“口-腸-肝軸”在非酒精性脂肪性肝病中的作用

陳璐 楊妙芳 汪芳裕

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)是指在排除酒精及藥物等肝損傷原因后,出現(xiàn)的以肝細胞彌漫性脂肪變性為主要特點的臨床綜合征,在組織學上分為非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎,以及其相關性肝纖維化、肝硬化和肝癌。隨著肥胖等代謝綜合征的全球流行,我國NAFLD的患病率已經(jīng)超過全球平均水平,高達29.4%,且呈現(xiàn)低齡化趨勢[1]。NAFLD 是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn),常伴發(fā)肥胖、高脂血癥、高血壓病、2型糖尿病等疾病,疾病終末期心血管事件的發(fā)生率、致殘率、致死率明顯高于其他慢性肝病,且肝外腫瘤的發(fā)生率也顯著增高,是人類健康的“隱形殺手”[2]。目前,NAFLD發(fā)病機制尚未完全闡明,現(xiàn)有的臨床治療手段效果不佳。新近研究結果表明口腔疾病與NAFLD存在密切聯(lián)系,口腔菌群紊亂通過調節(jié)免疫炎癥反應、影響代謝穩(wěn)態(tài)等,在NAFLD的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮重要作用[3]。因此,本文旨在綜述“口-腸-肝軸”在NAFLD中的作用,探究NAFLD新的發(fā)病機制與臨床治療新策略。

一、“口-腸-肝軸”在NAFLD中的作用機制

流行病學研究表明,牙周炎、齲齒等口腔疾病與NAFLD發(fā)生和發(fā)展顯著相關[4]。NAFLD和口腔疾病存在共同的危險因素和相似的致病機制,如飲食因素、代謝紊亂和炎癥反應等[5]?？谇痪杭把装Y可能通過間接途徑(“口-腸-肝軸”)和直接途徑(“口-肝軸”)促進NAFLD的發(fā)生發(fā)展(圖1)。

口腔菌群通過“口-腸-肝軸”和“口-肝軸”途經(jīng)促進NAFLD發(fā)生和發(fā)展?？谇痪杭捌涠拘猿煞滞ㄟ^血液循環(huán)易位至肝臟,直接促進NAFLD進程,包括肝細胞脂質沉積、胰島素抵抗、肝星狀細胞活化和肝臟慢性炎癥等;口腔菌群引起的系統(tǒng)性炎癥、免疫細胞和miRNA改變也通過血液循環(huán)達到肝臟,影響肝臟正常功能。此外,口腔菌群通過消化道途徑影響腸道菌群穩(wěn)態(tài)和破壞腸屏障功能,并通過門靜脈促進NAFLD進程。

(一)“口-腸-肝”途徑 口腔、腸道與肝臟在解剖和功能上存在密切聯(lián)系?？谇皇窍赖钠鹗?口腔菌群或其代謝產物隨食糜進入腸道,影響腸道菌群組成、屏障功能和腸道穩(wěn)態(tài),進一步通過調節(jié)“腸-肝軸”,從而在肝病中發(fā)揮重要作用。

口腔疾病與肝臟功能之間的聯(lián)系早在1950年代左右已被提出[6]。2017年Bajaj在腸-肝軸理論基礎上,結合最新的菌群研究結果,首次提出了“口-腸-肝軸”概念,并系統(tǒng)闡述了口腔菌群及其代謝產物通過損傷的腸屏障進入門靜脈系統(tǒng),進一步促進肝硬化及肝移植患者的病情進展并影響其臨床預后[7]。

近年來研究表明,口腔炎癥及菌群與NAFLD之間存在密切聯(lián)系。一方面,NAFLD患者中口腔疾病的患病率顯著增高,如Iwasaki等證實NAFLD患者牙周袋深度超過4 mm的比率顯著高于健康受試者[8]。相關研究結果表明,NAFLD患者及小鼠中牙齦卟啉單胞菌、伴放線放線桿菌等口腔菌群的血清抗體滴度顯著升高,且與疾病進程密切相關[9, 10]。另一方面,口腔疾病也顯著增加NAFLD患病風險,如中重度牙周炎可促進肝纖維化發(fā)生(比值比為2.06)[11]。

