腸道微生態(tài)失調(diào)對(duì)非酒精性脂肪肝影響的研究進(jìn)展*

李 娜，周 艷，劉 娟，李小安Δ

1.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 消化內(nèi)科·消化系腫瘤與微環(huán)境四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都610500)；2.成都醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院 麻醉科(成都610500)

非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指不存在過量飲酒或其他已知肝臟疾病，肝臟中脂肪堆積[1]，其主要病理特征是肝細(xì)胞脂肪變性(超過5%～10%的肝細(xì)胞具有肉眼可見的脂肪變性)[2]。NAFLD的發(fā)展過程包括從簡單的肝臟脂肪堆積到非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)肝硬化和肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)[3]。近年來，NAFLD患病率在全世界范圍內(nèi)呈上升趨勢(shì)，據(jù)2016年統(tǒng)計(jì)，全球NAFLD患病率為25.24%[4]，我國普通成人NAFLD患病率為15%～30%，且逐年上升[5]。NAFLD現(xiàn)已成為慢性肝病最常見的原因[6]，其發(fā)病機(jī)制、治療及預(yù)后也越來越被醫(yī)學(xué)界關(guān)注。本綜述就腸道微生態(tài)失調(diào)對(duì)NAFLD發(fā)病機(jī)制的發(fā)生發(fā)展展開討論，并總結(jié)腸道微生態(tài)對(duì)NAFLD的治療性預(yù)期，以期對(duì)NAFLD的治療提供依據(jù)。

1 NAFLD發(fā)病機(jī)制“多重打擊”假說

目前研究尚未完全闡明NAFLD的發(fā)病機(jī)制，NAFLD發(fā)病機(jī)制闡述的“二次打擊”學(xué)說[7]認(rèn)為：初次“打擊”是由于胰島素抵抗(insulin resistance，IR)引發(fā)肝臟脂質(zhì)沉積，第二次“打擊”是在第一次病理基礎(chǔ)上發(fā)生氧化應(yīng)激及脂質(zhì)過氧化(lipid peroxidation， LPO)損傷，從而進(jìn)一步加速 NAFLD 發(fā)生發(fā)展。多年來“二次打擊”學(xué)說雖被多數(shù)學(xué)者認(rèn)可，但其無法重述NAFLD發(fā)生發(fā)展的復(fù)雜性，也不足以解釋NAFLD的發(fā)生發(fā)展在分子和代謝水平中的變化。近年來，為進(jìn)一步闡述NAFLD的發(fā)病機(jī)制，多位學(xué)者支持提出“多重打擊”假說即胰島素抵抗、脂代謝紊亂、營養(yǎng)因素、腸道微生態(tài)失調(diào)、遺傳決定因子和表觀遺傳因子共同影響NAFLD的發(fā)生發(fā)展[8]。相比于二次打擊學(xué)說，多重打擊假說相對(duì)全面地從多個(gè)平行因素分析NAFLD的發(fā)病機(jī)制，為NAFLD的發(fā)病機(jī)制提供了更完整的解釋。

腸道微生態(tài)失調(diào)在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。腸道微生態(tài)失調(diào)影響甘油三酯(TG)的合成、積累及脂肪酸的代謝，使游離膽固醇和其他脂質(zhì)代謝物的“有毒”水平增高，導(dǎo)致線粒體功能障礙，加重氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，最終導(dǎo)致肝臟炎癥的發(fā)生[8]。腸道微生態(tài)失調(diào)可以改變腸道內(nèi)緊密連接，增強(qiáng)小腸通透性，從而增加腸道對(duì)脂肪酸的吸收，加重炎癥通路的激活和促炎細(xì)胞因子如IL-6和TNF-α的釋放,腸道微生態(tài)失調(diào)可以降低膽堿水平，增加甲胺水平，加重NAFLD的發(fā)生發(fā)展[9]。同時(shí)，腸道微生態(tài)失調(diào)可以激活機(jī)體免疫系統(tǒng)，促進(jìn)促炎基因的表達(dá)，加速NAFLD的發(fā)病[10]。

