酒精性肝病與腸道微生態(tài)的研究進(jìn)展

楊 雅, 艾 國, 王 鳴

楊雅, 王鳴, 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院感染科 湖北省武漢市 430030

艾國, 華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院兒科 湖北省武漢市430030

核心提要： 慢性酒精攝入可通過多種方式引起腸道微生態(tài)失衡, 進(jìn)而激活機(jī)體免疫應(yīng)答, 誘導(dǎo)肝臟產(chǎn)生炎性反應(yīng)而造成肝損傷.目前, 臨床上可通過補(bǔ)充益生菌或益生元、合理應(yīng)用抗生素及糞菌移植等方式調(diào)節(jié)腸道菌群失調(diào), 從而達(dá)到治療酒精性肝病的目的.

0 引言

酒精性肝病(alcoholic liver disease, ALD)是我國最主要的慢性肝病之一, 在我國有日見增多的趨勢, 在肝病住院患者中, 其所占比例不斷上升, 嚴(yán)重危害人民健康[1].腸-肝軸將腸道與肝臟緊密聯(lián)系在一起, 兩者起源于同一胚層, 通過門靜脈相互關(guān)聯(lián), 肝臟吸收的大部分物質(zhì)來自腸道, 腸道通過門靜脈為肝臟提供大量腸源性物質(zhì)包括細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物等. 研究發(fā)現(xiàn), 腸道微生態(tài)失衡在ALD的發(fā)生機(jī)制中發(fā)揮了重要作用. 本文就國內(nèi)外關(guān)于ALD與腸道微生態(tài)失調(diào)相互作用的機(jī)制及通過調(diào)節(jié)腸道菌群失調(diào)治療ALD的進(jìn)展進(jìn)行綜述, 為ALD的臨床治療提供理論參考.

1 慢性酒精攝入導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡的表現(xiàn)及機(jī)制

1.1 慢性酒精攝入導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡表現(xiàn) 腸道微生態(tài)平衡是指腸道內(nèi)各類微生物在數(shù)量和種屬上保持動態(tài)平衡[2], 其對維系人體正常代謝及消化功能發(fā)揮著重要作用. 人類很多疾病如肥胖、胰島素抵抗、代謝綜合征、非酒精性脂肪肝、腫瘤、慢性感染性疾病等都和腸道微生態(tài)失衡息息相關(guān). 動物實驗已經(jīng)證實, 酒精能選擇性的促進(jìn)腸道細(xì)菌的生長, 而致病菌的過度生長又能產(chǎn)生乙醇從而影響腸黏膜滲透性, 導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡[3]. 酒精導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡主要表現(xiàn)為： (1)腸道細(xì)菌增多長期飲酒導(dǎo)致腸道內(nèi)細(xì)菌數(shù)量增多、腸道微生態(tài)失衡[4-7]. 腸道細(xì)菌過度生長主要通過PCR技術(shù)或糞便培養(yǎng)等方法證實其數(shù)量增多. 一般認(rèn)為每毫升糞便經(jīng)培養(yǎng)包括至少105數(shù)量級的細(xì)菌為細(xì)菌過度生長[8-10]. Yan等[7]在2011年對兩組小鼠展開實驗, 分別給予這兩組小鼠喂食同等熱量食物(其中一組飲食中包括酒精), 發(fā)現(xiàn)喂食酒精組小鼠小腸內(nèi)需氧菌和厭氧菌數(shù)量較另一組小鼠明顯增多, 隨后一周左右大腸細(xì)菌明顯增多[6], 其他齒類動物肝病終末期也能觀察到這種現(xiàn)象[11,12]. 與此類似的是, 長期飲酒的肝硬化患者也表現(xiàn)為小腸細(xì)菌明顯增多[13,14], 而此種現(xiàn)象與酒精性肝硬化患者的病情密切相關(guān)[13]. (2)腸道菌群菌種變化Bajaj等[15]在2014年提出CDR(肝硬化-微生態(tài)失調(diào)比值)的概念, 用以反映肝硬化患者腸道內(nèi)“好”細(xì)菌與“壞”細(xì)菌的豐度變化情況, 該比值為腸道內(nèi)“好”細(xì)菌如螺菌屬細(xì)菌、疣微菌屬細(xì)菌、梭桿菌屬細(xì)菌的數(shù)量之和與腸道內(nèi)“壞”細(xì)菌如腸桿菌屬細(xì)菌、類桿菌屬細(xì)菌的數(shù)量之和的比值. CDR值越低, 肝硬化患者病情越重. 研究發(fā)現(xiàn), 酒精性肝硬化患者腸道內(nèi)螺菌屬細(xì)菌[15-17]、疣微菌屬細(xì)菌[15,16,18]、梭桿菌屬細(xì)菌[15,16]數(shù)量減低, 而腸桿菌屬細(xì)菌[15-18]數(shù)量增多, 類桿菌屬細(xì)菌在肝硬化患者中表現(xiàn)為增多的趨勢[15,18]. 但另有研究表明, 在肝硬化患者特別是酒精性肝硬化患者中, 腸道內(nèi)腸桿菌屬細(xì)菌數(shù)量減少[17,19,20]. 不同病因所致的肝硬化患者的CDR值不同, 其中, 酒精引起的肝硬化患者的CDR值最低, 這些ALD患者體內(nèi)內(nèi)毒素水平較其他原因所致者更高, 大腸桿菌數(shù)量也更多[15]. 予以肝硬化患者口服乳桿菌GG治療四周, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者腸道內(nèi)螺菌屬細(xì)菌、梭桿菌屬細(xì)菌數(shù)量增多, 腸桿菌屬細(xì)菌數(shù)量減少, 體內(nèi)內(nèi)毒素水平及腫瘤壞死因子水平降低[21]. 肝硬化患者糞便及結(jié)腸活檢標(biāo)本中梭狀芽孢桿菌[22,23]、腸桿菌屬細(xì)菌[15]及其所屬的大腸桿菌[17,22,23]數(shù)量明顯增多. 分析酗酒者及肝硬化患者糞便發(fā)現(xiàn), 梭桿菌屬細(xì)菌[16,17]、葡萄球菌屬細(xì)菌[15]及其產(chǎn)生的金黃色葡萄球菌[24]數(shù)量較對照組增多, 腸道內(nèi)“好”細(xì)菌如乳酸桿菌[25]、糞便中雙歧桿菌[23,25]數(shù)量減少. 綜上, 長期大量飲酒的患者體內(nèi)“好”細(xì)菌數(shù)量減少、“壞”細(xì)菌數(shù)量增多往往引起腸道微生態(tài)失衡.

