從膽汁酸-菌群軸探討慢性萎縮性胃炎脾虛血瘀證的病機內(nèi)涵?

田依冰,李中玉,溫艷東,王 萍

(1.中國中醫(yī)科學院西苑醫(yī)院,北京 100102;2.中國中醫(yī)科學院眼科醫(yī)院,北京 100000)

慢性萎縮性胃炎(chronic atrophic gastritis,CAG)是指胃黏膜上皮反復受損導致固有腺體減少的一種慢性胃部疾病,是目前公認的胃癌前疾病的一種?；颊咂毡閾钠浒┳兌０橛薪箲]抑郁等問題,嚴重影響自身的健康及生活質(zhì)量。根據(jù)Correa級聯(lián)反應模式,恰當干預對于延緩CAG的進程甚至逆轉(zhuǎn)病理學進展具有重要意義[1]。目前認為CAG的發(fā)生與幽門螺桿菌(helicobocton pyloni,Hp)感染、飲酒等因素有關,最新研究顯示膽汁反流也會加速胃黏膜病理演變進程[2]。

膽汁酸作為膽汁中的重要成分之一,是以膽固醇為原料合成的代謝產(chǎn)物,與定植于人體腸道的正常微生物群(腸道菌群)可以相互影響。膽汁酸參與維持腸道菌群的穩(wěn)態(tài),腸道菌群亦參與膽汁酸的代謝調(diào)控,甚至影響膽汁酸的生物轉(zhuǎn)化[3]。近年來,菌群-膽汁酸代謝對CAG胃黏膜病變進展的影響逐漸被學界關注和重視,已成為臨床研究的熱點。眾多學者從基因、蛋白、信號通路等多方面進行研究,發(fā)現(xiàn)膽汁酸-菌群軸可能通過改變機體微生物群結(jié)構(gòu)及膽汁酸代謝信號通路等參與慢性胃炎患者的胃黏膜炎性反應,并影響疾病的進展[4-6]。

CAG在中醫(yī)學中屬“胃痛”“胃痞”等范疇,病位在胃,與肝脾密切相關。脾胃虛弱證、胃絡瘀血證是CAG的主要中醫(yī)證型[7],脾虛血瘀在其發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用。本團隊前期運用健脾活血方案治療胃癌前病變患者的結(jié)果也顯示,健脾活血方案在降低CAG萎縮程度、逆轉(zhuǎn)其病理改變方面療效顯著。以膽汁酸-菌群軸為切入點,探討其導致CAG脾虛血瘀證的發(fā)生機制,可進一步加深中醫(yī)對CAG的病機認識。

1 膽汁酸-菌群軸的現(xiàn)代研究

1.1 膽汁酸的合成與代謝

膽汁酸作為膽固醇的代謝產(chǎn)物,在肝細胞內(nèi)合成,進食后可隨膽汁進入腸道,具有促進脂質(zhì)及脂溶性維生素等消化吸收的功能。膽汁酸可分為初級膽汁酸、次級膽汁酸和三級膽汁酸(圖1)。其中,初級膽汁酸包括膽酸(cholic acid,CA)和鵝脫氧膽酸(chenodeoxycholic acid,CDCA),在膽汁酸的經(jīng)典合成途徑中,由膽固醇經(jīng)膽固醇7α-羥化酶(cholesterol 7α-hydroxylase,CYP7A1)作用,再經(jīng)甾醇12α-羥化酶(12α-hydroxylase,CYP8B1)和類固醇27α-羥化酶(sterol-27-hydroxylase,CYP27A1)催化轉(zhuǎn)變而成。膽汁酸的替代途徑由CYP8B1和CYP27A1啟動,主要產(chǎn)生CDCA。初級膽汁酸在腸道中受細菌7α脫氫酶作用,進行7α脫羥生成的膽汁酸,稱為次級膽汁酸,包括脫氧膽酸(deoxycholic acid,DCA)和石膽酸(lithocholic acid,LCA)。三級膽汁酸是次級膽汁酸經(jīng)肝臟及腸道重吸收的代謝產(chǎn)物,包括磺基石膽酸(sulfonylcholic acid,SLCA)和熊脫氧膽酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)。膽汁酸在人體膽汁中主要與甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合,以結(jié)合型膽汁酸的形式存在,進食后分泌進入腸道。約95%的膽汁酸在回腸末端以主動轉(zhuǎn)運和被動擴散的方式被重吸收,這一過程被稱為膽汁酸的肝腸循環(huán)[8],此過程對維持膽汁酸代謝平衡具有重要意義。

