艾 燕 葉 進(jìn) 楚慧款

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬協(xié)和醫(yī)院 (湖北 武漢， 430022)

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)指除外酒精和其他明確損肝因素所致的、以肝細(xì)胞脂肪變性和脂質(zhì)沉積為特征的臨床病理綜合征。其組織學(xué)亞型——非酒精性脂肪肝炎(NASH)可逐漸進(jìn)展為肝硬化，甚至肝癌等終末期肝病。目前NAFLD已經(jīng)成為最普遍的慢性肝病之一，并且研究表明NAFLD 是一種多系統(tǒng)疾病，NAFLD患者2型糖尿病、心血管疾病及慢性腎病的患病風(fēng)險(xiǎn)增高[1]。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)全球NAFLD患病率為25.24%，亞洲人NAFLD患病率27.37%[2]。隨著生活方式的變化，我國NAFLD患病率呈明顯上升趨勢(shì)[3]，因此明確其發(fā)病機(jī)制并積極進(jìn)行防治十分重要。

1 腸道菌群概述

人類腸道是微生物群的生物反應(yīng)器，包括成百上千個(gè)細(xì)菌類群，其中兩類有益細(xì)菌在人的腸道中占主導(dǎo)地位，即擬桿菌和硬毛菌[4]。與正常人相比，肥胖人群中擬桿菌的相對(duì)比例降低，并且該比例隨著體重減輕而增加[5]。研究發(fā)現(xiàn)NAFLD患者的小腸細(xì)菌過度生長(SIBO)發(fā)生率也更高，且與脂肪變性的嚴(yán)重程度相關(guān)[6]。腸道微生物群會(huì)通過影響飲食中能量的獲取效率及能量的存儲(chǔ)和使用方式來影響能量平衡。人類腸道菌群對(duì)飲食的變化也可做出快速反應(yīng)，短期食用完全由動(dòng)物或植物產(chǎn)品組成的飲食會(huì)改變微生物群落結(jié)構(gòu)，并淹沒微生物基因表達(dá)的個(gè)體差異。腸道菌群將飲食中的營養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為代謝產(chǎn)物，飲食會(huì)影響腸道菌群的組成進(jìn)而影響腸道菌群的代謝潛力和對(duì)宿主的影響。研究表明肥胖與微生物群的門靜脈水平變化、細(xì)菌多樣性降低以及細(xì)菌基因和代謝途徑的表達(dá)改變有關(guān)[7]。表明肥胖與腸道微生物密切相關(guān)，微生物成分可能具有潛在的治療意義。

2 NAFLD發(fā)病機(jī)制

目前NAFLD的發(fā)病機(jī)制尚未明確，“多重打擊模型”認(rèn)為第一次打擊仍是由胰島素抵抗(IR)引發(fā)肝臟脂質(zhì)沉積，但第二次打擊僅由氧化應(yīng)激及脂質(zhì)過氧化損傷概括難以解釋NAFLD的復(fù)雜性。胰島素抵抗使胰島素抑制脂肪分解作用減弱，引起血漿游離脂肪酸(FFA)濃度升高，被肝細(xì)胞攝取后甘油三酯合成增多，促使脂質(zhì)沉積[8]。肝臟積累的脂質(zhì)分子又通過干擾細(xì)胞胰島素受體底物的酪氨酸磷酸化和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)加重IR，IR與脂代謝紊亂相互影響[9]，共同推動(dòng) NAFLD 病程進(jìn)展。在胰島素抵抗與FFA增多的基礎(chǔ)上，微粒體內(nèi)的脂質(zhì)過氧化物酶上調(diào)，線粒體內(nèi)的β氧化作用增強(qiáng)，導(dǎo)致肝臟對(duì)氧化應(yīng)激更加敏感，從而增加了肝臟受損的程度[10]。

此外，F(xiàn)FA水平上升可導(dǎo)致脂毒性和胰島素抵抗，并與其他因素(如腸源性內(nèi)毒素)一起促進(jìn)炎癥因子IL-6、TNF-α、IL-4等的釋放，肝臟長期暴露于高水平炎癥因子可導(dǎo)致與NASH相似的組織學(xué)變化[11]。菌群失調(diào)或腸道屏障破壞會(huì)增加細(xì)菌流入肝臟，從而通過激活TLR和其他模式識(shí)別受體來促進(jìn)炎癥反應(yīng)[12]。此外，NAFLD發(fā)病還與飲食因素及遺傳因素相關(guān)。這些因素相互影響、共同作用，導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生。