1.2 慢性酒精攝入導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡機(jī)制 研究表明,多種因素均可導(dǎo)致ALD的發(fā)生和發(fā)展. 酒精及其代謝產(chǎn)物乙醛通過門靜脈進(jìn)入肝臟可直接造成肝細(xì)胞的損害,同時腸源性有害物質(zhì)如脂多糖水平升高, 通過與Toll樣受體4(toll-like receptor 4, TLR4)結(jié)合激活Kupffer細(xì)胞[26],產(chǎn)生活性氧, 繼而產(chǎn)生大量黏附分子、炎性細(xì)胞因子和趨化因子, 在肝臟產(chǎn)生炎性反應(yīng)造成肝損害[27-34]. 酒精導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡機(jī)制包括(圖1)： (1)腸道黏膜屏障功能受損 腸道黏膜的完整性取決于腸上皮細(xì)胞表面覆蓋的保護(hù)層、腸上皮細(xì)胞之間的緊密連接蛋白及腸道免疫細(xì)胞的功能狀態(tài)[35]. 酒精既能通過自身對腸上皮細(xì)胞的損傷作用破壞腸黏膜屏障, 又能通過其分布在血液中的代謝產(chǎn)物破壞腸黏膜屏障[36]. 體循環(huán)中酒精濃度升高通過引起緊密連接蛋白調(diào)控相關(guān)蛋白的mRNA表達(dá)下調(diào), 導(dǎo)致緊密連接蛋白表達(dá)下調(diào), 另外長期攝入酒精還能增加腸上皮細(xì)胞對致病菌的易感性[37]. (2)基因, 大部分脂肪肝患者會因長期大量飲酒使得病情進(jìn)一步加重, 酗酒者中高達(dá)40%-60%的人群伴有肝纖維化甚至肝硬化[38]. 有研究表明遺傳因素與ALD病情進(jìn)展相關(guān). 女性比男性更容易罹患酒精引起的肝臟相關(guān)疾病[39]. 細(xì)胞色素P4502E1(CYP2E1)和酒精脫氫酶-3(ADH-3)基因多態(tài)性為酗酒者發(fā)展為ALD的危險因素[40]. Patatin樣磷脂酶3(PNPLA3)基因多態(tài)性同樣也是發(fā)展為酒精性肝硬化的危險因素[41]. 至于基因多態(tài)性是否通過影響腸道微生物的組成成分從而導(dǎo)致ALD的發(fā)生目前還不明確, 但宿主基因一般能通過影響代謝對腸道微生物的組成產(chǎn)生一定影響[42]. 目前還需要更多的研究來闡明基因?qū)ξ⑸锛癆LD的作用及影響. (3)腸道動力因素 酒精減低腸道蠕動功能, 導(dǎo)致腸腔細(xì)菌增多. 飲酒者結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)時間比不飲酒者更長[43]. 肝硬化患者結(jié)腸轉(zhuǎn)運(yùn)時間比正常有所延長, 造成腸道細(xì)菌的過度生長[44]. 胃腸動力藥西沙比利通過改善胃腸蠕動功能可改善肝硬化患者腸道細(xì)菌的過度生長[45]. (4)胃酸分泌減少ALD患者表現(xiàn)為胃酸減少或者呈現(xiàn)胃酸分泌不足的狀態(tài), 這可能與患者多伴有淺表性胃炎或萎縮性胃炎有關(guān)[46,47]. Shindo等[48]研究發(fā)現(xiàn), 在肝硬化患者中, 胃酸分泌減少與小腸細(xì)菌過度生長相關(guān). (5)膽汁酸分泌減少ALD患者糞便中總膽汁酸水平較高, 然而, 一旦這些患者病情進(jìn)展至肝硬化階段, 其糞便中總膽汁酸水平明顯下降[19], 這可能是肝硬化患者的膽汁通過腸肝循環(huán)途徑被吸收致腸道減少所致[49]. Inagaki在小鼠模型研究中發(fā)現(xiàn)法尼醇X受體(FXR)(腸道上皮細(xì)胞主要的膽汁酸受體之一)減少, 導(dǎo)致多種抗生素療效欠佳, 這與小腸細(xì)菌過度生長不無關(guān)系[50], 而予以肝硬化小鼠補(bǔ)充膽汁酸能消除小腸細(xì)菌過度生長的情況[51]. 因此, 肝硬化伴膽汁酸分泌減少可導(dǎo)致腸道微生物數(shù)量發(fā)生改變. (6)免疫應(yīng)答異常, 長期飲酒對人體免疫系統(tǒng)造成深遠(yuǎn)的影響. 宿主抗菌分子是人體腸道固有免疫系統(tǒng)的主要效應(yīng)分子, 對腸道微生物的組成成分起著決定性的作用. 腸道潘氏細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞能分泌多種抗菌分子抑制細(xì)菌進(jìn)入腸道上皮, 胰再生凝集素Reg-3b和Reg-3g是其中兩種. Yan等[7]研究發(fā)現(xiàn),在喂食酒精的小鼠及ALD人群中, 這兩種抗菌分子的表達(dá)均受到抑制. 而作為腸道保護(hù)層的腸道黏膜, 其在ALD患者體內(nèi)是增厚的[6]. 酒精是通過何種機(jī)制對宿主免疫系統(tǒng)產(chǎn)生影響還需要進(jìn)一步的研究.

