维生素D 以肠道菌群为靶点治疗非酒精性脂肪性肝病的研究进展

张晓蕾 敖娜 都健

中国医科大学附属第四医院内分泌代谢内科 沈阳，110032

随着人们生活水平的日益提高，非酒精性脂肪性肝病( NAFLD) 的发病率逐年攀升，据估计到2030年时，成年人( 年龄≥15 岁) 中NAFLD患病率将达到33.5%，由NAFLD所致的失代偿性肝硬化的发病率将增加168%［1］。NAFLD 患者没有过多酒精的摄入，却存在肝功能异常，在病理上表现为超过5%的肝细胞存在脂肪变性，NAFLD与遗传易感性和胰岛素抵抗( IR) 密切相关，是代谢综合征的肝脏表现［2］。随着宏基因组学技术的广泛应用，越来越多的证据表明，肠道菌群与NAFLD的发生、发展密切相关［3］。维生素D 是调节体内钙和磷代谢的主要维生素，但在骨骼作用之外，在炎症性肠病、动脉硬化、组织纤维化、免疫和抗肿瘤中具有独特的作用，而且在一般人群和慢性病患者中均存在维生素D缺乏的现象［4］。越来越多的流行病学数据表明，维生素D 缺乏与肥胖和NAFLD存在关联，维生素D 可能参与脂肪组织功能障碍和NAFLD 的发展，Cho等［5］调查了3 878名韩国青少年，发现维生素D 缺乏的个体发生NAFLD的风险增加。维生素D 在肝脏中可发挥抗炎、抗增殖和抗纤维化作用。本文将就维生素D 靶向肠道菌群治疗NAFLD的研究进展作以阐述。

1 维生素D 与肠道菌群

维生素D 是人体必需的一种脂溶性维生素，天然维生素D 需通过肝脏和肾脏中的羟化酶作用转化为生理活性维生素D——1，25( OH)2D3，活性维生素D 和维生素D 受体( VDR) 形成复合物，再进入细胞核发挥作用。维生素D 主要参与体内钙、磷代谢，但现有研究证实，维生素D 不仅局限于骨骼效应，其骨骼外的效应也越来越受到人们的重视，维生素D 对包括炎症性肠病、动脉硬化、NAFLD等均有一定治疗作用［6］。

肠道菌群是栖息于消化道内的大量微生物群，具有调节代谢、黏膜屏障生理、免疫和炎性反应信号等多种功能。基础研究显示，人类肠道菌群由超过1014个、5 000 多种细菌组成。最新研究显示，人体细菌总数可达40 万亿，其中绝大多数为厌氧菌［7］。正常人胃肠道细菌分为6 大门，厚壁菌门和拟杆菌门占90%以上［8］。由于不同环境下肠道菌群会产生一定的变化，而机体多种疾病均存在肠道菌群组成及丰度的变化，适时改变肠道菌群对疾病预后有一定的影响。

Wang 等［9］对来自德国北部1 812 人的全基因组关联分析( GWAS) 发现，伴随VDR 基因表达的不同，整体菌群以及单个菌株也随之变化，VDR 是肠道菌群形成的关键宿主因子。维生素D 和VDR 结合后可以通过调节抗菌肽的表达来影响肠道菌群的组成和功能，从而避免肠道菌群失调［10］。维生素D与VDR 结合后，可引起丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶5的过表达，抑制p38 激酶活性，导致白细胞介素( IL) -6下降［11］。维生素D 通过抑制核因子-κB信号通路的激活来降低炎性因子IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子( TNF) -α等的表达，从而减少肠道炎性反应［12］。维生素D 缺乏将损害小鼠肠道微生物群和代谢物的组成，导致结肠黏液层变薄，增加细菌向肠系膜淋巴结的易位，而补充维生素D 后可显著降低小鼠粪便中有害细菌的丰度［13］。王磊等［14］发现，孕期维生素D 缺乏会导致子代大鼠结肠cAMP 的mRNA和蛋白表达水平降低，肠道乳酸菌丰度降低，补充维生素D 后，子代大鼠结肠cAMP 蛋白表达水平明显升高。昌雪莲等［15］发现，孕期及婴儿早期适当补充钙剂及维生素D 可促进婴儿乳酸菌的生长。上述证据表明，维生素D 水平与肠道菌群有一定相关性。

2 肠道菌群与NAFLD

NAFLD 有广泛的临床表现形式，而且是多系统的疾病，与IR、动脉粥样硬化等密切相关，属于代谢相关性疾病的肝脏表现。Tilg和Moschen［16］提出了“多重并行打击”理论来解释NAFLD的发病机制，并认为其与环境因素、基因突变、氧化应激、内质网应激、线粒体功能障碍、肠道微生态失调等多重因素相关。研究发现，NAFLD患者普遍存在微生态失调的现象，包括细菌易位和肠道细菌过度生长，其特点是厚壁菌门比例增加，拟杆菌门比例下降［17］。通过限制脂肪摄入可以增加拟杆菌门的比例，菌群改变是脂肪聚集的独立危险因素，肠道菌群失调常导致一系列严重的代谢相关性疾病［18］。目前NAFLD尚无确切治疗方法，肠道菌群可能具有一定的治疗作用。靶向肠道菌群治疗NAFLD的机制可能如下。

