腸道微生物群與非酒精性脂肪性肝病的最新研究進(jìn)展

趙 麗，羅 娟，陳 晶

哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院消化內(nèi)科，黑龍江 哈爾濱 150080

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是目前臨床上常見(jiàn)的肝臟疾病，近年來(lái)發(fā)病率逐漸升高，隨著該疾病的進(jìn)一步進(jìn)展可轉(zhuǎn)化為肝硬化或肝細(xì)胞癌。NAFLD的發(fā)生、發(fā)展受多種因素的影響，其中腸道微生物群失調(diào)在該病的發(fā)展中起重要作用。

腸道微生物群是人體新陳代謝和免疫系統(tǒng)的重要組成部分，越來(lái)越多的證據(jù)表明腸道微生物群通過(guò)腸-肝軸來(lái)調(diào)節(jié)與肝臟之間的相互作用，且腸道微生物成分及微生物代謝產(chǎn)物也可通過(guò)影響肝臟內(nèi)膽汁酸的分泌而對(duì)NAFLD的進(jìn)展有促進(jìn)作用。

因此，我們應(yīng)進(jìn)一步探討腸道微生物群在NAFLD發(fā)生、發(fā)展中的可能作用機(jī)制，研究以腸道微生物為基礎(chǔ)的藥物和臨床治療方法，本文主要對(duì)腸道微生物群與NAFLD的最新相關(guān)研究及分子生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行詳盡總結(jié)，還包括以腸道微生物群為治療靶點(diǎn)的抗糖尿病藥物對(duì)NAFLD的治療作用，為NAFLD的診斷與治療提供新的方法和途徑。

1 NAFLD概述

目前NAFLD在世界上最常見(jiàn)的肝病排名中居首位，隨著世界各地經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，人們生活水平逐漸提高，近年來(lái)發(fā)病率呈上升趨勢(shì)[1-2]。引起NAFLD的常見(jiàn)危險(xiǎn)因素包括年齡、生活方式、中樞性肥胖相關(guān)胰島素抵抗和代謝綜合征等[3-5]。然而，NAFLD的詳細(xì)發(fā)病機(jī)制直至目前仍無(wú)顯著的討論及研究成果，NAFLD是一種復(fù)雜且與多因素相關(guān)疾病，各種因素共同介導(dǎo)該疾病的發(fā)生、發(fā)展，有研究表明主要與遺傳、飲食和腸道微生物群等多種因素相關(guān)[6-7]。宏觀(guān)近年，越來(lái)越多的研究表明，腸道微生物群與NAFLD發(fā)病程度呈正相關(guān)趨勢(shì)且比例大幅度提升，腸道微生物群已經(jīng)成為此病的重要影響因素。大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)證明了腸道微生物群對(duì)肝臟功能的顯著影響，其機(jī)制可能是有多種生理過(guò)程參與的，包括能量代謝、肥胖、2型糖尿病(T2DM)等[8-10]。

2 腸道微生物群

腸道微生物群是人體新陳代謝和免疫系統(tǒng)的組成部分，對(duì)人類(lèi)的健康必不可少。據(jù)估計(jì)，人體內(nèi)存在著10～100萬(wàn)億種微生物，其中大部分存在于腸道，特別是在大腸中，最多可達(dá)1014個(gè)，重量最高達(dá)1.5 kg[11-12]，盡管腸道微生物的種類(lèi)繁多，但16S rRNA測(cè)序分析和宏基因組測(cè)序分析等非培養(yǎng)依賴(lài)性技術(shù)可在短時(shí)間內(nèi)對(duì)人體的整個(gè)微生物群進(jìn)行檢測(cè)。這就使我們對(duì)疾病狀態(tài)下的微生物群對(duì)人體健康的影響有了更深刻的認(rèn)識(shí)[13]。大量的證據(jù)表明，腸道微生物群通過(guò)腸-肝軸與肝臟之間相互作用，并涉及多種特定的代謝產(chǎn)物，包括膽汁酸、脂多糖(LPS)和短鏈脂肪酸(SCFAs)等[14]。

3 腸道微生物群失調(diào)與NAFLD

盡管腸道中存在大量的微生物，但在正常的生理環(huán)境下每種微生物的比例和數(shù)量相對(duì)穩(wěn)定。當(dāng)宿主體內(nèi)和外部環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，包括飲食、酒精攝入、抗生素和遺傳因素等均可能會(huì)影響腸道微生物群的穩(wěn)定性，從而導(dǎo)致腸道微生物群失調(diào)[15]。近年來(lái)一些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)為腸道微生物群失調(diào)在肥胖和NAFLD發(fā)展中的作用提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。Membrez等[16]指出，腸道微生物群的改變影響了肝臟和腸道基因的表達(dá)，此過(guò)程主要涉及小鼠體內(nèi)炎癥的變化、激素和代謝水平的異常，并改善了胰島素抵抗。此外，嬰兒接觸抗生素可能會(huì)對(duì)腸道微生物區(qū)群的組成產(chǎn)生長(zhǎng)期的影響，并增加對(duì)肥胖和NAFLD的易感性[17]。Cho等[18]建立了小鼠肥胖模型，通過(guò)低于治療劑量的抗生素來(lái)評(píng)估腸道微生物群的能力和組成的變化。結(jié)果表明腸道微生物組成和肝臟的膽固醇和脂代謝均發(fā)生了顯著變化，同時(shí)腸道內(nèi)SCFAs的生成也隨之增加。

