維生素D 以腸道菌群為靶點治療非酒精性脂肪性肝病的研究進展

張曉蕾 敖娜 都健

中國醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院內(nèi)分泌代謝內(nèi)科 沈陽，110032

隨著人們生活水平的日益提高，非酒精性脂肪性肝病( NAFLD) 的發(fā)病率逐年攀升，據(jù)估計到2030年時，成年人( 年齡≥15 歲) 中NAFLD患病率將達到33.5%，由NAFLD所致的失代償性肝硬化的發(fā)病率將增加168%［1］。NAFLD 患者沒有過多酒精的攝入，卻存在肝功能異常，在病理上表現(xiàn)為超過5%的肝細胞存在脂肪變性，NAFLD與遺傳易感性和胰島素抵抗( IR) 密切相關(guān)，是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)［2］。隨著宏基因組學(xué)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，越來越多的證據(jù)表明，腸道菌群與NAFLD的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)［3］。維生素D 是調(diào)節(jié)體內(nèi)鈣和磷代謝的主要維生素，但在骨骼作用之外，在炎癥性腸病、動脈硬化、組織纖維化、免疫和抗腫瘤中具有獨特的作用，而且在一般人群和慢性病患者中均存在維生素D缺乏的現(xiàn)象［4］。越來越多的流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明，維生素D 缺乏與肥胖和NAFLD存在關(guān)聯(lián)，維生素D 可能參與脂肪組織功能障礙和NAFLD 的發(fā)展，Cho等［5］調(diào)查了3 878名韓國青少年，發(fā)現(xiàn)維生素D 缺乏的個體發(fā)生NAFLD的風險增加。維生素D 在肝臟中可發(fā)揮抗炎、抗增殖和抗纖維化作用。本文將就維生素D 靶向腸道菌群治療NAFLD的研究進展作以闡述。

1 維生素D 與腸道菌群

維生素D 是人體必需的一種脂溶性維生素，天然維生素D 需通過肝臟和腎臟中的羥化酶作用轉(zhuǎn)化為生理活性維生素D——1，25( OH)2D3，活性維生素D 和維生素D 受體( VDR) 形成復(fù)合物，再進入細胞核發(fā)揮作用。維生素D 主要參與體內(nèi)鈣、磷代謝，但現(xiàn)有研究證實，維生素D 不僅局限于骨骼效應(yīng)，其骨骼外的效應(yīng)也越來越受到人們的重視，維生素D 對包括炎癥性腸病、動脈硬化、NAFLD等均有一定治療作用［6］。

腸道菌群是棲息于消化道內(nèi)的大量微生物群，具有調(diào)節(jié)代謝、黏膜屏障生理、免疫和炎性反應(yīng)信號等多種功能?；A(chǔ)研究顯示，人類腸道菌群由超過1014個、5 000 多種細菌組成。最新研究顯示，人體細菌總數(shù)可達40 萬億，其中絕大多數(shù)為厭氧菌［7］。正常人胃腸道細菌分為6 大門，厚壁菌門和擬桿菌門占90%以上［8］。由于不同環(huán)境下腸道菌群會產(chǎn)生一定的變化，而機體多種疾病均存在腸道菌群組成及豐度的變化，適時改變腸道菌群對疾病預(yù)后有一定的影響。

Wang 等［9］對來自德國北部1 812 人的全基因組關(guān)聯(lián)分析( GWAS) 發(fā)現(xiàn)，伴隨VDR 基因表達的不同，整體菌群以及單個菌株也隨之變化，VDR 是腸道菌群形成的關(guān)鍵宿主因子。維生素D 和VDR 結(jié)合后可以通過調(diào)節(jié)抗菌肽的表達來影響腸道菌群的組成和功能，從而避免腸道菌群失調(diào)［10］。維生素D與VDR 結(jié)合后，可引起絲裂原活化蛋白激酶磷酸酶5的過表達，抑制p38 激酶活性，導(dǎo)致白細胞介素( IL) -6下降［11］。維生素D 通過抑制核因子-κB信號通路的激活來降低炎性因子IL-1、IL-6、腫瘤壞死因子( TNF) -α等的表達，從而減少腸道炎性反應(yīng)［12］。維生素D 缺乏將損害小鼠腸道微生物群和代謝物的組成，導(dǎo)致結(jié)腸黏液層變薄，增加細菌向腸系膜淋巴結(jié)的易位，而補充維生素D 后可顯著降低小鼠糞便中有害細菌的豐度［13］。王磊等［14］發(fā)現(xiàn)，孕期維生素D 缺乏會導(dǎo)致子代大鼠結(jié)腸cAMP 的mRNA和蛋白表達水平降低，腸道乳酸菌豐度降低，補充維生素D 后，子代大鼠結(jié)腸cAMP 蛋白表達水平明顯升高。昌雪蓮等［15］發(fā)現(xiàn)，孕期及嬰兒早期適當補充鈣劑及維生素D 可促進嬰兒乳酸菌的生長。上述證據(jù)表明，維生素D 水平與腸道菌群有一定相關(guān)性。

