饮食-肠道菌群轴对非酒精性脂肪性肝病的影响

曾胜澜，张荣臻，王 娜，王挺帅，谭丽婷，毛德文

1 广西中医药大学 第一临床医学院，南宁 530023；2 广西中医药大学第一附属医院 肝病一区，南宁 530023

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是世界上最常见的慢性肝病之一，NAFLD患病率的增加成为严重的全球性健康问题[1]。NAFLD分为2个主要阶段：非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎。非酒精性脂肪肝又称为单纯脂肪变性，无炎症和肝损伤。非酒精性脂肪性肝炎存在小叶炎症和肝损伤，可在慢性单纯脂肪变性的背景下发展，易诱发相关并发症，如纤维化、肝硬化和肝细胞癌。目前大量研究发现饮食可以调节NAFLD进程，同时饮食能够将肠道菌群转化为更健康或更有害的微生物群，因此有必要深入探索饮食-肠道菌群轴与NAFLD的联系。

1 饮食与肠道菌群相互影响

肝脏75%的血流量直接来自肠道门静脉。肠道门静脉血液首先流经肝脏，肝脏在血液到达体循环之前进行其必需的代谢、免疫和解毒处理[2]。约500～1000个不同种属的微生物存在于成人肠道内，其总和被称为微生物组[3]。这些细菌与体内多种物质的代谢过程有关。由于构成人类微生物组的大多数微生物都在肠道内发现，肠道与肝脏之间存在解剖学联系，因此假设菌群通过多种潜在机制对肝脏病理学产生直接影响，其中饮食和肠道菌群存在相互作用。

饮食结构变化可影响肠道微生物的组成，其中高脂肪、高碳水化合物饮食已被证明与肠道细菌多样性降低和有益细菌的减少有关。有研究[4]发现，高脂饮食影响了小鼠肠道菌群的结构，降低了产生短链脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)细菌的丰度，如罗斯菌和毛螺菌科。有研究[5]发现，高膳食果糖与有益微生物短杆菌属和链球菌属丰度降低呈正相关。高脂饮食降低了许多有益细菌的相对丰度，例如拟杆菌属和双歧杆菌属的细菌，并增加了球形梭菌的相对丰度[6]。

同样，肠道菌群也参与饮食结构对宿主的作用，肠道菌群可分解碳水化合物，参与维生素的合成。有研究[7]发现，连续4个月补充益生菌可以改善肥胖NAFLD儿童的肝脂肪含量和体质量指数，胰高血糖素样肽-1总量和活性形式的增加也与该益生菌混合物有关。鼠伤寒沙门菌感染可以诱导结肠维生素D受体的表达，转录和信号传导，促进维生素D的利用[8]。两者之间这种互相反馈的作用机制，为通过饮食调整肠道菌群的组成，进而影响多种物质代谢，对NAFLD的发生和发展过程产生影响奠定了基础。

2 饮食对NAFLD的影响

NAFLD是一种与肥胖相关的代谢性疾病，高脂、高碳水化合物饮食是脂肪肝的主要原因。脂肪和果糖不能刺激饱腹感，可促使人体摄入过量食物并改变碳水化合物和脂质的代谢，从而导致脂肪的形成和沉积；精制果糖的摄入会使脂肪组织过度膨胀，通过释放各种脂肪因子来促进肥胖[9]。果糖和脂肪会降低葡萄糖耐量，胰岛素敏感性会增加甘油三酯和胆固醇合成[10]。此外，长期摄入脂肪和果糖会引起瘦素抵抗，最终导致体质量增加[11]。饮食结构与NAFLD密切相关，其为NAFLD发生的外因，为NAFLD发展提供了物质条件，下面将详细叙述饮食在NAFLD中的作用。

2.1 高脂饮食 高脂饮食可引起大鼠高甘油三酸酯血症，其肝组织学显示出与NAFLD相关的肝脂肪变性、炎症和肝细胞膨胀[12]。利用高脂饮食和普通饮食分别喂养NAFLD的小鼠，高脂饮食小鼠的肠道菌群发生改变，肝脂肪变性和肝脏炎症加重[13]。有研究[14]发现，地中海饮食加低脂饮食可调节NAFLD患者的肠道通透性。有研究[15]发现，低脂饮食降低了NAFLD的甘油三酸酯、总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇、肝酶、空腹血糖指数。

2.2 高碳水化合物饮食 给予小鼠高果糖玉米糖浆会增加小鼠的脂肪量和肝脂质水平[16]。在一项前瞻性研究[17]中，精制碳水化合物的饮食则会导致肝脂肪含量升高，低碳水化合饮食可以作为减轻肝脂肪累积的早期预防措施。低碳水化合物高纤维饮食可有效减轻NAFLD患者的体质量和体脂，并改善肝酶、血糖、血脂和尿酸等代谢指标[18]。

