微生物群靶向治療在非酒精性脂肪性肝病中的臨床研究進展

賈剛剛 盧利霞 李斌 林通 王曈輝 王秀鋒 馬俊 何毅剛 于曉輝

非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 與肥胖、代謝綜合征有關(guān),已成為發(fā)達國家慢性肝病的主要原因,并且其患病率正在迅速增加。NAFLD包括一系列組織病理學改變,從簡單的肝臟脂肪變性到非酒精性脂肪性肝炎 (NASH),進一步可發(fā)展為肝硬化甚至肝癌。心血管死亡是NAFLD和NASH患者最常見的死亡原因[1]。在 NAFLD的治療領(lǐng)域,目前尚無批準用于治療NASH的藥物,然而相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)多數(shù)藥物可以通過作用于法尼醇X受體(FXR)、過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)、胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)等改善NAFLD[2]。脂肪積累導致的脂毒性和隨后的免疫系統(tǒng)激活是NAFLD發(fā)病的關(guān)鍵,胰島素抵抗(IR)是其另一關(guān)鍵致病因素,是T2DM和肥胖癥的共同特征,這也可能導致NASH患者中游離脂肪酸 (FFA)和碳水化合物水平升高[3]。通過不同的致病途徑改善脂肪酸代謝可能有助于抑制NAFLD的發(fā)病過程[4]。NAFLD尚無治療療效判斷的金標準,研究者發(fā)現(xiàn)MRI-PDFF(磁共振質(zhì)子密度脂肪分數(shù))[5]、脂肪衰減指數(shù)[6]等是較為認可的療效評估指標。

一、腸道菌群與非酒精性脂肪性肝病

由于腸道和肝臟在解剖學上通過門靜脈系統(tǒng)連接,肝臟暴露于來自腸道菌群的內(nèi)毒素和其他細菌產(chǎn)物中,腸道微生物群的紊亂在肝臟病理生理過程中發(fā)揮一定作用。腸道菌群失調(diào)有利于代謝性疾病和NAFLD的發(fā)生及發(fā)展[7]。過去研究發(fā)現(xiàn)在NASH患者中,腸道菌群因革蘭陰性菌如變形菌門、腸桿菌科和埃希菌的流行而發(fā)生改變[8]。Boursier等人[9]研究表明,NAFLD的嚴重程度與腸道菌群失調(diào)有關(guān),擬桿菌屬的豐度增加是NASH的獨立相關(guān)因素,瘤胃球菌的豐度增加與肝纖維化相關(guān)。Loomba等人[10]研究了一組經(jīng)活檢診斷的NAFLD患者的糞便微生物組和血清代謝組,發(fā)現(xiàn)NAFLD的腸道微生物組主要由厚壁菌門和擬桿菌門組成,其次是變形菌門和放線菌門。隨著疾病從輕、中度NAFLD發(fā)展到晚期纖維化,變形菌門顯著增加,厚壁菌門減少。在物種水平上,直腸真桿菌和普通擬桿菌是輕、中度NAFLD患者中最豐富的微生物,而大腸桿菌在晚期纖維化中最豐富[10]。

NASH患者體內(nèi)內(nèi)毒素升高,可能與腸道微生物群也在NASH的發(fā)病機制中發(fā)揮作用有關(guān)[11, 12]。臨床研究表明,NAFLD與腸道微生物群中某些革蘭陰性細菌多樣性降低和富集有關(guān)[13]。臨床前研究表明,益生菌和抗生素等針對腸道微生物組的療法,可抑制飲食誘導的肥胖和肝脂肪變性的發(fā)展,并改善模型鼠胰島素抵抗[13]。肥胖者患上NAFLD的原因之一可能是腸道菌群的差異,來自動物研究的證據(jù)表明,把肥胖小鼠或肥胖者的腸道菌群移植到無菌小鼠后,可重現(xiàn)肥胖表型[14],這表明腸道微生態(tài)在NAFLD患者發(fā)病過程發(fā)揮關(guān)鍵作用。微生物群靶向治療(microbiome-targeted therapies ,MTT) 是一種調(diào)控腸道微生物群的方法,包括益生菌、合生元、抗生素和糞便微生物群移植 (FMT)。益生菌是一類對機體有益的微生物,可改善腸道菌群結(jié)構(gòu),抑制有害菌的生長,提高機體免疫力。Loguercio等研究表明,益生菌可以減輕NAFLD患者肝損傷,并可以改善肝功能[16]。合生元是益生菌和益生元組合形成的生物制劑,其中益生元由可發(fā)酵的膳食纖維組成,如菊粉、低聚糖等,不僅可促進腸道益生菌的生長,還具有較強的免疫刺激作用,如增強巨噬細胞活性使其產(chǎn)生抗生素[17]。FMT是一種從健康供體收集糞便并通過結(jié)腸鏡檢查、鼻胃管和灌腸等遞送途徑轉(zhuǎn)移給患者的過程,可預防肥胖患者發(fā)生代謝綜合征[18]。

