中藥調(diào)控腸道菌群干預(yù)酒精性肝病的研究進(jìn)展

厲 穎李燦委范孟然王雪雪陶柱萍劉衛(wèi)紅尹愛武高鵬飛*

(1.云南省昆蟲生物醫(yī)藥研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,云南 大理 671000;2.大理大學(xué) 公共衛(wèi)生學(xué)院,云南 大理 671000;3.大理大學(xué) 農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院,云南 大理 671000;4.湘潭醫(yī)衛(wèi)職業(yè)技術(shù)學(xué)院,湖南湘潭 411104)

酒精性肝病(alcoholic liver disease,ALD)是由過(guò)度酒精刺激引起的肝損傷,臨床表現(xiàn)從脂肪肝到酒精性肝炎、纖維化和肝硬化,并可能進(jìn)一步發(fā)展為肝細(xì)胞癌[1]。 近年來(lái),ALD 的發(fā)生率和死亡率在全球一直呈上升趨勢(shì)。 據(jù)報(bào)道,每年約330 萬(wàn)人死于酒精消費(fèi),占全球死亡總數(shù)的5.9%[2];在歐洲,50 歲之前由過(guò)度飲酒導(dǎo)致的肝相關(guān)死亡占60%~80%[3];2015 年,亞太地區(qū)因肝硬化死亡的人數(shù)占全球肝病死亡人數(shù)的54.3%,其中由飲酒造成的死亡占20.8%[4]。 因此,探究 ALD 的發(fā)生發(fā)展機(jī)制,尋找有效的治療靶點(diǎn)和方法非常必要。

腸道菌群是人體最大的微生態(tài)系統(tǒng),近90%的細(xì)菌屬于厚壁菌門(革蘭氏陽(yáng)性菌)和擬桿菌門(革蘭氏陰性菌),其余為放線菌門、梭菌門、變形菌門和疣微菌門等[5]。 菌群在腸道內(nèi)維持著一種共生關(guān)系,發(fā)揮消化、維生素合成、抵抗病原體在腸道定植等多種功能,其基因數(shù)量大約是人類細(xì)胞的100多倍[6]。 腸道和肝通過(guò)膽道、門靜脈和體循環(huán)等進(jìn)行雙向交流;在腸道中,微生物代謝產(chǎn)物經(jīng)門靜脈轉(zhuǎn)運(yùn)至肝,影響肝的微環(huán)境和功能;肝通過(guò)門靜脈接收和過(guò)濾大量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、細(xì)菌產(chǎn)物、毒素和代謝物,并通過(guò)膽道系統(tǒng)進(jìn)行輸出循環(huán)[7-8]。 腸道菌群構(gòu)成的變化和細(xì)菌產(chǎn)物進(jìn)入門脈血液的轉(zhuǎn)運(yùn),在酒精誘導(dǎo)的肝損傷中發(fā)揮了重要作用[9]。

目前ALD 治療,主要通過(guò)戒斷和保肝藥物來(lái)防止肝損害的發(fā)生或發(fā)展,對(duì)于終末期肝病的治療多采用肝移植;一些合成藥物,如雙環(huán)醇、硫普羅寧和聯(lián)苯雙酯等,在臨床用于緩解ALD 的癥狀,但療效不甚理想[10]。 我國(guó)中藥在防治疾病方面有悠久的歷史,越來(lái)越廣泛的應(yīng)用于ALD 的研究和治療。 研究發(fā)現(xiàn),中藥藥效的發(fā)揮與腸道菌群關(guān)系密切,一方面,中藥可以通過(guò)調(diào)控腸菌構(gòu)成緩解疾病引起的腸道微生物紊亂治療疾病;另一方面,腸菌構(gòu)成的改變會(huì)導(dǎo)致其代謝能力發(fā)生改變,進(jìn)而介導(dǎo)中藥組分相互作用。 腸道菌群既是中藥的直接作用靶點(diǎn),也是研究中藥作用機(jī)制不可忽視的一部分[11]。 綜合近年來(lái)的研究,本文從腸道菌群與ALD 的聯(lián)系以及中藥通過(guò)調(diào)控腸道菌群干預(yù)ALD 進(jìn)行綜述,為中藥治療ALD 的作用機(jī)制研究提供參考。

