嗜黏蛋白阿克曼菌在非酒精性脂肪性肝病中的作用

鄭立婷， 汪哲， 陳玉春， 劉珊山， 解有成， 李初誼， 于曉輝

1 中國人民解放軍聯(lián)勤保障部隊第九四〇醫(yī)院消化內(nèi)科， 蘭州 730050

2 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院， 蘭州 730000

非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD）已成為目前最常見的慢性肝病，全球發(fā)病率已超過32.4%［1］。NAFLD包括非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver，NAFL）和非酒精性脂肪性肝炎（nonalcoholic steatohepatitis，NASH），可進展為肝硬化、肝細(xì)胞癌［2-3］。此外，NAFLD還會累及肝外多個臟器，使得發(fā)生心血管疾病、慢性腎臟疾病和呼吸系統(tǒng)疾病的概率增加［4］。NAFLD的病理生理學(xué)機制復(fù)雜，目前尚不明確，盡管調(diào)整飲食和生活方式可以有效地控制NAFLD，但隨著疾病的進展，藥物是治療NAFLD的必要手段，然而目前并沒有被批準(zhǔn)用于治療NAFLD的特效藥物，因此尋找治療NAFLD的有效方法已成為臨床研究的當(dāng)務(wù)之急［5］。腸道菌群是一個復(fù)雜而動態(tài)的生態(tài)系統(tǒng)，蘊藏著數(shù)以萬計的微生物群體，在維持人類健康方面發(fā)揮著重要作用，腸道菌群與宿主之間的相互作用有助于機體維持腸道上皮屏障的完整及免疫系統(tǒng)的發(fā)育和成熟［6］。腸道菌群紊亂可導(dǎo)致黏膜免疫反應(yīng)失調(diào)，從而誘發(fā)NAFLD［7］。嗜黏蛋白阿克曼菌（Akkermansia muciniphila，簡稱Akk菌）為一種很有潛力的益生菌，是一種嚴(yán)格厭氧、革蘭陰性的黏蛋白降解菌，占健康成年人腸道細(xì)菌總數(shù)的1%～3%［8］。Akk菌在治療代謝性疾病及免疫性疾病方面具有顯著優(yōu)勢［9-10］，同時具有緩解慢性肝病尤其是NAFLD的潛力［11］。因此，深入了解Akk菌在NAFLD中的作用機制，對于未來研發(fā)治療NAFLD的藥物，改善NAFLD患者的預(yù)后具有重要的指導(dǎo)意義。

1 Akk菌概述

Akk菌隸屬于韋氏桿菌屬，主要定植于腸道外層的黏蛋白中，以黏蛋白為主要能量來源，產(chǎn)生自身生長繁殖所需的氨基酸和糖基［12］。此外，Akk菌還能夠調(diào)節(jié)黏蛋白活性，對腸黏膜屏障起到增強作用。研究［13］表明，給予Akk菌后，小鼠腸道杯狀細(xì)胞和潘氏細(xì)胞的數(shù)量明顯增加。并且Akk菌分解黏蛋白產(chǎn)生的短鏈脂肪酸能夠調(diào)節(jié)機體免疫，增加抗菌肽合成，保持腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)［14］。

Akk菌不僅在維持人體正常生理功能方面發(fā)揮作用，還與全身多系統(tǒng)疾病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)［15］。Sun等［16］研究發(fā)現(xiàn)產(chǎn)毒性大腸桿菌誘導(dǎo)小鼠發(fā)生腹瀉，經(jīng)Akk菌灌胃治療后，腹瀉率明顯下降，促炎因子IL-1、IL-6、TNF-α水平均明顯降低，病理學(xué)顯示結(jié)腸固有層腺體紊亂較模型組明顯減輕，杯狀細(xì)胞增多，炎性細(xì)胞浸潤減少。三葉因子3（trefoil factor family 3，TFF3）是三葉因子家族中的一員，是胃腸道黏膜損傷修復(fù)的重要因子［17］。Bárcena等［18］將含有Akk菌的糞便移植到早衰綜合征模型小鼠體內(nèi)，TFF3和抗菌肽再生胰島衍生蛋白3（regenerating islet-derived protein 3，Reg3）表達顯著上調(diào)。通過給予早衰小鼠長達10周的Akk菌治療后發(fā)現(xiàn)，小鼠骨髓中B淋巴細(xì)胞數(shù)量增多，派氏淋巴結(jié)中活化的CD80+B淋巴細(xì)胞、CD273-B淋巴細(xì)胞數(shù)量減少，脾和腸系膜淋巴結(jié)中巨噬細(xì)胞數(shù)量增加、Ly6Cin單核細(xì)胞數(shù)量減少，小鼠生存時期明顯延長［19］。此外，在酒精性肝病小鼠模型中，Akk菌可以改善乙醇引起的腸道黏膜損傷，并通過上調(diào)閉合蛋白-3（claudin-3）和咬合蛋白（occludin）的表達，恢復(fù)腸道屏障結(jié)構(gòu)的完整性［20］。Akk菌的減少與阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）的重要危險因素如肥胖、2型糖尿病相關(guān)［21］。Ou等［22］通過給予AD模型小鼠Akk菌治療后，結(jié)腸黏液細(xì)胞增加，血清二胺氧化酶（DAO）水平降低。Liu等［23］研究發(fā)現(xiàn)在感染傷寒沙門氏菌的小鼠體內(nèi)，通過口服Akk菌不僅能夠上調(diào)閉鎖小帶蛋白-1（ZO-1）、claudin-4及抗菌肽Reg3的表達，并且能夠激活炎性小體3（NLRP3），增加活性氧、NO和IL-1β水平，從而增強巨噬細(xì)胞殺傷傷寒沙門氏菌的能力。綜上所述，Akk菌作為一種有潛力的益生菌，為治療性益生菌的臨床應(yīng)用提供了新的機會，為疾病的防治提供了更多方向（表1）。

