腸道菌群與非酒精性脂肪性肝病研究進展

李瑞芳 卜淑蕊

作者單位:201508 上海 復旦大學附屬金山醫(yī)院消化科

非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指排除過量飲酒(男性>20 g/d，女性>10 g/d)、藥物等明確導致肝損傷的因素，病理學表現(xiàn)以彌漫性肝細胞脂肪變性及肝小葉炎癥為主的慢性肝臟疾病。NAFLD是一種臨床病理綜合征，疾病初期表現(xiàn)為非酒精性單純性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，可逐漸進展為肝硬化、肝細胞癌甚至肝功能衰竭[1]。近年來，隨著“腸-肝軸”學說的提出及基因測序技術的發(fā)展，腸道菌群與NAFLD發(fā)病機制的關系逐漸被認識，維持腸道微生態(tài)平衡也為臨床治療NAFLD提供了新的思路和靶點。本文綜述了腸道菌群與非酒精性脂肪性肝病的研究內(nèi)容如下。

一、腸道菌群在NAFLD發(fā)病機制中的地位：

腸道菌群在 NAFLD 的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。人類腸道菌中包括1 000～1 500種細菌，其中厚壁菌門和擬桿菌門占有量超過90%。其他低豐度的門類有放線菌門、變形菌門、疣微菌門和產(chǎn)甲烷古菌等[2]。腸道微生物群與宿主關系密切，可為宿主提供額外能量，并且在維生素生成和維持腸腔免疫水平等方面也發(fā)揮重要作用。

二、腸道菌群與NAFLD的相關性

腸道菌群失衡與NAFLD的發(fā)生發(fā)展密切相關。動物模型研究表明，腸道細菌在NAFLD的發(fā)展中起著作用。高脂肪、高糖飲食飼養(yǎng)的無菌小鼠未出現(xiàn)肥胖現(xiàn)象，但是將傳統(tǒng)飼養(yǎng)的小鼠腸道內(nèi)微生物群定植在其體內(nèi)后，盡管減少了其食物攝入量，仍導致胰島素和體脂含量的增加[3-4]。研究證實[5]，腸道菌群失衡可通過增加機體能量攝入、影響膽汁酸代謝、影響膽堿代謝、增加內(nèi)源性內(nèi)乙醇產(chǎn)量、增加腸道通透性等多種途徑引起肝臟損傷，促進NAFLD的發(fā)生及發(fā)展。

(一)增加能量攝入 腸道菌群主要通過調(diào)節(jié)細菌代謝產(chǎn)物的生成來改變宿主能量代謝，從而促進肥胖及肥胖相關的代謝疾病的發(fā)生發(fā)展。腸道菌群能夠?qū)⒉豢上闹参锒嗵菂捬醢l(fā)酵為短鏈脂肪酸(SCFAs)，如乙酸鹽、丙酸鹽、丁酸鹽，然后被腸細胞吸收，可用于產(chǎn)生脂質(zhì)或糖異生。有證據(jù)表明，結(jié)腸內(nèi)產(chǎn)生的SCFAs約占能量需求的5%～10%，細菌產(chǎn)生的SCFAs為身體提供了額外的能量來源，促進肝臟脂肪的積累[6]。目前SCFAs已被證明可以降低腸道緊密連接的通透性，增加黏液的產(chǎn)生，從而增強腸道作為屏障的功能[7]。SCFAs還可通過影響G蛋白偶聯(lián)受體促進胰高血糖素樣肽1(Glp-1)和肽YY釋放，這兩種肽都會增加飽腹感，并提高口服葡萄糖耐量、胰島素敏感性和瘦素水平，有助于減輕體質(zhì)量和脂肪組織[2]。因此，探索每一種SCFAs與NAFLD之間的關系今后需要進行更多的相關研究。

(二)影響膽汁酸代謝 膽汁酸具有調(diào)節(jié)膽固醇代謝、釋放脂溶性維生素和脂質(zhì)乳化的作用，與磷脂、膽綠素、黏液共同維持小腸內(nèi)的穩(wěn)態(tài)。同時，腸道菌群也參與膽汁酸的代謝過程。腸道菌群失衡會影響脂質(zhì)代謝，還可以導致細菌移位和內(nèi)毒素血癥。膽汁酸是法尼醇X受體(FXR)的配體，并激活絲裂原活化蛋白激酶和FXR-α(G蛋白偶聯(lián)受體(TGR5))的配體 ，從而影響肝臟代謝葡萄糖、甘油三酯和膽固醇等[8]。一項使用小鼠NAFLD模型進行的相關研究[9]表明，給高脂肪飲食的小鼠服用抗生素能夠改變膽汁酸的組成，從而產(chǎn)生更多的結(jié)合膽汁酸，并導致腸道FXR信號傳導抑制以及減少肝臟中甘油三酯的積累。因此，通過調(diào)節(jié)膽汁酸及其控制的受體信號傳導途徑，腸道菌群可能受到影響，并有望成為治療NAFLD的潛在新靶點。