圖1 酒精性肝病與腸道微生態(tài)失衡相互作用的機(jī)制.

2 腸道微生態(tài)失調(diào)促進(jìn)ALD發(fā)生發(fā)展

2.1 腸道微生態(tài)失衡造成體內(nèi)免疫、代謝的改變 人體腸道內(nèi)微生物數(shù)以億計, 包括細(xì)菌、病毒、真菌等. 細(xì)菌雖然數(shù)量眾多, 但其在分類上主要包括擬桿菌、厚壁菌和放線菌[52]. 影響人體內(nèi)微生物組成結(jié)構(gòu)的因素很多, 包括飲食、年齡及是否伴發(fā)疾病等. 腸道微生物對人體先天性和獲得性免疫的調(diào)節(jié)發(fā)揮非常重要的作用, 肝臟作為消化器官之一, 各種營養(yǎng)物質(zhì)的有序合成和分解如葡萄糖的代謝、膽汁酸的代謝、短鏈脂肪酸的分泌、維生素的合成等均與腸道菌群功能正常有著密切聯(lián)系, 其中短鏈脂肪酸為腸黏膜上皮細(xì)胞重要能量來源, 其正常代謝有助于保持腸道完整性, 加強(qiáng)腸黏膜屏障功能. 肝臟亦為重要的免疫器官, 來源于腸道的致病菌、病原體相關(guān)分子模式(包括模式識別受體如TLRs、Nod樣受體、解旋酶受體等)等進(jìn)入體循環(huán)后,肝臟為首要受累的器官, 因而腸道微生物組成結(jié)構(gòu)的改變勢必會對肝臟造成影響[52].

