腸道微生態與非酒精性脂肪性肝病研究進展

王宇威　劉近春　安秀琴　柴茹

[摘要] 非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）已成為當前世界范圍內最主要的慢性肝病之一，目前除了改變生活方式外，尚未確定確切的治療方法。隨著腸-肝軸理論的提出，本研究逐漸認識到腸道菌群及其代謝產物與宿主的代謝狀況密切相關，除了腸道菌群本身，基于腸道菌群分泌、修飾和降解的代謝物也是宿主-菌群對話的重要媒介，同時也參與宿主代謝的調節，腸道菌群和相關代謝的失調可以被認為是NAFLD病理生理學的調節者，這也為“腸道菌群失調可引起肝臟病理生理改變”提供理論基礎。因此，調節腸道微生態成為治療NAFLD的一大熱點，目前多個研究已經提出調節腸道菌群的治療方法，包括益生菌、益生元、合生元的應用。本文就腸道菌群如何參與NAFLD發病過程及針對腸道菌群靶向治療NAFLD做一綜述。

[關鍵詞] 非酒精性脂肪性肝病;腸-肝軸;腸道微生態;微生物制劑

[中圖分類號] R575.1? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-9701（2022）15-0192-05

Research progress of intestinal microecology and non-alcoholic fatty liver disease

WANG Yuwei LIU Jinchun AN Xiuqin CHAI Ru

1.Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China;2.Department of Gastroenterology， the First Hospital of Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China

[Abstract] Non-alcoholic fatty liver disease （NAFLD） has become one of the most important chronic liver diseases worldwide at present， and no exact treatment has been determined except lifestyle changes. With the proposal of the gut-liver axis theory， we gradually recognize that intestinal bacteria and their metabolites are closely related to the metabolic status of the host.In addition to intestinal bacteria themselves，metabolites secreted，modified，and degraded based on intestinal bacteria are also important vectors of host-bacteria dialogue and are also involved in regulating host metabolism. Dysregulation of intestinal bacteria and related metabolism can be considered regulators of the pathophysiology of NAFLD， which also provides a theoretical basis for "intestinal flora imbalance can cause liver pathophysiological changes".Therefore， regulating intestinal microecology has become a significant hotspot for the treatment of NAFLD.Multiple studies have proposed treatments to regulate intestinal bacteria，including the application of probiotics， probiotics， and synbiotics.This article reviews how intestinal bacteria are involved in the pathogenesis of NAFLD and targeted therapy for NAFLD with intestinal bacteria.

[Key words] Non-alcoholic fatty liver disease; Gut-liver axis; Intestinal microecology; Microbial agents

非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）被認為是代謝綜合征在肝臟的表現，與肥胖、脂代謝紊亂、糖尿病等多種疾病狀態存在不同程度的關聯。“多重打擊”假說認為經過第一次打擊之后，肝臟易受多種因素的影響，胰島素抵抗、腸道菌群及遺傳和表觀遺傳因素等共同作用于基因易感的個體而誘發NAFLD，為NAFLD發病機制提供更準確的解釋[1]。近些年，隨著人們生活方式的改變，越來越多的代謝相關性疾病被證實與腸道菌群失調有關[2]。而腸-肝軸理論的提出，讓研究者逐漸認識到腸道菌群與NAFLD發病密切相關，腸道菌群紊亂可通過影響機體能量攝入、干擾膽汁酸及膽堿代謝、增加內源性乙醇產生、增加腸壁通透性、誘發胰島素抵抗等多種途徑引起肝臟損傷，因此，調節腸道微生態平衡可能成為NAFLD治療的又一大新方向。

1 非酒精性脂肪性肝病

NAFLD包括一系列肝臟疾病，從肝脂肪變到非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）、纖維化、肝硬化和肝細胞癌[3]。近年來，NAFLD發病率逐年攀升，一項2019年關于全球NAFLD患病率的meta分析顯示[4]，亞洲NAFLD總體患病率為30%，其中以印度尼西亞最高（51%），日本最低（22%），新加坡、馬來西亞等多個國家和地區NAFLD患病率都超過30%，中國大陸NAFLD患病率也接近30%。由此可見，NAFLD已成為全世界新的公共衛生問題，其長期累計醫療費用已被證明比非NAFLD患者高80%[5]，給患者及社會造成極大的負擔。

2 腸道微生態及腸-肝軸

2.1 腸道微生態

腸道微生物群是一個由細菌、古細菌、真菌、病毒等組成的生態系統，其中，細菌占99%。胃腸道不同部位菌群組成和含量是不同的，大腸細菌含量最高，其優勢門是厚壁菌門和擬桿菌門，而厚壁菌門比擬桿菌門的比率被發現與個體對疾病狀態的易感性相關，包括肥胖[6]。研究發現，腸道微生物群可通過協調機體代謝、參與消化、調節免疫等活動參與機體的生理病理過程[7]。多種因素如高脂飲食、壓力暴露、抗生素濫用、衰老等都可影響微生物群的組成，并可能增加生態失調的風險[8]。有趣的是，每個人腸道菌群組成都是獨一無二的，這也被形象的稱為“微生物指紋”[9]，而在導致各種疾病的不同條件下，其組成和數量也是不盡相同的[10]。

