從膽汁酸-菌群軸探討慢性萎縮性胃炎脾虛血瘀證的病機內涵?

田依冰,李中玉,溫艷東,王 萍

(1.中國中醫科學院西苑醫院,北京 100102;2.中國中醫科學院眼科醫院,北京 100000)

慢性萎縮性胃炎(chronic atrophic gastritis,CAG)是指胃黏膜上皮反復受損導致固有腺體減少的一種慢性胃部疾病,是目前公認的胃癌前疾病的一種。患者普遍擔心其癌變而常伴有焦慮抑郁等問題,嚴重影響自身的健康及生活質量。根據Correa級聯反應模式,恰當干預對于延緩CAG的進程甚至逆轉病理學進展具有重要意義[1]。目前認為CAG的發生與幽門螺桿菌(helicobocton pyloni,Hp)感染、飲酒等因素有關,最新研究顯示膽汁反流也會加速胃黏膜病理演變進程[2]。

膽汁酸作為膽汁中的重要成分之一,是以膽固醇為原料合成的代謝產物,與定植于人體腸道的正常微生物群(腸道菌群)可以相互影響。膽汁酸參與維持腸道菌群的穩態,腸道菌群亦參與膽汁酸的代謝調控,甚至影響膽汁酸的生物轉化[3]。近年來,菌群-膽汁酸代謝對CAG胃黏膜病變進展的影響逐漸被學界關注和重視,已成為臨床研究的熱點。眾多學者從基因、蛋白、信號通路等多方面進行研究,發現膽汁酸-菌群軸可能通過改變機體微生物群結構及膽汁酸代謝信號通路等參與慢性胃炎患者的胃黏膜炎性反應,并影響疾病的進展[4-6]。

CAG在中醫學中屬“胃痛”“胃痞”等范疇,病位在胃,與肝脾密切相關。脾胃虛弱證、胃絡瘀血證是CAG的主要中醫證型[7],脾虛血瘀在其發生發展過程中發揮重要作用。本團隊前期運用健脾活血方案治療胃癌前病變患者的結果也顯示,健脾活血方案在降低CAG萎縮程度、逆轉其病理改變方面療效顯著。以膽汁酸-菌群軸為切入點,探討其導致CAG脾虛血瘀證的發生機制,可進一步加深中醫對CAG的病機認識。

1 膽汁酸-菌群軸的現代研究

1.1 膽汁酸的合成與代謝

膽汁酸作為膽固醇的代謝產物,在肝細胞內合成,進食后可隨膽汁進入腸道,具有促進脂質及脂溶性維生素等消化吸收的功能。膽汁酸可分為初級膽汁酸、次級膽汁酸和三級膽汁酸(圖1)。其中,初級膽汁酸包括膽酸(cholic acid,CA)和鵝脫氧膽酸(chenodeoxycholic acid,CDCA),在膽汁酸的經典合成途徑中,由膽固醇經膽固醇7α-羥化酶(cholesterol 7α-hydroxylase,CYP7A1)作用,再經甾醇12α-羥化酶(12α-hydroxylase,CYP8B1)和類固醇27α-羥化酶(sterol-27-hydroxylase,CYP27A1)催化轉變而成。膽汁酸的替代途徑由CYP8B1和CYP27A1啟動,主要產生CDCA。初級膽汁酸在腸道中受細菌7α脫氫酶作用,進行7α脫羥生成的膽汁酸,稱為次級膽汁酸,包括脫氧膽酸(deoxycholic acid,DCA)和石膽酸(lithocholic acid,LCA)。三級膽汁酸是次級膽汁酸經肝臟及腸道重吸收的代謝產物,包括磺基石膽酸(sulfonylcholic acid,SLCA)和熊脫氧膽酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)。膽汁酸在人體膽汁中主要與甘氨酸或牛磺酸結合,以結合型膽汁酸的形式存在,進食后分泌進入腸道。約95%的膽汁酸在回腸末端以主動轉運和被動擴散的方式被重吸收,這一過程被稱為膽汁酸的肝腸循環[8],此過程對維持膽汁酸代謝平衡具有重要意義。

