基于腸道菌群的酒精性肝病發(fā)病機(jī)制及其治療研究進(jìn)展

朱一唯 閆曉風(fēng) 王曉玲 葉?杰 邱豐俊 胡旭東

根據(jù)世界衛(wèi)生組織(WHO)2018年報(bào)告，2016年因?yàn)E用酒精導(dǎo)致死亡的人數(shù)約為300萬人，給家庭和社會(huì)帶來巨大危害。酒精濫用會(huì)導(dǎo)致包括肝臟、腸道和大腦等多器官損害，尤其是參與酒精代謝的肝臟，隨著飲酒劑量的增加，酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)的患病風(fēng)險(xiǎn)隨之上升[1]。對(duì)于酒精性肝病發(fā)病機(jī)制的研究目前主要集中在氧化應(yīng)激、脂質(zhì)代謝紊亂、脂肪組織與肝臟之間相互作用等方面。近幾年，大量研究表明腸道菌群在酒精性肝病發(fā)生發(fā)展過程中也發(fā)揮著重要作用。酒精可通過改變腸道菌群的組成、數(shù)量以及產(chǎn)物，或者通過破壞腸壁屏障功能影響腸道菌群和產(chǎn)物的肝臟易位，最終促進(jìn)酒精性肝病的發(fā)生和進(jìn)展。本綜述重點(diǎn)探討腸道菌群在酒精性肝病發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制以及基于腸道菌群調(diào)控治療酒精性肝病的研究進(jìn)展。

一、肝外機(jī)制

(一)酒精通過改變腸道菌群的組成和數(shù)量促進(jìn)酒精性肝病發(fā)生和進(jìn)展 人體內(nèi)的微生物絕大部分在腸道中，其中細(xì)菌約占腸道菌群總量的90%。近期Bj?rkhaug ST等[2]通過16S rRNA測(cè)序分析糞便微生物組成，通過短鏈脂肪酸(SCFA)定量和宏基因組分析(PICRUST)來評(píng)估腸道微生物功能，分析了酗酒患者、低飲酒患者和無飲酒患者之間的腸道菌群組成和功能差異，發(fā)現(xiàn)在菌群的門水平上，酗酒患者的擬桿菌門相對(duì)豐度較高[3]。擬桿菌門在酒精性肝病中起重要作用，其是一類含有內(nèi)毒素(LPS)的革蘭陰性兼性厭氧菌，是腸道優(yōu)勢(shì)菌門中隨著時(shí)間推移變化最不穩(wěn)定的一類細(xì)菌[4]。在菌群的屬水平上，擬桿菌門中的梭菌屬、羊腸菌屬和釘螺屬相對(duì)豐度較高，而羊腸菌屬可能產(chǎn)生促炎因子[5]。

酒精既能改變?nèi)说哪c道菌群，也能改變小鼠的腸道菌群，菌群的變化主要集中在小腸中。與正常飲食小鼠相比，酒精喂養(yǎng)小鼠的腸道菌群中擬桿菌門和疣微菌門數(shù)量顯著增加，而厚壁菌門中的細(xì)菌，尤其是其中的乳酸桿菌數(shù)量明顯減少[6]。Llopis等[7]實(shí)驗(yàn)表明，將一例重度酒精性肝炎患者的腸道菌群移植到正常小鼠腸道內(nèi)，小鼠出現(xiàn)嚴(yán)重的肝臟炎癥和壞死。將酒精性肝病患者的腸道菌群移植至無菌小鼠腸道內(nèi)，無菌小鼠比正常小鼠出現(xiàn)更加明顯的肝損傷、脂肪變性和炎癥[8]。