2 腸道菌群和腸-肝軸

腸道微生態(tài)由腸道菌群和腸-肝軸相互作用、共同維持。腸道是一個(gè)龐大的微生態(tài)系統(tǒng)，寄居著大量微生物菌群，主要由細(xì)菌、古菌、病毒和真菌組成,正常人腸道內(nèi)約有1 013～1 014個(gè)細(xì)菌[11]，其中細(xì)菌主要由4個(gè)主要細(xì)菌門(厚壁菌、類桿菌、放線菌和變形桿菌)組成，占總數(shù)95%以上[12]。腸道菌群近年來被認(rèn)為是一種特殊的人體器官，起著免疫保護(hù)、營養(yǎng)吸收、菌群屏障、防癌抗癌等作用[13]。腸道菌群失調(diào)，菌群數(shù)量和結(jié)構(gòu)隨之發(fā)生改變，最終導(dǎo)致機(jī)體相關(guān)疾病的發(fā)生，如腸道微生態(tài)失調(diào)對(duì)糖尿病[14]、心血管疾病[15]、代謝綜合征[16]和肥胖等疾病[17]的影響。同時(shí)研究[18]發(fā)現(xiàn)，腸道菌群在NAFLD的發(fā)生發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用，參與了肝臟中脂肪堆積引發(fā)肝臟炎癥的過程。此外腸道菌群失調(diào)能促使腸道細(xì)菌過度生長、增加腸黏膜通透性、加重內(nèi)毒素血癥和炎癥、增加內(nèi)源性乙醇合成；導(dǎo)致膽汁酸代謝紊亂從而加重肝臟疾病。

腸-肝軸是Marshall于1998年首次提出，關(guān)于腸-肝軸的研究[19]表明，腸道和肝臟起源于同一胚層，且胃腸道和肝臟間有著強(qiáng)大的解剖結(jié)構(gòu)和功能聯(lián)系。腸-肝軸是一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，其最大的特點(diǎn)是“雙向性”：一方面在腸道結(jié)構(gòu)或功能受損時(shí)，細(xì)菌及其產(chǎn)物如內(nèi)毒素，經(jīng)門脈系統(tǒng)進(jìn)入肝臟，使肝臟直接暴露于腸源性內(nèi)毒素中，影響肝臟的正常代謝功能；另一方面經(jīng)過門脈系統(tǒng)不能被肝臟kuffer細(xì)胞所代謝的物質(zhì)及細(xì)胞炎癥因子隨著膽道系統(tǒng)流入腸腔，誘導(dǎo)腸黏膜及其他器官的損傷。因此腸-肝軸功能失調(diào)可加重菌群失調(diào)導(dǎo)致的肝臟損害。

3 腸道微生態(tài)失調(diào)對(duì)NAFLD的影響

3.1 腸黏膜通透性增加

肝臟有肝動(dòng)脈和門靜脈雙重血液供應(yīng)，門靜脈由脾靜脈和腸系膜上靜脈匯合而成，主要收集消化道靜脈血，因此大部分腸道血通過門靜脈入肝。在正常情況下，少量細(xì)菌產(chǎn)物通過門靜脈循環(huán)進(jìn)入肝臟，大多數(shù)細(xì)菌產(chǎn)物被肝臟Kupffer細(xì)胞(KCs)消除。因此肝臟是抗細(xì)菌衍生物的第一道防線，在防止有害物質(zhì)從腸道轉(zhuǎn)移至門靜脈的過程中具有重要作用。研究[20]表明，腸道微生態(tài)失調(diào)通過損傷腸上皮，增加腸道通透性，將肝臟暴露于有害細(xì)菌產(chǎn)物中，加重肝臟炎癥發(fā)展。有研究[21]發(fā)現(xiàn)，在NAFLD模型小鼠中，腸道微生態(tài)失調(diào)能破壞腸道緊密的連接，增加腸道通透性和細(xì)菌易位。增加的細(xì)菌或細(xì)菌產(chǎn)物易位經(jīng)門靜脈進(jìn)入肝臟，并通過Toll樣識(shí)別受體(toll like receptors ,TLRs)刺激肝臟炎癥的發(fā)生。Miele等[22]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)相比于健康人群，NAFLD患者的腸道通透性顯著增加、小腸細(xì)菌的過度增長(SIBO)、腸道內(nèi)緊密連接的完整性降低，且進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)腸道通透性的增加、SIBO與NAFLD患者肝臟脂肪變的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。Luther等研究[23]發(fā)現(xiàn)，與健康人群相比，NAFLD患者特別是患有NASH的患者具有更高的腸道通透性，且腸道通透性的改變和腸道微生物易位參與了NASH發(fā)展的炎癥途徑。研究[24]表明，腸道微生態(tài)失調(diào)與宿主在腸黏膜水平之間的相互作用參與NAFLD和NASH的發(fā)生發(fā)展所涉及的炎癥途徑。

