基于腸道菌群的酒精性肝病發病機制及其治療研究進展

朱一唯 閆曉風 王曉玲 葉?杰 邱豐俊 胡旭東

根據世界衛生組織(WHO)2018年報告，2016年因濫用酒精導致死亡的人數約為300萬人，給家庭和社會帶來巨大危害。酒精濫用會導致包括肝臟、腸道和大腦等多器官損害，尤其是參與酒精代謝的肝臟，隨著飲酒劑量的增加，酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)的患病風險隨之上升[1]。對于酒精性肝病發病機制的研究目前主要集中在氧化應激、脂質代謝紊亂、脂肪組織與肝臟之間相互作用等方面。近幾年，大量研究表明腸道菌群在酒精性肝病發生發展過程中也發揮著重要作用。酒精可通過改變腸道菌群的組成、數量以及產物，或者通過破壞腸壁屏障功能影響腸道菌群和產物的肝臟易位，最終促進酒精性肝病的發生和進展。本綜述重點探討腸道菌群在酒精性肝病發生發展中的作用機制以及基于腸道菌群調控治療酒精性肝病的研究進展。

一、肝外機制

(一)酒精通過改變腸道菌群的組成和數量促進酒精性肝病發生和進展 人體內的微生物絕大部分在腸道中，其中細菌約占腸道菌群總量的90%。近期Bj?rkhaug ST等[2]通過16S rRNA測序分析糞便微生物組成，通過短鏈脂肪酸(SCFA)定量和宏基因組分析(PICRUST)來評估腸道微生物功能，分析了酗酒患者、低飲酒患者和無飲酒患者之間的腸道菌群組成和功能差異，發現在菌群的門水平上，酗酒患者的擬桿菌門相對豐度較高[3]。擬桿菌門在酒精性肝病中起重要作用，其是一類含有內毒素(LPS)的革蘭陰性兼性厭氧菌，是腸道優勢菌門中隨著時間推移變化最不穩定的一類細菌[4]。在菌群的屬水平上，擬桿菌門中的梭菌屬、羊腸菌屬和釘螺屬相對豐度較高，而羊腸菌屬可能產生促炎因子[5]。

酒精既能改變人的腸道菌群，也能改變小鼠的腸道菌群，菌群的變化主要集中在小腸中。與正常飲食小鼠相比，酒精喂養小鼠的腸道菌群中擬桿菌門和疣微菌門數量顯著增加，而厚壁菌門中的細菌，尤其是其中的乳酸桿菌數量明顯減少[6]。Llopis等[7]實驗表明，將一例重度酒精性肝炎患者的腸道菌群移植到正常小鼠腸道內，小鼠出現嚴重的肝臟炎癥和壞死。將酒精性肝病患者的腸道菌群移植至無菌小鼠腸道內，無菌小鼠比正常小鼠出現更加明顯的肝損傷、脂肪變性和炎癥[8]。

(二)酒精通過破壞腸道屏障的完整性促進酒精性肝病發生和進展 腸道屏障就像一道墻將腸道菌群與機體內環境隔開，這道墻不僅是由并列的腸上皮細胞通過緊密連接蛋白形成的可選擇性滲透的物理屏障，而且腸道內還有黏液黏附在上皮細胞上，使其具有免疫特性。酒精及其代謝衍生物(特別是乙醛)會改變細胞內信號轉導途徑，導致上皮細胞緊密連接被破壞和腸道通透性增加，肝臟內出現內毒素和肝細胞損傷[9]。酒精還能通過上調腸道上皮細胞中MicroRNAs(如miR-122、miR-212)表達來抑制緊密連接蛋白zonula occludens 1生成，從而降低腸道上皮細胞的緊密連接作用，增加腸道通透性[10]。

酒精也可以通過改變腸道菌群的代謝產物，如飲酒后減少短鏈脂肪酸(如丁酸等)生成，從而減少緊密連接蛋白和黏蛋白的表達，使腸道上皮細胞之間緊密性變差，最終導致腸道屏障破壞、腸道通透性增加和黏膜免疫降低[11]。當恢復丁酸在腸道內的含量時，酒精誘導的肝臟損傷和炎癥也得到了改善[12]。

