肠道微生态与非酒精性脂肪性肝病研究进展

王宇威　刘近春　安秀琴　柴茹

[摘要] 非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）已成为当前世界范围内最主要的慢性肝病之一，目前除了改变生活方式外，尚未确定确切的治疗方法。随着肠-肝轴理论的提出，本研究逐渐认识到肠道菌群及其代谢产物与宿主的代谢状况密切相关，除了肠道菌群本身，基于肠道菌群分泌、修饰和降解的代谢物也是宿主-菌群对话的重要媒介，同时也参与宿主代谢的调节，肠道菌群和相关代谢的失调可以被认为是NAFLD病理生理学的调节者，这也为“肠道菌群失调可引起肝脏病理生理改变”提供理论基础。因此，调节肠道微生态成为治疗NAFLD的一大热点，目前多个研究已经提出调节肠道菌群的治疗方法，包括益生菌、益生元、合生元的应用。本文就肠道菌群如何参与NAFLD发病过程及针对肠道菌群靶向治疗NAFLD做一综述。

[关键词] 非酒精性脂肪性肝病;肠-肝轴;肠道微生态;微生物制剂

[中图分类号] R575.1          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-9701（2022）15-0192-05

Research progress of intestinal microecology and non-alcoholic fatty liver disease

WANG Yuwei LIU Jinchun AN Xiuqin CHAI Ru

1.Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China;2.Department of Gastroenterology， the First Hospital of Shanxi Medical University，Taiyuan 030001，China

[Abstract] Non-alcoholic fatty liver disease （NAFLD） has become one of the most important chronic liver diseases worldwide at present， and no exact treatment has been determined except lifestyle changes. With the proposal of the gut-liver axis theory， we gradually recognize that intestinal bacteria and their metabolites are closely related to the metabolic status of the host.In addition to intestinal bacteria themselves，metabolites secreted，modified，and degraded based on intestinal bacteria are also important vectors of host-bacteria dialogue and are also involved in regulating host metabolism. Dysregulation of intestinal bacteria and related metabolism can be considered regulators of the pathophysiology of NAFLD， which also provides a theoretical basis for "intestinal flora imbalance can cause liver pathophysiological changes".Therefore， regulating intestinal microecology has become a significant hotspot for the treatment of NAFLD.Multiple studies have proposed treatments to regulate intestinal bacteria，including the application of probiotics， probiotics， and synbiotics.This article reviews how intestinal bacteria are involved in the pathogenesis of NAFLD and targeted therapy for NAFLD with intestinal bacteria.

[Key words] Non-alcoholic fatty liver disease; Gut-liver axis; Intestinal microecology; Microbial agents

非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）被認为是代谢综合征在肝脏的表现，与肥胖、脂代谢紊乱、糖尿病等多种疾病状态存在不同程度的关联。“多重打击”假说认为经过第一次打击之后，肝脏易受多种因素的影响，胰岛素抵抗、肠道菌群及遗传和表观遗传因素等共同作用于基因易感的个体而诱发NAFLD，为NAFLD发病机制提供更准确的解释[1]。近些年，随着人们生活方式的改变，越来越多的代谢相关性疾病被证实与肠道菌群失调有关[2]。而肠-肝轴理论的提出，让研究者逐渐认识到肠道菌群与NAFLD发病密切相关，肠道菌群紊乱可通过影响机体能量摄入、干扰胆汁酸及胆碱代谢、增加内源性乙醇产生、增加肠壁通透性、诱发胰岛素抵抗等多种途径引起肝脏损伤，因此，调节肠道微生态平衡可能成为NAFLD治疗的又一大新方向。

1 非酒精性脂肪性肝病

NAFLD包括一系列肝脏疾病，从肝脂肪变到非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH）、纤维化、肝硬化和肝细胞癌[3]。近年来，NAFLD发病率逐年攀升，一项2019年关于全球NAFLD患病率的meta分析显示[4]，亚洲NAFLD总体患病率为30%，其中以印度尼西亚最高（51%），日本最低（22%），新加坡、马来西亚等多个国家和地区NAFLD患病率都超过30%，中国大陆NAFLD患病率也接近30%。由此可见，NAFLD已成为全世界新的公共卫生问题，其长期累计医疗费用已被证明比非NAFLD患者高80%[5]，给患者及社会造成极大的负担。

2 肠道微生态及肠-肝轴

2.1 肠道微生态

肠道微生物群是一个由细菌、古细菌、真菌、病毒等组成的生态系统，其中，细菌占99%。胃肠道不同部位菌群组成和含量是不同的，大肠细菌含量最高，其优势门是厚壁菌门和拟杆菌门，而厚壁菌门比拟杆菌门的比率被发现与个体对疾病状态的易感性相关，包括肥胖[6]。研究发现，肠道微生物群可通过协调机体代谢、参与消化、调节免疫等活动参与机体的生理病理过程[7]。多种因素如高脂饮食、压力暴露、抗生素滥用、衰老等都可影响微生物群的组成，并可能增加生态失调的风险[8]。有趣的是，每个人肠道菌群组成都是独一无二的，这也被形象的称为“微生物指纹”[9]，而在导致各种疾病的不同条件下，其组成和数量也是不尽相同的[10]。