3.2 內(nèi)毒素血癥和炎癥反應(yīng)加重

擬桿菌門是腸道菌群中的優(yōu)勢(shì)菌群，而在NASH患者腸道中擬桿菌門含量明顯降低，變形菌門和厚壁菌門含量明顯增高[25]。大多數(shù)變形菌門是革蘭陰性菌，其外膜主要是脂多糖，變形菌門死亡后，脂多糖(LPS)從細(xì)胞壁釋放，可導(dǎo)致內(nèi)毒素血癥發(fā)生，進(jìn)而加速NASH的進(jìn)展。腸源性內(nèi)毒素可激活和維持肝臟中全身及局部的促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生和釋放，其與NAFLD發(fā)展密切相關(guān)的兩種主要炎癥途徑是：JNK-AP-1和IKK-NF-κB。JNK是絲裂原活化蛋白激酶的成員，與細(xì)胞凋亡的激活和NASH的發(fā)展有關(guān)。核因子-激酶-B(NF-kB)是轉(zhuǎn)錄因子和炎癥激活的主要調(diào)節(jié)因子，是急性炎癥反應(yīng)期間激活所需的主要成分[26]。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，細(xì)胞炎癥因子的持續(xù)作用是肝臟從簡單的脂肪堆積發(fā)展到NASH的關(guān)鍵因素。

此外，許多微生物細(xì)胞成分或病原體相關(guān)分子模式(pathogen associated molecular patterns ,PAMPs)包括LPS、內(nèi)毒素、鞭毛蛋白、脂磷壁酸和肽聚糖等，都可能會(huì)影響宿主病理生理并由TLRs或其他模式識(shí)別受體介導(dǎo)。TLRs是模式識(shí)別受體[27],也是炎癥增強(qiáng)的代表性免疫受體[28],常在肝細(xì)胞上表達(dá)，其信號(hào)通路在病原體和組織損傷識(shí)別時(shí)被激活，誘導(dǎo)信號(hào)級(jí)聯(lián)導(dǎo)致炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[29]。在正常肝臟中，TLRs信號(hào)被抑制，當(dāng)致病微生物和細(xì)菌衍生物分子被遞送到肝臟時(shí)TLRs被激活，產(chǎn)生抗細(xì)菌或抗病毒細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor ,TNF-α)、白細(xì)胞介素-1(IL-1β)和干擾素來抵抗入侵病原體的第一道防線,而這些細(xì)胞因子持續(xù)升高會(huì)傷害宿主[30],TLR-α和IL-1β是TLRs的下游靶點(diǎn)，可加速NAFLD的發(fā)生發(fā)展。Miura等[31]研究也表明，TLRs信號(hào)的持續(xù)增強(qiáng)可加重NASH、酒精性肝病和慢性病毒性肝炎的肝損傷。因此，TLRs識(shí)別PAMPs，啟動(dòng)適應(yīng)性免疫應(yīng)答信號(hào)，激活促炎因子，從而在免疫中起關(guān)鍵作用。

綜上，腸道微生態(tài)失調(diào)可加重內(nèi)毒素血癥及細(xì)胞炎癥因子的產(chǎn)生，并影響宿主的免疫系統(tǒng)，加速NASH的進(jìn)展。