此外，酒精還能通過減少腸道上皮細胞的黏液分泌，破壞腸道屏障的完整性。腸道上皮細胞黏液豐富度的恢復，可以改善酒精誘導的小鼠肝損傷[13]。酒精可能通過激活法尼氏受體(FXR)抑制膽汁酸誘導的抗菌凝集素和肽產生來誘導小鼠腸道菌群失調[14]。研究證實，酒精可通過降低腸內吲哚-3-乙酸水平減少白細胞介素(IL)-22表達，導致小腸上皮細胞中抗菌凝集素再生胰島源蛋白3γ(Reg3g)的表達降低，從而導致細菌轉移到肝臟并引起脂肪性肝炎；通過基因工程菌產生IL-22可誘導Reg3g生成，減少酒精誘導的脂肪性肝炎[15]。

二、肝內機制

(一)酒精通過引起腸道菌的肝臟易位促進酒精性肝病發生和進展 易位腸道菌在肝臟中可直接引起肝細胞損傷。與健康人對照相比，酒精性肝硬化患者腸道中糞桿菌科的數量增加了27倍，在硬化的肝臟和腹水中有明顯易位[16]。此外，酒精還可通過抑制胃酸分泌增加腸道腸球菌數量，腸球菌通過門靜脈易位至肝臟，與肝臟庫普弗巨噬細胞的Toll樣受體(TLR)-2結合后，激活庫普弗巨噬細胞中的NF-κB炎癥信號通路，誘導分泌炎癥細胞因子IL-1β，從而導致肝臟炎癥和肝細胞損傷[17]。

(二)酒精通過增加菌群產物的肝臟易位促進酒精性肝病發生和進展 酒精可促進腸道菌群中的細菌釋放內毒素和肽聚糖，通過受損的腸道屏障進入循環系統并抵達肝臟，而后內毒素和肽聚糖分別與庫普弗巨噬細胞上的病原識別受體TLR4/CD14復合物和TLR2結合，激活庫普弗巨噬細胞中的下游通路，誘導IL-1β、IL-8和IL-18的分泌，最終導致肝臟炎癥和損傷。對TLR4受體敲除小鼠進行酒精喂養，其肝臟損傷和炎癥較正常小鼠明顯減輕[18]。

腸道菌群還包括真菌、古菌等微生物種群。長期攝入酒精能增加腸道真菌的數量，促進β-葡聚糖生成。β-葡聚糖易位至肝臟，與庫普弗巨噬細胞上的C型凝集素受體結合，激活庫普弗巨噬細胞中的炎癥小體，從而誘導炎癥細胞因子IL-1β的表達和分泌，引起肝臟炎癥、肝細胞損傷和脂肪變性[19]。此外，酒精還可促進白色念珠菌產生白色念珠菌素，白色念珠菌素易位肝臟后，會導致炎癥細胞因子IL-1和趨化因子CXCL-1、CXCL-2的增加，最終引發肝臟損傷[20]。

三、基于腸道菌群調控治療酒精性肝病

戒酒是酒精性肝病治療的基礎，但由于酒精依賴癥狀的存在，戒酒對于酒精性肝病患者很難實現。目前治療酒精性肝病的主要臨床方案是：使用激素減輕肝臟炎癥；使用腫瘤壞死因子(TNF)-α抗體減少TNF-α表達，減輕肝臟炎癥；使用乙酰半胱氨酸等還原劑(如谷胱甘肽)減少氧化應激；對于終末期肝病，肝臟移植是首要方案。臨床及實驗研究表明，腸道菌群調節是酒精性肝病治療的一個新方向。