(三)影響膽堿代謝 膽堿是細胞膜中磷脂的重要組成成分，在肝臟脂質(zhì)輸出過程中發(fā)揮至關重要的作用，能抑制肝臟過度脂肪蓄積。研究發(fā)現(xiàn)[8, 10]，當飲食中膽堿缺乏時，會導致甘油三酯在肝臟蓄積，肝臟中極低密度脂蛋白分泌減少，引起肝臟纖維化。當腸道菌群失衡時，膽堿代謝菌數(shù)量增加，產(chǎn)生酶類催化膽堿轉(zhuǎn)化為毒性代謝產(chǎn)物甲胺，被肝臟攝取后誘發(fā)肝臟炎癥[10]。這說明腸道菌群失調(diào)可以通過降低循環(huán)磷脂酰膽堿水平和升高毒性膽堿代謝物水平來介導NAFLD發(fā)展。

(四)增加內(nèi)源性乙醇產(chǎn)量 內(nèi)源性乙醇是人體攝入的碳水化物經(jīng)腸道細菌發(fā)酵后的產(chǎn)物，它通過門靜脈進入肝臟，可促進NAFLD的發(fā)生發(fā)展[11]。在對肥胖小鼠進行的一項研究中，雖然小鼠沒有攝入任何酒精，但在呼氣中檢測到乙醇。與健康人相比，NASH患者的血液乙醇濃度升高，這表明內(nèi)源性乙醇的產(chǎn)生可能是通過刺激炎癥信號途徑導致肝損傷的惡化[12]。

(五)誘發(fā)胰島素抵抗(IR) 胰島素抵抗通過增加肝臟脂肪積累、啟動肝臟細胞炎癥反應參與NAFLD的發(fā)展[6]。研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食可增加腸道通透性，更易發(fā)生腸源性內(nèi)毒素血癥，誘導炎癥小體和促炎細胞因子釋放，進而導致胰島β細胞功能受損，引起胰島素分泌減少及轉(zhuǎn)運障礙，最終導致胰島素抵抗，胰島素抵抗可增強脂肪積累增加，促進肝細胞損傷。腸道源性內(nèi)毒素血癥誘導胰島素抵抗的發(fā)展，主要通過其對抗原CD14系統(tǒng)上的LPS-TLR4單核細胞分化的作用，激活JNK和NF-κB途徑，作用于肝臟星狀細胞和庫普弗細胞，推動NAFLD的發(fā)展[13]。

三、基于調(diào)節(jié)腸道菌群治療NAFLD

目前臨床基于調(diào)節(jié)腸道菌群治療NAFLD的主要手段包括應用益生菌、益生元、合生元及抗生素。近年來，糞菌移植在NAFLD的治療中表現(xiàn)出一定潛力，但是迄今為止缺乏足夠的臨床應用。一些草藥和天然活性成分也已被發(fā)現(xiàn)可通過調(diào)節(jié)腸道微生物群治療NAFLD，但其治療效果有待進一步確認。

(一)益生菌 益生菌是目前在臨床上應用最廣泛的腸道微生態(tài)制劑。益生菌可通過保護腸道機械屏障、改善腸道菌群失衡，調(diào)節(jié)機體膽固醇、維生素、氨基酸等物質(zhì)代謝，改善胰島素抵抗，發(fā)揮抗炎作用等機制起到防治NAFLD的作用。在一項研究[14]中，將20例NAFLD患者隨機分配接受含有植物乳桿菌、德氏乳桿菌、嗜酸乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和雙歧桿菌的益生菌配方。接受此配方的患者甘油三酯、AST含量下降。Alisi等[15]對NAFLD兒童應用VSL#3益生菌補充劑(8種不同乳酸產(chǎn)生菌的混合物)4個月后發(fā)現(xiàn)，補充VSL#3可通過提高GLP-1水平來改善脂肪肝和體質(zhì)量指數(shù)。同樣，F(xiàn)amouri等[16]在NAFLD患兒中使用益生菌膠囊(由4種益生菌菌株組成)12周后發(fā)現(xiàn)與安慰劑組相比，益生菌干預組的肝酶、甘油三酯和膽固醇水平降低，超聲檢查分級改善。總之，這些研究證實益生菌對NAFLD具有潛在治療作用。

(二)益生元 益生元是一類非消化性低聚糖，能夠選擇性地促進一種或多種腸道有益菌生長，包括乳果糖、乳梨醇、果聚糖、菊糖等制劑。研究發(fā)現(xiàn)[17]益生元可降低糖尿病患者的血漿總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白濃度，增加高密度脂蛋白濃度。益生元誘導的腸道菌群變化可能涉及改善腸道上皮屏障和血糖控制，以及減少細菌源性肝毒素、炎癥程度和新生脂肪生成，進而減緩非酒精性脂肪性肝病的進展[18]。