3.3 內(nèi)源性乙醇合成增加

內(nèi)源性乙醇主要由腸道微生物產(chǎn)生。機(jī)體內(nèi)某些腸道細(xì)菌合成的乙醇增加可促進(jìn)NAFLD的發(fā)生發(fā)展。即使在沒有酒精攝入的情況下，腸道微生物群也會(huì)不斷產(chǎn)生乙醇。Cope等[32]研究發(fā)現(xiàn)即使在沒有酒精攝入的情況下，高脂肥胖的小鼠呼氣試驗(yàn)也可檢測(cè)到乙醇，并且呼出乙醇含量與腸道微生物產(chǎn)生的乙醇含量成正比。 Zhu 等[33]研究通過對(duì)比健康人群和NASH人群腸道微生物和血液乙醇濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NASH患者中產(chǎn)乙醇細(xì)菌數(shù)量增加，血液中乙醇濃度明顯升高，表明產(chǎn)生乙醇的腸道微生物在乙醇代謝導(dǎo)致的氧化應(yīng)激和肝臟炎癥中發(fā)揮作用。有研究[34]發(fā)現(xiàn)，無酒精攝入的NAFLD兒童患者血液和呼氣酒精含量較高，乙醛含量也較高，說明胃腸道內(nèi)乙醇合成增加導(dǎo)致的空腹血乙醇水平升高對(duì)NAFLD的發(fā)生發(fā)展可產(chǎn)生一定影響。

綜上所述，當(dāng)腸道微生態(tài)失調(diào)，機(jī)體內(nèi)產(chǎn)乙醇微生物的增加可導(dǎo)致內(nèi)源性乙醇的增加，加重NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

3.4 膽汁酸和氨基酸代謝失調(diào)

肝臟是機(jī)體代謝的重要器官，膽汁酸和氨基酸代謝是肝臟的兩條主要代謝途徑，且均參與NAFLD的發(fā)生發(fā)展。膽汁的主要成分是膽汁酸，其由肝臟細(xì)胞分泌在小腸末端促進(jìn)脂類物質(zhì)的吸收，腸道菌群中的擬桿菌門、后壁菌門、梭菌門在膽汁酸的代謝中起重要作用，最近研究[35]發(fā)現(xiàn)，腸道微生態(tài)失調(diào)可能通過機(jī)體膽汁酸代謝失調(diào)參與NAFLD的發(fā)生發(fā)展。研究[36]發(fā)現(xiàn)，在小鼠NAFLD模型中，腸道微生態(tài)失調(diào)與肝臟炎癥和纖維化之間存在因果聯(lián)系 ，這一關(guān)系可能與膽汁酸代謝有關(guān)；同時(shí) Wahlstr等[37]發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)腸道微生態(tài)失衡通過影響膽汁酸代謝和抑制法尼醇X受體(the nuclear farnesoid X receptor ，F(xiàn)XR)信號(hào)通路從而加快NAFLD的進(jìn)展。 此外Renga 等[38]研究表明，膽汁酸代謝紊亂可通過FXR進(jìn)一步干擾TLRs參與免疫途徑加速NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

有學(xué)者[39]在非酒精性脂肪肝的大鼠中檢測(cè)到血清中支鏈氨基酸和芳香族氨基酸下降，瓜氨酸和鳥氨酸濃度增加，這種差異可能與腸道微生態(tài)失衡具有相關(guān)性。隨后有學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)比較正常人、NAFLD和NASH的患者糞便和血清氨基酸水平，發(fā)現(xiàn)隨著NAFLD加重，腸道菌群多樣性明顯降低，并且血清纈氨酸、丙氨酸、酪氨酸水平明顯增高，腸道微生態(tài)失衡可引起氨基酸代謝異常[40]。

總之，腸道微生態(tài)失調(diào)不但可以改變膽汁酸代謝平衡，抑制FXR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與免疫反應(yīng)，而且可以影響氨基酸代謝加速NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