1 腸道菌群與ALD

1.1 酒精攝入導(dǎo)致腸菌構(gòu)成失衡

酒精攝入會(huì)破壞健康人體的腸道微生物群的共生平衡狀態(tài),據(jù)報(bào)道,嗜酒者胃酸減少,胃液pH值增高,導(dǎo)致殺菌作用減弱,細(xì)菌進(jìn)入小腸增多,使革蘭氏陰性桿菌過(guò)度生長(zhǎng),并伴隨細(xì)菌多樣性的減少[12]。 腸菌構(gòu)成失衡與酒精誘導(dǎo)的肝損傷的關(guān)聯(lián),主要表現(xiàn)為腸道優(yōu)勢(shì)菌被抑制,部分致病菌過(guò)度繁殖,如酒精依賴患者腸道真菌多樣性減少、念珠菌過(guò)度生長(zhǎng);ALD 小鼠模型中,乳酸桿菌屬數(shù)量下降等[13-15]。

1.2 酒精攝入破壞腸屏障完整性

酒精攝入會(huì)破壞腸道屏障的完整性,導(dǎo)致腸道通透性增加,促使腸道部分有害菌及其有害代謝產(chǎn)物穿過(guò)腸屏障,進(jìn)入血液循環(huán)并分布到肝,加速ALD 的發(fā)生發(fā)展,如細(xì)菌代謝產(chǎn)物L(fēng)PS 可穿過(guò)腸上皮進(jìn)入體循環(huán),到達(dá)肝,引發(fā)肝炎癥反應(yīng)[16]。 研究顯示,酒精及其代謝產(chǎn)物乙醛既可以直接損傷腸黏膜上皮細(xì)胞,還可抑制腸道緊密連接蛋白的表達(dá),造成腸黏膜屏障功能受損[17]。 有報(bào)道稱,跨膜蛋白o(hù)ccludin 及抗菌肽REG3B 和REG3G 的缺乏可加重酒精誘導(dǎo)的小鼠腸道屏障功能障礙和肝損傷,促進(jìn)緊密連接蛋白的解體及酒精性脂肪肝向脂肪性肝炎的進(jìn)展[18-19]。

1.3 酒精攝入導(dǎo)致細(xì)菌及細(xì)菌產(chǎn)物易位,引發(fā)肝炎癥反應(yīng)

酒精及其代謝物可導(dǎo)致腸源性細(xì)菌及細(xì)菌產(chǎn)物易位,如細(xì)菌內(nèi)毒素(lipopolysaccharide, LPS)、多肽、細(xì)菌DNA 釋放到肝,引發(fā)炎癥反應(yīng)。 LPS 是肝炎癥的關(guān)鍵誘因之一,通過(guò)TLR4 對(duì) NF-κB 信號(hào)通路進(jìn)行調(diào)控,調(diào)節(jié)炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)。 研究發(fā)現(xiàn),慢性乙醇暴露的小鼠模型出現(xiàn)內(nèi)毒素血癥,而TLR4 缺乏的小鼠對(duì)乙醇誘導(dǎo)的肝損傷有保護(hù)作用[20-21]。 此外,LPS 通過(guò)與 KCs 細(xì)胞(Kupffer cells)上的CD14/TLR4 結(jié)合,刺激先天免疫反應(yīng),將中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞吸引到肝,誘發(fā)肝炎癥反應(yīng)。

腸球菌及真菌的異位也可引起肝炎癥。 研究表明,酒精攝入增加了腸道腸球菌的數(shù)量,腸球菌的異位可引起肝炎癥和肝細(xì)胞死亡[22]。 此外,Yang等[13]發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)期飲酒的小鼠腸道真菌數(shù)量增加,導(dǎo)致真菌β-葡聚糖的易位引發(fā)肝炎癥。