2.2 肠-肝轴理论

肠-肝轴理论由马歇尔于1998年首次提出，这一理论为理解肝脏疾病发生与肠道菌群间可能存在联系奠定了理论基础。它指出肝脏与胃肠道之间存在双向作用，正常情况下，肝脏可通过分泌胆汁酸等物质控制肠道微生物的组成和结构[11]，肝血窦中免疫细胞如库普弗细胞又可通过清除细菌及其代谢产物维持免疫系统稳态。同时，肝脏也持续暴露于肠道细菌及相关衍生因子如脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）之中，当肠道菌群失调时，将进一步放大这一过程。因此，肝-肠轴紊乱可被认为是导致NAFLD发病的关键环节。

3 肠道菌群紊乱参与NAFLD发病的机制

3.1 增加机体能量摄入

研究表明能量摄入增加与NAFLD的发生密切相关，给予小鼠富饱和脂肪酸、胆固醇及高糖等食物，可增加其肝脏内脂质的积累[12]。其可能的机制是肥胖小鼠肠道中厚壁菌门增多，后者在发酵淀粉和可溶性膳食纤维方面起着重要的作用，发酵的产物以短链脂肪酸（short chain fatty acid，SCFAs）的形式存在，SCFAs可通过促进糖及脂肪合成使产能增加，另一方面还可通过抑制AMP活化蛋白激酶（AMPK）干扰脂肪酸β氧化，从而使游离脂肪酸在肝脏中累积[13];同时，SCFAs还是肠内分泌细胞表达的G蛋白偶联受体41（G protein-coupled receptor 41，GPR41）的配体，可通过刺激小鼠脂肪细胞中GPR41介导的瘦素产生来调节能量稳态[14]。

3.2 影响胆汁酸及胆碱代谢

目前认为，胆汁酸池的大小和组成是肠道微生物组结构的主要调节因子，而微生物组结构及组成的变化又是影响胆汁酸池大小和组成的潜在因素，因此保持二者动态平衡对机体的健康至关重要。生理状态下，胆汁酸可通过参与脂类的消化、调节物质代谢等发挥作用。研究发现，次级胆汁酸与NAFLD发生甚至疾病进展相关，其可能的机制是：次级胆汁酸增加肠壁通透性，诱发内毒素血症，间接引起胰岛素抵抗[15];另外，胆汁酸还可以通过改变法尼酯受体（farnesoid X receptor，FXR）信号来促进NAFLD的发生：初级胆汁酸通过激活FXR信号来增加胰岛素敏感度，抑制脂肪生成，促进脂肪酸氧化，而次级胆汁酸则可抑制FXR信号转导从而影响能量代谢。肠道菌群丰度和组成的改变很可能会影响胆汁酸池[16]，它们可以解除一级胆汁酸的结合并将其代谢为次级胆汁酸，这可能就促进了NAFLD的发病。

胆碱在肝脏中以磷脂酰胆碱形式存在，后者是细胞膜的重要成分，对细胞物质代谢和生命活动至关重要。研究发现，胆碱缺乏可通过影响肝内甘油三酯输出，增加脂肪合成及储存等导致NAFLD的发生[17]。例如，喂食缺乏磷脂酰乙醇胺甲基轉移酶基因的小鼠缺乏蛋氨酸-胆碱的饮食，结果示其肝脏发生严重的脂肪变性，然而，补充胆碱可促进部分恢复[18]。另有证据显示，肠道菌群紊乱时，小肠细菌过度生长，需要更多胆碱去合成磷脂酰胆碱以维持细胞生长分裂，因此降低了胆碱的生物利用率，造成相对性胆碱缺乏[19]，进而促使了NAFLD的发生。

3.3 增加内源性乙醇产生

Cope等[20]研究发现，肥胖小鼠体内乙醇含量显著高于对照组，经抗生素如新霉素治疗后，肥胖小鼠产乙醇量可下降50%以上，提示尽管没有外源酒精的摄入，肠道微生物群也可产生乙醇，且当肠道微生态失衡时，乙醇产生会更明显。其机制可能如下：肠道菌群失衡时，易产生乙醇的细菌如大肠杆菌等的数量可能增多[21]，而乙醇含量的增加，不仅可以增加肠壁通透性，乙醇及代谢生成的乙醛也会随血液入肝，一方面直接对肝细胞进行打击，另一方面会活化肝脏Toll样受体配体（Toll-like receptor ligand，TLR），产生多种细胞因子和炎性介质，造成肝脏炎症及损伤。

3.4 增加肠壁通透性

肠道菌群失调可导致肠壁通透性增大，促使病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMP）如LPS等过多进入肝脏，引发促炎级联反应，加重肝脏炎症[22]。有研究证明，阿克曼氏菌减少可致使肠道黏液层变薄，增加肠壁通透性，从而导致细菌及其代谢产物的外漏，而实验性地增加其含量可以改善肥胖和NAFLD患者的代谢[23]。