2.2 腸道有害物進(jìn)入肝臟造成肝損害 腸道微生態(tài)失調(diào)致使腸道細(xì)菌及其有害代謝產(chǎn)物隨門脈循環(huán)進(jìn)入肝臟, 導(dǎo)致ALD患者體內(nèi)內(nèi)毒素水平升高[53,54]. 細(xì)菌脂多糖(LPS)作為內(nèi)毒素的一種, 與脂多糖結(jié)合蛋白形成復(fù)合物, 該復(fù)合物與CD14嵌合后通過與TLR4結(jié)合激活絲裂原蛋白激酶如胞外信號調(diào)節(jié)激酶(ERK-1/ERK-2)、JNK、p38、NFKB和活化蛋白1(AP-1), 繼而激活Kupffer細(xì)胞[55]. Kupffer細(xì)胞被激活后釋放活性氧(ROS),使黏附分子如細(xì)胞間黏附分子1(ICAM1)、血管黏附蛋白1(VCAM1)、趨化因子(IL-8、CCL2)、炎性細(xì)胞因子(TNF-α、IL-1、IL-6)在肝臟聚集[56], 促炎細(xì)胞因子如IL-17誘使中性粒細(xì)胞進(jìn)入肝臟, 刺激肝星狀細(xì)胞產(chǎn)生IL-8和趨化因子CXCL1, 從而誘導(dǎo)其他趨化因子召集更多中性粒細(xì)胞聚集[57], 這一系列改變均可導(dǎo)致肝細(xì)胞炎性改變并造成肝損傷(圖1).

3 ALD基于腸道微生態(tài)失衡的治療方法

3.1 戒酒 眾所周知, 乙醇可引起腸黏膜功能障礙, 導(dǎo)致腸道滲透性升高引起營養(yǎng)物質(zhì)流失、腸道有害代謝物進(jìn)入體循環(huán), 因此凡能阻止腸道滲透性升高的干預(yù)措施都不失為ALD的有效治療方法. 例如, 乙醇可通過引起機(jī)體缺鋅從而損傷腸黏膜屏障功能[58], 給予體內(nèi)缺鋅的小鼠補(bǔ)充鋅劑能恢復(fù)其腸道功能[59]. 盡管飲酒所致的部分腸道微生態(tài)損害無法逆轉(zhuǎn), 如飲酒造成普氏糞桿菌的減少(重要的腸道菌群共生菌), 但戒酒對恢復(fù)腸道微生態(tài)平衡卻是極為重要的.

3.2 益生菌 最近一項研究評估了VSL3治療長期喂食酒精導(dǎo)致腸道微生態(tài)失衡的小鼠的療效, 發(fā)現(xiàn)在喂食VSL3一段時間后, 小鼠的腸道滲透性有所改善, 同時腸道內(nèi)細(xì)菌過多的現(xiàn)象也有所好轉(zhuǎn)[60,61]. 在另一項研究中,對長期喂食酒精的小鼠予以乳酸桿菌治療后, 小鼠糞便pH值和血清內(nèi)毒素水平均降低, 肝損害也有所改善, 這些都得益于乳酸桿菌能通過緊密連接蛋白改善腸黏膜滲透性[62]. 乳酸桿菌還能改善腸道屏障功能, 使高脂飲食的小鼠免受非酒精性脂肪肝的損害[63]. Cicenia等[64]和Hartmann等[65]的研究均發(fā)現(xiàn), 有活性的益生菌能促進(jìn)體內(nèi)其他有益菌的生長. 予以酗酒者口服乳酸桿菌和雙歧桿菌一段時間后, 其腸道內(nèi)乳酸桿菌和雙歧桿菌數(shù)量升高, 金黃色葡萄球菌及梭狀芽胞桿菌數(shù)量減少, 同時轉(zhuǎn)氨酶也有所下降[24,25].

