腸道菌群與代謝相關(guān)脂肪性肝病

張璐 陳愛華 吳清明

人體腸道微生物群是由近百萬億個(gè)細(xì)菌、真菌、病毒和古生菌構(gòu)成的微生態(tài)系統(tǒng)。其中細(xì)菌占絕大部分，包含500～1 000個(gè)菌種，主要分為厚壁菌門、擬桿菌門、放線桿菌門和變形菌門。腸道微生物群及其代謝產(chǎn)物在人體消化、吸收、代謝、免疫及生物合成等諸多生理環(huán)節(jié)中發(fā)揮重要的作用，被譽(yù)為人體新陳代謝的核心調(diào)節(jié)器、新型的虛擬代謝器官[1-3]。代謝相關(guān)脂肪性肝病(MAFLD)是全球常見的慢性肝病，近年來MAFLD的患病率呈不斷上升的趨勢(shì)，全球患病率由2016年的25%增長(zhǎng)到2022年的32%[4]。MAFLD由非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的概念發(fā)展而來[5]，其病理生理機(jī)制至今尚未完全闡明，近年來提出的“多次打擊”學(xué)說，即胰島素抵抗(IR)、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能障礙、腸道菌群失調(diào)等多種因素共同作用于遺傳易感性患者，誘發(fā)其肝細(xì)胞脂質(zhì)蓄積從而導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生[6]。其中腸道菌群方面的研究最引人矚目，取得了不少進(jìn)展。本文就此作一概述。

一、腸道菌群的改變與MAFLD

1.腸道菌群的改變與MAFLD的發(fā)生

多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，MAFLD患者存在腸道菌群組成及豐度改變，在門水平上，變形菌門豐度增加；在屬水平上，擬桿菌屬(Bacteroides)、普雷沃氏菌屬(Prevotella)和鏈球菌屬(Streptococcus)豐度增加，瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、糞球菌屬(Coprococcus)和糞桿菌屬(Faecalibacterium)豐度降低[7-9]。除細(xì)菌菌落改變外，還發(fā)現(xiàn)NAFLD患者腸道真菌菌落中白色念珠菌和毛霉菌屬豐度增加，布拉氏酵母菌豐度降低[10]。同樣，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中觀察到NAFLD小鼠在門水平上，變形菌門豐度增加及厚壁菌/擬桿菌的比例降低；在科水平上脫硫弧菌科(Desulfovibrinaceae)豐度增加、瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)豐度降低；在屬水平上杜氏桿菌屬(Dubosiella)豐度增加、擬桿菌屬豐度降低[11]。此外，還發(fā)現(xiàn)某些特定菌群對(duì)NAFLD的影響，如將高酒精產(chǎn)量的肺炎克雷伯菌移植到小鼠腸道中可誘導(dǎo)小鼠發(fā)生NAFLD[12]。

2.腸道菌群改變與MAFLD的病程進(jìn)展

有研究發(fā)現(xiàn)NAFLD不同階段均伴有不同的腸道菌群組成特征，且某些特定菌的富集或耗竭與病情進(jìn)展有關(guān)。Schwimmer等[13]觀察到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患兒糞便微生物組不僅多樣性低于單純性非酒精性脂肪性肝炎(NAFL)患兒，還富集編碼合成內(nèi)毒素脂多糖(LPS)的基因，同時(shí)發(fā)現(xiàn)高豐度的普雷沃氏菌與肝纖維化嚴(yán)重程度有關(guān)。Lee等[14]發(fā)現(xiàn)非肥胖NAFLD患者肝纖維化嚴(yán)重程度與腸桿菌科和絨毛桿菌科的豐度呈正相關(guān)，與瘤胃球菌科的豐度呈負(fù)相關(guān)；此外，還發(fā)現(xiàn)非肥胖NAFLD患者糞便樣本中的總膽汁酸及丙酸水平隨著肝纖維化進(jìn)展而升高。在一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，NAFLD病程進(jìn)展伴有腸道菌群改變，嗜木聚糖真桿菌(Eubacterium Xylanophilum)、黏液螺旋菌(Mucispirillum)、Dubosiella的富集及斷鏈真桿菌(Eubacterium Fissicatena)、羅姆布茨菌(Romboutsia)、阿克曼氏菌(Akkermansia)的耗竭均與NASH發(fā)生纖維化有關(guān)[11]。以上研究結(jié)果提示腸道菌群及其代謝產(chǎn)物作為無創(chuàng)性生物標(biāo)志物，在診斷MAFLD及預(yù)測(cè)病情進(jìn)展上具有臨床應(yīng)用價(jià)值。