注:類固醇7α-羥化酶(CYP7A1);甾醇12α-羥化酶(CYP8B1);類固醇27α-羥化酶(CYP27A1);膽酸(CA);鵝脫氧膽酸(CDCA);脫氧膽酸(DCA);石膽酸(LCA);熊脫氧膽酸(UDCA);磺基石膽酸(SLCA)

1.2 膽汁酸的調節機制

膽汁酸除了參與消化和脂肪溶解外,還可作為信號分子[9],直接或間接激活核受體法尼醇X受體(farnesoid X receptor,FXR)和膜受體G蛋白偶聯膽汁酸受體5(G protein-coupled bile acid receptor 5,TGR5)調節膽汁酸代謝,參與慢性胃炎胃黏膜病理演變過程[10]。

FXR作為膽汁酸的天然配體,膽汁酸激活FXR后可誘導SHP基因的表達,SHP可抑制膽汁酸經典合成途徑限速酶CYP7A1的活性以及LRH-1基因的表達,進而減少膽汁酸合成[11]。FXR/SHP信號通路是膽汁酸合成的主要負反饋調節路徑。研究發現,FXR/SHP參與膽汁酸誘導的尾型同源盒轉錄因子(caudal type homeobox transcription factor,CDX)2在胃黏膜腸上皮化生(intestinal metaplasia,IM)中的表達[12]。在本團隊前期的研究工作中發現,CDX2與胃癌高度相關,提示膽汁酸可能通過FXR介導的信號通路參與胃黏膜癌變的過程[13]。

TGR5是G蛋白偶聯受體家族成員之一,TGR5與膽汁酸結合后,其胞內環磷酸腺苷水平迅速增加,下游蛋白激酶A磷酸化,引起一系列級聯反應,調控能量代謝[14]及免疫調節作用[15]。馮晨晨等[16]研究發現,胃癌組織中TGR5表達率高達41.0%,癌旁組織中TGR5表達率為9.5%。其研究結果表明,TGR5可增強胃癌細胞的增殖及遷移能力,并抑制細胞凋亡,進一步證實TGR5與胃癌的發生發展密切相關。

1.3 腸道菌群與膽汁酸的相互作用

腸道菌群與膽汁酸之間相互影響,互相聯系。腸道菌群參與膽汁酸的合成與代謝,生成的次級膽汁酸又可反過來影響腸道菌群的結構,二者之間的互作關系參與機體多種疾病的發展,尤其與胃黏膜病理改變關系密切[12,17]。

1.3.1 腸道菌群影響膽汁酸池的多樣性 腸道菌群中的膽鹽水解酶(bile salt hydrolase,BSH)可催化結合型膽汁酸水解為解偶聯的游離膽汁酸。游離的初級膽汁酸又在細菌7α-羥化酶的作用下經過脫氫、脫硫、脫羥基等轉化為次級膽汁酸。BSH是bsh基因編碼的一種胞內酶,在菌群的代謝中產生。研究發現,某些腸道菌群中BSH基因數量及特性可發生變化,進而影響膽汁酸的分泌[18]。腸道菌群除了通過水解酶影響膽汁酸的合成外,還可通過膽汁酸受體影響膽汁酸池的多樣性。有實驗研究顯示,腸上皮FXR表達上調可誘導成纖維細胞生長因子(recombinant fibroblast growth factor,FGF)15表達,進而抑制CYP7A1、CYP8B1等酶的活性,導致膽汁酸合成減少[19]。給小鼠飼用FXR拮抗劑后,抑制了腸道中FXR的表達,可通過下調FGF15、促進CYP7A1表達來增加膽汁酸的合成[20]。