2.2 腸-肝軸理論

腸-肝軸理論由馬歇爾于1998年首次提出，這一理論為理解肝臟疾病發生與腸道菌群間可能存在聯系奠定了理論基礎。它指出肝臟與胃腸道之間存在雙向作用，正常情況下，肝臟可通過分泌膽汁酸等物質控制腸道微生物的組成和結構[11]，肝血竇中免疫細胞如庫普弗細胞又可通過清除細菌及其代謝產物維持免疫系統穩態。同時，肝臟也持續暴露于腸道細菌及相關衍生因子如脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）之中，當腸道菌群失調時，將進一步放大這一過程。因此，肝-腸軸紊亂可被認為是導致NAFLD發病的關鍵環節。

3 腸道菌群紊亂參與NAFLD發病的機制

3.1 增加機體能量攝入

研究表明能量攝入增加與NAFLD的發生密切相關，給予小鼠富飽和脂肪酸、膽固醇及高糖等食物，可增加其肝臟內脂質的積累[12]。其可能的機制是肥胖小鼠腸道中厚壁菌門增多，后者在發酵淀粉和可溶性膳食纖維方面起著重要的作用，發酵的產物以短鏈脂肪酸（short chain fatty acid，SCFAs）的形式存在，SCFAs可通過促進糖及脂肪合成使產能增加，另一方面還可通過抑制AMP活化蛋白激酶（AMPK）干擾脂肪酸β氧化，從而使游離脂肪酸在肝臟中累積[13];同時，SCFAs還是腸內分泌細胞表達的G蛋白偶聯受體41（G protein-coupled receptor 41，GPR41）的配體，可通過刺激小鼠脂肪細胞中GPR41介導的瘦素產生來調節能量穩態[14]。

3.2 影響膽汁酸及膽堿代謝

目前認為，膽汁酸池的大小和組成是腸道微生物組結構的主要調節因子，而微生物組結構及組成的變化又是影響膽汁酸池大小和組成的潛在因素，因此保持二者動態平衡對機體的健康至關重要。生理狀態下，膽汁酸可通過參與脂類的消化、調節物質代謝等發揮作用。研究發現，次級膽汁酸與NAFLD發生甚至疾病進展相關，其可能的機制是：次級膽汁酸增加腸壁通透性，誘發內毒素血癥，間接引起胰島素抵抗[15];另外，膽汁酸還可以通過改變法尼酯受體（farnesoid X receptor，FXR）信號來促進NAFLD的發生：初級膽汁酸通過激活FXR信號來增加胰島素敏感度，抑制脂肪生成，促進脂肪酸氧化，而次級膽汁酸則可抑制FXR信號轉導從而影響能量代謝。腸道菌群豐度和組成的改變很可能會影響膽汁酸池[16]，它們可以解除一級膽汁酸的結合并將其代謝為次級膽汁酸，這可能就促進了NAFLD的發病。

膽堿在肝臟中以磷脂酰膽堿形式存在，后者是細胞膜的重要成分，對細胞物質代謝和生命活動至關重要。研究發現，膽堿缺乏可通過影響肝內甘油三酯輸出，增加脂肪合成及儲存等導致NAFLD的發生[17]。例如，喂食缺乏磷脂酰乙醇胺甲基轉移酶基因的小鼠缺乏蛋氨酸-膽堿的飲食，結果示其肝臟發生嚴重的脂肪變性，然而，補充膽堿可促進部分恢復[18]。另有證據顯示，腸道菌群紊亂時，小腸細菌過度生長，需要更多膽堿去合成磷脂酰膽堿以維持細胞生長分裂，因此降低了膽堿的生物利用率，造成相對性膽堿缺乏[19]，進而促使了NAFLD的發生。

3.3 增加內源性乙醇產生

Cope等[20]研究發現，肥胖小鼠體內乙醇含量顯著高于對照組，經抗生素如新霉素治療后，肥胖小鼠產乙醇量可下降50%以上，提示盡管沒有外源酒精的攝入，腸道微生物群也可產生乙醇，且當腸道微生態失衡時，乙醇產生會更明顯。其機制可能如下：腸道菌群失衡時，易產生乙醇的細菌如大腸桿菌等的數量可能增多[21]，而乙醇含量的增加，不僅可以增加腸壁通透性，乙醇及代謝生成的乙醛也會隨血液入肝，一方面直接對肝細胞進行打擊，另一方面會活化肝臟Toll樣受體配體（Toll-like receptor ligand，TLR），產生多種細胞因子和炎性介質，造成肝臟炎癥及損傷。

3.4 增加腸壁通透性

腸道菌群失調可導致腸壁通透性增大，促使病原體相關分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMP）如LPS等過多進入肝臟，引發促炎級聯反應，加重肝臟炎癥[22]。有研究證明，阿克曼氏菌減少可致使腸道黏液層變薄，增加腸壁通透性，從而導致細菌及其代謝產物的外漏，而實驗性地增加其含量可以改善肥胖和NAFLD患者的代謝[23]。

