“口-腸-肝軸”在非酒精性脂肪性肝病中的作用

陳璐 楊妙芳 汪芳裕

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)是指在排除酒精及藥物等肝損傷原因后,出現(xiàn)的以肝細(xì)胞彌漫性脂肪變性為主要特點(diǎn)的臨床綜合征,在組織學(xué)上分為非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎,以及其相關(guān)性肝纖維化、肝硬化和肝癌。隨著肥胖等代謝綜合征的全球流行,我國NAFLD的患病率已經(jīng)超過全球平均水平,高達(dá)29.4%,且呈現(xiàn)低齡化趨勢(shì)[1]。NAFLD 是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn),常伴發(fā)肥胖、高脂血癥、高血壓病、2型糖尿病等疾病,疾病終末期心血管事件的發(fā)生率、致殘率、致死率明顯高于其他慢性肝病,且肝外腫瘤的發(fā)生率也顯著增高,是人類健康的“隱形殺手”[2]。目前,NAFLD發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明,現(xiàn)有的臨床治療手段效果不佳。新近研究結(jié)果表明口腔疾病與NAFLD存在密切聯(lián)系,口腔菌群紊亂通過調(diào)節(jié)免疫炎癥反應(yīng)、影響代謝穩(wěn)態(tài)等,在NAFLD的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮重要作用[3]。因此,本文旨在綜述“口-腸-肝軸”在NAFLD中的作用,探究NAFLD新的發(fā)病機(jī)制與臨床治療新策略。

一、“口-腸-肝軸”在NAFLD中的作用機(jī)制

流行病學(xué)研究表明,牙周炎、齲齒等口腔疾病與NAFLD發(fā)生和發(fā)展顯著相關(guān)[4]。NAFLD和口腔疾病存在共同的危險(xiǎn)因素和相似的致病機(jī)制,如飲食因素、代謝紊亂和炎癥反應(yīng)等[5]。口腔菌群及炎癥可能通過間接途徑(“口-腸-肝軸”)和直接途徑(“口-肝軸”)促進(jìn)NAFLD的發(fā)生發(fā)展(圖1)。

口腔菌群通過“口-腸-肝軸”和“口-肝軸”途經(jīng)促進(jìn)NAFLD發(fā)生和發(fā)展。口腔菌群及其毒性成分通過血液循環(huán)易位至肝臟,直接促進(jìn)NAFLD進(jìn)程,包括肝細(xì)胞脂質(zhì)沉積、胰島素抵抗、肝星狀細(xì)胞活化和肝臟慢性炎癥等;口腔菌群引起的系統(tǒng)性炎癥、免疫細(xì)胞和miRNA改變也通過血液循環(huán)達(dá)到肝臟,影響肝臟正常功能。此外,口腔菌群通過消化道途徑影響腸道菌群穩(wěn)態(tài)和破壞腸屏障功能,并通過門靜脈促進(jìn)NAFLD進(jìn)程。

(一)“口-腸-肝”途徑 口腔、腸道與肝臟在解剖和功能上存在密切聯(lián)系。口腔是消化道的起始,口腔菌群或其代謝產(chǎn)物隨食糜進(jìn)入腸道,影響腸道菌群組成、屏障功能和腸道穩(wěn)態(tài),進(jìn)一步通過調(diào)節(jié)“腸-肝軸”,從而在肝病中發(fā)揮重要作用。

口腔疾病與肝臟功能之間的聯(lián)系早在1950年代左右已被提出[6]。2017年Bajaj在腸-肝軸理論基礎(chǔ)上,結(jié)合最新的菌群研究結(jié)果,首次提出了“口-腸-肝軸”概念,并系統(tǒng)闡述了口腔菌群及其代謝產(chǎn)物通過損傷的腸屏障進(jìn)入門靜脈系統(tǒng),進(jìn)一步促進(jìn)肝硬化及肝移植患者的病情進(jìn)展并影響其臨床預(yù)后[7]。

近年來研究表明,口腔炎癥及菌群與NAFLD之間存在密切聯(lián)系。一方面,NAFLD患者中口腔疾病的患病率顯著增高,如Iwasaki等證實(shí)NAFLD患者牙周袋深度超過4 mm的比率顯著高于健康受試者[8]。相關(guān)研究結(jié)果表明,NAFLD患者及小鼠中牙齦卟啉單胞菌、伴放線放線桿菌等口腔菌群的血清抗體滴度顯著升高,且與疾病進(jìn)程密切相關(guān)[9, 10]。另一方面,口腔疾病也顯著增加NAFLD患病風(fēng)險(xiǎn),如中重度牙周炎可促進(jìn)肝纖維化發(fā)生(比值比為2.06)[11]。