3 肠道菌群与NAFLD

在NAFLD患者中可观察到粪便微生物群的组成发生了显著变化[19]。微生物群有助于整个肠道的稳态。尽管肠道菌群在宿主体内稳态方面发挥积极作用，但特定物种的过度增殖会使某些代谢产物过度生产，这些代谢产物可能会对肠道产生有害影响，甚至引发全身性炎症。张超贤等[20]发现过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)γ2基因Pro12Ala与其他一些基因型与幽门螺杆菌感染的交互作用与NAFLD密切相关。肠道菌群与体内多种物质的代谢过程相关，参与了多种与NAFLD相关物质的产生和转化，通过对这些物质的影响参与NAFLD进程。以下将从肠道细菌与SCFA、胆汁酸、胆碱、内毒素血症、内源性乙醇的关系介绍肠道菌群如何影响NAFLD的发展。

3.1 肠道菌群与SCFA SCFA主要由乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐组成，主要通过肠道微生物发酵产生，不同的微生物可产生不同种类的SCFA，SCFA有调节肠道菌群，维持肠屏障、调节胰高血糖素样肽等方面的作用，考虑SCFA的以上作用可能与NAFLD有关。实验[21]发现，在肥胖小鼠饮食中补充乙酸盐或丙酸盐，肠内纤毛虫和拟杆菌的比例显著降低。在小鼠饮食中补充丁酸钠可增加双歧杆菌的丰度，丁酸可以逆转高脂饮食诱导的小鼠瘤胃球菌科、脱硫弧菌科、红杆菌科和芽孢杆菌科的增加，并增加肠道菌群的多样性[22-23]。在小鼠中饮食补充丁酸盐也降低了脱硫弧菌科的水平，这些细菌可以破坏肠屏障并产生内毒素[24]。SCFA作用于G蛋白偶联受体41、43，这些受体广泛分布于肠内分泌L细胞、白色脂肪组织、骨骼肌和肝脏中[25]。L细胞释放出胰高血糖素样肽，胰高血糖素样肽通过激活与NAFLD密切相关的脂肪酸氧化和胰岛素敏感性基因直接作用于肝细胞[26]。

3.2 肠道菌群与胆汁酸 胆汁酸可通过法尼酯衍生物X受体(farnesoid X receptor, FXR)途径影响肠道微生态的结构和功能。胆汁酸作为信号分子，通过激活参与其代谢途径的FXR受体，在肝脏、肠道和外周组织中发挥广泛的生物学作用。FXR调节胆汁酸稳态和糖脂代谢，并被鹅去氧胆酸、胆酸、次级胆汁酸脱氧胆酸激活。FXR受体在肝细胞和肠细胞中呈现高表达，可以负反馈抑制或肠道微生物群FXR依赖性方式调节、维持胆汁酸稳态，同时调节血脂蛋白、脂肪变性、炎症、细菌生长和肝再生等过程[17, 27]。反之，肠道微生物群亦可以FXR依赖性方式调节胆汁酸的代谢和合成。而胆汁酸具有较强的抗菌活性，直接调控肠道菌群多样性、调节肠道菌群的结构或通过促进胆汁酸代谢细菌的生长和抑制其他胆汁敏感菌的生长来重塑肠道微生物群落。Friedman等[28]在研究胆汁酸对人和小鼠肠道微生物群之间相互作用时发现激活FXR受体可以改变微生物群，尤其是革兰阳性菌(包括嗜热链球菌、干酪乳杆菌和副干酪乳杆菌、短乳杆菌和乳酸乳杆菌等)。考虑到微生物群与胆汁酸稳态之间的协同作用，以及胆汁酸信号对宿主健康的影响，从NAFLD病理生理学和治疗的角度来看，微生物群、胆汁酸之间的作用十分重要。

3.3 肠道菌群和胆碱 胆碱是人体通过膳食摄入和内源性合成获得的必需营养素，是磷脂酰胆碱的重要组成部分。大约10%～15%的细菌需要胆碱来合成磷脂酰胆碱(其膜的组成部分)。因此，在细菌过度生长的情况下，对胆碱的需求可能会增加，并导致胆碱缺乏[29]。胆碱缺乏会导致磷脂酰胆碱的合成受损，导致极低密度的脂蛋白组装和分泌减少，从而降低肝甘油三酯清除率[30]。

某些肠道微生物群可以将胆碱代谢成其衍生物三甲胺，进一步导致胆碱缺乏，三甲胺通过门静脉循环到达肝脏中，氧化形成三甲胺-N-氧化物，然后释放到血液循环中[31-32]。临床研究[33]表明，较高的三甲胺-N-氧化物血清水平与NAFLD的严重程度呈正相关。有实验[34]发现，三甲胺-N-氧化物可以调节葡萄糖代谢并增加高脂饮食小鼠的胰岛素抵抗。此外，三甲胺-N-氧化物促进脂肪组织中的氨基酸化，通过增加炎症细胞因子CC基序趋化因子配体2的血清水平可以诱导胰岛素抵抗[34]。

