腸道微生物在非酒精性脂肪肝發(fā)病中的研究進(jìn)展

方南元　孫曉琦　薛博瑜　孫麗霞　(南京中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇　南京　210023)

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腸道微生物在非酒精性脂肪肝發(fā)病中的研究進(jìn)展

方南元孫曉琦薛博瑜孫麗霞(南京中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院，江蘇南京210023)

〔關(guān)鍵詞〕腸道微生物;非酒精性脂肪性肝病;肥胖

第一作者:方南元( 1981－)，男，講師，主要從事中醫(yī)肝膽病學(xué)研究。

非酒精性脂肪性肝病( NAFLD)包括單純性脂肪肝( SFL)以及由其演變的脂肪性肝炎( NASH)和肝硬化。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD患病率為20%～33%，在肥胖人群中的發(fā)病率高達(dá)75%～100%〔1〕，近年本病發(fā)病率增長迅速且呈低齡化發(fā)病趨勢〔2〕。目前普遍認(rèn)為NAFLD是一種遺傳－環(huán)境－代謝－應(yīng)激相關(guān)性疾病〔3〕，與肥胖、2型糖尿病、高脂血癥、代謝綜合征密切相關(guān)。近年來，隨著微生物檢測技術(shù)的進(jìn)步，腸道微生物在代謝異常及NAFLD過程中的作用獲得重視。

1腸道微生物

在成人腸道中包含厭氧菌在內(nèi)有超過2 000多種共生細(xì)菌，其中絕大多數(shù)在大腸中，其數(shù)量約1 014個(gè)，重量約1．5 kg〔4〕。腸道菌群與人類具有互利共生的關(guān)系，在人腸道中由于處在缺氧環(huán)境，細(xì)菌得到養(yǎng)分并受到保護(hù);而人則能通過細(xì)菌獲得維生素K，完整的腸壁能從微生物中獲得碳源和能量〔5〕。

人類在胎兒時(shí)期腸道是無菌的，出生后通過喂養(yǎng)、環(huán)境及其他因素，微生物導(dǎo)入腸道并對(duì)腸道微生物的組成產(chǎn)生變化〔6〕。遺傳及宏基因組的研究解釋了腸道菌群的多樣性〔7〕，研究顯示腸道微生物分類主要有:厚壁菌( Firmicutes)、擬桿菌( Bacteroidetes)、變形桿菌( Proteobacteria)以及少量的放線菌( Actinobacteria)。其中，厚壁菌屬的主要為梭菌群Ⅳ和ⅩⅣ，其中最為突出的是真桿菌、Faecalibacterium、羅斯氏菌( Roseburia)和瘤胃球菌屬( Ruminococcus)。而擬桿菌中主要包括要桿菌屬和普雷沃菌屬。放線菌主要為雙歧桿菌〔8，9〕?；仡櫺匝芯匡@示，厚壁菌門和桿菌門構(gòu)成了大多數(shù)的腸道微生物，其中桿菌門最豐富多變。人們早已認(rèn)識(shí)到飲食結(jié)構(gòu)與腸道微生物間存在的關(guān)系，隨著近年來技術(shù)的進(jìn)展，研究人員開始將人類腸道分為腸型Ⅰ、腸型Ⅱ、腸型Ⅲ。腸型的不同主要由三種細(xì)菌(類桿菌、普氏菌、瘤胃球菌)的相對(duì)豐度差異決定〔10〕。其中腸型Ⅰ桿菌豐富，與攝入較多的蛋白與動(dòng)物脂肪有關(guān)，腸型Ⅱ中普雷沃菌屬豐度較高，與飲食中的碳水化合物有關(guān)〔11〕。越來越多的研究表明，腸道微生物生態(tài)與飲食結(jié)構(gòu)、能量代謝均有密切關(guān)系，腸道菌群的生態(tài)失調(diào)則與許多臨床疾病及癥狀相關(guān)，包括肥胖、自身免疫性疾病、過敏癥及脂肪肝等。