3.5 促进肝脏炎症反应

促进肝脏炎症反应包括促进内毒素血症发生，细胞因子释放与启动炎症反应等方面。相关研究发现[24]，NAFLD患者血浆中LPS明显升高，后者可通过与脂多糖结合蛋白相结合，再结合膜表面的CD14，通过肝内TLR信号识别通路，产生如TNF-α、IL-1β、IFN、NF-κB等多种炎症介质，介导肝脏炎症反应和胰岛素抵抗，从而对肝细胞进行多重打击，造成肝损伤[25]。

3.6 诱发胰岛素抵抗

胰岛素抵抗（insulin resistance，IR）是NAFLD发病的关键因素，可以说，NAFLD是IR在肝脏的表现形式，IR除了引起肝细胞脂肪变性外，也能促进肝细胞的炎症和损伤。有研究发现，肠源性内毒素所致的胰岛素抵抗主要通过TLR4-CD14介导[26]，即LPS可激活胰岛素靶细胞表面的TLR4，后者可刺激肝细胞产生炎症因子，通过刺激促炎激酶如JNK、IKK、p38的产生，起到抑制胰岛素受体底物磷酸化的作用，从而损伤胰岛素信号转导通路而诱发IR和炎症产生，当肠道菌群紊乱时，上述过程会加速诱发胰岛素抵抗，从而促进NAFLD的发生发展[27]。

4 调节肠道微生态治疗NAFLD

调节肠道微生态可使肠道菌群恢复正常，逆转失调，近年来有关微生物制剂、粪菌移植、抗生素等治疗NAFLD的研究层出不穷，其中，粪菌移植的治疗效果受供体选择影响较大，抗生素的治疗又具有明显的两面性，而应用微生物制剂如益生菌、益生元、合生元等治疗NAFLD的优越性日渐凸显，大量临床试验表明，微生物制剂可以改善肝脏生化指标，降低血脂，减轻肝脏脂肪变性和炎症反应，改善胰岛素抵抗[28-29]。

4.1 益生菌

近年来，益生菌治疗NAFLD的研究屡见不鲜，结果证明双歧杆菌等益生菌可通过调节肠道菌群，增强肠道屏障，缓解免疫代谢损伤，起到一定的抑制肝细胞脂肪变性、降低胰岛素抵抗、抑制肝脏炎症反应等作用[30]。在42例NAFLD患者的随机对照试验中，口服益生菌干预8周后患者的空腹血糖、胰岛素水平、TNF-α和IL-6显著降低[31]，另一项研究也显示，益生菌可降低肝酶及血脂水平[32]。然而，人们逐渐认识到肠道菌群的组成和功能存在个体差异，这种差异可使益生菌干预在不同个体中产生不同的应答效果。因此，在应用益生菌治疗NAFLD的过程中更应趋向个体化。

4.2 益生元

益生元是一类能选择性促进有益菌生长繁殖，抑制致病菌过度生长的非消化性低聚糖。低聚果糖（fructo-oligosaccharide，FOS）是其代表之一，Pachikian等[33]研究发现，经FOS治疗后的小鼠肝细胞脂肪变性和肝脏炎症明显减轻，TLR4的表达有所下调（P<0.05），表明FOS可在一定程度上阻止NAFLD的进展。另有研究显示，联合应用多种益生元的疗效比单独使用一种更好，姚芳芳等[34]使用异麦芽寡糖和番茄红素联合治疗NAFLD小鼠，结果显示其不仅可以减轻小鼠体重，加强其脂肪动员，而且能改善胰岛素抵抗和内毒素血症。

4.3 合生元

近年来，人们开始研究益生菌和益生元合剂治疗NAFLD的疗效，研究表明，与单独应用益生菌或益生元相比，使用合生元效果更佳，Eslamparast等[35]利用合生元干预52例NAFLD患者28周后，试验组肝酶、炎症因子水平及纤维化评分均明显低于对照組。其机制可能为：合生元可通过调节肠道微生物群及相关功能基因的表达，增强肠道屏障功能，降低肠道炎症反应，改善胰岛素抵抗[36]，从而降低肝细胞脂肪变性及炎症反应。

综上所述，肠道菌群主要基于肠-肝轴的作用机制，即通过调控宿主能量代谢，参与胆汁酸及胆碱代谢，产生内源性酒精，增加肠壁通透性及诱发IR等促进NAFLD的发生发展。因此，肠道微生态的调节和重建势必将成为NAFLD防治的新热点，肠-肝轴知识的不断更新也将推动基于微生物群的诊断、治疗和预后工具的发展，以期更好管理慢性肝脏疾病。近年来微生态制剂应用于NAFLD患者的临床实验陆续开展，更加确信肠道菌群调节在NAFLD治疗中的巨大潜力，肠道微生物群靶向治疗可能成为NAFLD治疗的一种新方法。但是，对于益生菌在肠道内的定植时间及方式，所用的剂量、组合方式和疗程等诸多问题，目前仍没有明确的相关指南推荐及证据支撑，个体化治疗也需要更进一步的深入研究。

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（收稿日期：2021-11-11）