1.4 酒精攝入改變腸道短鏈脂肪酸(SCFAs)代謝

SCFAs 是細(xì)菌的發(fā)酵產(chǎn)物,使人體腸道環(huán)境呈酸性,并促進(jìn)人體內(nèi)有益細(xì)菌的生長(zhǎng),SCFAs 主要包括乙酸、丙酸、異丁酸等。 據(jù)報(bào)道,乙醇喂養(yǎng)大鼠腸道內(nèi)除了乙酸作為乙醇的代謝物而增加,其余SCFAs 水平均降低[23]。 Bajaj 等[24]研究顯示,酒精攝入可使短鏈脂肪酸的產(chǎn)生菌Lachnospiraceae 和Ruminococcaceae 水平降低。 基于 SCFAs 和腸道菌群的關(guān)聯(lián)分析提示,SCFAs 調(diào)控腸道微生態(tài)在ALD的預(yù)防和治療中具有潛在的研究?jī)r(jià)值[25]。

2 中藥調(diào)控腸道菌群防治ALD

酒精可在多個(gè)層面上影響腸道,腸道菌群失調(diào)對(duì)ALD 發(fā)展的重要性還可通過(guò)糞便微生物移植得到證實(shí)[26]。 許多中藥可改善腸道微環(huán)境,緩解ALD的進(jìn)展,部分詳見表1。 中藥介導(dǎo)腸道微生物改善ALD 的主要機(jī)制包括:緩解ALD 的腸道菌群紊亂,改善腸屏障功能及炎癥反應(yīng)。

熊果酸、大蒜素、人參和黃粉蟲幼蟲可通過(guò)改變優(yōu)勢(shì)菌和致病菌比例緩解ALD 的腸道菌群紊亂[27-30];山奈酚、烏藥、枳椇子、米糠、葛根和水飛薊合用可上調(diào)緊密連接蛋白的表達(dá),如Caco-2、ZO-1、occludin 和 claudin-1, 改 善 ALD 的 腸 屏 障 功能[31-35];大黃、菜薊、拐棗和雙斑蟋可降低 IL-6、TNF-α 和TLR4 等炎癥因子的表達(dá),抑制 LPS-TLR4-NF-κB、LPS-CD14-TLR4 等肝炎癥通路的激活,緩解ALD 的炎癥反應(yīng)[36-39]。

續(xù)表1

續(xù)表1

2.1 活性成分

熊果酸是從杜鵑花科常綠蔓生灌木熊果中提取的一種五環(huán)三萜類化合物,存在于唇形科植物夏枯草(Prunella vulgarisL.)的全草,冬青科冬青屬鐵冬青(Ilex rotunda Thunb.)的葉等植物中[40]。 馬浩然等[27]研究發(fā)現(xiàn),在ALD 大鼠模型中,熊果酸干預(yù)組大鼠腸道長(zhǎng)雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌含量明顯高于酒精模型組,大腸桿菌和糞腸球菌含量較酒精模型組顯著減少,且均接近于正常對(duì)照組。 此外,熊果酸可抑制血漿D-乳酸濃度及內(nèi)毒素水平的升高。 提示熊果酸能夠通過(guò)緩解酒精引起的腸道菌群結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變、改善腸道微生態(tài),達(dá)到有效緩解肝細(xì)胞損傷的功效。

山奈酚屬于黃酮醇類化合物,主要來(lái)源于姜科植物山柰(kaempferol galangaL)的根莖,也廣泛存在于各種水果、蔬菜及飲料中。 研究發(fā)現(xiàn),山奈酚可以上調(diào)Caco-2 細(xì)胞緊密連接蛋白的表達(dá),改善乙醛誘導(dǎo)的細(xì)胞旁通透性的增加,改善腸道屏障功能[41];山奈酚通過(guò)上調(diào)ALD 小鼠腸道黏膜中丁酸鹽受體 GPR109R、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白 SLC5A8 和緊密蛋白ZO-1 和occludin 的表達(dá),有效預(yù)防和治療小鼠酒精性肝損傷[31]。