2腸道微生物與肥胖及代謝異常

研究顯示，無菌小鼠和非無菌小鼠相比較，在同樣增加食物消耗的情況下，體重增加水平下降;而定植了來自于增加食物消耗的非無菌小鼠盲腸內(nèi)容物的小鼠即便飲食攝入減少仍然出現(xiàn)了顯著的脂肪累積〔12，13〕，體現(xiàn)出了微生物生態(tài)的差異在能量攝取轉(zhuǎn)化中的作用。肥胖時(shí)，腸道微生物能將原本不能消化的膳食多糖轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸，后者通過腸道吸收從而增加能量攝入，這類微生物也被證實(shí)能夠調(diào)控傾向于增加脂肪組織儲(chǔ)備的基因〔14～16〕。相較而言，胖的動(dòng)物比瘦的動(dòng)物在能量攝取和儲(chǔ)存上更強(qiáng)〔6，17〕。在運(yùn)用16S rRNA對(duì)腸道微生物基因測序的研究中顯示，肥胖和瘦的個(gè)體微生物的組分是存在差異的，在攝取的食物量相同的條件下，肥胖的小鼠厚壁菌門細(xì)菌增加，桿菌水平下降〔18〕。在對(duì)人類的研究中也出了厚壁菌門細(xì)菌增加，桿菌水平下降的現(xiàn)象〔19〕。

在肥胖及代謝異常中，微生物還與慢性炎癥密切相關(guān)。觀察顯示肥胖的小鼠可見到全身性革蘭陰性菌產(chǎn)物( LPS)水平的升高〔20〕。這種低度慢性炎癥會(huì)影響胰島素信號(hào)通路，促進(jìn)胰島素抵抗〔21〕。而對(duì)高脂飲食的小鼠和ob/ob鼠采用抗生素治療后則可有效改善內(nèi)毒素水平。除外LPS，大腸桿菌定植的無菌小鼠，雖然表現(xiàn)為LPS的低免疫原性，但仍發(fā)展出糖尿病及脂肪炎癥〔22〕。

3腸道微生物與NAFLD

從肝臟的解剖位置來看，肝臟70%的血供來自于大腸回輸?shù)介T靜脈的血液，它是防御腸源性抗原(如細(xì)菌和細(xì)菌副產(chǎn)物等)的第一道防線，也最易暴露在腸源性刺激下〔23〕。20世紀(jì)80年代初，研究者發(fā)現(xiàn)腸道手術(shù)后常出現(xiàn)NASH伴發(fā)小腸細(xì)菌增生，經(jīng)甲硝唑治療后可改善〔24〕，NAFLD與腸道微生物間的關(guān)系便開始得到關(guān)注。Li等〔25〕已證明了益生菌能夠治療NAFLD，他們用混合益生菌VSL#3治療ob/ob小鼠4 w后能夠有效地抗腫瘤壞死因子( TNF)α，改善肝組織學(xué)，降低肝總脂肪酸含量，并能降低血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶( ALT)的水平。目前研究認(rèn)為，腸道微生物在NAFLD中的機(jī)制如下: ( 1)增加能量攝入導(dǎo)致肥胖(見肥胖及代謝異常的關(guān)系)〔12〕; ( 2)改變腸道的通透性，產(chǎn)生低度炎癥; ( 3)腸道微生物有害產(chǎn)物的肝損等〔26〕。此外，還認(rèn)為腸道微生物有調(diào)節(jié)飲食膽堿代謝、膽汁酸代謝〔27〕及增加內(nèi)源性乙醇來發(fā)揮作用。

3. 1參與能量代謝NAFLD作為一類代謝性疾病與能量代謝密切相關(guān)。B?ckhed等〔5〕觀察到移植正常小鼠的盲腸微生物到無菌小鼠，15 d后無菌小鼠身體脂肪增加60%，并伴隨肝臟中甘油三酯兩倍以上的增長，腸道菌群促使脂肪肝發(fā)病與增加單糖吸收有關(guān)。腸道菌群作為一種外在環(huán)境因素能夠影響體脂的沉積，微生物與單糖在小腸的吸收有關(guān)，這能夠促進(jìn)脂肪酸的從頭合成及甘油三酯的生成，通過增加乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合成酶來實(shí)現(xiàn)。