3 腸道菌群對(duì)非酒精性脂肪肝的影響

腸道內(nèi)的微生物數(shù)量在1014以上，是人類細(xì)胞數(shù)量的10倍[13]。腸道微生物群對(duì)宿主脂質(zhì)代謝的影響可以通過腸道微生物群產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物，例如短鏈脂肪酸、次級(jí)膽汁酸和三甲胺來介導(dǎo)，也可通過腸道細(xì)菌的自身成分，例如脂多糖、肽聚糖、DNA和細(xì)胞外囊泡來介導(dǎo)[14]，這些生物活性物質(zhì)會(huì)通過門靜脈與宿主肝細(xì)胞相互作用。肝對(duì)來自腸道細(xì)菌的生物活性物質(zhì)的反應(yīng)的潛在機(jī)制與糖脂代謝、免疫反應(yīng)和氧化還原穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)有關(guān)。

3.1 脂多糖 脂多糖(LPS)也稱為內(nèi)毒素，是革蘭氏陰性細(xì)菌的主要外膜成分，與宿主先天免疫系統(tǒng)的激活有關(guān)。由LPS引發(fā)的慢性低度炎癥被認(rèn)為是NAFLD進(jìn)展的關(guān)鍵因素，有研究證實(shí)NAFLD患者血漿的腸通透性和內(nèi)毒素水平顯著升高[15]。研究發(fā)現(xiàn)針對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌的抗生素多粘菌素B治療后，有效降低了腫瘤壞死因子(TNF)的產(chǎn)生和血漿LPS水平，從而導(dǎo)致肝脂肪變性的逆轉(zhuǎn)[16]。NAFLD患者的主要緊密連接蛋白ZO-1表達(dá)降低，從而導(dǎo)致較高的腸通透性。腸道通透性的嚴(yán)重程度與NAFLD的嚴(yán)重程度相關(guān)[17]。一旦腸屏障被破壞，內(nèi)毒素通過腸肝軸循環(huán)，導(dǎo)致與TLR(TLR2、TLR4、TLR5、TLR9等)結(jié)合的PAMP和DAMP含量增加，從而釋放出炎癥炎性細(xì)胞因子(TNF-α、IL-8、IL-1β)可以被啟動(dòng)，并且脂質(zhì)刺激肝細(xì)胞中的脂質(zhì)蓄積和細(xì)胞死亡可導(dǎo)致NAFLD、NASH[18]。LPS誘導(dǎo)的TLR4的激活會(huì)導(dǎo)致Kupffer細(xì)胞分泌炎性因子IL-6、IL-1β和TNF-α及趨化因子，導(dǎo)致肝損傷和NASH[19]。

3.2 短鏈脂肪酸 短鏈脂肪酸(SCFA)主要通過腸道中的微生物對(duì)可溶性膳食纖維和不易消化的碳水化合物的發(fā)酵而產(chǎn)生，是厭氧性腸道微生物群發(fā)酵膳食纖維的最終產(chǎn)物。乙酸和丙酸的生產(chǎn)者大部分是擬桿菌屬，而丁酸主要由厚壁菌提供[20]。研究證實(shí)了腸道菌群通過其代謝產(chǎn)物SCFA參與NAFLD的調(diào)節(jié)，且在NAFLD患者中由腸道細(xì)菌產(chǎn)生的SCFA含量較高[21]。SCFA降低了肝膽固醇和脂肪酸的合成，同時(shí)增加肝脂質(zhì)氧化[22]。乙酸和丙酸的增加可通過影響循環(huán)免疫系統(tǒng)而維持低度炎癥。丁酸通過調(diào)節(jié)腸道菌群、腸屏障功能、胰高血糖素樣肽1受體(GLP-1R)表達(dá)上調(diào)和炎癥信號(hào)的下調(diào)來減輕脂肪性肝炎以及肝臟氧化損傷[23]。與長鏈脂肪酸(LCFA)相比，SCFA可以肉堿非依賴性方式滲透到線粒體內(nèi)膜。并且SCFA在線粒體中的質(zhì)子作用較弱，對(duì)呼吸鏈中電子傳輸?shù)钠茐妮^小。這些獨(dú)特的功能使SCFA在脂肪生成、脂肪酸氧化和ROS產(chǎn)生中十分重要[24]。

