腸道菌群在非酒精性脂肪性肝病發病機制中的研究進展

席春暉(綜述)，馮志松(審校)

(川北醫學院附屬醫院消化內科，四川 南充 637000)

非酒精性脂肪肝性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指除酒精和其他明確肝損害因素所致的、以彌漫性肝細胞大泡性脂肪變為主的臨床病理綜合征，包括單純性脂肪性肝病以及由其演變的脂肪性肝炎和肝硬化。NAFLD在美國及世界范圍內是最常見的肝功能紊亂的原因，并有發展為肝細胞肝癌和肝衰竭的潛在危險[1]。肥胖、胰島素抵抗和脂肪酸氧化障礙導致脂質在肝臟的異常沉積，并促使NAFLD的形成與發展。近年來國內外研究顯示，腸道菌群可能在NAFLD的發病機制中起著重要作用。本文就腸道菌群在NAFLD發病機制中的研究進展進行綜述。

1 腸道菌群與自身免疫系統

炎癥與慢性肝病的發病機制相關，并在肝細胞損傷和纖維化中起重要作用[2]。肝臟炎癥和慢性損傷受自身免疫系統中的Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)調節[3]。TLRs是參與非特異性免疫的一類重要蛋白質分子，也是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁，表達于免疫細胞、肝巨噬細胞、內皮細胞、樹突狀細胞和肝細胞等[4]，可識別多種類型的病原體相關分子模式或損傷相關分子模式[5]。Frasinariu等[6]發現，腸道菌群紊亂和腸道通透性的增加，促使肝臟暴露于腸源性細菌產物內毒素和非甲基化CpG DNA。這些細菌產物刺激內源性免疫系統受體TLRs，激活相關信號通路促使肝臟炎癥和纖維化的產生。還有研究發現，TLRs通過下游髓樣分化因子88(myeloid differentiation 88,MyD88)和Toll/interleukin-1 receptor domain-containing adaptor inducing interferon-beta(TRIF)通路活化轉錄因子核因子κB和干擾素調節因子3，增加炎性因子(腫瘤壞死因子α、白細胞介素1等)和Ⅰ型(希臘)干擾素的表達，介導炎性反應以及纖維化，促進NAFLD的發展[7]。

大量研究表明,TLR4是NAFLD發生過程中的重要環節。TLR4能特異性識別脂多糖，并激活炎癥相關基因的活性，在肝纖維化、肝硬化、病毒性肝炎、酒精性肝病、NAFLD和肝細胞肝癌的病理生理學中起重要作用[8]。TLR4和它的配體，MyD2，識別脂多糖和激活促炎癥傳導通路。在非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)的動物模型中[9]，4周的高脂飲食使血漿中脂多糖水平增加2～3倍，TLR4和MyD2的復合體識別脂多糖,促使肝脂肪變性并誘導肝纖維化。Kim等[10]用高脂飲食喂養C57BL/6J鼠和TLR4沉默的C57BL/10SC鼠8周后，發現TLR4沉默鼠雖然體質量和附睪質量增加，但未表現出明顯的脂多糖全身水平的增高、炎性反應及腸道通透性的增加。這表明TLR4作為主要的受體調節脂多糖的促炎癥作用，從而引起腸道通透性的改變和腸道菌群的變化,促使NAFLD的發生。

2 細菌菌群與肥胖

腸道菌群在正常情況下參與人體內營養物質的攝取，調節能量代謝的平衡，控制體質量的過度增長。Stachowicz等[11]發現，腸道菌群影響體質量、胰島素敏感性、糖類及脂類的代謝，一旦菌群失調，就會導致肥胖及代謝綜合征的發生。其原因可能為：腸道菌群的組成及代謝功能發生改變。在動物實驗中，將肥胖小鼠的腸道菌群移植到非肥胖小鼠和無菌小鼠的體內，可導致肥胖和代謝綜合征的發生[12]。Ley等[13]用高脂飲食誘導肥胖小鼠模型，觀察到厚壁菌門的增加和擬桿菌門的減少；與動物實驗相一致，他們觀察到相似的改變在肥胖人群中也存在，即厚壁菌門/擬桿菌的比值增加。腸道菌群促使脂肪積聚，給無菌小鼠移植腸微生物群后，加強了脂肪基因在不同組織中的表達，比如肝臟、脂肪組織和肌肉組織[14]。Boroni等[15]發現腸道菌群可影響脂肪酶的活性，干擾三酰甘油在脂肪組織的聚集。用高脂、高果糖飲食誘導的肥胖動物模型可觀察到腸道通透性及內毒素血癥的增加和肝脂肪變性，與這些結論相符，無菌小鼠可避免肥胖和多種形式肝臟的損傷[16]。

3 腸道菌群與胰島素抵抗、2型糖尿病

大量動物實驗表明，胰島素抵抗、2型糖尿病和胰島β細胞功能障礙都與初級炎癥相關，腸道菌群被認為是其中的關鍵因素。Morales等[17]給無菌小鼠的胃腸道移植菌群后，增加了60%小鼠的體質量，改變了它們的空腹血糖和胰島素水平，使血漿中三酰甘油水平增加了3倍。在腸道菌群的作用下，腸道通透性增加，促使細菌內毒素進入循環系統，誘導相關炎癥及胰島素抵抗。Caricilli等[18]發現，腸道菌群比例失調減少了胰島素受體、胰島素受體底物及相關蛋白激酶的磷酸化，損害胰島素信號轉導通路。