注:類固醇7α-羥化酶(CYP7A1);甾醇12α-羥化酶(CYP8B1);類固醇27α-羥化酶(CYP27A1);膽酸(CA);鵝脫氧膽酸(CDCA);脫氧膽酸(DCA);石膽酸(LCA);熊脫氧膽酸(UDCA);磺基石膽酸(SLCA)

1.2 膽汁酸的調(diào)節(jié)機制

膽汁酸除了參與消化和脂肪溶解外,還可作為信號分子[9],直接或間接激活核受體法尼醇X受體(farnesoid X receptor,FXR)和膜受體G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體5(G protein-coupled bile acid receptor 5,TGR5)調(diào)節(jié)膽汁酸代謝,參與慢性胃炎胃黏膜病理演變過程[10]。

FXR作為膽汁酸的天然配體,膽汁酸激活FXR后可誘導SHP基因的表達,SHP可抑制膽汁酸經(jīng)典合成途徑限速酶CYP7A1的活性以及LRH-1基因的表達,進而減少膽汁酸合成[11]。FXR/SHP信號通路是膽汁酸合成的主要負反饋調(diào)節(jié)路徑。研究發(fā)現(xiàn),FXR/SHP參與膽汁酸誘導的尾型同源盒轉(zhuǎn)錄因子(caudal type homeobox transcription factor,CDX)2在胃黏膜腸上皮化生(intestinal metaplasia,IM)中的表達[12]。在本團隊前期的研究工作中發(fā)現(xiàn),CDX2與胃癌高度相關,提示膽汁酸可能通過FXR介導的信號通路參與胃黏膜癌變的過程[13]。

TGR5是G蛋白偶聯(lián)受體家族成員之一,TGR5與膽汁酸結(jié)合后,其胞內(nèi)環(huán)磷酸腺苷水平迅速增加,下游蛋白激酶A磷酸化,引起一系列級聯(lián)反應,調(diào)控能量代謝[14]及免疫調(diào)節(jié)作用[15]。馮晨晨等[16]研究發(fā)現(xiàn),胃癌組織中TGR5表達率高達41.0%,癌旁組織中TGR5表達率為9.5%。其研究結(jié)果表明,TGR5可增強胃癌細胞的增殖及遷移能力,并抑制細胞凋亡,進一步證實TGR5與胃癌的發(fā)生發(fā)展密切相關。

1.3 腸道菌群與膽汁酸的相互作用

腸道菌群與膽汁酸之間相互影響,互相聯(lián)系。腸道菌群參與膽汁酸的合成與代謝,生成的次級膽汁酸又可反過來影響腸道菌群的結(jié)構(gòu),二者之間的互作關系參與機體多種疾病的發(fā)展,尤其與胃黏膜病理改變關系密切[12,17]。

1.3.1 腸道菌群影響膽汁酸池的多樣性 腸道菌群中的膽鹽水解酶(bile salt hydrolase,BSH)可催化結(jié)合型膽汁酸水解為解偶聯(lián)的游離膽汁酸。游離的初級膽汁酸又在細菌7α-羥化酶的作用下經(jīng)過脫氫、脫硫、脫羥基等轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸。BSH是bsh基因編碼的一種胞內(nèi)酶,在菌群的代謝中產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn),某些腸道菌群中BSH基因數(shù)量及特性可發(fā)生變化,進而影響膽汁酸的分泌[18]。腸道菌群除了通過水解酶影響膽汁酸的合成外,還可通過膽汁酸受體影響膽汁酸池的多樣性。有實驗研究顯示,腸上皮FXR表達上調(diào)可誘導成纖維細胞生長因子(recombinant fibroblast growth factor,FGF)15表達,進而抑制CYP7A1、CYP8B1等酶的活性,導致膽汁酸合成減少[19]。給小鼠飼用FXR拮抗劑后,抑制了腸道中FXR的表達,可通過下調(diào)FGF15、促進CYP7A1表達來增加膽汁酸的合成[20]。