4 腸道微生態(tài)對(duì)NAFLD的治療性預(yù)期

近年越來越多研究表明腸道微生態(tài)失調(diào)與NAFLD發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，因此目前對(duì)NAFLD的治療除了以往傳統(tǒng)治療方式如改變飲食習(xí)慣、培養(yǎng)健康的生活方式、采用降脂保肝藥物外，維持腸道微生態(tài)平衡對(duì)NAFLD的治療越來越受關(guān)注。

益生菌在維持腸道微生態(tài)平衡中起著重要作用，可用于治療非酒精性脂肪肝，一方面可改善腸道微生物群的組成，幫助維持腸道微生態(tài)的平衡，抑制有害細(xì)菌的增殖和改善胃腸道屏障功能[41]；另一方面可下調(diào)血清LPS和肝臟的TLRS從而穩(wěn)定免疫系統(tǒng)，延緩肝臟疾病的進(jìn)展，此外乳酸桿菌可以增強(qiáng)腸道屏障功能，調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)，抑制病原體，延緩NAFLD的發(fā)生發(fā)展[42]，但益生菌是怎樣通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)來減輕NAFLD患者體內(nèi)的內(nèi)毒素、LPS、TLRs，以及益生菌如何參與對(duì)NAFLD的保護(hù)作用機(jī)制尚不清楚。除了補(bǔ)充益生菌外，抗生素也可能成為未來治療NAFLD的一條新途徑，抗生素治療可以減輕高脂飲食誘導(dǎo)NAFLD小鼠模型腸道和肝臟炎癥[43]，可能與增加腸道有益菌的豐度有關(guān)。此外，研究[44]表明腸道微生態(tài)失調(diào)將導(dǎo)致膽汁酸代謝失調(diào)，至使高濃度膽汁酸在肝臟中堆積，增強(qiáng)疏水性膽汁酸在腸道的排泄可重新獲得膽汁酸代謝平衡，防止NAFLD的發(fā)生發(fā)展，因此增強(qiáng)疏水性BA的腸排泄或重新獲得BA穩(wěn)態(tài)將是一種新的的治療策略。近期研究[45]表明，維生素D可通過維生素D/VDR軸的作用，來維持腸道的完整性，從而抑制NAFLD的進(jìn)展和代謝紊亂。

糞菌移植也可能成為NAFLD一條新的治療途徑。最近有學(xué)者正通過人體試驗(yàn)將來自貧瘦供體(FMT-L)的糞便移植到NASH患者體內(nèi)，企圖通過恢復(fù)腸道微生物群的有益菌群來改善NASH，雖然該項(xiàng)試驗(yàn)正在進(jìn)行，但該試驗(yàn)對(duì)研究人類腸道微生態(tài)如何在代謝疾病中發(fā)生發(fā)展的改變?cè)鎏硇碌恼J(rèn)識(shí)，并且可能會(huì)開啟基于腸道細(xì)菌操縱的新治療措施。

5 小結(jié)與展望

由于當(dāng)今社會(huì)的快速發(fā)展和人類生活方式的改變，NAFLD累及全球多數(shù)人群，肥胖、糖尿病、胰島素抵抗和代謝綜合征是NAFLD發(fā)生發(fā)展的高危險(xiǎn)因素， 因此對(duì)NAFLD發(fā)病機(jī)制及治療的研究越來越被醫(yī)學(xué)界關(guān)注，國內(nèi)外已有大量研究證實(shí)維持腸道微生態(tài)平衡可為NAFLD的治療提供新的思路，但至今仍有很多問題尚未解決：腸道微生態(tài)失調(diào)通過哪些代謝途徑影響肝臟疾病的發(fā)生？內(nèi)源性乙醇的產(chǎn)生與哪些腸道微生態(tài)的有益菌失調(diào)有關(guān)？哪些腸道微生態(tài)的有益菌群可以改善NAFLD的內(nèi)毒素血癥，降低機(jī)體內(nèi)的LPS？以上問題的解決，可為將來NAFLD的發(fā)生發(fā)展、發(fā)病機(jī)制及治療方案提供新的證據(jù)。