大蒜(Allium SativumL.)為百合科蔥屬植物的鱗莖,主要活性成分為大蒜素和大蒜多糖。 Panyod等[28]發(fā)現(xiàn),在酒精性肝脂肪變性小鼠模型中,大蒜素可抑制盲腸梭菌目R-7 群、毛螺菌科、布勞特氏菌屬、瘤胃菌科 UCG-013 水平的升高,降低 LPS、CD14、TLR4 水平和促炎細(xì)胞因子 TNF-ɑ、IL-1β 和IL-6 水平。 提示大蒜素可能通過(guò)調(diào)控腸道菌群結(jié)構(gòu)、介導(dǎo)LPS-CD14-TLR4 誘導(dǎo)的肝炎癥通路,發(fā)揮保肝作用。 此外,在急性ALD 小鼠模型中,大蒜多糖可促進(jìn)腸道中優(yōu)桿菌屬和乳酸菌屬生長(zhǎng),調(diào)節(jié)急性酒精性肝損傷小鼠伴有的腸道菌群失調(diào)[42]。

植物固醇(phytosterols)是一種存在于植物中的天然活性物質(zhì),可阻止小腸對(duì)膽固醇的吸收。 研究發(fā)現(xiàn),在ALD 大鼠模型中,植物固醇可抑制炎癥因子IL-6 和TNF-α 水平,降低大腸桿菌數(shù)量,升高乳桿菌、雙歧桿菌數(shù)量,修復(fù)ALD 大鼠小腸微絨毛長(zhǎng)度、細(xì)胞間緊密連接和線粒體的破壞,提示植物固醇可能通過(guò)減輕炎癥反應(yīng)、修復(fù)小腸機(jī)械屏障、維持腸道菌群的平衡,發(fā)揮保肝作用[43]。

2.2 單味藥及其提取物

人參是五加科植物人參(PanaxL.)的干燥根或根莖。 研究報(bào)道,人參通過(guò)促進(jìn)益生菌的生長(zhǎng),抑制有害細(xì)菌的增殖,調(diào)節(jié)腸道菌群[44]。 Fan 等[29]研究發(fā)現(xiàn),在酒精誘導(dǎo)的小鼠肝損傷模型中,人參可增加艾克曼菌豐度,艾克曼菌與腸黏膜厚度及腸屏障完整性呈正相關(guān),還可促進(jìn)雙歧桿菌、乳酸菌等益生菌的生長(zhǎng),抑制因長(zhǎng)期飲酒引起的短鏈脂肪酸產(chǎn)生菌Allobaculum、瘤胃球菌屬、乳酸菌、鏈球菌和氏菌屬的減少,提示人參可以通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu),減輕酒精性肝損傷和腸道紊亂。

大黃為蓼科大黃屬植物掌葉大黃(Rheum palmatumL.)、唐古特大黃(R.tanguticum Maxim.ex Balf.)或藥用大黃(R.officinale Baill.)的根及根莖。在急性ALD 小鼠模型中,大黃提取物可增加艾克曼菌的相對(duì)豐度,降低 IL-6、MCP-1、TNF-α 和 TLR4 炎癥因子的表達(dá)水平,并使巨噬細(xì)胞標(biāo)記物F4/80、CD68 和CD11c 的表達(dá)水平下調(diào),提示大黃提取物可通過(guò)恢復(fù)腸屏障功能、抑制炎癥反應(yīng),改善ALD[36]。

烏藥為樟科山胡椒屬植物烏藥(Lindera aggregata(Sims)Kosterm.)的干燥塊根。 在 ALD 大鼠模型中,烏藥醇提物可增加厚壁菌門的豐度,降低擬桿菌門的豐度;降低 NF-κB 和 LPS 水平,抑制TLR4 過(guò)表達(dá);改善肝病理改變和腸道超微結(jié)構(gòu)損傷;促進(jìn)occludin 和claudin-1 的表達(dá),提示烏藥醇提物可通過(guò)減輕腸道菌群紊亂、改善腸屏障功能障礙、抑制炎癥反應(yīng),減輕ALD 癥狀[32]。