3.4 肠道菌群与乙醇 在健康状态下，微生物群会不断在肠道中产生乙醇，乙醇通常通过酒精脱氢酶和其他肝酶在肝脏中代谢[35]。当肠道菌群富含产酒精的细菌时，酒精的产生增多，超过了肝脏的解毒能力，通过影响肠道通透性，增加新生脂肪生成，减少脂肪酸氧化、低密度脂蛋白，细菌移位等，最终导致肝细胞炎症和损伤，发展为NAFLD[25]。一些研究已经检测到肥胖患者和NAFLD患者中产生乙醇的细菌数量增加，如大肠杆菌和其他肠杆菌科细菌[36]。实验[37]表明，NAFLD小鼠的呼吸中的酒精含量高于正常小鼠的酒精含量。肠道菌群产生的内源性乙醇可通过破坏肠黏膜屏障和增加肠通透性，导致门静脉内脂多糖水平升高而导致细菌易位，促进内毒素血症的发展[38]。在NAFLD病理条件下，细菌易位显著提高了TNF、ALT和AST的水平，加重了肝脏炎症及肝损伤[39]。

3.5 肠道菌群和内毒血症 肠道菌群在维持肠黏膜屏障的完整性中发挥重要作用，肠道细菌过度生长会导致肠道菌群紊乱，进而导致肠道通透性增加、细菌移位及脂多糖释放。细菌释放大量有害产物，通过门静脉循环进入肝脏，诱导炎症性细胞因子释放，导致肝损伤，脂多糖由革兰阴性细菌释放，促进内毒素血症的发展，引起肝脏炎症及全身炎症，以及远端周围组织(例如白色脂肪组织)的基因表达，激素分泌和能量消耗发生变化[40]。在一项研究[41]中，高脂饮食可以促进NAFLD的逐步发展，在疾病进展期间会增加脂多糖分泌。脂肪酸通过诱导内质网应激并破坏上皮细胞之间紧密连接促进脂多糖吸收[42]。

4 饮食建议及针对肠道菌群的治疗

国际准则[43]指出，NAFLD的饮食疗法的主要目标是每天减少500～1000 kcal的能量摄入，以实现体质量减轻7%～10%。目前针对NAFLD的饮食策略包括低脂饮食、低碳水化合物饮食、地中海饮食模式。例如，使用低碳水化合物饮食替代膳食，以及使用低碳水化合物的地中海式饮食，已经实现了肝脂肪的显着减少和相关的减少，而与降低BMI的程度无关。地中海饮食的特点是以蔬菜、豆类、水果、坚果、橄榄油和鱼的摄入为主，富含膳食纤维和不饱和脂肪酸。地中海饮食已被证明即使体质量未见减少，仍可以减少肝脂肪，并改善NAFLD患者的肝胰岛素敏感性[44]。在低热量饮食的背景下限制碳水化合物的摄入与减少脂肪的方法相比，低碳水化合物组中可以检测到明显更高的肝胰岛素敏感性和较低的基础葡萄糖水平[45]。

改变肠道微生物组来治疗NAFLD的方法包括抗生素、粪菌移植(fecal microbiota transplantation，FMT)或益生菌、益生元和合生元(益生元和益生元的组合)。由于使用抗生素易出现耐药性，故较少使用抗生素。FMT是将健康人粪便中的功能菌群，移植到患者胃肠道内，重建新的肠道菌群，是一种用于治疗复发性艰难梭菌感染的疗法[46]。有研究[47]发现，NAFLD小鼠成功进行FMT后，肠道的有益菌丰度增高，如克里斯滕森菌科和乳杆菌，小鼠肝内甘油三酸酯和胆固醇减少，肝内促炎细胞因子和NAS评分显著降低。临床试验中的大多数使用的益生菌是乳杆菌属、双歧杆菌属和链球菌。对于患有NAFLD的患者，益生菌可以显著改善肝脂肪变性和纤维化以及包括糖耐量和肥胖症在内的其他代谢参数[48-50]。

饮食作为人体的能量输入，与人体内各种代谢物质的水平和肠道微生态息息相关。通过优化饮食结构，一方面可直接降低体内脂肪等物质的含量，还可通过影响肠道菌群，间接影响与NAFLD相关的物质代谢。因此，饮食-肠道菌群轴对NAFLD的治疗具有十分重要的意义。

5 小结

动物和临床研究的大量证据表明，饮食和肠道微生物组在NAFLD的发病中起着重要作用。高脂、高碳水化合物饮食会引起肠道菌群失调。肠道菌群失调通过影响SCFA的产生、胆碱和胆汁酸的代谢，增加内源性酒精的产生，及加重内毒素血症的发展加重NAFLD。与NAFLD相关的特定肠道微生物改变的临床意义仍然不清楚，NAFLD相关的肠道微生物组及调节其组成方面为确定是否有诊断或治疗作用。需要进一步研究肠道微生物组改变在NAFLD中的重要性，阐明益生菌、益生元和合生元在疾病过程不同阶段的患者管理中的治疗作用并加强患者的饮食管理。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：毛德文、曾胜澜负责研究选题；张荣臻、王娜负责设计论文框架，起草论文；毛德文、曾胜澜负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿；王挺帅、谭丽婷负责修订论文。