肠道微生态失调对非酒精性脂肪肝影响的研究进展*

李 娜，周 艳，刘 娟，李小安Δ

1.成都医学院第一附属医院 消化内科·消化系肿瘤与微环境四川省高校重点实验室(成都610500)；2.成都医学院第一附属医院 麻醉科(成都610500)

非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指不存在过量饮酒或其他已知肝脏疾病，肝脏中脂肪堆积[1]，其主要病理特征是肝细胞脂肪变性(超过5%～10%的肝细胞具有肉眼可见的脂肪变性)[2]。NAFLD的发展过程包括从简单的肝脏脂肪堆积到非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)肝硬化和肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)[3]。近年来，NAFLD患病率在全世界范围内呈上升趋势，据2016年统计，全球NAFLD患病率为25.24%[4]，我国普通成人NAFLD患病率为15%～30%，且逐年上升[5]。NAFLD现已成为慢性肝病最常见的原因[6]，其发病机制、治疗及预后也越来越被医学界关注。本综述就肠道微生态失调对NAFLD发病机制的发生发展展开讨论，并总结肠道微生态对NAFLD的治疗性预期，以期对NAFLD的治疗提供依据。

1 NAFLD发病机制“多重打击”假说

目前研究尚未完全阐明NAFLD的发病机制，NAFLD发病机制阐述的“二次打击”学说[7]认为：初次“打击”是由于胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)引发肝脏脂质沉积，第二次“打击”是在第一次病理基础上发生氧化应激及脂质过氧化(lipid peroxidation， LPO)损伤，从而进一步加速 NAFLD 发生发展。多年来“二次打击”学说虽被多数学者认可，但其无法重述NAFLD发生发展的复杂性，也不足以解释NAFLD的发生发展在分子和代谢水平中的变化。近年来，为进一步阐述NAFLD的发病机制，多位学者支持提出“多重打击”假说即胰岛素抵抗、脂代谢紊乱、营养因素、肠道微生态失调、遗传决定因子和表观遗传因子共同影响NAFLD的发生发展[8]。相比于二次打击学说，多重打击假说相对全面地从多个平行因素分析NAFLD的发病机制，为NAFLD的发病机制提供了更完整的解释。

肠道微生态失调在NAFLD的发生发展中发挥了关键作用。肠道微生态失调影响甘油三酯(TG)的合成、积累及脂肪酸的代谢，使游离胆固醇和其他脂质代谢物的“有毒”水平增高，导致线粒体功能障碍，加重氧化应激和内质网应激，最终导致肝脏炎症的发生[8]。肠道微生态失调可以改变肠道内紧密连接，增强小肠通透性，从而增加肠道对脂肪酸的吸收，加重炎症通路的激活和促炎细胞因子如IL-6和TNF-α的释放,肠道微生态失调可以降低胆碱水平，增加甲胺水平，加重NAFLD的发生发展[9]。同时，肠道微生态失调可以激活机体免疫系统，促进促炎基因的表达，加速NAFLD的发病[10]。

2 肠道菌群和肠-肝轴

肠道微生态由肠道菌群和肠-肝轴相互作用、共同维持。肠道是一个庞大的微生态系统，寄居着大量微生物菌群，主要由细菌、古菌、病毒和真菌组成,正常人肠道内约有1 013～1 014个细菌[11]，其中细菌主要由4个主要细菌门(厚壁菌、类杆菌、放线菌和变形杆菌)组成，占总数95%以上[12]。肠道菌群近年来被认为是一种特殊的人体器官，起着免疫保护、营养吸收、菌群屏障、防癌抗癌等作用[13]。肠道菌群失调，菌群数量和结构随之发生改变，最终导致机体相关疾病的发生，如肠道微生态失调对糖尿病[14]、心血管疾病[15]、代谢综合征[16]和肥胖等疾病[17]的影响。同时研究[18]发现，肠道菌群在NAFLD的发生发展过程中起着至关重要的作用，参与了肝脏中脂肪堆积引发肝脏炎症的过程。此外肠道菌群失调能促使肠道细菌过度生长、增加肠黏膜通透性、加重内毒素血症和炎症、增加内源性乙醇合成；导致胆汁酸代谢紊乱从而加重肝脏疾病。

肠-肝轴是Marshall于1998年首次提出，关于肠-肝轴的研究[19]表明，肠道和肝脏起源于同一胚层，且胃肠道和肝脏间有着强大的解剖结构和功能联系。肠-肝轴是一个复杂的结构，其最大的特点是“双向性”：一方面在肠道结构或功能受损时，细菌及其产物如内毒素，经门脉系统进入肝脏，使肝脏直接暴露于肠源性内毒素中，影响肝脏的正常代谢功能；另一方面经过门脉系统不能被肝脏kuffer细胞所代谢的物质及细胞炎症因子随着胆道系统流入肠腔，诱导肠黏膜及其他器官的损伤。因此肠-肝轴功能失调可加重菌群失调导致的肝脏损害。