菜薊為菊科菜薊屬植物菜薊(Cynara scolymus L.)的葉。 在急性ALD 小鼠模型中,菜薊提取物可抑制急性酒精性肝損傷小鼠 TLR4 和NF-κB 的表達(dá),提示菜薊提取物通過(guò)抑制TLR4/NF-κB 炎癥通路對(duì)急性ALD 小鼠發(fā)揮預(yù)防保護(hù)作用[37]。

枳椇子為鼠李科枳椇屬植物北枳椇(Hovenia dulcisThunnb.)、枳椇(Hovenia acerbaLindl.)和毛果枳(Hovenia trichocarpaChun et Tsiang)的成熟種子,富含黃酮類化合物二氫楊梅素和槲皮素。 在酒精喂養(yǎng)的慢性肝損傷大鼠模型中,枳椇子提取物可抑制TLR4 通路及其下游炎癥介質(zhì);減少肝產(chǎn)生的LPS;上調(diào)ZO-1 和occludin 的表達(dá),提示枳椇子提取物可能通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)、恢復(fù)腸屏障功能,發(fā)揮保肝作用[33]。

拐棗為鼠李科枳椇屬植物拐棗(Hovenia dulcisThunb.)的果梗。 李寒冰等[38]研究發(fā)現(xiàn),鮮拐棗汁可降低急性酒精肝損傷小鼠腸道中的革蘭氏陰性菌如大腸桿菌,增加革蘭氏陽(yáng)性菌(雙歧桿菌、乳酸桿菌)水平;降低血清中的 NF-κB 及 IL-6 的含量,提示鮮拐棗汁對(duì)酒精致急性肝損傷小鼠的保護(hù)作用,可能是通過(guò)腸-肝軸對(duì)腸道菌群的影響及TLRs 通路的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。

米糠主要是由果皮、種皮、外胚乳、糊粉層和胚加工制成的。 Xiao 等[34]發(fā)現(xiàn),在小鼠ALD 模型中,米糠酚提取物及其微生物代謝物可以增加有益菌群水平,如酸化擬桿菌、乳酸菌,降低致病菌水平,如Muribaculum;緩解酒精導(dǎo)致的 ZO-1、 claudin-1、claudin-4 和REG3G 表達(dá)水平的降低;抑制酒精觸發(fā)的肝LPS-TLR4-NF-κB 通路的激活。 研究表明,米糠酚提取物可改善腸道菌群失調(diào)、腸屏障功能障礙和肝炎癥反應(yīng),緩解ALD。

2.3 其他

葛根和水飛薊是兩種具有肝保護(hù)作用的中草藥。 Feng 等[35]研究發(fā)現(xiàn),在慢性乙醇喂養(yǎng)的小鼠肝損傷模型中,葛根和水飛薊合用可上調(diào)緊密連接蛋白 ZO-1、occludin 和 claudin-4 的表達(dá),抑制肝 LPSTLR4-NF-κB 炎癥信號(hào)通路,提示葛根和水飛薊合用可恢復(fù)腸屏障功能、抑制炎癥反應(yīng),發(fā)揮保肝作用。

桑葚是?？粕僦参锷?Morus albaL.)的果穗,桑葚提取物可明顯加速乙醇的降解,在降低胰島素抵抗的同時(shí)可減輕肝脂肪變性[45-46];蒲公英是菊科蒲公英屬植物蒲公英、堿地蒲公英或同屬數(shù)種植物的干燥全草,蒲公英提取物通過(guò)去除活性氧來(lái)保護(hù)肝免受有毒物質(zhì)的傷害[47]。 Park 等[48]研究顯示,桑葚和白花蒲公英的水提物可通過(guò)降低小鼠大腸厚壁菌門與擬桿菌門比例,緩解酒精性肝脂肪變性;白花蒲公英的水提物對(duì)酒精攝入引起的腸道微生物群落變化的保護(hù)作用更強(qiáng),提示桑椹和白花蒲公英提取物可以減輕慢性酒精攝入引起的腸道菌群失調(diào),緩解酒精性肝脂肪變性。

