腸道微生態(tài)失調對非酒精性脂肪肝影響的研究進展*

李 娜，周 艷，劉 娟，李小安Δ

1.成都醫(yī)學院第一附屬醫(yī)院 消化內(nèi)科·消化系腫瘤與微環(huán)境四川省高校重點實驗室(成都610500)；2.成都醫(yī)學院第一附屬醫(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胞脂肪變性(超過5%～10%的肝細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，據(jù)2016年統(tǒng)計，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)病機制、治療及預后也越來越被醫(yī)學界關注。本綜述就腸道微生態(tài)失調對NAFLD發(fā)病機制的發(fā)生發(fā)展展開討論，并總結腸道微生態(tài)對NAFLD的治療性預期，以期對NAFLD的治療提供依據(jù)。

1 NAFLD發(fā)病機制“多重打擊”假說

目前研究尚未完全闡明NAFLD的發(fā)病機制，NAFLD發(fā)病機制闡述的“二次打擊”學說[7]認為：初次“打擊”是由于胰島素抵抗(insulin resistance，IR)引發(fā)肝臟脂質沉積，第二次“打擊”是在第一次病理基礎上發(fā)生氧化應激及脂質過氧化(lipid peroxidation， LPO)損傷，從而進一步加速 NAFLD 發(fā)生發(fā)展。多年來“二次打擊”學說雖被多數(shù)學者認可，但其無法重述NAFLD發(fā)生發(fā)展的復雜性，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，為進一步闡述NAFLD的發(fā)病機制，多位學者支持提出“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、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]。相比于二次打擊學說，多重打擊假說相對全面地從多個平行因素分析NAFLD的發(fā)病機制，為NAFLD的發(fā)病機制提供了更完整的解釋。

腸道微生態(tài)失調在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了關鍵作用。腸道微生態(tài)失調影響甘油三酯(TG)的合成、積累及脂肪酸的代謝，使游離膽固醇和其他脂質代謝物的“有毒”水平增高，導致線粒體功能障礙，加重氧化應激和內(nèi)質網(wǎng)應激，最終導致肝臟炎癥的發(fā)生[8]。腸道微生態(tài)失調可以改變腸道內(nèi)緊密連接，增強小腸通透性，從而增加腸道對脂肪酸的吸收，加重炎癥通路的激活和促炎細胞因子如IL-6和TNF-α的釋放,腸道微生態(tài)失調可以降低膽堿水平，增加甲胺水平，加重NAFLD的發(fā)生發(fā)展[9]。同時，腸道微生態(tài)失調可以激活機體免疫系統(tǒng)，促進促炎基因的表達，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。腸道是一個龐大的微生態(tài)系統(tǒng)，寄居著大量微生物菌群，主要由細菌、古菌、病毒和真菌組成,正常人腸道內(nèi)約有1 013～1 014個細菌[11]，其中細菌主要由4個主要細菌門(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為是一種特殊的人體器官，起著免疫保護、營養(yǎng)吸收、菌群屏障、防癌抗癌等作用[13]。腸道菌群失調，菌群數(shù)量和結構隨之發(fā)生改變，最終導致機體相關疾病的發(fā)生，如腸道微生態(tài)失調對糖尿病[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。此外腸道菌群失調能促使腸道細菌過度生長、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大的解剖結構和功能聯(lián)系。腸-肝軸是一個復雜的結構，其最大的特點是“雙向性”：一方面在腸道結構或功能受損時，細菌及其產(chǎn)物如內(nèi)毒素，經(jīng)門脈系統(tǒng)進入肝臟，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細胞所代謝的物質及細胞炎癥因子隨著膽道系統(tǒng)流入腸腔，誘導腸黏膜及其他器官的損傷。因此腸-肝軸功能失調可加重菌群失調導致的肝臟損害。

3 腸道微生態(tài)失調對NAFLD的影響

3.1 腸黏膜通透性增加

肝臟有肝動脈和門靜脈雙重血液供應，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，少量細菌產(chǎn)物通過門靜脈循環(huán)進入肝臟，大多數(shù)細菌產(chǎn)物被肝臟Kupffer細胞(KCs)消除。因此肝臟是抗細菌衍生物的第一道防線，在防止有害物質從腸道轉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)失調通過損傷腸上皮，增加腸道通透性，將肝臟暴露于有害細菌產(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)失調能破壞腸道緊密的連接，增加腸道通透性和細菌易位。增加的細菌或細菌產(chǎn)物易位經(jīng)門靜脈進入肝臟，并通過Toll樣識別受體(toll like receptors ,TLRs)刺激肝臟炎癥的發(fā)生。Miele等[22]研究結果發(fā)現(xiàn)相比于健康人群，NAFLD患者的腸道通透性顯著增加、小腸細菌的過度增長(SIBO)、腸道內(nèi)緊密連接的完整性降低，且進一步發(fā)現(xiàn)腸道通透性的增加、SIBO與NAFLD患者肝臟脂肪變的嚴重程度呈正相關。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加重