2 腸道菌群與NAFLD

NAFLD 有廣泛的臨床表現(xiàn)形式，而且是多系統(tǒng)的疾病，與IR、動脈粥樣硬化等密切相關(guān)，屬于代謝相關(guān)性疾病的肝臟表現(xiàn)。Tilg和Moschen［16］提出了“多重并行打擊”理論來解釋NAFLD的發(fā)病機制，并認為其與環(huán)境因素、基因突變、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能障礙、腸道微生態(tài)失調(diào)等多重因素相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者普遍存在微生態(tài)失調(diào)的現(xiàn)象，包括細菌易位和腸道細菌過度生長，其特點是厚壁菌門比例增加，擬桿菌門比例下降［17］。通過限制脂肪攝入可以增加擬桿菌門的比例，菌群改變是脂肪聚集的獨立危險因素，腸道菌群失調(diào)常導(dǎo)致一系列嚴重的代謝相關(guān)性疾?。?8］。目前NAFLD尚無確切治療方法，腸道菌群可能具有一定的治療作用。靶向腸道菌群治療NAFLD的機制可能如下。

2．1 減輕肝臟炎性反應(yīng) 有害的腸道細菌及其代謝產(chǎn)物可通過門靜脈系統(tǒng)進入肝臟，引起肝臟免疫反應(yīng)的變化，最終導(dǎo)致肝臟損傷，這是腸-肝軸的概念。其中，肝臟Toll 樣受體( TLR) 在腸-肝軸中發(fā)揮重要作用［19］。在正常人群中TLR 信號處于關(guān)閉狀態(tài)，但當腸道微生態(tài)失調(diào)后有害細菌及其代謝產(chǎn)物將激活TLR 的表達，上調(diào)TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12和單核細胞趨化蛋白的轉(zhuǎn)錄，引起下游發(fā)生炎性反應(yīng)，TLR 信號長時間處于激活狀態(tài)將導(dǎo)致氧化應(yīng)激、免疫失調(diào)、IR 等，從而引發(fā)肝臟炎性反應(yīng)，最終發(fā)生NAFLD。Kanmani和Kim［20］證實，乳酸桿菌通過作用于TLR 信號通路中的負調(diào)控蛋白激酶和核因子-κB信號途徑，可以顯著減少肝HepG2細胞的炎性反應(yīng)。而且乳酸桿菌和雙歧桿菌的益生菌混合物通過G 蛋白耦聯(lián)受體109a 及其代謝物丁酸鹽，減輕NAFLD大鼠全身性肥胖和炎性反應(yīng)［21］。益生菌產(chǎn)生的短鏈脂肪酸可以增強腸上皮黏膜屏障功能，并為腸道上皮細胞提供能量，促進腸上皮細胞的自我修復(fù)，防止有害物質(zhì)通過腸-肝軸進入肝臟。

2．2 競爭黏附位點 當腸道菌群失調(diào)時，腸道中的有害致病菌可誘發(fā)炎性反應(yīng)，使TNF-α 等表達增加。脂多糖可以通過TNF-α 的促炎作用引起NAFLD，許多益生菌包括雙歧桿菌和乳酸桿菌，都是缺乏脂多糖的革蘭陽性菌，可以通過與腸道黏膜的黏附位點定植而競爭性的減少腸道致病菌的黏附位點，從而有效保護腸道黏膜屏障，阻止致病菌在腸道的定植和易位［22］。

2．3 促進能量物質(zhì)代謝 NAFLD患者腸道多形類桿菌比例增加，該細菌可以分解糖苷鍵，使腸道無法吸收的植物多糖降解為可吸收的單糖，從而增加能量攝入，加重IR 和肝臟負荷［23］。而益生菌可以通過調(diào)節(jié)腸道上皮TLR2的表達來增加IgA 水平，增強能量物質(zhì)的代謝，避免脂肪蓄積，對NAFLD有一定的治療作用。

