嗜黏蛋白阿克曼氏菌與肝損傷關系的研究進展

劉利敏，姚明解，胡端敏

1 蘇州大學附屬第二醫院 消化內科，江蘇 蘇州215000； 2 鹽城市第一人民醫院 消化內科，江蘇 鹽城 224001； 3 北京大學基礎醫學院 人體解剖學與組織胚胎學系，北京 100191

肝損傷主要由病毒及非病毒因素引起，進而引起的肝硬化及肝癌等終末期肝病仍是全球面臨的重要健康問題。目前對肝損傷的診治有了較大進步，但爆發性肝衰竭、肝癌等終末期肝病病死率很高，目前仍缺乏長期有效的預防或治療措施。新的證據[1]表明腸道菌群與肝病之間有很強的聯系，不同的微生物群落可能參與肝臟疾病的發生和發展，嗜黏蛋白阿克曼菌(Akkermansia muciniphila，Akk菌)在肝損傷的發展及預后中發揮著重要作用。

1 關于Akk菌

Akk菌隸屬疣微菌門，最初由健康成人的糞便中分離而得，是一種革蘭陰性厭氧菌[2]，其最佳生長溫度和pH分別為37 ℃和6.5[3]，影響Akk菌生長的另一個因素是氧氣的存在，其被發現能夠耐受甚至受益于液體培養基中納摩爾濃度的氧氣[4]。有研究發現在生命早期Akk菌就定植于腸道，并在1年內達到接近成人的水平[5-6]，至少占人類糞便細菌總數的1%，在其他哺乳動物中也能檢測到這種現象[7]。一些研究還發現了Akk菌的存在，本文主要探討腸道Akk菌。

研究表明Akk菌能降解黏蛋白，黏蛋白是黏液層的主要成分，它能使細菌與黏液下的腸細胞緊密接觸[8]，黏蛋白降解也為其在腸道共生提供營養，并產生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFAs)(乙酸、丙酸、丁酸等)[7]，丁酸和丙酸均與腸內分泌淋巴細胞上表達的G蛋白偶聯受體(G protein-coupled receptor，GPR)-43和GPR-41結合，從而刺激腸肽的分泌，如胰高血糖素樣肽-1和肽YY。這種作用有助于減少食物攝入和改善葡萄糖代謝。丙酸還可以與淋巴細胞表達的GPR-43結合以維持適當的免疫防御。丁酸激活過氧化物酶增殖物激活受體γ，導致β氧化和氧消耗，這一現象有助于維持腸腔內的厭氧狀態[9]。已證明腸道內氧含量極低(即厭氧狀態)是防止沙門菌或大腸桿菌等假兼性厭氧病原菌擴張所必需的條件[10]。在代謝紊亂期間，腸道微生物群的變化與黏液厚度降低、抗菌防御能力下降以及丁酸和丙酸的產生降低有關。過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)活化的缺乏將導致黏膜附近的微生物有更高的氧可用，并且增加腸桿菌科細菌的增殖。丙酸的減少也有助于腸道固有層中特異性T淋巴細胞[(黏膜相關不變T淋巴細胞(MAIT)和調節性T淋巴細胞)(Treg)]的降低。總之，這種變化會導致血液中內毒素(LPS)等病原體相關分子模式的滲漏，并引發低度炎癥[9]。

Akk菌除了與肝病有關外，近期有研究[11-14]表明，Akk菌與炎癥性腸病、闌尾炎、肥胖癥、自閉癥呈負相關，此外，Akk菌的治療可以減輕動脈粥樣硬化并在動物模型中預防高脂飲食誘導的代謝紊亂[15-17]。腸道菌群已成為各種肝病的主要參與者[1]，越來越多的證據表明腸道菌群參與了其發病機制和肝臟疾病的進展，下面就Akk菌在免疫介導的肝損傷、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、酒精性肝病(ALD)中的作用及潛在機制作一綜述。

