腸道微生物在非酒精性脂肪肝發病中的研究進展

方南元　孫曉琦　薛博瑜　孫麗霞　(南京中醫藥大學第一臨床醫學院，江蘇　南京　210023)

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腸道微生物在非酒精性脂肪肝發病中的研究進展

方南元孫曉琦薛博瑜孫麗霞(南京中醫藥大學第一臨床醫學院，江蘇南京210023)

〔關鍵詞〕腸道微生物;非酒精性脂肪性肝病;肥胖

第一作者:方南元( 1981－)，男，講師，主要從事中醫肝膽病學研究。

非酒精性脂肪性肝病( NAFLD)包括單純性脂肪肝( SFL)以及由其演變的脂肪性肝炎( NASH)和肝硬化。流行病學研究發現，NAFLD患病率為20%～33%，在肥胖人群中的發病率高達75%～100%〔1〕，近年本病發病率增長迅速且呈低齡化發病趨勢〔2〕。目前普遍認為NAFLD是一種遺傳－環境－代謝－應激相關性疾病〔3〕，與肥胖、2型糖尿病、高脂血癥、代謝綜合征密切相關。近年來，隨著微生物檢測技術的進步，腸道微生物在代謝異常及NAFLD過程中的作用獲得重視。

1腸道微生物

在成人腸道中包含厭氧菌在內有超過2 000多種共生細菌，其中絕大多數在大腸中，其數量約1 014個，重量約1．5 kg〔4〕。腸道菌群與人類具有互利共生的關系，在人腸道中由于處在缺氧環境，細菌得到養分并受到保護;而人則能通過細菌獲得維生素K，完整的腸壁能從微生物中獲得碳源和能量〔5〕。

人類在胎兒時期腸道是無菌的，出生后通過喂養、環境及其他因素，微生物導入腸道并對腸道微生物的組成產生變化〔6〕。遺傳及宏基因組的研究解釋了腸道菌群的多樣性〔7〕，研究顯示腸道微生物分類主要有:厚壁菌( Firmicutes)、擬桿菌( Bacteroidetes)、變形桿菌( Proteobacteria)以及少量的放線菌( Actinobacteria)。其中，厚壁菌屬的主要為梭菌群Ⅳ和ⅩⅣ，其中最為突出的是真桿菌、Faecalibacterium、羅斯氏菌( Roseburia)和瘤胃球菌屬( Ruminococcus)。而擬桿菌中主要包括要桿菌屬和普雷沃菌屬。放線菌主要為雙歧桿菌〔8，9〕。回顧性研究顯示，厚壁菌門和桿菌門構成了大多數的腸道微生物，其中桿菌門最豐富多變。人們早已認識到飲食結構與腸道微生物間存在的關系，隨著近年來技術的進展，研究人員開始將人類腸道分為腸型Ⅰ、腸型Ⅱ、腸型Ⅲ。腸型的不同主要由三種細菌(類桿菌、普氏菌、瘤胃球菌)的相對豐度差異決定〔10〕。其中腸型Ⅰ桿菌豐富，與攝入較多的蛋白與動物脂肪有關，腸型Ⅱ中普雷沃菌屬豐度較高，與飲食中的碳水化合物有關〔11〕。越來越多的研究表明，腸道微生物生態與飲食結構、能量代謝均有密切關系，腸道菌群的生態失調則與許多臨床疾病及癥狀相關，包括肥胖、自身免疫性疾病、過敏癥及脂肪肝等。

2腸道微生物與肥胖及代謝異常

研究顯示，無菌小鼠和非無菌小鼠相比較，在同樣增加食物消耗的情況下，體重增加水平下降;而定植了來自于增加食物消耗的非無菌小鼠盲腸內容物的小鼠即便飲食攝入減少仍然出現了顯著的脂肪累積〔12，13〕，體現出了微生物生態的差異在能量攝取轉化中的作用。肥胖時，腸道微生物能將原本不能消化的膳食多糖轉化為短鏈脂肪酸，后者通過腸道吸收從而增加能量攝入，這類微生物也被證實能夠調控傾向于增加脂肪組織儲備的基因〔14～16〕。相較而言，胖的動物比瘦的動物在能量攝取和儲存上更強〔6，17〕。在運用16S rRNA對腸道微生物基因測序的研究中顯示，肥胖和瘦的個體微生物的組分是存在差異的，在攝取的食物量相同的條件下，肥胖的小鼠厚壁菌門細菌增加，桿菌水平下降〔18〕。在對人類的研究中也出了厚壁菌門細菌增加，桿菌水平下降的現象〔19〕。

在肥胖及代謝異常中，微生物還與慢性炎癥密切相關。觀察顯示肥胖的小鼠可見到全身性革蘭陰性菌產物( LPS)水平的升高〔20〕。這種低度慢性炎癥會影響胰島素信號通路，促進胰島素抵抗〔21〕。而對高脂飲食的小鼠和ob/ob鼠采用抗生素治療后則可有效改善內毒素水平。除外LPS，大腸桿菌定植的無菌小鼠，雖然表現為LPS的低免疫原性，但仍發展出糖尿病及脂肪炎癥〔22〕。