3 肠道微生态失调对NAFLD的影响

3.1 肠黏膜通透性增加

肝脏有肝动脉和门静脉双重血液供应，门静脉由脾静脉和肠系膜上静脉汇合而成，主要收集消化道静脉血，因此大部分肠道血通过门静脉入肝。在正常情况下，少量细菌产物通过门静脉循环进入肝脏，大多数细菌产物被肝脏Kupffer细胞(KCs)消除。因此肝脏是抗细菌衍生物的第一道防线，在防止有害物质从肠道转移至门静脉的过程中具有重要作用。研究[20]表明，肠道微生态失调通过损伤肠上皮，增加肠道通透性，将肝脏暴露于有害细菌产物中，加重肝脏炎症发展。有研究[21]发现，在NAFLD模型小鼠中，肠道微生态失调能破坏肠道紧密的连接，增加肠道通透性和细菌易位。增加的细菌或细菌产物易位经门静脉进入肝脏，并通过Toll样识别受体(toll like receptors ,TLRs)刺激肝脏炎症的发生。Miele等[22]研究结果发现相比于健康人群，NAFLD患者的肠道通透性显著增加、小肠细菌的过度增长(SIBO)、肠道内紧密连接的完整性降低，且进一步发现肠道通透性的增加、SIBO与NAFLD患者肝脏脂肪变的严重程度呈正相关。Luther等研究[23]发现，与健康人群相比，NAFLD患者特别是患有NASH的患者具有更高的肠道通透性，且肠道通透性的改变和肠道微生物易位参与了NASH发展的炎症途径。研究[24]表明，肠道微生态失调与宿主在肠黏膜水平之间的相互作用参与NAFLD和NASH的发生发展所涉及的炎症途径。

3.2 内毒素血症和炎症反应加重

拟杆菌门是肠道菌群中的优势菌群，而在NASH患者肠道中拟杆菌门含量明显降低，变形菌门和厚壁菌门含量明显增高[25]。大多数变形菌门是革兰阴性菌，其外膜主要是脂多糖，变形菌门死亡后，脂多糖(LPS)从细胞壁释放，可导致内毒素血症发生，进而加速NASH的进展。肠源性内毒素可激活和维持肝脏中全身及局部的促炎细胞因子产生和释放，其与NAFLD发展密切相关的两种主要炎症途径是：JNK-AP-1和IKK-NF-κB。JNK是丝裂原活化蛋白激酶的成员，与细胞凋亡的激活和NASH的发展有关。核因子-激酶-B(NF-kB)是转录因子和炎症激活的主要调节因子，是急性炎症反应期间激活所需的主要成分[26]。大量动物实验研究表明，细胞炎症因子的持续作用是肝脏从简单的脂肪堆积发展到NASH的关键因素。

此外，许多微生物细胞成分或病原体相关分子模式(pathogen associated molecular patterns ,PAMPs)包括LPS、内毒素、鞭毛蛋白、脂磷壁酸和肽聚糖等，都可能会影响宿主病理生理并由TLRs或其他模式识别受体介导。TLRs是模式识别受体[27],也是炎症增强的代表性免疫受体[28],常在肝细胞上表达，其信号通路在病原体和组织损伤识别时被激活，诱导信号级联导致炎性细胞因子的产生[29]。在正常肝脏中，TLRs信号被抑制，当致病微生物和细菌衍生物分子被递送到肝脏时TLRs被激活，产生抗细菌或抗病毒细胞因子如肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor ,TNF-α)、白细胞介素-1(IL-1β)和干扰素来抵抗入侵病原体的第一道防线,而这些细胞因子持续升高会伤害宿主[30],TLR-α和IL-1β是TLRs的下游靶点，可加速NAFLD的发生发展。Miura等[31]研究也表明，TLRs信号的持续增强可加重NASH、酒精性肝病和慢性病毒性肝炎的肝损伤。因此，TLRs识别PAMPs，启动适应性免疫应答信号，激活促炎因子，从而在免疫中起关键作用。

综上，肠道微生态失调可加重内毒素血症及细胞炎症因子的产生，并影响宿主的免疫系统，加速NASH的进展。

3.3 内源性乙醇合成增加

内源性乙醇主要由肠道微生物产生。机体内某些肠道细菌合成的乙醇增加可促进NAFLD的发生发展。即使在没有酒精摄入的情况下，肠道微生物群也会不断产生乙醇。Cope等[32]研究发现即使在没有酒精摄入的情况下，高脂肥胖的小鼠呼气试验也可检测到乙醇，并且呼出乙醇含量与肠道微生物产生的乙醇含量成正比。 Zhu 等[33]研究通过对比健康人群和NASH人群肠道微生物和血液乙醇浓度，结果发现NASH患者中产乙醇细菌数量增加，血液中乙醇浓度明显升高，表明产生乙醇的肠道微生物在乙醇代谢导致的氧化应激和肝脏炎症中发挥作用。有研究[34]发现，无酒精摄入的NAFLD儿童患者血液和呼气酒精含量较高，乙醛含量也较高，说明胃肠道内乙醇合成增加导致的空腹血乙醇水平升高对NAFLD的发生发展可产生一定影响。