2．1 减轻肝脏炎性反应 有害的肠道细菌及其代谢产物可通过门静脉系统进入肝脏，引起肝脏免疫反应的变化，最终导致肝脏损伤，这是肠-肝轴的概念。其中，肝脏Toll 样受体( TLR) 在肠-肝轴中发挥重要作用［19］。在正常人群中TLR 信号处于关闭状态，但当肠道微生态失调后有害细菌及其代谢产物将激活TLR 的表达，上调TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8、IL-12和单核细胞趋化蛋白的转录，引起下游发生炎性反应，TLR 信号长时间处于激活状态将导致氧化应激、免疫失调、IR 等，从而引发肝脏炎性反应，最终发生NAFLD。Kanmani和Kim［20］证实，乳酸杆菌通过作用于TLR 信号通路中的负调控蛋白激酶和核因子-κB信号途径，可以显著减少肝HepG2细胞的炎性反应。而且乳酸杆菌和双歧杆菌的益生菌混合物通过G 蛋白耦联受体109a 及其代谢物丁酸盐，减轻NAFLD大鼠全身性肥胖和炎性反应［21］。益生菌产生的短链脂肪酸可以增强肠上皮黏膜屏障功能，并为肠道上皮细胞提供能量，促进肠上皮细胞的自我修复，防止有害物质通过肠-肝轴进入肝脏。

2．2 竞争黏附位点 当肠道菌群失调时，肠道中的有害致病菌可诱发炎性反应，使TNF-α 等表达增加。脂多糖可以通过TNF-α 的促炎作用引起NAFLD，许多益生菌包括双歧杆菌和乳酸杆菌，都是缺乏脂多糖的革兰阳性菌，可以通过与肠道黏膜的黏附位点定植而竞争性的减少肠道致病菌的黏附位点，从而有效保护肠道黏膜屏障，阻止致病菌在肠道的定植和易位［22］。

2．3 促进能量物质代谢 NAFLD患者肠道多形类杆菌比例增加，该细菌可以分解糖苷键，使肠道无法吸收的植物多糖降解为可吸收的单糖，从而增加能量摄入，加重IR 和肝脏负荷［23］。而益生菌可以通过调节肠道上皮TLR2的表达来增加IgA 水平，增强能量物质的代谢，避免脂肪蓄积，对NAFLD有一定的治疗作用。

3 维生素D 靶向肠道菌群治疗NAFLD

3．1 维生素D 影响益生菌的作用 益生菌能够给宿主带来一些有益影响，在既往的临床试验中得到广泛的应用，益生菌对肠道的保护需要一个功能正常的VDR 通路，而慢性炎性反应可导致患者VDR表达显著降低［24］。当敲除VDR 基因后，小鼠对益生菌如鼠李糖乳杆菌株GG 和植物乳杆菌等无应答，而在野生型小鼠中，随着抗菌肽表达的增加，VDR 的表达及其转录活性随之增加，并能够对沙门氏菌诱导的结肠炎提供生理和组织学上的保护［25］。脂多糖主要存在于革兰阴性杆菌外膜，发生炎性反应后，脂多糖则被释放进入血循环，早在1997 年Yang等［26］就发现给肥胖小鼠注射低剂量的脂多糖，可以诱导其发展成为非酒精性脂肪性肝炎。人体实验中，脂多糖与细胞表面的脂多糖结合蛋白及CD14结合，激活TLR4，使核因子-κB 活化，促进大量炎性因子产生。而且脂多糖可刺激Kupffer细胞产生大量的促肝脏纤维化因子如转化生长因子-β，从而加速肝脏纤维化的进展。益生菌可以抑制肠道上皮细胞核因子-κB 的活化，并诱导肠道上皮细胞产生热休克蛋白，增加IL-10等抗炎因子形成，减少促炎因子的分泌和表达，防止NAFLD的进展。

3．2 维生素D 保护肠道上皮屏障 维生素D 对包括肠黏膜在内的多种组织的上皮屏障均具有保护作用［27］。已有文献证明，维生素D 可以上调肠道上皮细胞E-cadherin的表达，因为紧密连接蛋白可通过E-cadherin与转录因子β-catenin和肌动蛋白相互作用，通过调节下游基因表达，达到增强单层细胞间紧密连接和黏附连接完整性的目的［28］。维生素D 还能够阻止致病菌黏附在肠道上皮中，从而减少通过肠-肝轴进入肝脏的有害物质。在体外，用葡聚糖硫酸钠处理VDR 基因敲除小鼠的结肠上皮细胞后，与对照组相比，其上皮细胞愈合时间明显延长［29］。另有研究表明，VDR 信号通路可以抑制肠道上皮细胞凋亡，降低肠道黏膜的炎性反应，对维持黏膜屏障完整性发挥关键作用，防止NAFLD的发生［27］。

3．3 维生素D 的免疫调节作用 维生素D 可通过多种方式调节人体免疫系统，维生素D 轴是免疫系统的重要调节剂，维生素D 缺乏的饮食可以抑制防御素及其激活酶基质金属蛋白酶7 的表达，从而导致肠道菌群失调［30］。在缺乏维生素D 的情况下，由于T 细胞向肠道内定植功能受损，将导致IL-10水平低下，增强了对无害共生菌群的炎性反应，导致NAFLD的发生［31］。适时补充维生素D 可以修饰免疫反应，减少IL-1、IL-6、TNF-α等炎性因子的释放。

综上所述，NAFLD的发病机制复杂，目前尚无确切的治疗方法。随着高通透量测序技术的广泛使用，已发现肠道菌群在NAFLD的发生、发展中起重要作用。合理利用肠道菌群的调节作用，可以减少肝脏炎性反应，减少肠道通透性，增加能量物质代谢，对NAFLD有积极的治疗作用。研究维生素D、肠道菌群、NAFLD三者之间的关系，可为NAFLD的治疗提供新的方法。如果及时合理补充维生素D，可能会以肠道菌群为靶点，进而有效的治疗NAFLD。