(三)合生元 由于腸道細菌具有多樣性及復雜性，合生元可通過協(xié)同作用以確保益生菌的生存能力，促進其定植和生長。目前，通常組合使用雙歧桿菌、乳酸桿菌和發(fā)酵型纖維。研究發(fā)現(xiàn)[19]合生元可以調(diào)節(jié)腸道微生物群，降低內(nèi)毒素血癥，同時降低肝纖維化程度。臨床研究表明合生元通過減輕炎癥反應、降低脂肪變性改善NAFLD[20]?？傊仙赡苡兄谥委烴AFLD，但還需要進一步的試驗。

(四)糞菌移植(FMT) 糞菌移植已成為近年來研究的熱點，但是目前對于FMT治療NAFLD最有效的方式尚無相關的報道。常用的FMT方式主要分經(jīng)上消化道方式(包括內(nèi)鏡下胃、十二指腸、空腸下菌液注入，或口服含細菌的膠囊制劑)和經(jīng)下消化道方式(如結(jié)腸鏡下注入或植入TET管多次注入后保留灌腸)[21]。其主要不良反應有發(fā)熱、嘔吐、胃腸道痙攣和心動過速等，嚴重者可出現(xiàn)重癥感染甚至死亡[22]，目前國內(nèi)剛剛起步，需要更多的多中心大樣本的臨床研究來評價FMT的遠期療效。

四、基于調(diào)節(jié)腸道菌群為靶點的常用臨床藥物

(一)二甲雙胍 二甲雙胍通過激活AMPK通路治療宿主代謝性疾病的機制已得到充分研究，但近期研究表明，腸道微生物群可能是二甲雙胍的重要作用靶點。Zhang等[23]對高脂飲食誘導的肥胖大鼠的研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可增加短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌的數(shù)量，降低腸道生物多樣性，對普雷沃菌和乳酸桿菌等有益菌有很好的作用。姜長濤等[24]對新診斷的2型糖尿病患者的樣本進行了宏基因組和代謝組學分析，并結(jié)合動物和體外實驗，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可減少腸道菌群中的脆弱擬桿菌，使甘氨熊去氧膽酸(GUDCA)和?；切苋パ跄懰崴缴仙M而抑制腸道法尼酯X受體(FXR)，發(fā)揮改善代謝的作用，為治療肥胖相關的代謝疾病提供了新的藥物靶點。

(二)黃連素 黃連素是從中藥黃連中分離出的一種活性單一化合物。Zhang等[23]用高脂飲食(HFD)誘導大鼠肥胖，然后口服黃連素8周，與高脂對照組相比，大鼠體重減輕，同時發(fā)現(xiàn)黃連素在減輕體質(zhì)量增加方面具有劑量依賴性。隨后糞便高通量測序發(fā)現(xiàn)黃連素可增加短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌的數(shù)量，降低腸道微生物多樣性。Wang等[25]的研究提示，黃連素可能有兩種作用方式：進入循環(huán)系統(tǒng)通過直接作用降低血脂和血糖；調(diào)節(jié)腸道微生物群增加丁酸鹽間接降低血脂血糖。

(三)姜黃素 姜黃素是從姜黃中提取的一種植物多酚，是姜黃最重要的活性成分。研究發(fā)現(xiàn)[26]，姜黃素可能對腸道微生物群產(chǎn)生直接調(diào)節(jié)作用，通過增加雙歧桿菌、乳酸桿菌和丁酸鹽產(chǎn)生菌的數(shù)量，減少普雷沃菌科、真菌、腸桿菌和腸球菌的負荷，顯著改變有益微生物群和致病微生物群之間的比例，從而起到免疫調(diào)節(jié)和抗高脂血癥的作用。

(四)參苓白術散 參苓白術散是由十種天然藥用植物混合而成的傳統(tǒng)中藥，臨床用于治療非傳染性腹瀉和腸易激綜合征。Zhang等[27]對高脂飲食16周大鼠的研究表明，與添加了9種益生菌和/或脂多糖的大鼠相比，補充參苓白術散在改善體質(zhì)量、肝酶、肝脂肪沉積、膽固醇積累、炎癥指標和腸完整性受損等的作用與益生菌類似。該研究還發(fā)現(xiàn)，添加參苓白術散還可以提高腸道微生物群和短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌的相對豐度。

五、小結(jié)

NAFLD屬于非常復雜的代謝性疾病，雖然其發(fā)病機制尚不完全清楚，但目前的研究結(jié)果表明腸道菌群在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關鍵性作用。隨著NAFLD發(fā)病率的快速增長，迫切需要尋找新的預防或治療策略?；谀c道菌群的治療方案，尤其在益生菌及其相關產(chǎn)品的研發(fā)及應用，對于改善NAFLD，降低NAFLD的發(fā)病率及其并發(fā)癥是未來研究熱點和難點。