3.3 抗生素 合理使用抗生素作為預(yù)防和干預(yù)措施, 能改善腸道菌群失調(diào), 減輕其對肝臟的損害[66,67]. 研究證實,廣譜抗生素利福昔明能減少酒精性肝硬化患者腸腔內(nèi)韋榮球菌屬細(xì)菌, 改善腸道固有菌群的代謝, 減少腸道有害微生物產(chǎn)生的有毒代謝產(chǎn)物及降低體循環(huán)中的炎性因子, 改善膽汁酸腸肝循環(huán), 使腸道內(nèi)初級膽汁酸和次級膽汁酸增多[68,69], 還能減低CDR比值, 提高“好”細(xì)菌的數(shù)量[69].

3.4 糞菌移植 糞便菌群(fecal microbiota transplantation,FMT)移植是一種將健康志愿者的糞便菌群移植給患者, 以重建正常腸道菌群的治療方法[70]. FMT最早可追溯到東晉時期, 葛洪在《肘后備急方》記載了用糞液治療食物中毒及腹瀉患者的方法[71]. 1950年, Eiseman將糞便菌群移植療法成功用于偽膜性腸炎的治療[72]. 目前,通過FMT已經(jīng)成功治愈了多種與腸道菌群紊亂相關(guān)的疾病[73], 尤其是對于艱難梭菌感染的治療成功率可達(dá)90%[74]. 最近發(fā)表的一份研究共識闡述了FMT對于復(fù)發(fā)性梭狀芽胞桿菌感染、炎癥性腸病、腸易激綜合征和代謝綜合征的治療, 盡管該共識對于FMT在肝病方面的領(lǐng)域尚未提及, 但FMT仍能在腸道菌群失調(diào)、有感染風(fēng)險的肝病患者中應(yīng)用[75].

3.5 合理膳食 長期飲酒的患者往往伴隨著營養(yǎng)元素的缺乏, 因此合理膳食對ALD患者十分必要. 已有研究證實長期飲酒會造成體內(nèi)鋅的缺乏, 且鋅的缺乏會進(jìn)一步加重肝損傷, 并使腸黏膜滲透性升高[76]. 飲食中缺鋅會造成酒精導(dǎo)致的血清內(nèi)毒素水平升高, 引起肝損害及肝臟炎性改變[59]. 一項小鼠ALD的動物模型的研究發(fā)現(xiàn),牛奶的一種組成成分-牛奶骨橋蛋白能減輕ALD所致的肝損傷, 降低血清內(nèi)毒素水平[77]. 另有研究發(fā)現(xiàn), 高脂、高糖飲食不利于健康, 高脂飲食組的小鼠與對照組小鼠相比, 體循環(huán)中脂多糖水平較高, 同時甘油三酯水平也高于對照組. 飲食中攝入糖分過多抑制β脂肪酸的氧化,導(dǎo)致肝細(xì)胞脂肪變, 通過TLR通道釋放炎性因子激活炎性反應(yīng), 且高糖飲食降低胰島素敏感性[69,78].

3.6 靶向治療 未來治療的靶點可致力于研究抗脂多糖抗體或TLR4抑制劑, 從而阻斷腸源性炎性因子對肝臟的損害. 另一個新的領(lǐng)域可能為miR155抑制劑, 有研究發(fā)現(xiàn)酒精致腸道滲透性升高、體內(nèi)內(nèi)毒素及炎性因子水平升高的情況在miR155缺失的小鼠中有所緩解[79].

4 結(jié)論

長期攝入酒精導(dǎo)致腸道菌群失調(diào), 引起腸黏膜屏障功能受損, 導(dǎo)致腸黏膜滲透性升高, 繼而導(dǎo)致腸道微生物及其代謝產(chǎn)物隨著門脈系統(tǒng)進(jìn)入體循環(huán), 誘導(dǎo)肝臟炎性反應(yīng), 引起肝損傷. 近年來, 腸道微生態(tài)的研究逐漸形成熱點, 越來越多的研究證實腸道微生態(tài)失衡與ALD的發(fā)生發(fā)展有著密切的聯(lián)系, 益生菌或益生元的使用、糞菌移植、合理應(yīng)用抗生素等均能在一定程度上改善ALD, 但目前以腸道微生態(tài)失調(diào)為治療靶點的研究較少, 還需要更多研究工作進(jìn)一步探索.