二、基于腸-肝軸的作用機(jī)制

腸-肝軸是腸道菌群及其代謝產(chǎn)物與肝臟相互作用影響的生理解剖基礎(chǔ)，二者通過膽道、門靜脈和循環(huán)系統(tǒng)形成雙向聯(lián)系。肝臟血供大部分來自收集腸道靜脈血液的門靜脈，而腸道菌群及其代謝產(chǎn)物可通過門靜脈到達(dá)肝臟，從而激活肝臟免疫反應(yīng)。肝臟也可合成部分生物活性物質(zhì)，經(jīng)膽道和循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)入腸道，進(jìn)而調(diào)節(jié)腸道功能。腸-肝軸的紊亂在MAFLD的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用，包括腸道微生物群的改變、腸道屏障的破壞和肝臟炎癥反應(yīng)。

1.肝臟炎癥反應(yīng)

腸道屏障是人體抵御病原體入侵的第一道防線，也是維持腸-肝軸穩(wěn)定的核心。當(dāng)腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致腸道屏障功能受損、腸道通透性增加，細(xì)菌及其衍生代謝產(chǎn)物，如病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)脂多糖、β-葡聚糖及細(xì)菌病毒RNA等多種促炎成份易位進(jìn)入血液循環(huán)，通過門靜脈到達(dá)肝臟，激活肝Kupffer細(xì)胞和肝星狀細(xì)胞，觸發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)產(chǎn)生腸源性內(nèi)毒素血癥，最終導(dǎo)致肝細(xì)胞脂肪蓄積、肝細(xì)胞損傷及肝纖維化，進(jìn)而促進(jìn)MAFLD的發(fā)生及病程進(jìn)展[15]。

2.膽汁酸代謝循環(huán)障礙

肝細(xì)胞以膽固醇為原料合成初級(jí)膽汁酸并經(jīng)膽道排入腸腔，在某些腸道菌群的代謝作用下形成次級(jí)膽汁酸(SBA)。膽汁酸能乳化脂肪促進(jìn)脂類物質(zhì)的吸收，還可作用于法尼醇X受體(FXR)和G蛋白耦聯(lián)受體5(TGR5)發(fā)揮重要的生理調(diào)節(jié)作用。FXR主要存在于肝臟和腸道，是調(diào)節(jié)膽汁酸(BAs)代謝及糖脂代謝的重要受體[16]，SBA與FXR結(jié)合可抑制膽汁酸分泌形成負(fù)反饋調(diào)節(jié)，還能產(chǎn)生抗菌肽維護(hù)腸道微生態(tài)穩(wěn)定[17]，SBAs與TGR5結(jié)合可通過促進(jìn)胰高血糖素肽-1的表達(dá)起到調(diào)節(jié)血糖和改善IR等作用。腸道菌群失調(diào)可導(dǎo)致BAs代謝紊亂，從而干擾肝臟脂代謝，引起肝細(xì)胞脂肪蓄積、肝細(xì)胞損傷及纖維化的發(fā)生。

3.膽堿代謝障礙

膽堿在維持肝細(xì)胞膜完整性、調(diào)節(jié)脂代謝上起到重要作用。部分腸道菌群可表達(dá)三甲胺裂解酶分解膽堿生成三甲胺(TMA)，降低膽堿生物利用度，導(dǎo)致肝細(xì)胞脂肪蓄積、肝細(xì)胞損傷，從而誘發(fā)MAFLD。TMA可在肝臟轉(zhuǎn)化為三甲N-氧化物(TMAO)，進(jìn)一步誘導(dǎo)IR、肝細(xì)胞脂肪變性[18]。有研究發(fā)現(xiàn)，肝臟脂肪變性患者血漿中N,N,N,-三甲基-5-氨基戊酸(TMAVA)水平升高，其可降低肉堿合成并抑制肝臟脂肪酸氧化，進(jìn)而促進(jìn)小鼠發(fā)生脂肪變性[19]。

4.短鏈脂肪酸生成減少

某些腸道微生物還能通過分解膳食纖維產(chǎn)生對(duì)機(jī)體有益的短鏈脂肪酸(SCFAs)，如乙酸、丙酸和丁酸。SCFAs具有營(yíng)養(yǎng)腸上皮細(xì)胞、維護(hù)腸道屏障功能穩(wěn)定的作用，還可通過作用于G蛋白耦聯(lián)受體信號(hào)傳導(dǎo)通路，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)、代謝調(diào)節(jié)和抗腫瘤等諸多作用[20]。此外，SCFAs還能通過激活A(yù)MP活化的蛋白激酶、表達(dá)脂肪酸氧化基因和阻斷巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)來改善肝細(xì)胞脂肪變性[21]。研究發(fā)現(xiàn)NAFLD患者腸道中產(chǎn)SCFAs的瘤胃球菌豐度降低[7]。