2 Akk菌與肝病

2.1 Akk菌與免疫介導的肝損傷 刀豆蛋白A(Con A)注射用于建立類似于自身免疫性肝病和病毒性肝炎的肝損傷模型，其特征是由T淋巴細胞介導的肝細胞死亡和炎性浸潤[18]。多種促炎細胞因子(包括IFNγ、TNFα、IL-12和IL-2)可能引起肝損傷[19]。許多趨化因子[如單核細胞趨化因子-1(monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1)，巨噬細胞炎癥蛋白(macrophage inflammatory protein，MIP)1a、MIP-1b和化學趨化因子]以各種方式吸引中性粒細胞、淋巴細胞和巨噬細胞進入肝臟，從而加速疾病的進展。有研究[20]發現，實驗小鼠經口給Akk菌可降低血清ALT和AST，并減輕由Con A引起的肝臟組織病理學損害，血清促炎性細胞因子和趨化因子(IL-2、IFNγ、IL-12p40、MCP-1、MIP-1a、MIP-1b)基本降低了，與血清學結果一致，Akk菌組肝臟中的IFNγ表達顯著降低。肝臟標本免疫組織化學染色證明，Akk菌組嗜中性粒細胞和巨噬細胞浸潤減少[20]。

凋亡在急性肝損傷中普遍存在[21]，有研究[22-23]提出包括FasL/Fas和TNF相關凋亡誘導配體/DR5在內的細胞毒性因子參與T淋巴細胞誘導的肝細胞死亡。體外實驗[24]進一步鑒定了DR5在肝細胞凋亡中的有害作用。Akk菌及其代謝產物對基因轉錄有很強的影響，大多數基因與代謝和細胞死亡體信號傳導有關[8,25]。有研究指出，升高的IFNγ可與IFNγ受體結合并抑制Bcl-2的轉錄，而Bcl-2被認為是有效的抗凋亡因子，對Con A激活的肝細胞死亡具有保護作用[21]，而Akk菌可使Bcl-2表達增加，使Fas和DR5降低，肝細胞凋亡也明顯降低[20]。

越來越多的證據[15，26]表明Akk菌在代謝和免疫疾病中的有益作用。多項研究已經證實慢性肝病中腸道通透性增大、細菌移位增多[1,27-28]，腸道微生物群參與調節T淋巴細胞介導的肝損傷的易感性，腸道來源的致病菌會加劇Con A引起的肝損傷[20]。有研究[16]發現，在體內，Akk菌可以促進黏液補充，改善腸黏膜屏障受損，從而緩解全身炎癥。先前的研究[3,29]發現，Akk菌的膜蛋白之一Amuc_1100可以特異性激活Toll樣受體2，其可以調節上皮屏障功能。據報道，大麻素受體1參與控制腸道通透性，并與LPS水平呈正相關[15,30]，而Akk菌能抑制大麻素受體1，從而增強腸屏障和降低全身LPS水平[20]。糞便16S rRNA序列分析表明，Akk菌增加了微生物的豐富性和多樣性[20]。Akk菌利用黏蛋白產生寡糖和SCFA，這些代謝物也是某些腸道菌食物的能量來源，這可能反過來改變依賴SCFA的微生物的相對豐度，并調節菌群的相互作用[7]。SCFA已被廣泛證明對先天免疫細胞和腸上皮細胞具有抗炎作用[31-32]。Akk菌通過降低厚壁菌門與擬桿菌門的比例，恢復腸道菌群的多樣性，可能在維持腸道環境平衡中發揮作用，這可能是由于黏蛋白分解產生的丙酸和醋酸等SCFA起作用的，由此說明，Akk菌的有益作用不僅由細菌本身介導，而且還由其誘導的保護性細菌特征介導，而Akk菌可以通過重塑腸道微生物群落，使之具有更好的保護作用[20]。這表明，Akk菌在調節腸內穩態中具有復雜的作用，Akk菌對肝功能的有益作用部分取決于加強腸黏膜屏障和改變腸道菌群的組成及功能[20]。