1.3.2 膽汁酸可改變腸道菌群的豐度和結(jié)構(gòu) 膽汁酸既有親脂性又有親水性,可破壞磷脂雙分子層,對于細胞膜的完整性具有重要影響。基于這一特性,膽汁酸可通過改變細菌細胞膜上的通透性起到抗微生物的作用,進而改變腸道菌群的組成[21]。膽汁酸組成改變也會影響腸道菌群的結(jié)構(gòu)。Xiong等[22]發(fā)現(xiàn)初級膽汁酸傾向于增加腸道菌群的多樣性并誘導群落演替,次級膽汁酸則會影響厚壁菌門/擬桿菌門比例。膽汁酸除了通過其直接的細胞毒性影響腸道微生物群的組成,還可通過FRX發(fā)揮間接作用[23]。例如CDCA和UDCA可激活FXR誘導內(nèi)源性抑菌肽的表達,抑制某些腸道細菌的生長[24],使菌群結(jié)構(gòu)及豐度發(fā)生改變。

2 菌群及膽汁酸對CAG的影響

2.1 菌群是影響CAG胃黏膜病理進展的重要因素

菌群紊亂與CAG胃黏膜病理演變密切相關。Hp感染是CAG發(fā)生發(fā)展的重要致病因素,根除Hp被認為是CAG的首要治療措施,并可有效降低胃癌發(fā)生的風險。除Hp外,胃內(nèi)還存在其他多種細菌。研究表明非Hp微生物菌群可能通過影響Hp的毒力或與Hp相互作用,共同參與CAG的發(fā)生發(fā)展[25]。腸道菌群對CAG的影響多通過膽汁酸信號通路完成,菌群的組成結(jié)構(gòu)也與胃黏膜的病理進展甚至癌變的發(fā)展有關。相關研究顯示,胃癌患者較正常患者腸道菌群的多樣性顯著增加[26]。李慧珍等[27]研究發(fā)現(xiàn),胃癌患者的脫硫弧菌較對照組有所升高。脫硫弧菌可使蛋氨酸產(chǎn)生高濃度的硫化氫,抑制細胞色素C氧化酶,促進腸道慢性炎癥,提示胃癌患者的腸道菌群可能參與炎癥反應并在豐度上發(fā)生了變化。因此,調(diào)整胃內(nèi)菌群的結(jié)構(gòu)和豐度對干預慢性胃炎具有重要的作用和價值。

2.2 膽汁酸可引起胃黏膜損傷,誘導胃黏膜病理演變過程

膽汁酸隨膽汁進入腸道通過肝腸循環(huán)代謝,一般不進入胃中。當發(fā)生膽汁或十二指腸液反流時,膽汁酸可進入胃內(nèi),以膽鹽形式存在。膽汁酸可溶解脂質(zhì)及上皮細胞表面黏液,損傷胃黏膜結(jié)構(gòu),促進萎縮、腸化及異型增生的發(fā)生[28]。石淼[29]的實驗結(jié)果顯示,IM黏膜組織中TGR5的表達率高達53.5%,FXR的表達率為58.0%,認為FXR、TGR5通過CDX2的異常表達和活化參與了IM的發(fā)生發(fā)展。Xu等[30]用CDCA刺激大鼠正常胃上皮細胞可激活FXR并誘導CDX2及其下游分子黏蛋白2(recombinant mucin 2,MUC2)表達來參與胃黏膜惡性演變過程。另外有研究報道,CDCA激活FXR還可誘導miR-92a-1-5p上調(diào),抑制轉(zhuǎn)錄因子FOXD1(forkhead box D1)的表達并取消其對NF-κB通路的抑制作用,促進CDX2的轉(zhuǎn)錄[31]。Ni等[32]實驗證明DCA可通過激活TGR5,誘導肝細胞核因子4α表達,直接上調(diào)CDX2的表達水平。近期的研究發(fā)現(xiàn)膽汁會進一步加重CAG患者胃黏膜的病理進程,在CAG炎癌轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要作用[2]。干預膽汁酸代謝過程有望成為CAG治療的重要輔助手段。

3 膽汁酸-菌群軸與CAG脾虛血瘀證的相關性

中醫(yī)認為脾虛和血瘀是CAG向胃癌轉(zhuǎn)變的關鍵證候要素[33]。脾胃虧虛,中焦健運不利,氣機升降失調(diào),津液運化失司,導致氣滯、濕濁、痰阻等病理產(chǎn)物出現(xiàn),加重胃黏膜損傷。胃為多氣多血之腑,病變?nèi)站?中氣不足,血行無力,血液運行瘀滯而成血瘀。瘀阻成積、根結(jié)日深與其他病理產(chǎn)物黏結(jié)膠纏,化毒損膜,毒損胃絡日久可致癌變發(fā)生。脾虛致血瘀生成,血瘀又可進一步加重脾虛,二者相互作用、互相影響促進CAG胃黏膜病理進展,甚至誘導癌變的發(fā)生。這一過程與腸道菌群、膽汁酸代謝相互影響作用于胃黏膜,導致IM和胃癌發(fā)生的過程極為相似,提示CAG脾虛血瘀證的病理機制可能與膽汁酸-菌群軸有關。