5.內(nèi)源性酒精的產(chǎn)生

腸道菌群介導(dǎo)的內(nèi)源性酒精過量產(chǎn)生已證實(shí)與NAFLD的發(fā)生有關(guān)。Yuan等[12]發(fā)現(xiàn)，在糞便菌群移植之前選擇性消除高酒精產(chǎn)量的肺炎克雷伯菌株，可預(yù)防受體小鼠發(fā)生NAFLD。Li等[22]研究發(fā)現(xiàn)肺炎克雷伯菌可通過體內(nèi)2，3-丁二醇發(fā)酵途徑產(chǎn)生酒精，進(jìn)而誘導(dǎo)肝細(xì)胞脂肪變性。

三、針對(duì)腸道菌群的靶向治療

目前各國(guó)尚無經(jīng)藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于治療MAFLD的藥物，通過靶向腸道菌群及其相關(guān)代謝產(chǎn)物來治療MAFLD的手段方興未艾。

1.合理膳食、運(yùn)動(dòng)

不同的膳食模式和運(yùn)動(dòng)可通過改變腸道菌群組成及豐度來改善MAFLD。Shierski-Kind等[23]將從進(jìn)食8周極低熱量飲食的肥胖女性腸道中獲取的腸道微生物群移植到無菌小鼠中，發(fā)現(xiàn)接受移植后的小鼠腸道微生物群重組及多樣性增加，進(jìn)而減少其體內(nèi)脂肪堆積并改善葡萄糖耐量。一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，有氧運(yùn)動(dòng)和飲食干預(yù)可改變NAFLD患者腸道菌群結(jié)構(gòu)、提高腸道微生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，從而改善肝細(xì)胞脂肪變性[24]。

2.微生態(tài)制劑(益生菌、益生元、后生元)

益生菌是指對(duì)宿主健康有益的活性微生物，常用的傳統(tǒng)益生菌包括乳酸桿菌、雙歧桿菌、鏈球菌等。近年來更多的人體有益菌被發(fā)現(xiàn)，如普拉梭桿菌、嗜黏蛋白-阿克曼氏菌、脆弱擬桿菌，它們被稱為下一代益生菌[25]。益生菌可通過恢復(fù)腸道菌群組成，減少腸道來源的LPS，維護(hù)腸道屏障功能及降低炎癥因子水平來改善NAFLD。有研究發(fā)現(xiàn)嗜黏蛋白-阿克曼氏菌可通過多種分子機(jī)制減輕NAFLD小鼠肝細(xì)胞脂肪變性、改善肝臟炎癥狀態(tài)[26]。

益生元是指不被人體消化的、利于腸道有益菌生長(zhǎng)的物質(zhì)，可選擇性地優(yōu)化腸道微生物群的組成，如乳果糖、低聚果糖、低聚半乳糖和β-葡聚糖等。一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)提示，益生元可顯著降低NAFLD患者血清甘油三酯、膽固醇、轉(zhuǎn)氨酶及C反應(yīng)蛋白水平[27]。

后生元是指對(duì)宿主健康有益的滅活細(xì)菌或其成分，包括腸道菌群代謝產(chǎn)物，如SCFAs、胞外多糖、細(xì)胞壁片段等[28]。后生元是非活菌成分，其療效的發(fā)揮較活的益生菌更具有穩(wěn)定性。Pan等[29]研究發(fā)現(xiàn)副干酪乳桿菌制備的后生元可通過調(diào)節(jié)腸道微生物群和肝臟代謝來預(yù)防NAFLD發(fā)生。

3.糞菌移植(FMT)

FMT是指將從健康供體糞便中獲取的腸道微生物群移植到受體胃腸道中，恢復(fù)受體腸道微生態(tài)平衡并重新建立定植抵抗[30]，被用于治療與腸道生態(tài)失調(diào)相關(guān)疾病，如復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染、炎癥性腸病、腸易激綜合征、肥胖等。最新研究表明，F(xiàn)MT可通過改善腸道微生物群失調(diào)來減少肝細(xì)胞脂肪蓄積，從而改善NAFLD[31]。Craven等[32]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)同種異體FMT治療可顯著降低NAFLD患者腸道通透性，減少菌群及相關(guān)代謝產(chǎn)物易位。但FMT在臨床的廣泛運(yùn)用還需解決菌群供體選擇困難、后期樣品制備方法不完善及給藥方式(劑量、頻率、途徑)缺乏標(biāo)準(zhǔn)化等問題。

4.抗菌藥物治療

利福昔明是一種不被腸道吸收的口服廣譜抗生素，可通過抑制腸道微生物群過度增殖、減少菌群易位發(fā)揮抗炎作用。Abdel-Razik等[33]研究表明，經(jīng)利福昔明治療后NASH患者血清轉(zhuǎn)氨酶、內(nèi)毒素和炎癥因子水平顯著降低，IR及肝細(xì)胞脂肪變性得到有效緩解。此外，利福昔明還具有優(yōu)生特性，可短期內(nèi)增加腸道雙歧桿菌等有益菌豐度[34]。