(一)抗生素 實驗和臨床前研究表明，用抗生素治療可以減少革蘭陰性菌并預防酒精性肝病。然而，由于對抗生素耐藥性和可能的肝副作用的擔心，目前在酒精性肝病患者中進行抗生素治療的研究比較少。利福昔明是一種不可吸收抗生素，已經在酒精性肝病中進行了測試，并被批準在酒精性肝病和非酒精性肝病肝硬化患者中進行預防和治療。利福昔明是第一個非氨基糖甙類腸道抗生素，也是一種廣譜、低吸收性的抗生素，能夠調節腸道微生物的成分，并且沒有其他化合物如甲硝唑的副作用[21]。實驗證明，利福昔明能降低酒精誘導的小腸中菌群增多和門靜脈中內毒素增多，同時也能降低肝臟中病原識別受體TLR-2和TLR-4的mRNA水平，提示利福昔明改善酒精性肝病的機制可能涉及微生物相關的先天免疫反應[22]。

(二)益生菌 益生菌治療比抗生素治療更安全，患者有更好的依從性。對12名酒精性肝病患者使用干酪乳桿菌凍干粉治療4周，結果顯示，與安慰劑組比較，服用干酪乳桿菌凍干粉組患者肝臟功能顯著改善，同時內毒素水平顯著降低[23]。禁酒聯合乳桿菌/糞鏈球菌治療60名酒精性肝病患者7天，結果發現，與禁酒聯合安慰劑組相比，禁酒聯合乳桿菌/糞鏈球菌治療可顯著改善腸道菌群失調，并減少TNF-α和內毒素產生[24]。此外，動物實驗證明，使用益生菌改善大鼠酒精性肝病的機制與其改善腸道屏障功能、抑制炎癥有關[25]。

(三)益生元 在酒精性肝病中使用益生元的臨床數據還不多。實驗證明，對酒精喂養的小鼠使用低聚糖，可以通過恢復宿主部分抗菌凝集素蛋白Reg3g的表達，從而減少細菌過度生長，改善酒精性脂肪性肝炎[6]。實驗研究還表明，合生素可增加腸道內的短鏈脂肪酸含量和短鏈脂肪轉運蛋白，從而減輕酒精導致的肝臟損傷和肝臟炎癥[26]。

(四)糞便移植 研究表明，將健康人糞便移植至慢性酒精喂養的小鼠體內，可改善小鼠因酒精導致的焦慮和抑郁癥狀[27]。實驗還證明，將酒精性肝病耐受小鼠的糞便移植到酒精性肝病敏感小鼠的腸道中，可改善小鼠的酒精性肝病[28]。因此，糞便移植可能是治療酒精性肝病新方法。

(五)天然產物 天然產物通過調節腸道菌群治療酒精性肝病已有了初步研究。亞麻籽油主要成分α-亞麻酸可降低變形菌門在酒精喂養小鼠腸道菌群中的比例，同時減少內毒素生成，從而減輕小鼠肝臟的損傷[29]。菊粉可以通過增加乳桿菌、乳酸桿菌和乳球菌的數量，減少副薩特菌的比例，改善酒精導致的腸道菌群紊亂；同時其通過抑制LPS-TLR4-巨噬細胞軸，改善酒精所致肝臟損傷[30]。

(六)其他方法 酒精性肝病除了可通過上述恢復腸道菌群平衡、調節菌群產物的方法進行治療外，還可通過改善腸道屏障功能進行治療。有研究證實，在酗酒患者和酒精喂養小鼠的糞便樣本中，乳酸桿菌豐度降低導致長鏈脂肪酸合成減少，引發腸道屏障功能障礙，而補充長鏈脂肪酸能恢復腸道屏障功能并改善酒精導致的小鼠肝臟損傷[31]。另有研究表明，通過法尼氏受體激動劑fexaramine或過表達成纖維細胞生長因子(FGF)-19也能夠恢復腸道屏障功能，從而改善酒精造成的肝臟損傷[32]。

四、小結

腸道菌群在酒精性肝病的發生發展過程中起到了重要作用。腸道菌群的組成、數量及其產物在酒精作用下發生改變，有些通過破壞腸道屏障影響肝臟對酒精的吸收代謝，有些則通過被破壞的腸道屏障直接進入肝臟中，造成肝臟損傷和炎癥，最終導致酒精性肝病的發生和進展。目前臨床上缺乏治療酒精性肝病的有效方法，以腸道菌群為靶點，使用抗生素、益生菌、益生元、天然產物、糞便移植等方法進行調控將是未來治療酒精性肝病的一個重要手段。