3.5 促進肝臟炎癥反應

促進肝臟炎癥反應包括促進內毒素血癥發生，細胞因子釋放與啟動炎癥反應等方面。相關研究發現[24]，NAFLD患者血漿中LPS明顯升高，后者可通過與脂多糖結合蛋白相結合，再結合膜表面的CD14，通過肝內TLR信號識別通路，產生如TNF-α、IL-1β、IFN、NF-κB等多種炎癥介質，介導肝臟炎癥反應和胰島素抵抗，從而對肝細胞進行多重打擊，造成肝損傷[25]。

3.6 誘發胰島素抵抗

胰島素抵抗（insulin resistance，IR）是NAFLD發病的關鍵因素，可以說，NAFLD是IR在肝臟的表現形式，IR除了引起肝細胞脂肪變性外，也能促進肝細胞的炎癥和損傷。有研究發現，腸源性內毒素所致的胰島素抵抗主要通過TLR4-CD14介導[26]，即LPS可激活胰島素靶細胞表面的TLR4，后者可刺激肝細胞產生炎癥因子，通過刺激促炎激酶如JNK、IKK、p38的產生，起到抑制胰島素受體底物磷酸化的作用，從而損傷胰島素信號轉導通路而誘發IR和炎癥產生，當腸道菌群紊亂時，上述過程會加速誘發胰島素抵抗，從而促進NAFLD的發生發展[27]。

4 調節腸道微生態治療NAFLD

調節腸道微生態可使腸道菌群恢復正常，逆轉失調，近年來有關微生物制劑、糞菌移植、抗生素等治療NAFLD的研究層出不窮，其中，糞菌移植的治療效果受供體選擇影響較大，抗生素的治療又具有明顯的兩面性，而應用微生物制劑如益生菌、益生元、合生元等治療NAFLD的優越性日漸凸顯，大量臨床試驗表明，微生物制劑可以改善肝臟生化指標，降低血脂，減輕肝臟脂肪變性和炎癥反應，改善胰島素抵抗[28-29]。

4.1 益生菌

近年來，益生菌治療NAFLD的研究屢見不鮮，結果證明雙歧桿菌等益生菌可通過調節腸道菌群，增強腸道屏障，緩解免疫代謝損傷，起到一定的抑制肝細胞脂肪變性、降低胰島素抵抗、抑制肝臟炎癥反應等作用[30]。在42例NAFLD患者的隨機對照試驗中，口服益生菌干預8周后患者的空腹血糖、胰島素水平、TNF-α和IL-6顯著降低[31]，另一項研究也顯示，益生菌可降低肝酶及血脂水平[32]。然而，人們逐漸認識到腸道菌群的組成和功能存在個體差異，這種差異可使益生菌干預在不同個體中產生不同的應答效果。因此，在應用益生菌治療NAFLD的過程中更應趨向個體化。

4.2 益生元

益生元是一類能選擇性促進有益菌生長繁殖，抑制致病菌過度生長的非消化性低聚糖。低聚果糖（fructo-oligosaccharide，FOS）是其代表之一，Pachikian等[33]研究發現，經FOS治療后的小鼠肝細胞脂肪變性和肝臟炎癥明顯減輕，TLR4的表達有所下調（P<0.05），表明FOS可在一定程度上阻止NAFLD的進展。另有研究顯示，聯合應用多種益生元的療效比單獨使用一種更好，姚芳芳等[34]使用異麥芽寡糖和番茄紅素聯合治療NAFLD小鼠，結果顯示其不僅可以減輕小鼠體重，加強其脂肪動員，而且能改善胰島素抵抗和內毒素血癥。

4.3 合生元

近年來，人們開始研究益生菌和益生元合劑治療NAFLD的療效，研究表明，與單獨應用益生菌或益生元相比，使用合生元效果更佳，Eslamparast等[35]利用合生元干預52例NAFLD患者28周后，試驗組肝酶、炎癥因子水平及纖維化評分均明顯低于對照組。其機制可能為：合生元可通過調節腸道微生物群及相關功能基因的表達，增強腸道屏障功能，降低腸道炎癥反應，改善胰島素抵抗[36]，從而降低肝細胞脂肪變性及炎癥反應。

綜上所述，腸道菌群主要基于腸-肝軸的作用機制，即通過調控宿主能量代謝，參與膽汁酸及膽堿代謝，產生內源性酒精，增加腸壁通透性及誘發IR等促進NAFLD的發生發展。因此，腸道微生態的調節和重建勢必將成為NAFLD防治的新熱點，腸-肝軸知識的不斷更新也將推動基于微生物群的診斷、治療和預后工具的發展，以期更好管理慢性肝臟疾病。近年來微生態制劑應用于NAFLD患者的臨床實驗陸續開展，更加確信腸道菌群調節在NAFLD治療中的巨大潛力，腸道微生物群靶向治療可能成為NAFLD治療的一種新方法。但是，對于益生菌在腸道內的定植時間及方式，所用的劑量、組合方式和療程等諸多問題，目前仍沒有明確的相關指南推薦及證據支撐，個體化治療也需要更進一步的深入研究。

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（收稿日期：2021-11-11）