脂毒性、氧化應(yīng)激、腸道菌群紊亂等各種肝內(nèi)外因素引起的慢性持續(xù)性炎癥反應(yīng)是NAFLD的主要病理特征之一,也是疾病進(jìn)展的標(biāo)志。相關(guān)研究結(jié)果證實(shí)口腔菌群可易位至肝臟,在肝細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中存活,并激活肝細(xì)胞IL-6(interleukin 6)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α, TNF-α)等促炎細(xì)胞因子及炎癥小體產(chǎn)生和釋放,導(dǎo)致組織損傷,為脂肪肝向肝硬化進(jìn)展奠定基礎(chǔ)[12, 13]。同時(shí),口腔菌群也被證明可促進(jìn)腸道和全身炎癥反應(yīng)[13]。

口腔疾病還可調(diào)節(jié)肝臟和循環(huán)中的免疫反應(yīng),增加宿主對(duì)NAFLD的易感性。例如,牙齦卟啉單胞菌通過破壞三羧酸循環(huán)從而使巨噬細(xì)胞M1/M2比例上調(diào)[14];牙齦卟啉單胞菌和伴放線放線桿菌促進(jìn)Th-17分化和IL-17分泌[15];克雷伯菌誘導(dǎo)Th1細(xì)胞分化[16],而M1型巨噬細(xì)胞、Th17細(xì)胞等在NAFLD發(fā)生和發(fā)展中也發(fā)揮了重要作用[17]。此外,口腔菌群可通過侵入或黏附宿主細(xì)胞、抑制炎癥信號(hào)傳遞等多種機(jī)制逃避免疫清除作用,為自身和其他致病菌創(chuàng)造生存條件,進(jìn)而導(dǎo)致慢性系統(tǒng)性炎癥反應(yīng),促進(jìn)疾病的發(fā)生和發(fā)展[18]。

另一方面,“腸-肝軸”通過門靜脈、膽汁循環(huán)、體循環(huán)等途徑在NAFLD、酒精性肝病、肝硬化等肝臟疾病中的影響已被普遍接受。近年來相關(guān)研究結(jié)果顯示,口腔感染可顯著影響腸道穩(wěn)態(tài),包括菌群多樣性下降、菌群組成及代謝功能改變、腸屏障破壞等,進(jìn)而促進(jìn)NAFLD疾病進(jìn)展[19, 20]。小鼠腸道菌群16S rRNA焦磷酸測(cè)序結(jié)果顯示牙齦卟啉單胞菌感染后腸道菌群多樣性顯著降低,共生菌群及短鏈脂肪酸等代謝產(chǎn)物顯著減少,并加重飲食誘導(dǎo)的肝臟脂肪變性和胰島素抵抗[19]。牙齦卟啉單胞菌口服灌胃小鼠和刺激體外腸上皮細(xì)胞均顯示Tjp-1、Tjp-2等緊密連接蛋白表達(dá)降低,導(dǎo)致腸上皮間屏障被破壞和腸道炎癥加重[20]。

值得注意的是,“口-腸-肝軸”是一個(gè)雙向作用的通路,肝臟和腸道的功能也會(huì)影響口腔健康。相關(guān)研究證實(shí),代謝紊亂可促進(jìn)牙周炎進(jìn)程和口腔菌群失調(diào)[21],腸道pH異常及膽汁代謝紊亂可促進(jìn)口腔菌群易位[22]等。口、腸、肝之間的相互作用,進(jìn)一步促進(jìn)NAFLD的疾病進(jìn)展。因此,靶向“口-腸-肝軸”,阻斷惡性循環(huán),可望成為延緩NAFLD病情、改善疾病預(yù)后的新策略。

(二)“口-肝”途徑 口腔菌群感染可促進(jìn)肝細(xì)胞內(nèi)甘油三酯過度沉積,后者是脂肪肝的特征性病理表現(xiàn)。脂肪肝體內(nèi)外模型中的研究結(jié)果顯示,伴放線聚集桿菌、牙齦卟啉單胞菌等口腔菌群感染促進(jìn)肝細(xì)胞甘油三酯積累、脂滴形成和脂肪變性[23, 12, 10],而肝細(xì)胞內(nèi)形成的脂滴也反過來保護(hù)口腔菌群免于自噬溶酶體的清除[24]。肝脂肪堆積會(huì)加重線粒體代謝負(fù)荷、引起氧化應(yīng)激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,進(jìn)一步促進(jìn)NAFLD進(jìn)展[25]。但口腔菌群對(duì)肝細(xì)胞線粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能影響的相關(guān)研究缺乏,需要進(jìn)一步研究。

另一方面,牙齦卟啉單胞菌、伴放線放線桿菌等口腔菌群可促進(jìn)胰島素抵抗,影響葡萄糖代謝[26, 10, 27]。例如,牙齦卟啉單胞菌可抑制肝細(xì)胞胰島素信號(hào)途徑上關(guān)鍵分子的磷酸化和活化,包括胰島素受體底物、糖原合成酶激酶和FoxO1等,導(dǎo)致胰島素抵抗,影響肝細(xì)胞代謝功能[26, 27]。