近來研究發現，脂多糖激活TLR4引發信號瀑布樣反應對胰島β細胞有損傷作用。Amyot等[19]通過動物實驗表明，脂多糖抑制鼠胰島β細胞基因表達是通過抑制TLR4介導的核因子κB途徑。脂多糖抑制胰島素、胰島素特異因子1和巨噬細胞激活因子，也減少葡萄糖誘導胰島素分泌，這些都沒有在TLR4沉默鼠中觀察到。同時，脂多糖促進代謝內毒素血癥的發生，并以初級炎癥、胰島素抵抗為主要表現[14]。脂多糖是自身免疫系統的重要靶點，與TLR4及它的配體結合后，促發炎癥瀑布樣反應，最終導致促炎癥因子的釋放，干擾葡萄糖的分解利用和胰島素的新陳代謝，從而導致肝脂肪變性向脂肪性肝炎的轉變。

4 腸道菌群與線粒體功能障礙

肝細胞富含線粒體，并且每一個肝細胞含800個左右線粒體，約占肝細胞體積的18%。在肝臟新陳代謝的過程中，線粒體也是脂肪酸氧化的基本位點。越來越多的證據表明，肝細胞線粒體功能障礙是NAFLD發病機制中的關鍵[20]。

Ibdah等[21]發現，NAFLD患者及動物模型的肝臟線粒體形態學異常，電鏡顯示NAFLD患者線粒體體積增大、腫脹，數目明顯減少，并且在線粒體的基質中含有結晶包涵體。類似的線粒體損傷也在其他嚙齒動物模型中觀察到。線粒體超微結構的改變導致線粒體功能障礙，使線粒體呼吸鏈活性減弱及ATP合成減少[22]。在相同的代謝條件下，氧耗及ATP合成減少，促使線粒體DNA及線粒體轉錄因子A減少，導致脂肪組織、肌肉和肝臟中的呼吸鏈蛋白數目降低，進一步損害線粒體的功能，從而加劇肝脂肪變及其他肝組織損傷[23]。線粒體的β氧化包括多種酶，如果這些酶異常就會導致肝脂肪變的發展，比如打斷中間鏈和長鏈酰基輔酶A脫氫酶基因的小鼠就有脂肪酸氧化缺陷[1]。Vartanian等[24]通過實驗發現，nei endonuclease Ⅷ-like 1(NEIL1)DNA糖基化基因缺失小鼠可以增加線粒體DNA的損傷和缺失，導致線粒體功能受損，并發展為脂肪性肝病。

近年來研究發現，腸道菌群與線粒體功能障礙在NASH的發病機制中可能有協同作用。NASH與肝巨噬細胞和肝細胞內過量活性氧(reactive oxygen species，ROS)產物的增加相關[25]。內源性乙醇增加氧化應激反應，可引起腸道內的細菌移位，導致脂多糖激活肝巨噬細胞產生促炎性因子，它可能表明NASH與細菌移位引起的肝巨噬細胞激活和肝細胞ROS產生過多有關[26]。線粒體的功能障礙和ROS過量產生在慢性丙型肝炎和乙醇誘導的肝損傷中起重要作用[27]。

5 小腸細菌過度生長與NAFLD

小腸細菌過度生長(small intestinal bacterial overgrowth,SIBO)又稱小腸污染綜合征或盲襻綜合征，是指結腸內的細菌因各種原因進入小腸，引起小腸內厭氧菌過度孳生，表現為營養吸收不良，腹脹、腹瀉、小腸動力障礙為主的臨床綜合征。Compare等[28]發現，腸道菌群紊亂，特別是小腸細菌的過度生長，發生在20%～75%的慢性肝臟疾病中。它不僅發生在肝硬化患者中，也出現在許多肝臟疾病的早期階段，包括酒精性脂肪肝和NAFLD[29]。Li等[30]發現，在NAFLD患者及動物模型中，小腸細菌過度生長和腸道通透性增加，腸道細菌產物如內毒素及細菌DNA通過門靜脈轉移到肝臟，激活Toll樣受體，促進炎性因子和趨化因子的釋放，最終導致NAFLD的發生與發展。Soza等[31]通過對肥胖患者進行葡萄糖呼氣氫試驗發現，肥胖患者呼氣試驗陽性率[17.1%(24/136)]高于健康對照組[2.5%(1/40)]，通過多因素分析表明，SIBO和代謝綜合征是肝脂肪變性的獨立危險因素。SIBO也能促進肥胖和胰島素抵抗，增加內源性乙醇的產生，誘導膽堿生成減少，這些因素都與NAFLD相關[32]。SIBO及其細菌代謝產物內毒素所導致的免疫損傷、腸道通透性的改變，也在NASH發生發展中起重要作用[28]。

6 結 語

積極探索腸道菌群在NAFLD發病機制中的作用，不僅可以深入細化人們對腸肝軸的認識，更為NAFLD的臨床治療提供研究方向。治療靶點：是否可通過抑制MyD88和TRIF通路減少炎性因子的活化，從而降低炎性反應和肝臟纖維化？抑制TLR4的表達是否可阻止其特異性識別脂多糖作用，從而阻斷腸道菌群導致的肥胖、胰島素抵抗和2型糖尿病等，最終阻止肝臟向NAFLD發展？治療藥物：腸道菌群和NAFLD的發生密切相關。大量研究表明，益生元、益生菌、調節腸道動力藥物能改善腸道菌群的紊亂，但是否能提供有效治療NAFLD的依據，目前還缺乏大量前瞻性研究。并且有關腸道菌群和NAFLD的數據絕大多數來自動物實驗，如何開展更多的臨床實驗，需要進一步研究。

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