二、微生物群靶向治療對非酒精性脂肪性肝病臨床指標的影響

(一)MTT腸道通透性的影響 丁酸鹽是一種短鏈脂肪酸,由腸道內(nèi)各種細菌分解纖維產(chǎn)生,它增加了腸屏障的完整性,減少了通過腸黏膜脂多糖的數(shù)量。在小鼠中,丁酸鹽的減少和通過腸黏膜的脂多糖數(shù)量的增加會引起NAFLD和IR[19]。腸道菌群失調(diào)通過松散的緊密連接來破壞鄰近腸上皮細胞排列,緊密連接蛋白如ZO-1是連接復合體中較為重要的成分之一,通過細胞與細胞之間的通訊,在維持上皮細胞單分子層完整性方面發(fā)揮著重要作用。腸道的通透性與遺傳易感性、高血糖和細菌病原體等有關(guān)。人類研究表明,與健康對照組相比,NAFLD患者的腸道通透性顯著增加,這與肝臟中更多的脂肪有關(guān)[20]。對39例非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者進行了6個月的益生菌干預后發(fā)現(xiàn),益生菌的治療能夠穩(wěn)定黏膜免疫功能并抑制腸道屏障通透性的增加[21],在接受同種異體或自體FMT的患者中,小腸通透性也有所下降[22]。Zonulin(ZO) 是一種 47 000的蛋白質(zhì),可通過調(diào)節(jié)細胞內(nèi)TJ結(jié)構(gòu)和功能來調(diào)節(jié)腸道通透性,是一種腸道通透性的指標。Krawczyk等[23]研究發(fā)現(xiàn),增加營養(yǎng)纖維可致NAFLD患者血清ZO水平降低,說明膳食纖維中的益生元降低了腸道通透性。隨著菌群失調(diào),革蘭陰性菌內(nèi)毒素的產(chǎn)生也會增加,這種內(nèi)毒素會破壞腸道屏障,影響維生素吸收,增加腸道通透性,有可能使LPS進入門靜脈和體循環(huán)[24]。LPS會破壞腸道細胞間的緊密連接,有利于細胞因子和腸道菌群成分釋放到循環(huán)系統(tǒng)中,從而進入肝臟引起免疫炎癥反應。因此,腸道微生物群在維持腸道屏障完整性方面發(fā)揮重要作用,MTT對腸道通透性的調(diào)節(jié),是NAFLD一種可能的治療靶點。

(二)MTT對肝功能及能量代謝的影響 在 70%～80%的NAFLD患者中,存在血糖升高的表現(xiàn)[25],空腹血清胰島素水平升高是NAFLD的主要致病因素之一,TC升高是NAFLD發(fā)病的重要危險因素,而低HDL-C和高LDL-C是NAFL患者的重要臨床特征。Mohamad等[21]研究發(fā)現(xiàn),與安慰劑對照組相比,MCPBCMC益生菌治療后的患者Liver FAST 分析(脂肪變性、纖維化和炎癥評分)、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)和空腹血糖等指標沒有明顯差異。Craven等[22]研究指出,在接受同種異體或自體FMT的患者中,IR指數(shù)和肝臟質(zhì)子密度脂肪分數(shù)沒有顯著變化。相反,有學者研究發(fā)現(xiàn),增加膳食纖維可致ALT、AST等肝炎指標降低,肝脂肪變性得到改善[23]。一項評估 VSL#3益生菌對NAFLD患者轉(zhuǎn)氨酶、纖維化風險評分和聲學結(jié)構(gòu)量化影響的研究表明,VSL#3并未顯著改善 NAFLD 患者的肝損傷標志物,但該研究支持 NAFLD患者的血管內(nèi)皮功能障礙和炎癥之間存在關(guān)聯(lián),并表明NAFLD與胰島素抵抗有關(guān)[26]。4個月的VSL#3益生菌補充可顯著改善兒童的NAFLD,雖然TG、HOMA(胰島素抵抗穩(wěn)定評估模型)和ALT未檢測到組間差異,然而在VSL#3組中,患者BMI下降,GLP-1和aGLP1增加,GLP-1受體激動劑可顯著改善肝臟脂肪變性、肝酶和代謝指標,VSL#3依賴的GLP-1增加可能是NAFLD改善的原因[27, 28]。最新一項基于29項隨機對照試驗的系統(tǒng)評價表明,益生菌/益生元/合生元(PPS)可以改善葡萄糖、胰島素、HOMA-IR、TC和LDL的水平,而TG和HDL指標無顯著差異,同時還可降低ALB水平[29]。PPS 可能通過改變腸道菌群和刺激產(chǎn)生葡萄糖依賴性的GLP來改善NAFLD的血糖水平,PPS調(diào)節(jié)可以預防肥胖并改善NASH患者的肝臟組織學特征,這可能與糖、脂代謝及胰島素抵抗改善有關(guān)。對NAFLD患者給予雙歧桿菌三聯(lián)活菌膠囊、雙歧桿菌四聯(lián)活菌片均可使TC、TG的水平下降,其中雙歧桿菌四聯(lián)活菌片還可使ALT、AST肝酶指標降低[30, 31]。由于不同實驗所用菌株及劑量的不同,未來還需更多的臨床實驗探索PPS在肝功能改善及對糖、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)代謝方面對NAFLD的影響。