1.3.2 膽汁酸可改變腸道菌群的豐度和結構 膽汁酸既有親脂性又有親水性,可破壞磷脂雙分子層,對于細胞膜的完整性具有重要影響。基于這一特性,膽汁酸可通過改變細菌細胞膜上的通透性起到抗微生物的作用,進而改變腸道菌群的組成[21]。膽汁酸組成改變也會影響腸道菌群的結構。Xiong等[22]發現初級膽汁酸傾向于增加腸道菌群的多樣性并誘導群落演替,次級膽汁酸則會影響厚壁菌門/擬桿菌門比例。膽汁酸除了通過其直接的細胞毒性影響腸道微生物群的組成,還可通過FRX發揮間接作用[23]。例如CDCA和UDCA可激活FXR誘導內源性抑菌肽的表達,抑制某些腸道細菌的生長[24],使菌群結構及豐度發生改變。

2 菌群及膽汁酸對CAG的影響

2.1 菌群是影響CAG胃黏膜病理進展的重要因素

菌群紊亂與CAG胃黏膜病理演變密切相關。Hp感染是CAG發生發展的重要致病因素,根除Hp被認為是CAG的首要治療措施,并可有效降低胃癌發生的風險。除Hp外,胃內還存在其他多種細菌。研究表明非Hp微生物菌群可能通過影響Hp的毒力或與Hp相互作用,共同參與CAG的發生發展[25]。腸道菌群對CAG的影響多通過膽汁酸信號通路完成,菌群的組成結構也與胃黏膜的病理進展甚至癌變的發展有關。相關研究顯示,胃癌患者較正常患者腸道菌群的多樣性顯著增加[26]。李慧珍等[27]研究發現,胃癌患者的脫硫弧菌較對照組有所升高。脫硫弧菌可使蛋氨酸產生高濃度的硫化氫,抑制細胞色素C氧化酶,促進腸道慢性炎癥,提示胃癌患者的腸道菌群可能參與炎癥反應并在豐度上發生了變化。因此,調整胃內菌群的結構和豐度對干預慢性胃炎具有重要的作用和價值。

2.2 膽汁酸可引起胃黏膜損傷,誘導胃黏膜病理演變過程

膽汁酸隨膽汁進入腸道通過肝腸循環代謝,一般不進入胃中。當發生膽汁或十二指腸液反流時,膽汁酸可進入胃內,以膽鹽形式存在。膽汁酸可溶解脂質及上皮細胞表面黏液,損傷胃黏膜結構,促進萎縮、腸化及異型增生的發生[28]。石淼[29]的實驗結果顯示,IM黏膜組織中TGR5的表達率高達53.5%,FXR的表達率為58.0%,認為FXR、TGR5通過CDX2的異常表達和活化參與了IM的發生發展。Xu等[30]用CDCA刺激大鼠正常胃上皮細胞可激活FXR并誘導CDX2及其下游分子黏蛋白2(recombinant mucin 2,MUC2)表達來參與胃黏膜惡性演變過程。另外有研究報道,CDCA激活FXR還可誘導miR-92a-1-5p上調,抑制轉錄因子FOXD1(forkhead box D1)的表達并取消其對NF-κB通路的抑制作用,促進CDX2的轉錄[31]。Ni等[32]實驗證明DCA可通過激活TGR5,誘導肝細胞核因子4α表達,直接上調CDX2的表達水平。近期的研究發現膽汁會進一步加重CAG患者胃黏膜的病理進程,在CAG炎癌轉化中發揮重要作用[2]。干預膽汁酸代謝過程有望成為CAG治療的重要輔助手段。

3 膽汁酸-菌群軸與CAG脾虛血瘀證的相關性

中醫認為脾虛和血瘀是CAG向胃癌轉變的關鍵證候要素[33]。脾胃虧虛,中焦健運不利,氣機升降失調,津液運化失司,導致氣滯、濕濁、痰阻等病理產物出現,加重胃黏膜損傷。胃為多氣多血之腑,病變日久,中氣不足,血行無力,血液運行瘀滯而成血瘀。瘀阻成積、根結日深與其他病理產物黏結膠纏,化毒損膜,毒損胃絡日久可致癌變發生。脾虛致血瘀生成,血瘀又可進一步加重脾虛,二者相互作用、互相影響促進CAG胃黏膜病理進展,甚至誘導癌變的發生。這一過程與腸道菌群、膽汁酸代謝相互影響作用于胃黏膜,導致IM和胃癌發生的過程極為相似,提示CAG脾虛血瘀證的病理機制可能與膽汁酸-菌群軸有關。