3. 2改變腸道通透性腸上皮細(xì)胞是細(xì)菌與宿主免疫系統(tǒng)間的屏障，腸道上皮細(xì)胞彼此緊密連接，是維護(hù)腸道屏障完整的關(guān)鍵〔28〕。研究顯示，脂肪肝與脂肪性肝炎和小腸細(xì)菌過度生長有關(guān)，后者能增加腸道通透性〔1，29〕。Miele等〔30〕比較35例活檢脂肪肝患者與健康受試者，發(fā)現(xiàn)脂肪肝與腸道通透性增加及腸道緊密連接改變有關(guān)。Wigg等〔31〕發(fā)現(xiàn)NASH患者中50%有小腸細(xì)菌過度生長。最近，Gabele等〔32〕通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了腸道屏障功能受損和肝纖維化及肝臟炎癥間的關(guān)系，研究中，通過高脂喂養(yǎng)C57BL/6小鼠誘導(dǎo)NASH通過用，后將腸上皮暴露于1%葡聚糖硫酸鈉下，暴露后葡聚糖硫酸鈉作用下會(huì)加重肝炎，并誘發(fā)纖維化。越來越多的數(shù)據(jù)支持細(xì)菌與宿主的腸上皮細(xì)胞水平之間穩(wěn)態(tài)被破壞，不僅腸道屏障改變，也能促使細(xì)菌從腸道易位進(jìn)入門靜脈，進(jìn)一步引起肝臟損害〔33〕。

3. 3微生物產(chǎn)物及相關(guān)免疫反應(yīng)LPS等微生物的產(chǎn)物可以直接參與免疫反應(yīng)，如TLR4信號(hào)通路、CD14依賴的慢性代謝炎癥及肝臟Kuppfer細(xì)胞激活等，其中Toll樣受體( TLRs)與其密切相關(guān)。廣泛存在于肝細(xì)胞、膽管上皮細(xì)胞、Kuppfer細(xì)胞及樹突狀細(xì)胞等細(xì)胞的TLRs( TLR2、TLR4、TLR9)在NAFLD中發(fā)揮了重要作用，其中LPS的受體TLR4尤為重要。在MCDD誘導(dǎo)的小鼠NASH模型中，LPS刺激后肝臟損傷加重、炎癥因子水平升高，MCDD出現(xiàn)了典型的脂肪性肝炎的病理改變及門靜脈內(nèi)毒素血癥及TLR4的表達(dá)增強(qiáng)〔34〕。高脂飲食誘導(dǎo)的脂肪肝早期，TLR4信號(hào)有助于游離脂肪酸誘導(dǎo)的核因子( NF)－κB活化，通過高遷移率族蛋白( HMGB) 1激活TLR4/MyD88信號(hào)途徑〔35〕。TLR4突變的小鼠喂高果糖飲食顯示脂肪肝減少及下游MyD88和TNF－α水平下降，提示在NAFLD中LPS/TLR4信號(hào)的作用〔36〕。

4結(jié)語與展望

隨著測序技術(shù)的進(jìn)步，腸道微生物與肥胖及代謝異常的關(guān)系受到了越來越多的科研工作者的關(guān)注。盡管腸道微生物在NAFLD的整個(gè)發(fā)病過程發(fā)揮了重要作用，但其具體的機(jī)制仍不明確。目前研究主要集中在動(dòng)物研究，雖有些對(duì)人類糞便微生物的研究揭示了其與NAFLD發(fā)病間的關(guān)系，但并沒有大規(guī)模的研究，能夠參照的較多的數(shù)據(jù)也主要集中肥胖及糖尿病領(lǐng)域。相信隨著對(duì)微生物在NAFLD發(fā)病機(jī)制的深入研究，定能找到對(duì)NAFLD的預(yù)防及治療新策略。

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〔2015－04－27修回〕

(編輯李相軍)

基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目( No．81403376) ;江蘇省自然科學(xué)基金青年基金項(xiàng)目( No．BK20130955) ;江蘇省中醫(yī)藥局項(xiàng)目( LZ13010)

〔中圖分類號(hào)〕R657. 3

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

〔文章編號(hào)〕1005-9202( 2016) 02-0469-02;

doi:10. 3969/j. issn. 1005-9202. 2016. 02. 106