吉廣荷,李靖華 綜述,王婧筱 審校

北京中醫(yī)藥大學(xué):1.中醫(yī)學(xué)院;2.第二臨床醫(yī)學(xué)院;3.生命科學(xué)學(xué)院,北京100000

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是世界上最常見(jiàn)的慢性肝病,世界患病率為25%[1],而在中國(guó)患病率為30%[2]。NAFLD通常包括單純肝脂肪變性和非酒精性脂肪性肝炎(NASH),還可繼發(fā)肝硬化和肝細(xì)胞癌(HCC)[3]。隨著中國(guó)城市化、人口老齡化和肥胖流行,我國(guó)NAFLD患者預(yù)計(jì)將在2030年由2016年的246.33萬(wàn)例增加至314.58萬(wàn)例,增長(zhǎng)幅度達(dá)29.1%,而NAFLD-HCC患者預(yù)計(jì)從2016年的14 090例上升到2030年的26 240例,增長(zhǎng)幅度86%[4]。由此可見(jiàn)NAFLD相關(guān)疾病不僅影響患者的生活質(zhì)量,還可能給我國(guó)衛(wèi)生經(jīng)濟(jì)帶來(lái)沉重的負(fù)擔(dān)[3]。因此,以機(jī)制研究為切入點(diǎn),對(duì)NAFLD開(kāi)展早期預(yù)防及干預(yù)尤其重要。

目前,主流認(rèn)可的NAFLD發(fā)病機(jī)制包括環(huán)境因素、營(yíng)養(yǎng)因素、胰島素抵抗、腸道菌群、基因和表觀遺傳學(xué)等多種因素共同作用,其中腸道菌群易受飲食和生活習(xí)慣等因素影響,并且可通過(guò)包括“腸-肝”軸在內(nèi)的多種機(jī)制影響肝臟脂質(zhì)代謝和炎癥反應(yīng),從而推動(dòng)NAFLD進(jìn)展[5],因此近年來(lái)愈發(fā)受到重視。本文將腸道菌群在NAFLD發(fā)病和進(jìn)展中的作用機(jī)制綜述如下。

1 腸道菌群的作用

腸道菌群的定植部位、菌群組成和環(huán)境條件等改變,將引發(fā)機(jī)體的一系列變化,與多種疾病密切相關(guān)。細(xì)菌是腸道菌群中最重要的組成部分,在維持腸道屏障和調(diào)節(jié)免疫功能等方面至為關(guān)鍵[6]。此外,細(xì)菌還可以通過(guò)釋放短鏈脂肪酸(SCFAs)、膽汁酸(BAs)和三甲胺-氧化物(TAMO)等代謝物影響“腸-肝”軸和能量代謝,對(duì)腸道屏障、黏膜免疫、炎癥反應(yīng)等有重要意義[7]。

2 腸道菌群對(duì)NAFLD的作用機(jī)制

腸道菌群主要通過(guò)改變其組成和比例、成分和代謝物、腸道屏障功能和膽汁酸系統(tǒng)等機(jī)制影響NAFLD發(fā)病。

2.1細(xì)菌組成和比例 不同NAFLD患者或動(dòng)物模型腸道菌群物種豐度差異較大,其N(xiāo)AFLD嚴(yán)重程度與腸道菌群組成和比例有關(guān)。有研究表明,NASH患者擬桿菌門(mén)和厚壁菌門(mén)數(shù)量比例明顯升高[8],擬桿菌屬豐度增加與NASH直接相關(guān),變形菌門(mén)和瘤胃球菌豐度增加與肝纖維化程度呈正相關(guān)[9],而厚壁菌門(mén)則相反[10]。有研究表明,外部移植微生物或調(diào)整生活方式(如有氧運(yùn)動(dòng)和地中海式飲食)通過(guò)調(diào)整細(xì)菌組成和比例[5,11],可以改善微生物失調(diào),減輕NAFLD。此外,補(bǔ)充益生菌可能對(duì)NAFLD產(chǎn)生保護(hù)作用。有研究顯示,補(bǔ)充益生菌混合制劑后(包含嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌、副干酪乳桿菌、戊糖乳桿菌、乳酸乳桿菌和短乳桿菌),對(duì)照組NAFLD患者體質(zhì)量和肝內(nèi)脂肪均有所減少,總膽固醇、甘油三酯和腫瘤壞死因子(TNF)-α水平也有所下降[12]。但DEPOMMIER等[13]研究發(fā)現(xiàn),口服經(jīng)巴氏消毒后的嗜黏蛋白-阿克曼菌3個(gè)月后結(jié)果顯示總體腸道微生物結(jié)構(gòu)不受影響,但炎癥相關(guān)血液標(biāo)志物水平降低,改善了肝功能障礙。因此,補(bǔ)充益生菌是否能通過(guò)改善腸道微生物結(jié)構(gòu)和比例直接影響NAFLD需要進(jìn)一步闡明。目前,對(duì)于腸道菌群組成和比例變化如何影響NAFLD的具體作用機(jī)制仍處于初始階段,研究結(jié)果尚不一致,但加深對(duì)菌群組成和比例的研究,有助于更好地理解NAFLD發(fā)病機(jī)制和創(chuàng)新治療措施。