2.2 Akk菌與ALD ALD是由于長期大量飲酒導致的中毒性肝損害，包括酒精性脂肪肝、酒精性肝炎、酒精性肝纖維化和肝硬化，是發達國家肝硬化的主要病因，在我國也日趨增加，目前位居肝硬化病因的第二位。

有研究[33]表明，乙醇暴露可減少小鼠和人類腸道Akk菌的豐度，預防使用Akk菌可減少肝損傷、脂肪變性和中性粒細胞浸潤。Akk菌還可以防止乙醇誘導的腸道滲漏，使黏液厚度和緊密連接表達增加，進而促進腸屏障完整性并改善實驗性ALD肝損傷。Akk菌對ALD發揮有益作用的可能潛在機制是：Akk菌減少了炎癥因子的表達(如IL-1β、TNFα)，并顯著減少了髓過氧化物酶陽性( myeloperoxidase was positive，MPO) +中性粒細胞的浸潤，降低ALD血清中的內毒素水平，減少LDP水平，從而改善ALD的腸黏膜屏障功能[33]。Akk菌可以通過重塑腸道微生物群落對ALD起到保護作用[20]。總之，Akk菌補充可以減少乙醇誘導的肝損傷、脂肪變性和MPO+中性粒細胞的浸潤，這些是ALD關鍵驅動[34]。

然而，酒精對Akk菌耗竭的機制尚不明，并且Akk菌對ALD的有益作用可能還存在其他機制有待進一步研究。

2.3 Akk菌與NAFLD NAFLD是一種無過量飲酒史，以肝實質細胞脂肪變性和脂肪貯積為特征的臨床病理綜合征，主要包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、非酒精性脂肪性肝纖維化和肝硬化。NAFLD與代謝綜合征的關系密切，隨著肥胖癥和代謝綜合征在全球的流行，NAFLD增長迅速且呈低齡化發展趨勢。

腸道內穩態的維持對于宿主維持免疫狀態很重要，它可以防止可能損害肝組織的細菌產物漏出[35]。有研究[36]表明Akk菌的治療可以預防肥胖小鼠的脂肪肝。chREBP和SREBP基因參與肝臟中甘油三酯的合成。肝臟響應高脂飲食誘導的炎癥而分泌炎性細胞因子，例如IL-6[37]。研究[36]證實經Akk菌處理，SREBP的表達下降，肥胖小鼠中IL-6的表達降低。腸道屏障完整性的降低可引發細菌和脂多糖從腸道漏到其他器官，這種移位刺激了肝臟的脂肪生成和炎癥反應，誘發了NAFLD[38-39]，通過Akk菌處理增加腸道微生物群的多樣性和腸道穩態，會減少細菌及其代謝物質的異位，并可能阻止脂肪肝的發展[36]。在NAFLD患者肝臟中發現DR5表達上調，并與游離脂肪酸和膽汁酸相關。此外，體外實驗[24]進一步證實了DR5在肝細胞凋亡中的作用。

綜上，Akk菌通過調節肝臟中的血清甘油三酯合成、減少炎癥因子(如IL-6)生成、減少肝細胞凋亡以及維持腸道穩態來預防NAFLD。

3 小結

Akk菌可降低宿主的炎癥因子，Akk菌及其代謝產物可減少凋亡信號表達、增加抗凋亡因子表達，Akk菌可恢復腸道菌群的多樣性，可能在維持腸道穩態、內環境平衡中發揮作用。Akk菌的上述作用表明其對肝損傷具有有益作用，補充Akk菌或許能成為預防和治療肝損傷的一個新選擇。

然而，由于Akk菌是目前所分離的疣微菌門的唯一代表，它表達的蛋白質具有典型性和唯一性，在微生物群中沒有同系物。有報道[40]已鑒定出八種不同的阿克曼氏物種，支持人類腸道微生物群中存在未經探索的Akk菌多樣性。而且，目前對于Akk菌的認識大多聚焦在動物實驗及其與宿主關系的關聯研究，還需要進一步研究Akk菌與肝損傷的具體聯系，特別是在人類，還需要更多復雜的研究和分析以超越目前關于Akk菌與肝病之間簡單的關聯關系的研究，以期接近最終的因果關系。隨著人們對Akk菌研究的深入，相信其將來會為肝損傷等疾病的預防及治療提供新的方向和選擇。

作者貢獻說明：劉利敏負責課題設計，搜集資料，撰寫論文；姚明解參與資料收集，修改論文；胡端敏指導撰寫論文并定稿。