3.1 腸道菌群紊亂是脾虛的生物學基礎

腸道菌群具有雙向調(diào)節(jié)作用,在機體的免疫防御、消化吸收、預防致病菌侵襲等功能中起著重要作用[34]。這一特性與中醫(yī)“脾主衛(wèi)”生理功能高度相似,脾氣充足,氣血運行正常,則機體正氣充沛不易感邪。閔東雨等[35]認為脾與腸道菌群之間存在相互依賴且互根互用的關系,腸道菌群的紊亂失調(diào)可表現(xiàn)出乏力、腹瀉、食欲不振等“脾虛”癥狀,脾虛也會引起機體內(nèi)環(huán)境及菌群紊亂。研究顯示,脾虛患者菌群結(jié)構(gòu)與健康人群具有顯著差異[36]。王瑞君[37]的動物實驗結(jié)果表明,脾氣虛證大鼠腸道菌群ERIC-PCR(enterobacterial repetitive intergenic consensus-PCR)指紋圖譜較正常大鼠顯著改變,提示脾虛證可直接影響腸道菌群的平衡。運用中藥健脾方則可調(diào)整腸道菌群的結(jié)構(gòu),恢復其多樣性[38]。以上研究結(jié)果為腸道菌群紊亂與脾虛的相關性提供了一定科學依據(jù)。

3.2 膽汁酸是誘導血瘀的微觀物質(zhì)

膽汁酸能夠促進機體脂類物質(zhì)的消化吸收,脂質(zhì)代謝異?？芍卵吼こ矶仍黾?。中醫(yī)對血脂的認識多與痰瘀有關。楊會珍等[39]采用小劑量連續(xù)皮下注射腎上腺素的方法構(gòu)建慢性血瘀證模型,發(fā)現(xiàn)血瘀證大鼠體內(nèi)的膽汁酸代謝異常,繼而導致膽固醇代謝水平紊亂,引起血液黏度的變化,促進了血瘀證的發(fā)展。CAG患者瘀血阻滯日久,化瘀成毒,瘀毒由血入絡,損傷脾胃絡膜,引起胃黏膜病理進展。從微觀角度看,膽汁酸通過激活FXR/NF-κB信號通路誘導CDX2及MUC2在正常胃黏膜上皮細胞中的異位表達,誘導IM的發(fā)生[31]。運用活血藥物則可影響膽汁酸代謝并參與調(diào)節(jié)菌群-膽汁酸軸[40]。以上研究提示,膽汁酸代謝與血瘀證的形成有關,二者均參與CAG的發(fā)生發(fā)展。

4 膽汁酸-菌群軸可為健脾活血治療CAG提供新思路

李東垣《脾胃論》云“夫脾胃不足皆為血病”。通過上述菌群-膽汁酸軸與CAG脾虛血瘀證的相關性論述可見,從健脾活血角度論治CAG具有充足的理論依據(jù)。研究顯示,膽汁酸誘導IM及胃癌發(fā)生與CDX2、MUC2等的表達有關。田鋒亮等[41]運用益胃消瘀顆粒治療CAG,其萎縮及腸化均有不同程度減輕,且CDX2表達明顯下降,提示益胃消瘀顆粒的作用機制可能與下調(diào)CDX2有關。本團隊前期觀察健脾活血方案干預胃癌前病變的療效,并利用病理組織對分子生物學指標CDX2、MUC2等進行檢測,發(fā)現(xiàn)隨著IM由輕至中重度發(fā)展,CDX2表達上調(diào),MUC2陽性率也逐漸升高[13]。經(jīng)健脾活血方案治療后,CDX2、MUC2水平均有所降低。該研究結(jié)果提示,健脾活血方案對胃癌前病變有改善作用,且該過程或與腸道菌群及膽汁酸代謝有關。

健脾活血中藥對于CAG的治療作用甚至對胃癌的預防作用已經(jīng)逐漸被臨床所證實。膽汁酸-菌群軸的作用機制可為CAG脾虛血瘀證的發(fā)生機制提供更多的認識與思考,也為健脾活血治療CAG及阻斷甚至逆轉(zhuǎn)胃黏膜炎癌轉(zhuǎn)化提供新思路。