肝間質(zhì)細(xì)胞在正常肝臟功能中也有重要作用,其中肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cells, HSC)活化和分泌細(xì)胞外基質(zhì)參與NAFLD進(jìn)展為肝纖維化的關(guān)鍵過程,而口腔菌群可直接或間接地促進(jìn)這個(gè)過程。口腔菌群可與HSC表面受體結(jié)合,促進(jìn)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的自分泌或旁分泌,進(jìn)而激活Smad等下游信號(hào)分子,引起HSC活化[28]。口腔菌群還能促進(jìn)HSC分泌半乳糖凝集素-3,后者直接促進(jìn)HSC活化或增加HSC對(duì)TGF-β的敏感性[28]。此外,口腔菌群引起的免疫炎癥反應(yīng)在HSC活化中也有重要作用[29]。

二、基于“口-腸-肝軸”的治療

NAFLD目前主要的治療方法是生活方式干預(yù),如控制食物攝入量、改善飲食結(jié)構(gòu)以及增加運(yùn)動(dòng)和能量消耗等,但療效并不確切。“口-腸-肝軸”的提出為NAFLD治療提供了新的策略。

(一)基于口腔炎癥和菌群治療NAFLD 增加刷牙頻率、牙周治療等改善口腔衛(wèi)生的干預(yù)方法,在NAFLD治療中有一定作用[30, 31]。韓國進(jìn)行的橫斷面研究結(jié)果顯示,刷牙頻率與NAFLD患病率呈負(fù)相關(guān)趨勢(shì)[31];而另一項(xiàng)多中心臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示,相較刷牙組,牙周治療組的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶水平和牙齦卟啉單胞菌IgG抗體滴度下降更加明顯[30]。

調(diào)節(jié)口腔菌群的治療也可緩解NAFLD疾病進(jìn)程。研究表明阿奇霉素局部或全身應(yīng)用可顯著抑制牙齦卟啉單胞菌引起的肝臟炎癥和纖維化[32],但是廣譜抗生素對(duì)菌群穩(wěn)態(tài)影響較大,在NAFLD的治療中尚有爭(zhēng)議。植物成分(如菠蘿蛋白酶等)可通過改善口腔菌群紊亂,緩解牙周炎及其引起的肝脂肪變性[33]。值得一提的是,靶向口腔菌群治療的藥物,如抗牙齦卟啉單胞菌鞭毛抗體、牙齦卟啉單胞菌牙齦蛋白酶小分子抑制劑等在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、阿爾茨海默病等口腔相關(guān)的系統(tǒng)性疾病中都有明顯治療效果[34, 35],但是在NAFLD患者中口腔菌群靶向治療的相關(guān)研究仍然缺乏,需要進(jìn)一步的研究。

(二)基于腸道菌群治療NAFLD 服用益生菌、益生元、合生元是傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)腸道菌群的治療方法,在NAFLD等消化系統(tǒng)疾病中應(yīng)用廣泛[36]。合生元相較益生菌更加安全和方便保存,具有消炎、抗菌、免疫調(diào)節(jié)、影響代謝等特性,近年來在肝臟疾病治療中受到廣泛關(guān)注[37]。益生菌、合生元等在齲齒、牙周炎等口腔疾病也有很大應(yīng)用前景,可改善相關(guān)炎癥和菌群失調(diào)[38, 39]。此外,糞便微生物移植也是重建腸道菌群穩(wěn)態(tài)的方法之一,通過調(diào)節(jié)腸道菌群和代謝,減緩NAFLD進(jìn)展[40]。

與廣譜抗生素不同,利福昔明是一種僅在腸道發(fā)揮抗菌活性的非全身性抗生素,可通過改善腸道菌群和膽汁代謝穩(wěn)態(tài),進(jìn)而抑制肝臟脂肪變性和炎癥[41]。FX受體激動(dòng)劑(如奧貝膽酸)在NAFLD治療中也有顯著療效,可顯著緩解代謝障礙、腸道炎癥和菌群紊亂[42]。此外,改善腸道通透性可作為治療NAFLD的新策略。動(dòng)物研究表明,戊糖乳桿菌可通過激活免疫反應(yīng)調(diào)節(jié)腸道屏障和通透性,進(jìn)而抑制飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗、肝脂肪變性和肝纖維化[43]。Kessoku等進(jìn)行的臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)則證明,口服魯比前列酮可通過改善腸道通透性,從而顯著緩解NAFLD患者的肝臟脂肪積累和功能損害[44]。

三、結(jié)語和展望

綜上所述,口腔菌群通過“口-腸-肝軸”調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、腸道穩(wěn)態(tài)及肝臟細(xì)胞功能等,促進(jìn)NAFLD的發(fā)生和發(fā)展。唾液檢測(cè)口腔菌群及炎癥指標(biāo)是無創(chuàng)操作,可能為NAFLD篩查、分型及預(yù)后提供新的方法。保持口腔衛(wèi)生、積極防治牙周疾病或許是防治NAFLD的關(guān)鍵措施。但是目前“口-腸-肝軸”的相關(guān)機(jī)制探索仍未完全闡明,需要進(jìn)一步精確、靶向的特定菌群的相關(guān)機(jī)制探索和臨床試驗(yàn)。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。