脂毒性、氧化應激、腸道菌群紊亂等各種肝內外因素引起的慢性持續(xù)性炎癥反應是NAFLD的主要病理特征之一,也是疾病進展的標志。相關研究結果證實口腔菌群可易位至肝臟,在肝細胞、巨噬細胞中存活,并激活肝細胞IL-6(interleukin 6)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α, TNF-α)等促炎細胞因子及炎癥小體產生和釋放,導致組織損傷,為脂肪肝向肝硬化進展奠定基礎[12, 13]。同時,口腔菌群也被證明可促進腸道和全身炎癥反應[13]。

口腔疾病還可調節(jié)肝臟和循環(huán)中的免疫反應,增加宿主對NAFLD的易感性。例如,牙齦卟啉單胞菌通過破壞三羧酸循環(huán)從而使巨噬細胞M1/M2比例上調[14];牙齦卟啉單胞菌和伴放線放線桿菌促進Th-17分化和IL-17分泌[15];克雷伯菌誘導Th1細胞分化[16],而M1型巨噬細胞、Th17細胞等在NAFLD發(fā)生和發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用[17]。此外,口腔菌群可通過侵入或黏附宿主細胞、抑制炎癥信號傳遞等多種機制逃避免疫清除作用,為自身和其他致病菌創(chuàng)造生存條件,進而導致慢性系統(tǒng)性炎癥反應,促進疾病的發(fā)生和發(fā)展[18]。

另一方面,“腸-肝軸”通過門靜脈、膽汁循環(huán)、體循環(huán)等途徑在NAFLD、酒精性肝病、肝硬化等肝臟疾病中的影響已被普遍接受。近年來相關研究結果顯示,口腔感染可顯著影響腸道穩(wěn)態(tài),包括菌群多樣性下降、菌群組成及代謝功能改變、腸屏障破壞等,進而促進NAFLD疾病進展[19, 20]。小鼠腸道菌群16S rRNA焦磷酸測序結果顯示牙齦卟啉單胞菌感染后腸道菌群多樣性顯著降低,共生菌群及短鏈脂肪酸等代謝產物顯著減少,并加重飲食誘導的肝臟脂肪變性和胰島素抵抗[19]。牙齦卟啉單胞菌口服灌胃小鼠和刺激體外腸上皮細胞均顯示Tjp-1、Tjp-2等緊密連接蛋白表達降低,導致腸上皮間屏障被破壞和腸道炎癥加重[20]。

值得注意的是,“口-腸-肝軸”是一個雙向作用的通路,肝臟和腸道的功能也會影響口腔健康。相關研究證實,代謝紊亂可促進牙周炎進程和口腔菌群失調[21],腸道pH異常及膽汁代謝紊亂可促進口腔菌群易位[22]等。口、腸、肝之間的相互作用,進一步促進NAFLD的疾病進展。因此,靶向“口-腸-肝軸”,阻斷惡性循環(huán),可望成為延緩NAFLD病情、改善疾病預后的新策略。

(二)“口-肝”途徑 口腔菌群感染可促進肝細胞內甘油三酯過度沉積,后者是脂肪肝的特征性病理表現(xiàn)。脂肪肝體內外模型中的研究結果顯示,伴放線聚集桿菌、牙齦卟啉單胞菌等口腔菌群感染促進肝細胞甘油三酯積累、脂滴形成和脂肪變性[23, 12, 10],而肝細胞內形成的脂滴也反過來保護口腔菌群免于自噬溶酶體的清除[24]。肝脂肪堆積會加重線粒體代謝負荷、引起氧化應激和內質網(wǎng)應激,進一步促進NAFLD進展[25]。但口腔菌群對肝細胞線粒體和內質網(wǎng)功能影響的相關研究缺乏,需要進一步研究。

另一方面,牙齦卟啉單胞菌、伴放線放線桿菌等口腔菌群可促進胰島素抵抗,影響葡萄糖代謝[26, 10, 27]。例如,牙齦卟啉單胞菌可抑制肝細胞胰島素信號途徑上關鍵分子的磷酸化和活化,包括胰島素受體底物、糖原合成酶激酶和FoxO1等,導致胰島素抵抗,影響肝細胞代謝功能[26, 27]。

肝間質細胞在正常肝臟功能中也有重要作用,其中肝星狀細胞(hepatic stellate cells, HSC)活化和分泌細胞外基質參與NAFLD進展為肝纖維化的關鍵過程,而口腔菌群可直接或間接地促進這個過程?？谇痪嚎膳cHSC表面受體結合,促進轉化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的自分泌或旁分泌,進而激活Smad等下游信號分子,引起HSC活化[28]。口腔菌群還能促進HSC分泌半乳糖凝集素-3,后者直接促進HSC活化或增加HSC對TGF-β的敏感性[28]。此外,口腔菌群引起的免疫炎癥反應在HSC活化中也有重要作用[29]。