3腸道微生物與NAFLD

從肝臟的解剖位置來看，肝臟70%的血供來自于大腸回輸到門靜脈的血液，它是防御腸源性抗原(如細菌和細菌副產物等)的第一道防線，也最易暴露在腸源性刺激下〔23〕。20世紀80年代初，研究者發現腸道手術后常出現NASH伴發小腸細菌增生，經甲硝唑治療后可改善〔24〕，NAFLD與腸道微生物間的關系便開始得到關注。Li等〔25〕已證明了益生菌能夠治療NAFLD，他們用混合益生菌VSL#3治療ob/ob小鼠4 w后能夠有效地抗腫瘤壞死因子( TNF)α，改善肝組織學，降低肝總脂肪酸含量，并能降低血清谷丙轉氨酶( ALT)的水平。目前研究認為，腸道微生物在NAFLD中的機制如下: ( 1)增加能量攝入導致肥胖(見肥胖及代謝異常的關系)〔12〕; ( 2)改變腸道的通透性，產生低度炎癥; ( 3)腸道微生物有害產物的肝損等〔26〕。此外，還認為腸道微生物有調節飲食膽堿代謝、膽汁酸代謝〔27〕及增加內源性乙醇來發揮作用。

3. 1參與能量代謝NAFLD作為一類代謝性疾病與能量代謝密切相關。B?ckhed等〔5〕觀察到移植正常小鼠的盲腸微生物到無菌小鼠，15 d后無菌小鼠身體脂肪增加60%，并伴隨肝臟中甘油三酯兩倍以上的增長，腸道菌群促使脂肪肝發病與增加單糖吸收有關。腸道菌群作為一種外在環境因素能夠影響體脂的沉積，微生物與單糖在小腸的吸收有關，這能夠促進脂肪酸的從頭合成及甘油三酯的生成，通過增加乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合成酶來實現。

3. 2改變腸道通透性腸上皮細胞是細菌與宿主免疫系統間的屏障，腸道上皮細胞彼此緊密連接，是維護腸道屏障完整的關鍵〔28〕。研究顯示，脂肪肝與脂肪性肝炎和小腸細菌過度生長有關，后者能增加腸道通透性〔1，29〕。Miele等〔30〕比較35例活檢脂肪肝患者與健康受試者，發現脂肪肝與腸道通透性增加及腸道緊密連接改變有關。Wigg等〔31〕發現NASH患者中50%有小腸細菌過度生長。最近，Gabele等〔32〕通過實驗證實了腸道屏障功能受損和肝纖維化及肝臟炎癥間的關系，研究中，通過高脂喂養C57BL/6小鼠誘導NASH通過用，后將腸上皮暴露于1%葡聚糖硫酸鈉下，暴露后葡聚糖硫酸鈉作用下會加重肝炎，并誘發纖維化。越來越多的數據支持細菌與宿主的腸上皮細胞水平之間穩態被破壞，不僅腸道屏障改變，也能促使細菌從腸道易位進入門靜脈，進一步引起肝臟損害〔33〕。

3. 3微生物產物及相關免疫反應LPS等微生物的產物可以直接參與免疫反應，如TLR4信號通路、CD14依賴的慢性代謝炎癥及肝臟Kuppfer細胞激活等，其中Toll樣受體( TLRs)與其密切相關。廣泛存在于肝細胞、膽管上皮細胞、Kuppfer細胞及樹突狀細胞等細胞的TLRs( TLR2、TLR4、TLR9)在NAFLD中發揮了重要作用，其中LPS的受體TLR4尤為重要。在MCDD誘導的小鼠NASH模型中，LPS刺激后肝臟損傷加重、炎癥因子水平升高，MCDD出現了典型的脂肪性肝炎的病理改變及門靜脈內毒素血癥及TLR4的表達增強〔34〕。高脂飲食誘導的脂肪肝早期，TLR4信號有助于游離脂肪酸誘導的核因子( NF)－κB活化，通過高遷移率族蛋白( HMGB) 1激活TLR4/MyD88信號途徑〔35〕。TLR4突變的小鼠喂高果糖飲食顯示脂肪肝減少及下游MyD88和TNF－α水平下降，提示在NAFLD中LPS/TLR4信號的作用〔36〕。

4結語與展望

隨著測序技術的進步，腸道微生物與肥胖及代謝異常的關系受到了越來越多的科研工作者的關注。盡管腸道微生物在NAFLD的整個發病過程發揮了重要作用，但其具體的機制仍不明確。目前研究主要集中在動物研究，雖有些對人類糞便微生物的研究揭示了其與NAFLD發病間的關系，但并沒有大規模的研究，能夠參照的較多的數據也主要集中肥胖及糖尿病領域。相信隨著對微生物在NAFLD發病機制的深入研究，定能找到對NAFLD的預防及治療新策略。

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〔2015－04－27修回〕

(編輯李相軍)

基金項目:國家自然科學基金項目( No．81403376) ;江蘇省自然科學基金青年基金項目( No．BK20130955) ;江蘇省中醫藥局項目( LZ13010)

〔中圖分類號〕R657. 3

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕1005-9202( 2016) 02-0469-02;

doi:10. 3969/j. issn. 1005-9202. 2016. 02. 106