综上所述，当肠道微生态失调，机体内产乙醇微生物的增加可导致内源性乙醇的增加，加重NAFLD的发生发展。

3.4 胆汁酸和氨基酸代谢失调

肝脏是机体代谢的重要器官，胆汁酸和氨基酸代谢是肝脏的两条主要代谢途径，且均参与NAFLD的发生发展。胆汁的主要成分是胆汁酸，其由肝脏细胞分泌在小肠末端促进脂类物质的吸收，肠道菌群中的拟杆菌门、后壁菌门、梭菌门在胆汁酸的代谢中起重要作用，最近研究[35]发现，肠道微生态失调可能通过机体胆汁酸代谢失调参与NAFLD的发生发展。研究[36]发现，在小鼠NAFLD模型中，肠道微生态失调与肝脏炎症和纤维化之间存在因果联系 ，这一关系可能与胆汁酸代谢有关；同时 Wahlstr等[37]发现，小鼠体内肠道微生态失衡通过影响胆汁酸代谢和抑制法尼醇X受体(the nuclear farnesoid X receptor ，FXR)信号通路从而加快NAFLD的进展。 此外Renga 等[38]研究表明，胆汁酸代谢紊乱可通过FXR进一步干扰TLRs参与免疫途径加速NAFLD的发生发展。

有学者[39]在非酒精性脂肪肝的大鼠中检测到血清中支链氨基酸和芳香族氨基酸下降，瓜氨酸和鸟氨酸浓度增加，这种差异可能与肠道微生态失衡具有相关性。随后有学者通过实验比较正常人、NAFLD和NASH的患者粪便和血清氨基酸水平，发现随着NAFLD加重，肠道菌群多样性明显降低，并且血清缬氨酸、丙氨酸、酪氨酸水平明显增高，肠道微生态失衡可引起氨基酸代谢异常[40]。

总之，肠道微生态失调不但可以改变胆汁酸代谢平衡，抑制FXR信号转导，参与免疫反应，而且可以影响氨基酸代谢加速NAFLD的发生发展。

4 肠道微生态对NAFLD的治疗性预期

近年越来越多研究表明肠道微生态失调与NAFLD发生发展密切相关，因此目前对NAFLD的治疗除了以往传统治疗方式如改变饮食习惯、培养健康的生活方式、采用降脂保肝药物外，维持肠道微生态平衡对NAFLD的治疗越来越受关注。

益生菌在维持肠道微生态平衡中起着重要作用，可用于治疗非酒精性脂肪肝，一方面可改善肠道微生物群的组成，帮助维持肠道微生态的平衡，抑制有害细菌的增殖和改善胃肠道屏障功能[41]；另一方面可下调血清LPS和肝脏的TLRS从而稳定免疫系统，延缓肝脏疾病的进展，此外乳酸杆菌可以增强肠道屏障功能，调节免疫反应，抑制病原体，延缓NAFLD的发生发展[42]，但益生菌是怎样通过调节肠道微生态来减轻NAFLD患者体内的内毒素、LPS、TLRs，以及益生菌如何参与对NAFLD的保护作用机制尚不清楚。除了补充益生菌外，抗生素也可能成为未来治疗NAFLD的一条新途径，抗生素治疗可以减轻高脂饮食诱导NAFLD小鼠模型肠道和肝脏炎症[43]，可能与增加肠道有益菌的丰度有关。此外，研究[44]表明肠道微生态失调将导致胆汁酸代谢失调，至使高浓度胆汁酸在肝脏中堆积，增强疏水性胆汁酸在肠道的排泄可重新获得胆汁酸代谢平衡，防止NAFLD的发生发展，因此增强疏水性BA的肠排泄或重新获得BA稳态将是一种新的的治疗策略。近期研究[45]表明，维生素D可通过维生素D/VDR轴的作用，来维持肠道的完整性，从而抑制NAFLD的进展和代谢紊乱。

粪菌移植也可能成为NAFLD一条新的治疗途径。最近有学者正通过人体试验将来自贫瘦供体(FMT-L)的粪便移植到NASH患者体内，企图通过恢复肠道微生物群的有益菌群来改善NASH，虽然该项试验正在进行，但该试验对研究人类肠道微生态如何在代谢疾病中发生发展的改变增添新的认识，并且可能会开启基于肠道细菌操纵的新治疗措施。

5 小结与展望

由于当今社会的快速发展和人类生活方式的改变，NAFLD累及全球多数人群，肥胖、糖尿病、胰岛素抵抗和代谢综合征是NAFLD发生发展的高危险因素， 因此对NAFLD发病机制及治疗的研究越来越被医学界关注，国内外已有大量研究证实维持肠道微生态平衡可为NAFLD的治疗提供新的思路，但至今仍有很多问题尚未解决：肠道微生态失调通过哪些代谢途径影响肝脏疾病的发生？内源性乙醇的产生与哪些肠道微生态的有益菌失调有关？哪些肠道微生态的有益菌群可以改善NAFLD的内毒素血症，降低机体内的LPS？以上问题的解决，可为将来NAFLD的发生发展、发病机制及治疗方案提供新的证据。