3.3 膽汁酸 膽汁酸可調(diào)節(jié)多種生理和病理過程，不僅促進(jìn)腸道內(nèi)脂質(zhì)的吸收，還具有調(diào)節(jié)葡萄糖和脂質(zhì)代謝的作用[25]。膽汁酸穩(wěn)態(tài)由腸道菌群調(diào)節(jié)，微生物組通過調(diào)節(jié)膽汁酸合成酶的表達(dá)參與膽酸和鵝脫氧膽酸的合成[26]。腸道菌群將人類遠(yuǎn)端小腸和結(jié)腸中的膽酸(CA)和鵝脫氧膽酸(CDCA)轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸，例如脫氧膽酸(DCA)、石膽酸(LCA)和熊去氧膽酸(UDCA)[27]。此外，膽汁酸可以通過激活小腸中的先天免疫基因直接或間接地調(diào)節(jié)腸道微生物的組成。膽汁酸還有助于維持腸屏障的完整性，從而防止肝臟中與腸道菌群相關(guān)的炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)。

膽汁酸還可以通過法尼酯X受體(FXR)和TGR5信號(hào)通路減少肝臟炎癥和纖維化[28]。FXR是回腸和肝臟中廣泛存在的核受體家族成員，調(diào)節(jié)多種代謝途徑中的基因表達(dá)。FXR信號(hào)的調(diào)節(jié)已成為預(yù)防和治療脂肪肝及相關(guān)代謝紊亂的潛在策略。FXR通過下調(diào)LXR和SREBP-1C的表達(dá)來減少肝臟中脂肪酸和甘油三酯的合成[29]。膽酸通過激活FXR抑制肝臟中與糖異生相關(guān)的多個(gè)基因的表達(dá)來降低葡萄糖水平[30]。FXR通過抑制脂肪酸從頭合成、增加脂肪酸氧化和調(diào)節(jié)參與甘油三酯穩(wěn)態(tài)的基因表達(dá)，從而減少脂肪變性并下調(diào)糖異生。FXR還上調(diào)肝糖原合成，并調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT-4)和胰高血糖素樣肽1(GLP-1)的表達(dá)，這會(huì)影響與NAFLD密切相關(guān)的胰島素敏感性[31]。FXR主要由初級(jí)膽汁酸活化，而TGR5主要由次級(jí)膽汁酸活化[31,32]。TGR是另一種經(jīng)典的膽汁酸受體，研究表明向小鼠補(bǔ)充膽汁酸有助于跨膜G蛋白偶聯(lián)受體5(TGR5)依賴性方式消耗棕色脂肪組織中的能量[33]。TGR5還通過誘導(dǎo)GLP-1分泌而影響葡萄糖代謝，這會(huì)增加能量消耗并減輕飲食引起的肥胖。

3.4 內(nèi)源性酒精 即使沒有飲酒，NAFLD患者的血清乙醇水平也較高，NAFLD患者內(nèi)源性乙醇的合成增加[34]，并且產(chǎn)生乙醇的細(xì)菌數(shù)量增加[35]。隨著乙醇生產(chǎn)菌的增加，大量自由基和活性氧會(huì)導(dǎo)致致線粒體功能障礙、肝細(xì)胞炎癥和損傷[35]。乙醇在NAFLD發(fā)育中起重要作用的其他機(jī)制包括下調(diào)緊密連接蛋白表達(dá)、上調(diào)新生脂質(zhì)生成、減少脂肪酸氧化以及減少從肝臟輸出的極低密度脂蛋白(VLDL)[26]。

4 展望

綜上，目前許多研究已證實(shí)腸道菌群紊亂與NAFLD發(fā)病密切相關(guān)，腸道微生物的代謝產(chǎn)物短鏈脂肪酸、膽汁酸、酒精等在NAFLD發(fā)生發(fā)展中起著重要作用，但腸道菌群紊亂引起NAFLD的機(jī)制仍有待繼續(xù)探索，這對(duì)找到NAFLD潛在的治療靶標(biāo)具有重大意義。