(二)酒精通過破壞腸道屏障的完整性促進(jìn)酒精性肝病發(fā)生和進(jìn)展 腸道屏障就像一道墻將腸道菌群與機(jī)體內(nèi)環(huán)境隔開，這道墻不僅是由并列的腸上皮細(xì)胞通過緊密連接蛋白形成的可選擇性滲透的物理屏障，而且腸道內(nèi)還有黏液黏附在上皮細(xì)胞上，使其具有免疫特性。酒精及其代謝衍生物(特別是乙醛)會(huì)改變細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，導(dǎo)致上皮細(xì)胞緊密連接被破壞和腸道通透性增加，肝臟內(nèi)出現(xiàn)內(nèi)毒素和肝細(xì)胞損傷[9]。酒精還能通過上調(diào)腸道上皮細(xì)胞中MicroRNAs(如miR-122、miR-212)表達(dá)來抑制緊密連接蛋白zonula occludens 1生成，從而降低腸道上皮細(xì)胞的緊密連接作用，增加腸道通透性[10]。

酒精也可以通過改變腸道菌群的代謝產(chǎn)物，如飲酒后減少短鏈脂肪酸(如丁酸等)生成，從而減少緊密連接蛋白和黏蛋白的表達(dá)，使腸道上皮細(xì)胞之間緊密性變差，最終導(dǎo)致腸道屏障破壞、腸道通透性增加和黏膜免疫降低[11]。當(dāng)恢復(fù)丁酸在腸道內(nèi)的含量時(shí)，酒精誘導(dǎo)的肝臟損傷和炎癥也得到了改善[12]。

此外，酒精還能通過減少腸道上皮細(xì)胞的黏液分泌，破壞腸道屏障的完整性。腸道上皮細(xì)胞黏液豐富度的恢復(fù)，可以改善酒精誘導(dǎo)的小鼠肝損傷[13]。酒精可能通過激活法尼氏受體(FXR)抑制膽汁酸誘導(dǎo)的抗菌凝集素和肽產(chǎn)生來誘導(dǎo)小鼠腸道菌群失調(diào)[14]。研究證實(shí)，酒精可通過降低腸內(nèi)吲哚-3-乙酸水平減少白細(xì)胞介素(IL)-22表達(dá)，導(dǎo)致小腸上皮細(xì)胞中抗菌凝集素再生胰島源蛋白3γ(Reg3g)的表達(dá)降低，從而導(dǎo)致細(xì)菌轉(zhuǎn)移到肝臟并引起脂肪性肝炎；通過基因工程菌產(chǎn)生IL-22可誘導(dǎo)Reg3g生成，減少酒精誘導(dǎo)的脂肪性肝炎[15]。

二、肝內(nèi)機(jī)制

(一)酒精通過引起腸道菌的肝臟易位促進(jìn)酒精性肝病發(fā)生和進(jìn)展 易位腸道菌在肝臟中可直接引起肝細(xì)胞損傷。與健康人對(duì)照相比，酒精性肝硬化患者腸道中糞桿菌科的數(shù)量增加了27倍，在硬化的肝臟和腹水中有明顯易位[16]。此外，酒精還可通過抑制胃酸分泌增加腸道腸球菌數(shù)量，腸球菌通過門靜脈易位至肝臟，與肝臟庫(kù)普弗巨噬細(xì)胞的Toll樣受體(TLR)-2結(jié)合后，激活庫(kù)普弗巨噬細(xì)胞中的NF-κB炎癥信號(hào)通路，誘導(dǎo)分泌炎癥細(xì)胞因子IL-1β，從而導(dǎo)致肝臟炎癥和肝細(xì)胞損傷[17]。

(二)酒精通過增加菌群產(chǎn)物的肝臟易位促進(jìn)酒精性肝病發(fā)生和進(jìn)展 酒精可促進(jìn)腸道菌群中的細(xì)菌釋放內(nèi)毒素和肽聚糖，通過受損的腸道屏障進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)并抵達(dá)肝臟，而后內(nèi)毒素和肽聚糖分別與庫(kù)普弗巨噬細(xì)胞上的病原識(shí)別受體TLR4/CD14復(fù)合物和TLR2結(jié)合，激活庫(kù)普弗巨噬細(xì)胞中的下游通路，誘導(dǎo)IL-1β、IL-8和IL-18的分泌，最終導(dǎo)致肝臟炎癥和損傷。對(duì)TLR4受體敲除小鼠進(jìn)行酒精喂養(yǎng)，其肝臟損傷和炎癥較正常小鼠明顯減輕[18]。