噬菌體療法(PT)是一種可精準(zhǔn)靶向消除特定細(xì)菌的新型抗菌治療方法。隨著抗生素耐藥問題日益嚴(yán)重，PT再現(xiàn)引起了研究熱潮。噬菌體具有高度宿主特異性，能夠選擇性根除病原菌而不干擾腸道其他菌群。在動(dòng)物模型中，用噬菌體特異性靶向消除高產(chǎn)酒精的肺炎克雷伯菌株后，可阻止小鼠發(fā)生NAFLD[12]。在未來還需大量隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)探索PT對(duì)MAFLD的療效。

5.調(diào)節(jié)腸道菌群代謝產(chǎn)物

FXR激動(dòng)劑的代表藥物奧貝膽酸已被證實(shí)可改善肝細(xì)胞脂肪變性、纖維化和門靜脈高壓。有研究發(fā)現(xiàn)奧貝膽酸能通過改變腸道微生物群組成、修復(fù)腸道受損屏障，來改善NAFLD[35]。回腸膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白抑制劑(IBATi)能抑制BAs在回腸的重吸收，增加BAs排泄。Matsui等[36]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)IBATi可增加NAFLD小鼠腸道微生物群的多樣性并可顯著降低血清低密度脂蛋白膽固醇水平及NAFLD活動(dòng)評(píng)分。熊去氧膽酸(UDCA)是一種具有親水性的SBA，在NASH小鼠模型中，UDCA治療可恢復(fù)腸道微生物群，維護(hù)腸道屏障完整性并減輕肝臟炎癥[37]。此外，Zhao等[38]研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，外源性補(bǔ)充丁酸鈉可通過提高胰島素誘導(dǎo)基因活性及刺激肝激酶B1來減輕肝脂肪變性并改善肝功能。

6.中藥治療

某些中藥成分及復(fù)方制劑也可通過調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡，發(fā)揮改善MAFLD的作用。如小檗堿、甜菜堿、姜黃素、甘草酸二銨等中藥成分可通過調(diào)節(jié)腸道菌群、增加SCFAs產(chǎn)生、恢復(fù)腸道屏障穩(wěn)定，還可通過緩解IR、調(diào)節(jié)脂代謝、減輕炎癥反應(yīng)等多種分子途徑改善NAFLD[39]。同樣，有研究表明一種名為左貴江塘青感方的中藥制劑也可通過調(diào)節(jié)腸道微生物群組成并提高SCFAs水平來減少肝細(xì)胞脂肪蓄積[40]。

7.其他靶向腸道菌群的治療

腸堿性磷酸酶(IAP)是堿性磷酸酶家族的一種亞型，可水解非特異性磷酸酯鍵，被視為腸道屏障的一部分，在維護(hù)腸道微生態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用[41]。有研究表明IAP可通過去磷酸化作用消除腸道內(nèi)毒素LPS的毒性來減輕腸道炎癥并緩解IR[42]。Liu等[43]發(fā)現(xiàn)肝硬化患者糞便中IAP活性降低，口服IAP可保護(hù)腸道黏膜屏障并通過抑制Toll樣受體4介導(dǎo)的信號(hào)通路，防止肝纖維化的進(jìn)展。

四、總結(jié)

腸道菌群通過腸-肝軸參與介導(dǎo)MAFLD的發(fā)生發(fā)展。靶向腸道菌群及其代謝產(chǎn)物來防治MAFLD是一種潛在治療手段，也是目前的研究熱點(diǎn)。在未來需要更多的研究去探索腸道菌群與MAFLD關(guān)聯(lián)的潛在分子機(jī)制及途徑并找出與MAFLD相關(guān)的特定菌群，以更好地實(shí)現(xiàn)MAFLD的精準(zhǔn)靶向治療。同時(shí)，也需要大量的臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)去驗(yàn)證針對(duì)腸道菌群的靶向治療對(duì)MAFLD患者的安全性及有效性。此外，目前針對(duì)腸道微生物群的研究大多局限在細(xì)菌層面，對(duì)于腸道真菌及病毒對(duì)MAFLD的影響知之甚少，需要更多的試驗(yàn)去研究其他腸道微生物與機(jī)體疾病的聯(lián)系。最后，考慮到MAFLD的疾病異質(zhì)性，在做相關(guān)研究時(shí)應(yīng)分不同亞型，研究各自的腸道菌群特點(diǎn)，在治療上也應(yīng)采取個(gè)性化治療方案。