細(xì)胞、星狀細(xì)胞和肝細(xì)胞)上的Toll樣受體(TLR)，誘導(dǎo)產(chǎn)生一系列炎性細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6等，刺激肝臟促炎和促纖維化途徑〔14～16〕，最終促進(jìn)NAFLD的發(fā)病。

此外，小腸細(xì)菌過度生長(SIBO)也被認(rèn)為與NAFLD的發(fā)病有關(guān)。SIBO中異位微生物群可導(dǎo)致小腸上皮細(xì)胞間連接松散，使腸道屏障通透性增加，促進(jìn)細(xì)菌副產(chǎn)物(如LPS)流入門靜脈系統(tǒng)中，誘發(fā)肝臟炎癥和脂肪變性。一項(xiàng)納入38例確診為NASH的患者和12例無脂肪肝的腸易激綜合征患者的臨床研究發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，低度SIBO在NAFLD患者中患病率更高〔17〕。Kapil等〔18〕的研究發(fā)現(xiàn)，在32例NAFLD患者中，有12例(37.5%)檢測到SIBO，與沒有SIBO的患者相比，SIBO患者的內(nèi)毒素水平及TLR4信號(hào)基因表達(dá)顯著增加。因此，腸道菌群可通過誘導(dǎo)代謝性內(nèi)毒素血癥促進(jìn)NAFLD的發(fā)病。

3.3腸道菌群與膽汁酸代謝 膽汁酸在肝臟脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用。除了促進(jìn)腸道中脂肪，膽固醇和脂溶性維生素的吸收外，膽汁酸還可以作為信號(hào)分子調(diào)節(jié)各種生理過程〔19,20〕。膽汁酸主要通過激活其下游的法尼醇X受體(FXR)調(diào)節(jié)機(jī)體代謝，F(xiàn)XR激活可降低肝臟TG含量和血清TG水平，改善胰島素抵抗和高血糖〔21〕。一項(xiàng)隨機(jī)、安慰劑對(duì)照臨床研究發(fā)現(xiàn)，給予FXR激動(dòng)劑奧曲膽酸口服治療72 w可明顯改善NAFLD患者的生物化學(xué)和組織學(xué)特征〔22〕。因此，膽汁酸受體通過調(diào)節(jié)肝脂質(zhì)平衡、葡萄糖代謝和調(diào)節(jié)膽汁酸穩(wěn)態(tài)，影響NAFLD的發(fā)病。

腸道菌群富含膽汁酸水解酶(BSH)，可使結(jié)合膽汁酸解耦聯(lián)從而直接影響膽汁酸代謝。此外，腸道菌群還可通過激活FXR間接影響膽汁酸代謝。在動(dòng)物模型中觀察到，腸道菌群失調(diào)可導(dǎo)致非結(jié)合膽汁酸水平升高，抑制FXR信號(hào)傳導(dǎo)，導(dǎo)致產(chǎn)生脂質(zhì)毒性和促進(jìn)脂肪酸合成的神經(jīng)酰胺的產(chǎn)生增加〔23〕。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，腸道FXR拮抗劑可減輕肝脂肪變性，減少神經(jīng)酰胺和固醇調(diào)節(jié)原件結(jié)合蛋白(SREBP1)信號(hào)傳導(dǎo)〔23〕。動(dòng)物研究顯示，用抗生素或tempol治療的小鼠肝臟TG累積減少。由于結(jié)合膽汁酸代謝物顯著增加，抑制腸類FXR信號(hào)傳導(dǎo)，引起小鼠的回腸和血清中神經(jīng)酰胺水平的降低，導(dǎo)致肝臟SREBP1C的下調(diào)和從頭脂肪生成減少〔24〕。腸道菌群通過影響膽汁酸代謝，調(diào)節(jié)膽汁酸受體功能來影響NAFLD的發(fā)病。

3.4腸道菌群產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇 內(nèi)源性乙醇與NAFLD的發(fā)病密切相關(guān)。內(nèi)源性乙醇是許多腸道細(xì)菌物種的代謝物，被腸道吸收后通過門靜脈到達(dá)肝臟，在肝臟經(jīng)乙醇脫氫酶氧化，形成乙酸和乙醛。其中乙酸是脂肪酸合成的底物，而乙醛可產(chǎn)生活性氧，促進(jìn)脂質(zhì)過氧化。因此，乙醇代謝可誘導(dǎo)TG在肝臟中累積和肝臟脂質(zhì)的氧化應(yīng)激，從而實(shí)現(xiàn)“二次打擊”假說的兩個(gè)步驟，最終促進(jìn)NAFLD的發(fā)病〔25〕。此外，乙醇也可能通過增加腸道黏膜通透性，誘導(dǎo)內(nèi)毒素血癥來促進(jìn)NAFLD〔26〕。