腸道菌群還包括真菌、古菌等微生物種群。長(zhǎng)期攝入酒精能增加腸道真菌的數(shù)量，促進(jìn)β-葡聚糖生成。β-葡聚糖易位至肝臟，與庫(kù)普弗巨噬細(xì)胞上的C型凝集素受體結(jié)合，激活庫(kù)普弗巨噬細(xì)胞中的炎癥小體，從而誘導(dǎo)炎癥細(xì)胞因子IL-1β的表達(dá)和分泌，引起肝臟炎癥、肝細(xì)胞損傷和脂肪變性[19]。此外，酒精還可促進(jìn)白色念珠菌產(chǎn)生白色念珠菌素，白色念珠菌素易位肝臟后，會(huì)導(dǎo)致炎癥細(xì)胞因子IL-1和趨化因子CXCL-1、CXCL-2的增加，最終引發(fā)肝臟損傷[20]。

三、基于腸道菌群調(diào)控治療酒精性肝病

戒酒是酒精性肝病治療的基礎(chǔ)，但由于酒精依賴癥狀的存在，戒酒對(duì)于酒精性肝病患者很難實(shí)現(xiàn)。目前治療酒精性肝病的主要臨床方案是：使用激素減輕肝臟炎癥；使用腫瘤壞死因子(TNF)-α抗體減少TNF-α表達(dá)，減輕肝臟炎癥；使用乙酰半胱氨酸等還原劑(如谷胱甘肽)減少氧化應(yīng)激；對(duì)于終末期肝病，肝臟移植是首要方案。臨床及實(shí)驗(yàn)研究表明，腸道菌群調(diào)節(jié)是酒精性肝病治療的一個(gè)新方向。

(一)抗生素 實(shí)驗(yàn)和臨床前研究表明，用抗生素治療可以減少革蘭陰性菌并預(yù)防酒精性肝病。然而，由于對(duì)抗生素耐藥性和可能的肝副作用的擔(dān)心，目前在酒精性肝病患者中進(jìn)行抗生素治療的研究比較少。利福昔明是一種不可吸收抗生素，已經(jīng)在酒精性肝病中進(jìn)行了測(cè)試，并被批準(zhǔn)在酒精性肝病和非酒精性肝病肝硬化患者中進(jìn)行預(yù)防和治療。利福昔明是第一個(gè)非氨基糖甙類腸道抗生素，也是一種廣譜、低吸收性的抗生素，能夠調(diào)節(jié)腸道微生物的成分，并且沒有其他化合物如甲硝唑的副作用[21]。實(shí)驗(yàn)證明，利福昔明能降低酒精誘導(dǎo)的小腸中菌群增多和門靜脈中內(nèi)毒素增多，同時(shí)也能降低肝臟中病原識(shí)別受體TLR-2和TLR-4的mRNA水平，提示利福昔明改善酒精性肝病的機(jī)制可能涉及微生物相關(guān)的先天免疫反應(yīng)[22]。

(二)益生菌 益生菌治療比抗生素治療更安全，患者有更好的依從性。對(duì)12名酒精性肝病患者使用干酪乳桿菌凍干粉治療4周，結(jié)果顯示，與安慰劑組比較，服用干酪乳桿菌凍干粉組患者肝臟功能顯著改善，同時(shí)內(nèi)毒素水平顯著降低[23]。禁酒聯(lián)合乳桿菌/糞鏈球菌治療60名酒精性肝病患者7天，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與禁酒聯(lián)合安慰劑組相比，禁酒聯(lián)合乳桿菌/糞鏈球菌治療可顯著改善腸道菌群失調(diào)，并減少TNF-α和內(nèi)毒素產(chǎn)生[24]。此外，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，使用益生菌改善大鼠酒精性肝病的機(jī)制與其改善腸道屏障功能、抑制炎癥有關(guān)[25]。