3.1 腸道菌群紊亂是脾虛的生物學基礎

腸道菌群具有雙向調節作用,在機體的免疫防御、消化吸收、預防致病菌侵襲等功能中起著重要作用[34]。這一特性與中醫“脾主衛”生理功能高度相似,脾氣充足,氣血運行正常,則機體正氣充沛不易感邪。閔東雨等[35]認為脾與腸道菌群之間存在相互依賴且互根互用的關系,腸道菌群的紊亂失調可表現出乏力、腹瀉、食欲不振等“脾虛”癥狀,脾虛也會引起機體內環境及菌群紊亂。研究顯示,脾虛患者菌群結構與健康人群具有顯著差異[36]。王瑞君[37]的動物實驗結果表明,脾氣虛證大鼠腸道菌群ERIC-PCR(enterobacterial repetitive intergenic consensus-PCR)指紋圖譜較正常大鼠顯著改變,提示脾虛證可直接影響腸道菌群的平衡。運用中藥健脾方則可調整腸道菌群的結構,恢復其多樣性[38]。以上研究結果為腸道菌群紊亂與脾虛的相關性提供了一定科學依據。

3.2 膽汁酸是誘導血瘀的微觀物質

膽汁酸能夠促進機體脂類物質的消化吸收,脂質代謝異常可致血液黏稠度增加。中醫對血脂的認識多與痰瘀有關。楊會珍等[39]采用小劑量連續皮下注射腎上腺素的方法構建慢性血瘀證模型,發現血瘀證大鼠體內的膽汁酸代謝異常,繼而導致膽固醇代謝水平紊亂,引起血液黏度的變化,促進了血瘀證的發展。CAG患者瘀血阻滯日久,化瘀成毒,瘀毒由血入絡,損傷脾胃絡膜,引起胃黏膜病理進展。從微觀角度看,膽汁酸通過激活FXR/NF-κB信號通路誘導CDX2及MUC2在正常胃黏膜上皮細胞中的異位表達,誘導IM的發生[31]。運用活血藥物則可影響膽汁酸代謝并參與調節菌群-膽汁酸軸[40]。以上研究提示,膽汁酸代謝與血瘀證的形成有關,二者均參與CAG的發生發展。

4 膽汁酸-菌群軸可為健脾活血治療CAG提供新思路

李東垣《脾胃論》云“夫脾胃不足皆為血病”。通過上述菌群-膽汁酸軸與CAG脾虛血瘀證的相關性論述可見,從健脾活血角度論治CAG具有充足的理論依據。研究顯示,膽汁酸誘導IM及胃癌發生與CDX2、MUC2等的表達有關。田鋒亮等[41]運用益胃消瘀顆粒治療CAG,其萎縮及腸化均有不同程度減輕,且CDX2表達明顯下降,提示益胃消瘀顆粒的作用機制可能與下調CDX2有關。本團隊前期觀察健脾活血方案干預胃癌前病變的療效,并利用病理組織對分子生物學指標CDX2、MUC2等進行檢測,發現隨著IM由輕至中重度發展,CDX2表達上調,MUC2陽性率也逐漸升高[13]。經健脾活血方案治療后,CDX2、MUC2水平均有所降低。該研究結果提示,健脾活血方案對胃癌前病變有改善作用,且該過程或與腸道菌群及膽汁酸代謝有關。

健脾活血中藥對于CAG的治療作用甚至對胃癌的預防作用已經逐漸被臨床所證實。膽汁酸-菌群軸的作用機制可為CAG脾虛血瘀證的發生機制提供更多的認識與思考,也為健脾活血治療CAG及阻斷甚至逆轉胃黏膜炎癌轉化提供新思路。