4 腸道微生物群失調(diào)在NAFLD/NASH的作用機(jī)制

4.1 腸-肝軸在胚胎發(fā)育過(guò)程中，肝臟和腸道均起源于腹側(cè)前內(nèi)胚層，因此，二者在解剖關(guān)系和生物學(xué)功能之間存在著內(nèi)在的聯(lián)系[19-20]。在解剖上，肝臟和腸道通過(guò)門(mén)靜脈相連接，肝臟的血液有70%～75%是通過(guò)門(mén)靜脈從腸道供應(yīng)的。同時(shí)，由腸道內(nèi)細(xì)菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物和毒素，可經(jīng)由門(mén)靜脈進(jìn)入肝臟[21]。近年來(lái)研究表明，腸-肝軸功能障礙，包括黏膜通透性的改變、細(xì)菌過(guò)度繁殖和腸道內(nèi)微生物群失調(diào)等均可明顯促進(jìn)NAFLD的發(fā)生、發(fā)展[22]。

4.2 小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)(SIBO)SIBO通常是指十二指腸抽吸培養(yǎng)中存在>105個(gè)集落形成單位(CFU)/ml。臨床表現(xiàn)多以消化不良、腹部不適、腹瀉、腹脹、肝脂質(zhì)沉著癥常見(jiàn)[23]。已有相關(guān)的證據(jù)得出，SIBO在NAFLD患者中很常見(jiàn)，并在NAFLD的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。目前已有多項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究被用來(lái)探討SIBO在NAFLD中的詳細(xì)發(fā)病機(jī)制。Wigg等[24]和Boulangé等[25]研究表明，SIBO通過(guò)增加腸道通透性和促進(jìn)內(nèi)毒素吸收，從而導(dǎo)致腸道炎癥、運(yùn)動(dòng)障礙及腸內(nèi)多種免疫學(xué)改變，這可能與肝臟損傷的發(fā)展有關(guān)。Shanab等[26]證明NASH患者的SIBO與肝白介素-8的釋放和Toll樣受體(TLR)4的表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)，這可能也促進(jìn)了NASH的發(fā)生、發(fā)展。

4.3 微生物代謝產(chǎn)物生物體內(nèi)腸道微生物群的炎癥反應(yīng)途徑需要通過(guò)腸道微生物群、肝臟及免疫系統(tǒng)之間的相互作用才能被激活[27]。在正常情況下，只有較少的腸道微生物代謝產(chǎn)物(包括內(nèi)毒素)通過(guò)腸黏膜屏障進(jìn)入門(mén)脈循環(huán)并到達(dá)肝臟[28]。目前已知內(nèi)毒素與該病的關(guān)系必不可少，而LPS作為內(nèi)毒素的主要成分，與此同時(shí)也是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，LPS在血清中可能被作為天然免疫應(yīng)答的主要激活因子脂多糖結(jié)合蛋白(LBP)所識(shí)別[29]。Ruiz等[30]研究得出，NASH患者的血清LBP水平高于單純脂肪變性患者(P<0.05)，并且血清LBP水平升高與肝組織腫瘤壞死因子-α(TNF-α)表達(dá)上調(diào)有關(guān)，這一結(jié)果證實(shí)了內(nèi)毒素在肥胖患者脂肪性肝炎發(fā)生中的重要作用。值得一提的是，通過(guò)高脂高糖誘導(dǎo)的TLR4突變小鼠比野生型小鼠更易發(fā)生脂肪性肝炎和炎癥相關(guān)因子的過(guò)度表達(dá)。這就提示TLR4信號(hào)通路可能參與肝臟的炎性反應(yīng)過(guò)程[31]。因此，TLR拮抗劑可能是NASH的有效治療藥物，值得進(jìn)一步研究。