(三)益生元 在酒精性肝病中使用益生元的臨床數(shù)據(jù)還不多。實(shí)驗(yàn)證明，對(duì)酒精喂養(yǎng)的小鼠使用低聚糖，可以通過恢復(fù)宿主部分抗菌凝集素蛋白R(shí)eg3g的表達(dá)，從而減少細(xì)菌過度生長(zhǎng)，改善酒精性脂肪性肝炎[6]。實(shí)驗(yàn)研究還表明，合生素可增加腸道內(nèi)的短鏈脂肪酸含量和短鏈脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，從而減輕酒精導(dǎo)致的肝臟損傷和肝臟炎癥[26]。

(四)糞便移植 研究表明，將健康人糞便移植至慢性酒精喂養(yǎng)的小鼠體內(nèi)，可改善小鼠因酒精導(dǎo)致的焦慮和抑郁癥狀[27]。實(shí)驗(yàn)還證明，將酒精性肝病耐受小鼠的糞便移植到酒精性肝病敏感小鼠的腸道中，可改善小鼠的酒精性肝病[28]。因此，糞便移植可能是治療酒精性肝病新方法。

(五)天然產(chǎn)物 天然產(chǎn)物通過調(diào)節(jié)腸道菌群治療酒精性肝病已有了初步研究。亞麻籽油主要成分α-亞麻酸可降低變形菌門在酒精喂養(yǎng)小鼠腸道菌群中的比例，同時(shí)減少內(nèi)毒素生成，從而減輕小鼠肝臟的損傷[29]。菊粉可以通過增加乳桿菌、乳酸桿菌和乳球菌的數(shù)量，減少副薩特菌的比例，改善酒精導(dǎo)致的腸道菌群紊亂；同時(shí)其通過抑制LPS-TLR4-巨噬細(xì)胞軸，改善酒精所致肝臟損傷[30]。

(六)其他方法 酒精性肝病除了可通過上述恢復(fù)腸道菌群平衡、調(diào)節(jié)菌群產(chǎn)物的方法進(jìn)行治療外，還可通過改善腸道屏障功能進(jìn)行治療。有研究證實(shí)，在酗酒患者和酒精喂養(yǎng)小鼠的糞便樣本中，乳酸桿菌豐度降低導(dǎo)致長(zhǎng)鏈脂肪酸合成減少，引發(fā)腸道屏障功能障礙，而補(bǔ)充長(zhǎng)鏈脂肪酸能恢復(fù)腸道屏障功能并改善酒精導(dǎo)致的小鼠肝臟損傷[31]。另有研究表明，通過法尼氏受體激動(dòng)劑fexaramine或過表達(dá)成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)-19也能夠恢復(fù)腸道屏障功能，從而改善酒精造成的肝臟損傷[32]。

四、小結(jié)

腸道菌群在酒精性肝病的發(fā)生發(fā)展過程中起到了重要作用。腸道菌群的組成、數(shù)量及其產(chǎn)物在酒精作用下發(fā)生改變，有些通過破壞腸道屏障影響肝臟對(duì)酒精的吸收代謝，有些則通過被破壞的腸道屏障直接進(jìn)入肝臟中，造成肝臟損傷和炎癥，最終導(dǎo)致酒精性肝病的發(fā)生和進(jìn)展。目前臨床上缺乏治療酒精性肝病的有效方法，以腸道菌群為靶點(diǎn)，使用抗生素、益生菌、益生元、天然產(chǎn)物、糞便移植等方法進(jìn)行調(diào)控將是未來治療酒精性肝病的一個(gè)重要手段。