2.2細(xì)菌成分和代謝物 多種細(xì)菌代謝物通過(guò)不同受體和代謝通路影響“腸-肝”軸和NAFLD進(jìn)程。如:吲哚[14]可以抑制肝星狀細(xì)胞纖維化,抑制腸道和肝細(xì)胞炎癥反應(yīng),改善NASH,而TAMO[15]和內(nèi)源性乙醇[16]則分別通過(guò)抑制BAs介導(dǎo)的肝臟法尼醇X受體-成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FXR-FGF)19信號(hào)通路和破壞腸道屏障,誘導(dǎo)和加重NAFLD發(fā)展。此外,SCFAs對(duì)NAFLD的影響具有兩面性。一方面,SCFAs與TNF-α水平呈負(fù)相關(guān)[17]。丙酸和丁酸還是維持腸道屏障功能的關(guān)鍵因素[18]。此外,通過(guò)激活A(yù)MP蛋白激酶(AMPK)[19]和內(nèi)分泌L細(xì)胞表面的G蛋白偶聯(lián)受體(GPR)41和GPR43[20],刺激腸道激素肽YY、膽囊收縮素和胰高糖素樣肽-1(GLP-1)分泌,抑制巨噬細(xì)胞在肝臟內(nèi)聚集和促炎反應(yīng)。AMPK通路也有望成為治療NAFLD的藥理靶點(diǎn)[21]。乙酸可以抑制脂肪生成,從而改善NASH[22]。另一方面,乙酸鹽通過(guò)興奮副交感神經(jīng)增加葡萄糖刺激性胰島素和胃饑餓素分泌,促進(jìn)肥胖、胰島素抵抗和脂肪肝發(fā)生[23],還能生成乙酰輔酶A,為肝臟脂肪生成提供原料[24]。肝臟對(duì)內(nèi)毒素高度敏感,微量?jī)?nèi)毒素也可加劇NAFLD的肝損傷。在腸道菌群中,革蘭陰性桿菌是內(nèi)毒素的最大來(lái)源,內(nèi)毒素主要成分是脂多糖(LPS),其一方面能破壞腸壁引起炎癥反應(yīng),另一方面可以由門(mén)靜脈入肝,結(jié)合Toll樣受體和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域受體,誘導(dǎo)NAFLD等多種肝臟炎癥反應(yīng)。

2.3腸道屏障功能 腸道屏障有物理和生物兩層防御。一方面,黏膜屏障、腸上皮屏障和腸道血管屏障(GVB)為腸道屏障提供物理防御,將腸道菌群與上皮細(xì)胞表面分開(kāi),保護(hù)免受暴露在腸道下細(xì)菌的過(guò)度炎癥反應(yīng)[25];另一方面,黏膜下的免疫監(jiān)視細(xì)胞為腸道屏障提供生物防御,既能分泌白細(xì)胞介素(IL)-13合成額外的緊密連接(如ZO-1、occludin)以加強(qiáng)上皮屏障,又能產(chǎn)生炎癥反應(yīng)以對(duì)抗入侵的病原微生物。高脂飲食(HFD)通過(guò)誘導(dǎo)生物失調(diào)破壞腸道屏障,是NAFLD發(fā)生的前提。HFD能使小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)和屏障干擾物種數(shù)量增加,病原菌通過(guò)Wnt/β-catenin信號(hào)通路破壞GVB,驅(qū)動(dòng)細(xì)菌及其產(chǎn)物進(jìn)入肝臟,引發(fā)NAFLD[26]。HFD還可以擾亂促進(jìn)屏障破壞或生成的細(xì)菌比例,使屏障破壞因子(如TNF-α、IL-6)和屏障形成因子(如IL-10、IL-17)平衡失調(diào),間接提高腸道通透性[27]。腸道菌群充當(dāng)腸道屏障與NAFLD的中間環(huán)節(jié),在維持腸道屏障和改善NAFLD方面起重要作用。有研究發(fā)現(xiàn),肝硬化患者腸道中的一些條件致病菌(如細(xì)孔菌、鏈球菌和阿克曼菌等)富含唾液酸酶[28],可降解腸黏蛋白屏障中的O-聚糖,同時(shí)腸道微環(huán)境缺乏一些細(xì)胞因子(如IL-17),屏障抗菌能力弱,導(dǎo)致慢性炎癥反應(yīng)。