嚙齒動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ惋@示，肥胖小鼠呼吸乙醇含量增加，用新霉素處理后消失〔27〕。在NASH患者中也檢測到乙醇水平升高，該研究還發(fā)現(xiàn)，NASH患者的微生物組中酒精生產(chǎn)細(xì)菌(特別是大腸桿菌)的數(shù)量增加與血液中乙醇濃度升高有關(guān)，表明腸道菌群是造成NAFLD患者內(nèi)源性乙醇產(chǎn)生增加的原因〔28〕。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)，在NASH患者肝臟中檢測到乙醇代謝相關(guān)酶即乙醇脫氫酶，過氧化氫酶和醛脫氫酶的表達(dá)明顯增加〔29〕。這些結(jié)果表明，腸道菌群產(chǎn)生的內(nèi)源性乙醇可作為肝毒素促進(jìn)NAFLD的發(fā)病。

3.5腸道菌群與膽堿代謝 膽堿是存在于細(xì)胞膜中的一種重要的磷脂成分，可通過膳食攝入及內(nèi)源性合成。膽堿是肝臟合成磷脂酰膽堿的甲基供體之一，而后者是極低密度脂蛋白(VLDL)合成和分泌所必需的。因此，膽堿在肝臟脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)中起著至關(guān)重要的作用〔30〕。膽堿缺乏使VLDL合成和分泌受阻，導(dǎo)致TG在肝臟中累積增加，促進(jìn)NAFLD發(fā)病〔31〕。

腸道菌群可代謝膳食中的膽堿并改變其生物利用度，導(dǎo)致膽堿缺乏。Spencer等〔32〕在對(duì)嚴(yán)格控制飲食的健康女性進(jìn)行的縱向?qū)嶒?yàn)研究中顯示，膽堿缺乏導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)積聚，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)，腸道菌群中的γ-變形菌減少和腸肝菌的增加與肝臟脂肪的變化直接相關(guān)。腸道菌群通過產(chǎn)生催化膽堿轉(zhuǎn)化為甲胺的酶而參與膽堿代謝，當(dāng)被肝臟吸收時(shí)可誘發(fā)炎癥。由腸道菌群產(chǎn)生的酶可催化膳食膽堿轉(zhuǎn)化為有毒的甲胺(二甲胺和三甲胺)，這些有毒性的甲胺被肝臟攝取轉(zhuǎn)化為三甲胺-氮氧化物(TMAO)，后者可誘發(fā)肝臟炎癥〔33〕。因此，腸道菌群失調(diào)可以通過降低膽堿水平和增加毒性甲胺來促進(jìn)NAFLD。

4 益生菌和益生元

益生菌是指活性微生物，當(dāng)給予足夠量時(shí)，對(duì)宿主帶來健康益處。在小鼠和嚙齒動(dòng)物的模型中，用鼠李糖乳桿菌GG 和干酪乳桿菌菌株Shirota干預(yù)后，肝臟脂肪變性在生物化學(xué)和組織學(xué)水平均改善，揭示了這兩種乳桿菌菌株在飲食誘導(dǎo)NAFLD/NASH中潛在的保護(hù)作用〔34〕。最近一項(xiàng)包含134例NAFLD/NASH患者的隨機(jī)試驗(yàn)的薈萃分析表明，益生菌療法可以減少NAFLD患者的肝臟轉(zhuǎn)氨酶，總膽固醇，TNF-α，并改善胰島素抵抗〔35〕。另一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)表明，益生菌“共生因子”可降低NAFLD患者的肝臟脂肪，轉(zhuǎn)氨酶活性及TNF-α和IL-6水平〔36〕。因此，益生菌可調(diào)節(jié)腸道菌群并阻止NAFLD的進(jìn)展。

益生元是指一組非消化性食物成分，可選擇性地改變結(jié)腸中某些細(xì)菌的生長或活性，對(duì)人體健康產(chǎn)生益處。動(dòng)物研究顯示，在蛋氨酸-膽堿缺乏小鼠模型中，補(bǔ)充膳食果寡糖可使胃腸微生物群和腸上皮屏障功能恢復(fù)正常，并減少脂肪性肝炎〔37〕。一項(xiàng)安慰劑對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，低聚果糖補(bǔ)充可改善NASH患者組織學(xué)證實(shí)的肝脂肪變性〔38〕。這些結(jié)果表明益生菌和益生元在治療NAFLD方面的巨大潛力，為其臨床治療治療提供了新的方向和途徑。

綜上，腸道菌群及其代謝產(chǎn)物可通過上述多種機(jī)制影響NAFLD的發(fā)病。益生菌和益生元等腸道微生物靶向治療已在動(dòng)物模型獲得積極療效，但目前相關(guān)的臨床研究較少。由于腸道菌群易受各種外界因素的影響，并且不同患者間腸道菌群組成存在差異，因此需要更大樣本量的研究明確腸道菌群影響NAFLD的確切機(jī)制。隨著現(xiàn)代研究技術(shù)的進(jìn)步，調(diào)節(jié)腸道菌群有望成為臨床NAFLD治療的新方法。