4.4 膽汁酸的影響肝臟內(nèi)的膽汁酸來(lái)源于腸道，具有多種生理功能，包括促進(jìn)脂肪和脂溶性維生素在胃腸道內(nèi)吸收，抑制腸道微生物群的過(guò)度生長(zhǎng)和體質(zhì)量的增加[32]。在結(jié)腸中，通過(guò)腸道細(xì)菌介導(dǎo)的修飾作用(包括解聚和二羥基化)使初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸[33]，因此，膽汁酸在NAFLD的發(fā)展中起重要作用。Farnesiod X受體(FXR)是一種已知參與肝臟和腸道膽汁酸代謝的核受體，與G蛋白偶聯(lián)受體-5共同在葡萄糖和能量代謝中具有重要作用，是肝臟中最重要的膽汁酸代謝的核受體。在脂質(zhì)代謝方面，腸道微生物以FXR依賴(lài)的方式來(lái)調(diào)節(jié)脂類(lèi)和脂蛋白的代謝。FXR在NAFLD中的作用關(guān)鍵，其被認(rèn)為可能是治療肝臟膽汁酸異常和脂質(zhì)代謝疾病的一個(gè)潛在治療靶點(diǎn)[34]。為探討腸道微生物群變化與宿主代謝綜合征的關(guān)系，Zhang等[35]用一種強(qiáng)效的FXR拮抗劑甘氨酸-β-胡桃酸來(lái)治療高脂肪喂養(yǎng)的小鼠，8周后觀(guān)察到小鼠肝臟中肥胖相關(guān)代謝紊亂得到明顯改善。這表明肝臟改變與腸道微生物群顯著相關(guān)。

5 以腸道微生物群為基礎(chǔ)的NAFLD/NASH治療

5.1 益生菌、益生素和合生元?jiǎng)游锬Ｐ脱芯勘砻?，益生菌、益生素和合生元?duì)腸道微生物群具有顯著的調(diào)節(jié)作用?？诜嫔⒁嫔睾脱a(bǔ)充合生元可通過(guò)改善異常的脂代謝和腸道微生物群失調(diào)，從而達(dá)到對(duì)NAFLD的治療作用[36]。另一項(xiàng)研究表明，添加益生菌(乳酸菌和雙歧桿菌)可減輕高脂飲食大鼠肝臟內(nèi)脂肪的積累，但是試驗(yàn)組與對(duì)照組相比，腸道通透性的改變無(wú)差異[37]。

5.2 糞便微生物移植(FMT)目前，F(xiàn)MT在NAFLD/NASH治療中的應(yīng)用已有廣泛深入的研究。Zhou等[38]和Le Roy等[39]早期研究表明，F(xiàn)MT能改善肝內(nèi)脂質(zhì)積累、胰島素抵抗和促炎細(xì)胞因子的釋放，因此可以推斷，F(xiàn)MT可能作為調(diào)節(jié)NAFLD患者血脂和糖代謝的一種潛在的治療手段。然而，目前最優(yōu)的FMT方法和細(xì)菌種類(lèi)還需要進(jìn)一步的篩選和鑒定。

5.3 抗糖尿病藥物甘油三酯在肝臟中的過(guò)度沉積可以促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化和活性氧的積累，進(jìn)而引起炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷和纖維化。而胰島素抵抗加速了上述過(guò)程，使NAFLD向NASH、肝硬化甚至肝細(xì)胞癌發(fā)展。因此，新型的抗糖尿病藥物可以改善胰島素抵抗和腸道微生物群失調(diào)從而成為治療NAFLD/NASH的候選藥物[40-41]。目前二甲雙胍因具有良好的改善胰島素敏感性和降低血糖的作用而成為治療T2DM的一線(xiàn)藥物。Shin等[42]通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，用二甲雙胍治療6周可改變高脂肪誘導(dǎo)的肥胖小鼠腸道微生物的組成。Lee等[43]實(shí)驗(yàn)得出二甲雙胍改善了高脂肪誘導(dǎo)小鼠的代謝紊亂，包括高血糖、肥胖和高膽固醇血癥，經(jīng)二甲雙胍治療后小鼠的腸道微生物群組成也發(fā)生了變化。同樣地，另一種抗糖尿病藥物，α-葡萄糖苷酶劑，也使小鼠腸道微生物群中常見(jiàn)菌種的比例發(fā)生了顯著的變化[44]。因此，盡管抗糖尿病藥物對(duì)腸道微生物群的作用機(jī)理尚不清楚，但這些藥物已被證明是控制NAFLD/NASH的一種有前景的治療方案。

6 結(jié)論

NAFLD是一種多因素疾病，健康的生活方式和合理的飲食至關(guān)重要。越來(lái)越多的研究表明，NAFLD的發(fā)生、發(fā)展是多因素共同作用的結(jié)果，而腸道微生物群在多個(gè)因素中的作用不可忽視。雖然以往的研究所觀(guān)察到的腸道微生物區(qū)群的某些變化并不是特定的，且其組成的變化也不是絕對(duì)一致的，但很明顯，以腸道微生物為基礎(chǔ)的NAFLD治療方法是有很大臨床前景的。在今后的研究中將闡明腸道微生物群在NAFLD發(fā)病及進(jìn)展中的地位及確定各種微生物群與該病的發(fā)生、發(fā)展程度的關(guān)系，從而為以腸道微生物群為基礎(chǔ)的NAFLD的治療方法提供新思路。