2.4腸-肝循環(huán)和膽汁酸 肝內(nèi)膽固醇由限速酶細(xì)胞色素P450 7A1(CYP7A1)催化合成膽汁酸,隨后分泌入腸道,約有95%的膽汁酸在回腸被重新吸收并通過(guò)門(mén)靜脈回流到肝臟,這一過(guò)程稱(chēng)為腸-肝循環(huán)[29]。腸-肝循環(huán)作為BAs信號(hào)傳導(dǎo),以及與腸道菌群相互作用的解剖基礎(chǔ),在脂質(zhì)溶解吸收和能量代謝中起關(guān)鍵作用。BAs可以作用于核受體產(chǎn)生信號(hào)傳導(dǎo)作用,調(diào)節(jié)能量平衡和影響NAFLD進(jìn)程。在腸道內(nèi),BAs作用于G 蛋白膽汁酸偶聯(lián)受體 5釋放GLP-1,促進(jìn)脂肪褐變。BAs與FXR作用,一方面可以誘導(dǎo)FGF-19和FGF-15產(chǎn)生,降低CYP7A1,減少巨噬細(xì)胞聚集和改善肝臟脂肪變性[30];另一方面上調(diào)孤兒核受體,抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白lc的表達(dá),抑制肝臟脂肪合成[31]。BAs與腸道菌群相互作用,一方面,高濃度的結(jié)合膽汁酸可以抑制大腸桿菌產(chǎn)生γ干擾素、TNF-α等細(xì)胞因子,并與黏膜相關(guān)不變性T細(xì)胞數(shù)量及其釋放的前炎癥因子水平呈負(fù)相關(guān),抑制肝內(nèi)炎癥反應(yīng)[32];另一方面,腸道菌群和微生物酶參與BAs-核受體調(diào)節(jié)作用[33]。腸道微生物(如真桿菌、Blautia、瘤胃球菌等)通過(guò)FXR-FGF15(或FGF19)信號(hào)傳導(dǎo)和分泌膽鹽水解酶、7α-脫羥基酶等微生物酶[34],發(fā)揮去連接、去羥基化和氧化等多種活性[34],控制原發(fā)性膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸,從而控制膽汁酸的組成和循環(huán)膽汁酸池。因此,膽汁酸代謝失調(diào)會(huì)使腸道生態(tài)失調(diào),加重代謝紊亂。腸道菌群失調(diào)也會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致膽汁酸數(shù)量和組成異常,受體信號(hào)活化不足,使能量消耗減少,加重慢性炎癥反應(yīng)狀態(tài)。

3 小 結(jié)

腸道生態(tài)對(duì)維持人體健康至關(guān)重要,但作用機(jī)制復(fù)雜,許多機(jī)制尚未完全闡明?！澳c-肝軸”是NAFLD發(fā)生的關(guān)鍵因素。腸道微生物組成和比例異常將影響細(xì)菌代謝物水平、膽汁酸代謝,破壞腸道屏障并使腸道通透性增高。一方面促進(jìn)腸道炎癥反應(yīng),腸道激素釋放失常影響脂質(zhì)和能量代謝,促進(jìn)肝脂肪變性和炎癥反應(yīng);另一方面引起“腸漏”,使LPS、細(xì)菌、代謝物等胃腸內(nèi)容物通過(guò)血液循環(huán)進(jìn)入肝臟,引發(fā)NAFLD。因腸道菌群失調(diào)引起的膽汁酸內(nèi)穩(wěn)態(tài)破壞又會(huì)進(jìn)一步使菌群紊亂,形成惡性循環(huán)。腸道菌群與NAFLD密切相關(guān),腸道菌群可成為治療NAFLD的關(guān)鍵潛在靶點(diǎn)。由于細(xì)菌及其代謝物種類(lèi)和數(shù)目繁多,作用關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜,目前需要更多系統(tǒng)且深入的基礎(chǔ)研究闡明各種菌群?jiǎn)为?dú)及協(xié)同作用機(jī)制,同時(shí)基于多組學(xué)技術(shù)進(jìn)行基于藥物的臨床及基礎(chǔ)研究,以完善NAFLD病理機(jī)制并開(kāi)發(fā)創(chuàng)新藥物,彌補(bǔ)臨床藥物空白,滿(mǎn)足NAFLD藥物市場(chǎng)需求。