3 維生素D 靶向腸道菌群治療NAFLD

3．1 維生素D 影響益生菌的作用 益生菌能夠給宿主帶來一些有益影響，在既往的臨床試驗中得到廣泛的應(yīng)用，益生菌對腸道的保護需要一個功能正常的VDR 通路，而慢性炎性反應(yīng)可導(dǎo)致患者VDR表達顯著降低［24］。當敲除VDR 基因后，小鼠對益生菌如鼠李糖乳桿菌株GG 和植物乳桿菌等無應(yīng)答，而在野生型小鼠中，隨著抗菌肽表達的增加，VDR 的表達及其轉(zhuǎn)錄活性隨之增加，并能夠?qū)ι抽T氏菌誘導(dǎo)的結(jié)腸炎提供生理和組織學(xué)上的保護［25］。脂多糖主要存在于革蘭陰性桿菌外膜，發(fā)生炎性反應(yīng)后，脂多糖則被釋放進入血循環(huán)，早在1997 年Yang等［26］就發(fā)現(xiàn)給肥胖小鼠注射低劑量的脂多糖，可以誘導(dǎo)其發(fā)展成為非酒精性脂肪性肝炎。人體實驗中，脂多糖與細胞表面的脂多糖結(jié)合蛋白及CD14結(jié)合，激活TLR4，使核因子-κB 活化，促進大量炎性因子產(chǎn)生。而且脂多糖可刺激Kupffer細胞產(chǎn)生大量的促肝臟纖維化因子如轉(zhuǎn)化生長因子-β，從而加速肝臟纖維化的進展。益生菌可以抑制腸道上皮細胞核因子-κB 的活化，并誘導(dǎo)腸道上皮細胞產(chǎn)生熱休克蛋白，增加IL-10等抗炎因子形成，減少促炎因子的分泌和表達，防止NAFLD的進展。

3．2 維生素D 保護腸道上皮屏障 維生素D 對包括腸黏膜在內(nèi)的多種組織的上皮屏障均具有保護作用［27］。已有文獻證明，維生素D 可以上調(diào)腸道上皮細胞E-cadherin的表達，因為緊密連接蛋白可通過E-cadherin與轉(zhuǎn)錄因子β-catenin和肌動蛋白相互作用，通過調(diào)節(jié)下游基因表達，達到增強單層細胞間緊密連接和黏附連接完整性的目的［28］。維生素D 還能夠阻止致病菌黏附在腸道上皮中，從而減少通過腸-肝軸進入肝臟的有害物質(zhì)。在體外，用葡聚糖硫酸鈉處理VDR 基因敲除小鼠的結(jié)腸上皮細胞后，與對照組相比，其上皮細胞愈合時間明顯延長［29］。另有研究表明，VDR 信號通路可以抑制腸道上皮細胞凋亡，降低腸道黏膜的炎性反應(yīng)，對維持黏膜屏障完整性發(fā)揮關(guān)鍵作用，防止NAFLD的發(fā)生［27］。

3．3 維生素D 的免疫調(diào)節(jié)作用 維生素D 可通過多種方式調(diào)節(jié)人體免疫系統(tǒng)，維生素D 軸是免疫系統(tǒng)的重要調(diào)節(jié)劑，維生素D 缺乏的飲食可以抑制防御素及其激活酶基質(zhì)金屬蛋白酶7 的表達，從而導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)［30］。在缺乏維生素D 的情況下，由于T 細胞向腸道內(nèi)定植功能受損，將導(dǎo)致IL-10水平低下，增強了對無害共生菌群的炎性反應(yīng)，導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生［31］。適時補充維生素D 可以修飾免疫反應(yīng)，減少IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子的釋放。

綜上所述，NAFLD的發(fā)病機制復(fù)雜，目前尚無確切的治療方法。隨著高通透量測序技術(shù)的廣泛使用，已發(fā)現(xiàn)腸道菌群在NAFLD的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。合理利用腸道菌群的調(diào)節(jié)作用，可以減少肝臟炎性反應(yīng)，減少腸道通透性，增加能量物質(zhì)代謝，對NAFLD有積極的治療作用。研究維生素D、腸道菌群、NAFLD三者之間的關(guān)系，可為NAFLD的治療提供新的方法。如果及時合理補充維生素D，可能會以腸道菌群為靶點，進而有效的治療NAFLD。