二、基于“口-腸-肝軸”的治療

NAFLD目前主要的治療方法是生活方式干預,如控制食物攝入量、改善飲食結構以及增加運動和能量消耗等,但療效并不確切。“口-腸-肝軸”的提出為NAFLD治療提供了新的策略。

(一)基于口腔炎癥和菌群治療NAFLD 增加刷牙頻率、牙周治療等改善口腔衛(wèi)生的干預方法,在NAFLD治療中有一定作用[30, 31]。韓國進行的橫斷面研究結果顯示,刷牙頻率與NAFLD患病率呈負相關趨勢[31];而另一項多中心臨床試驗結果顯示,相較刷牙組,牙周治療組的丙氨酸氨基轉移酶水平和牙齦卟啉單胞菌IgG抗體滴度下降更加明顯[30]。

調節(jié)口腔菌群的治療也可緩解NAFLD疾病進程。研究表明阿奇霉素局部或全身應用可顯著抑制牙齦卟啉單胞菌引起的肝臟炎癥和纖維化[32],但是廣譜抗生素對菌群穩(wěn)態(tài)影響較大,在NAFLD的治療中尚有爭議。植物成分(如菠蘿蛋白酶等)可通過改善口腔菌群紊亂,緩解牙周炎及其引起的肝脂肪變性[33]。值得一提的是,靶向口腔菌群治療的藥物,如抗牙齦卟啉單胞菌鞭毛抗體、牙齦卟啉單胞菌牙齦蛋白酶小分子抑制劑等在類風濕性關節(jié)炎、阿爾茨海默病等口腔相關的系統(tǒng)性疾病中都有明顯治療效果[34, 35],但是在NAFLD患者中口腔菌群靶向治療的相關研究仍然缺乏,需要進一步的研究。

(二)基于腸道菌群治療NAFLD 服用益生菌、益生元、合生元是傳統(tǒng)的調節(jié)腸道菌群的治療方法,在NAFLD等消化系統(tǒng)疾病中應用廣泛[36]。合生元相較益生菌更加安全和方便保存,具有消炎、抗菌、免疫調節(jié)、影響代謝等特性,近年來在肝臟疾病治療中受到廣泛關注[37]。益生菌、合生元等在齲齒、牙周炎等口腔疾病也有很大應用前景,可改善相關炎癥和菌群失調[38, 39]。此外,糞便微生物移植也是重建腸道菌群穩(wěn)態(tài)的方法之一,通過調節(jié)腸道菌群和代謝,減緩NAFLD進展[40]。

與廣譜抗生素不同,利福昔明是一種僅在腸道發(fā)揮抗菌活性的非全身性抗生素,可通過改善腸道菌群和膽汁代謝穩(wěn)態(tài),進而抑制肝臟脂肪變性和炎癥[41]。FX受體激動劑(如奧貝膽酸)在NAFLD治療中也有顯著療效,可顯著緩解代謝障礙、腸道炎癥和菌群紊亂[42]。此外,改善腸道通透性可作為治療NAFLD的新策略。動物研究表明,戊糖乳桿菌可通過激活免疫反應調節(jié)腸道屏障和通透性,進而抑制飲食誘導的胰島素抵抗、肝脂肪變性和肝纖維化[43]。Kessoku等進行的臨床隨機對照試驗則證明,口服魯比前列酮可通過改善腸道通透性,從而顯著緩解NAFLD患者的肝臟脂肪積累和功能損害[44]。

三、結語和展望

綜上所述,口腔菌群通過“口-腸-肝軸”調節(jié)炎癥反應、腸道穩(wěn)態(tài)及肝臟細胞功能等,促進NAFLD的發(fā)生和發(fā)展。唾液檢測口腔菌群及炎癥指標是無創(chuàng)操作,可能為NAFLD篩查、分型及預后提供新的方法。保持口腔衛(wèi)生、積極防治牙周疾病或許是防治NAFLD的關鍵措施。但是目前“口-腸-肝軸”的相關機制探索仍未完全闡明,需要進一步精確、靶向的特定菌群的相關機制探索和臨床試驗。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。