此外,Choi 等[30]研究報(bào)道,黃粉蟲幼蟲可增加慢性酒精誘導(dǎo)的大鼠肝損傷模型中約氏乳桿菌豐度,改善酒精誘導(dǎo)的菌群失調(diào),發(fā)揮保肝作用。Hwang 等[39]研究發(fā)現(xiàn),在急性酒精誘導(dǎo)的小鼠肝損傷模型中,雙斑蟋可抑制LPS 誘導(dǎo)KCs 細(xì)胞的激活和隨后的炎癥信號(hào)傳導(dǎo),保護(hù)肝免受酒精侵害。

3 總結(jié)與展望

綜上所述,中藥多靶點(diǎn)、多途徑治療疾病的特點(diǎn)與腸道菌群的整體調(diào)節(jié)作用高度吻合,主要通過(guò)改善腸道菌群結(jié)構(gòu)、恢復(fù)腸屏障功能,緩解腸道炎癥反應(yīng)等來(lái)調(diào)節(jié)腸道菌群干預(yù)ALD。

目前中藥通過(guò)腸道菌群干預(yù)ALD 的研究,大多聚焦分析相對(duì)豐度較高的物種,因機(jī)體腸道菌群組成復(fù)雜,仍有大部分菌群有待檢測(cè)與分析;而且,相關(guān)研究多采用單味中藥、中藥組合或復(fù)方對(duì)疾病進(jìn)行干預(yù)治療,中藥有效成分調(diào)控腸道菌群改善ALD的作用機(jī)制研究相對(duì)較少,需進(jìn)一步闡明;從中藥的傳統(tǒng)功效(如性味歸經(jīng)等)看,本文總結(jié)通過(guò)調(diào)控腸道菌群改善ALD 的中藥,歸脾經(jīng)、胃經(jīng)的數(shù)量,遠(yuǎn)多于歸肝經(jīng)、膽經(jīng)的數(shù)量,根據(jù)中醫(yī)理論“脾胃為后天之本”,如何將中藥的傳統(tǒng)理論和功效與腸道菌群和ALD 聯(lián)系起來(lái),也是今后研究需要探索的方向之一。

腸道菌群與中藥之間的相互作用已經(jīng)成為近年來(lái)研究的熱點(diǎn)。 腸道菌群的多樣化和中藥成分的復(fù)雜性,增加了研究的工作量和難度。 近年來(lái),各種組學(xué)技術(shù)發(fā)展迅速,在闡明腸道菌群和中藥作用機(jī)制方面應(yīng)用廣泛,如宏基因組學(xué)、宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)、宏蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)等,今后可考慮將這些技術(shù)更多地應(yīng)用到中藥與腸道菌群相互作用干預(yù)ALD 的研究中,進(jìn)一步深入闡明中藥通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群干預(yù)ALD 的作用機(jī)制[49-50]。 此外,腸道黏膜是機(jī)體最大的黏膜免疫系統(tǒng),是機(jī)體免疫系統(tǒng)的重要組成部分,隨著對(duì)腸道微生態(tài)研究的不斷深入,腸道菌群與腸道黏膜免疫、以至與整個(gè)機(jī)體免疫的相互作用受到廣泛關(guān)注[51],例如乳酸桿菌和雙歧桿菌利用食物中的碳水化合物增加SCFAs,而SCFAs 可通過(guò)GPCR和表觀遺傳機(jī)制發(fā)揮抑制免疫性炎癥的作用[52]。因此,腸道黏膜免疫系統(tǒng)很可能在中藥調(diào)控腸道菌群干預(yù)ALD 過(guò)程中發(fā)揮重要作用,可在今后的相關(guān)研究中深入探討。