擬桿菌門是腸道菌群中的優(yōu)勢菌群，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)從細胞壁釋放，可導致內(nèi)毒素血癥發(fā)生，進而加速NASH的進展。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胞因子產(chǎn)生和釋放，其與NAFLD發(fā)展密切相關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，與細胞凋亡的激活和NASH的發(fā)展有關。核因子-激酶-B(NF-kB)是轉錄因子和炎癥激活的主要調節(jié)因子，是急性炎癥反應期間激活所需的主要成分[26]。大量動物實驗研究表明，細胞炎癥因子的持續(xù)作用是肝臟從簡單的脂肪堆積發(fā)展到NASH的關鍵因素。

此外，許多微生物細胞成分或病原體相關分子模式(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，都可能會影響宿主病理生理并由TLRs或其他模式識別受體介導。TLRs是模式識別受體[27],也是炎癥增強的代表性免疫受體[28],常在肝細胞上表達，其信號通路在病原體和組織損傷識別時被激活，誘導信號級聯(lián)導致炎性細胞因子的產(chǎn)生[29]。在正常肝臟中，TLRs信號被抑制，當致病微生物和細菌衍生物分子被遞送到肝臟時TLRs被激活，產(chǎn)生抗細菌或抗病毒細胞因子如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor ,TNF-α)、白細胞介素-1(IL-1β)和干擾素來抵抗入侵病原體的第一道防線,而這些細胞因子持續(xù)升高會傷害宿主[30],TLR-α和IL-1β是TLRs的下游靶點，可加速NAFLD的發(fā)生發(fā)展。Miura等[31]研究也表明，TLRs信號的持續(xù)增強可加重NASH、酒精性肝病和慢性病毒性肝炎的肝損傷。因此，TLRs識別PAMPs，啟動適應性免疫應答信號，激活促炎因子，從而在免疫中起關鍵作用。

綜上，腸道微生態(tài)失調可加重內(nèi)毒素血癥及細胞炎癥因子的產(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。機體內(nèi)某些腸道細菌合成的乙醇增加可促進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也可檢測到乙醇，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]研究通過對比健康人群和NASH人群腸道微生物和血液乙醇濃度，結果發(fā)現(xiàn)NASH患者中產(chǎn)乙醇細菌數(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致的氧化應激和肝臟炎癥中發(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)乙醇合成增加導致的空腹血乙醇水平升高對NAFLD的發(fā)生發(fā)展可產(chǎn)生一定影響。

綜上所述，當腸道微生態(tài)失調，機體內(nèi)產(chǎn)乙醇微生物的增加可導致內(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

肝臟是機體代謝的重要器官，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，其由肝臟細胞分泌在小腸末端促進脂類物質的吸收，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)失調可能通過機體膽汁酸代謝失調參與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)失調與肝臟炎癥和纖維化之間存在因果聯(lián)系 ，這一關系可能與膽汁酸代謝有關；同時 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)信號通路從而加快NAFLD的進展。 此外Renga 等[38]研究表明，膽汁酸代謝紊亂可通過FXR進一步干擾TLRs參與免疫途徑加速NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

有學者[39]在非酒精性脂肪肝的大鼠中檢測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)失衡具有相關性。隨后有學者通過實驗比較正常人、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)失調不但可以改變膽汁酸代謝平衡，抑制FXR信號轉導，參與免疫反應，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NAFLD的治療性預期

近年越來越多研究表明腸道微生態(tài)失調與NAFLD發(fā)生發(fā)展密切相關，因此目前對NAFLD的治療除了以往傳統(tǒng)治療方式如改變飲食習慣、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NAFLD的治療越來越受關注。

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，抑制有害細菌的增殖和改善胃腸道屏障功能[41]；另一方面可下調血清LPS和肝臟的TLRS從而穩(wěn)定免疫系統(tǒng)，延緩肝臟疾病的進展，此外乳酸桿菌可以增強腸道屏障功能，調節(jié)免疫反應，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NAFLD的保護作用機制尚不清楚。除了補充益生菌外，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。此外，研究[44]表明腸道微生態(tài)失調將導致膽汁酸代謝失調，至使高濃度膽汁酸在肝臟中堆積，增強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。最近有學者正通過人體試驗將來自貧瘦供體(FMT-L)的糞便移植到NASH患者體內(nèi)，企圖通過恢復腸道微生物群的有益菌群來改善NASH，雖然該項試驗正在進行，但該試驗對研究人類腸道微生態(tài)如何在代謝疾病中發(fā)生發(fā)展的改變增添新的認識，并且可能會開啟基于腸道細菌操縱的新治療措施。

5 小結與展望

由于當今社會的快速發(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)展的高危險因素， 因此對NAFLD發(fā)病機制及治療的研究越來越被醫(yī)學界關注，國內(nèi)外已有大量研究證實維持腸道微生態(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)的有益菌失調有關？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)病機制及治療方案提供新的證據(jù)。