(三)MTT對腸道菌群的影響 益生菌有助于改善腸道屏障功能,促進免疫系統(tǒng)的腸道刺激,保護機體免受病原體的侵害,其前提是微生物必須在腸道保持足夠數(shù)量的存活。目前研究的益生菌屬主要是乳酸菌屬和雙歧桿菌屬,它們存在于不同的食品和保健品中。Ahn等人發(fā)現(xiàn),連續(xù)12周補充含有乳酸菌、雙歧桿菌和含有雙歧桿菌的益生菌混合物可以增加腸道菌群中這些屬的微生物的相對豐度[32]。對NAFLD患者進行不同劑量低聚果糖的攝入(8 g/d,12周;16 g/d,24周),結(jié)果顯示放線菌門和雙歧桿菌屬的豐度增加,梭狀芽胞桿菌屬的豐度下降[33]。FMT可以通過改善腸道菌群失調(diào)來減少肝臟中的脂肪堆積,從而減輕脂肪性肝病、消瘦和肥胖。NAFLD患者在臨床特征和腸道微生物群方面存在顯著差異,與肥胖NAFLD患者相比,FMT對消瘦的NAFLD患者腸道菌群重建的效果更好[34]。雙歧桿菌三聯(lián)活菌膠囊可使NAFLD患者G-桿菌、G+球菌、G-球菌在所有腸道菌群中占比上升[30]。NAFLD相關(guān)的菌群失調(diào)特征還包括革蘭陰性菌和LPS向體循環(huán)易位,LPS可誘導內(nèi)毒素血癥和炎癥反應,促進NAFLD的發(fā)病。然而,PPS的攝入對血液中LPS濃度幾乎沒有影響,無論劑量和治療時間如何[35]。只有兩項研究報道了內(nèi)毒素濃度的顯著下降,這兩項研究與其他研究的主要區(qū)別是與德爾布魯奇乳桿菌亞種的存在,這表明基于益生菌的療法對LPS濃度的影響具有菌株依賴性。總之,這些結(jié)果表明,以益生菌為基礎(chǔ)的治療方法不僅能改變腸道菌群中益生菌株的豐度,還能誘導其他細菌類群的變化,恢復NAFLD患者的菌群失調(diào)。

(四)MTT對細胞因子的影響 在NAFLD中,由于脂肪毒性及IR,促炎因子的產(chǎn)生和釋放增加,因此,評估PPS對這些生物標志物的影響具有重要意義。補充多株益生菌(乳酸菌、雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、丙酸桿菌和醋桿菌)可以降低NAFLD患者IL-6、TNF-α和IL-1β水平。食用含有德爾布魯乳桿菌的酸奶后,TNF-α水平顯著下降。補充由乳酸菌、雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌和低聚果糖組成的合生元治療8周也能顯著降低TNF-α水平[36]。林海燕等人[31]研究發(fā)現(xiàn)雙歧桿菌四聯(lián)活菌片可減少NAFLD患者TNF-α和IL-6的水平。亓傳旺[30]研究指出,雙歧桿菌三聯(lián)活菌膠囊可使NAFLD患者TNF-α和IL-6、IR、內(nèi)毒素的水平均有所下降。Nazarii Kobyliak的等人[37]同樣研究發(fā)現(xiàn)益生菌“Symbiter”可降低NAFLD患者的TNF-α和IL-6 水平。

三、小結(jié)

PPS及FMT已成為治療NAFLD的新策略,使用靶向腸道微生物群的治療方法可以通過調(diào)節(jié)與NAFLD相關(guān)的腸道菌群,從而減輕與NAFLD相關(guān)的肝臟脂肪變性、肝臟炎癥、腸道通透性、炎癥等生物標志物。這些治療方法還可以調(diào)節(jié)患者血脂、減輕體重。總之,這些結(jié)果表明PPS對NAFLD 患者有益,但為了充分了解靶向微生物群的療法對 NAFLD的治療價值,還需要進一步更大樣本的臨床研究。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。