表1 Akk菌在多種疾病中的作用Table 1 The role of Akkermansia muciniphila in various diseases

2 Akk菌在NAFLD中的作用

2.1 NAFLD體內(nèi)Akk菌變化 Akk菌在代謝性疾病中的作用是最近研究的熱門話題，同時Akk菌與NAFLD的相關(guān)性已引起廣泛關(guān)注。研究［24］發(fā)現(xiàn)代謝綜合征患者體內(nèi)Akk菌豐度下降，這些患者包括肥胖、未經(jīng)治療的2型糖尿病和高血壓者。然而，目前關(guān)于NAFLD或NASH患者體內(nèi)Akk菌豐度變化尚存在一定的爭議。一項針對肝脂肪變性的女性肥胖患者的臨床研究［25］發(fā)現(xiàn)，隨著脂肪變性程度的增加，Akk菌的豐度呈增加趨勢。相反，在NAFLD肥胖患者中卻觀察到Akk菌減少，與無或輕度NAFLD肥胖患者相比，患有中度或重度NAFLD肥胖患者Akk菌豐度下降趨勢更加明顯［26］。另有研究［27］顯示，與健康對照組相比，肝酶升高的NAFLD患者Akk菌顯著減少。此外，患有NAFLD的兒童也表現(xiàn)出類似的現(xiàn)象，一項針對NAFLD患兒的研究［28］顯示，與健康兒童相比，NAFLD患兒體內(nèi)Akk菌的豐度呈下降趨勢。Pan等［29］分析了75例兒童的腸道菌群變化，其中包括25例NAFL患者、25例NASH患者和25例肥胖但無NAFLD患者，與健康個體相比，NAFL患者中Akk菌的豐度顯著降低。同時，患有NASH的兒童的Akk菌豐度低于患有NAFL的兒童。

Kim等［30］研究發(fā)現(xiàn)給予小鼠高脂飲食13周發(fā)生NAFLD，與正常組小鼠相比，發(fā)生NAFLD的小鼠體內(nèi)Akk菌豐度較低。同時，在由糖精/三氯蔗糖飲食誘導(dǎo)11周的NAFLD小鼠模型中也觀察到了上述現(xiàn)象［31］。此外，研究［32］表明給予小鼠蛋氨酸和膽堿缺乏的飲食4或8周可誘發(fā)NASH，并伴隨Akk菌豐度下降?？傊诓煌嬍掣深A(yù)不同時間誘導(dǎo)的NAFLD動物模型中，都能觀察到Akk菌豐度下降的現(xiàn)象。

2.2 Akk菌在NAFLD中的作用機制 脂多糖（LPS）是一種典型的病原體相關(guān)分子模式，可激活肝臟的先天免疫反應(yīng)［33］。在NASH患者體內(nèi)，內(nèi)毒素信號相關(guān)蛋白Toll樣受體-4（Toll-like receptor-4，TLR-4）和c-Jun氨基末端激酶表達上調(diào)，而Akk菌能夠使高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠肝臟中的內(nèi)毒素信號通路中的TLR-4、c-Jun氨基末端激酶蛋白下調(diào)［34-35］。此外，在其他肝損傷模型中，Akk菌也能夠下調(diào)內(nèi)毒素水平及其相關(guān)的信號通路蛋白，例如，Akk菌可以通過調(diào)節(jié)免疫性肝損傷小鼠的腸道菌群來抑制內(nèi)毒素的產(chǎn)生［36］。上述研究提示，Akk菌可通過調(diào)節(jié)內(nèi)毒素相關(guān)信號通路，進而成為治療NAFLD的潛在靶點。

法尼醇X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）是一種以膽汁酸為天然配基的轉(zhuǎn)錄因子，在肝臟和腸道中大量表達，在膽汁酸代謝和糖脂代謝中發(fā)揮重要作用，許多研究表明膽汁酸代謝失衡及FXR功能異常是NAFLD患者的代謝特征之一［37-38］。Nian等［39］通過高脂飼料喂養(yǎng)小鼠20周建立NAFLD模型，然后給予Akk菌灌胃治療，與模型組相比，Akk菌能夠抑制小鼠體質(zhì)量增加，胰島素抵抗和肝脂肪沉積，TNF-α、IL-6、IL-17A促炎因子水平降低，緊密連接蛋白ZO-1、occludin表達上調(diào)。進一步實驗發(fā)現(xiàn)Akk菌能夠增強肝臟FXR的表達，且FXR的靶向小分子二聚體伴侶（small heterodimer partne，SHP）及其下游的細(xì)胞色素P450家族7亞家族成員-1（cholesterol 7 alpha-hydroxylase，CYP7A1）的表達也發(fā)生上調(diào)，NAFLD得到緩解。L-天門冬氨酸是一種非必需氨基酸，通過調(diào)節(jié)氮代謝、核酸合成和三羧酸循環(huán)在急慢性肝炎和肝硬化的治療方面發(fā)揮重要作用［40］。Rao等［41］研究發(fā)現(xiàn)，Akk菌能夠顯著降低NAFLD小鼠血清中甘油二酯水平，并且通過代謝組學(xué)分析確定了Akk菌治療后代謝物的變化情況，發(fā)現(xiàn)以L-天冬氨酸升高最為顯著，進一步研究發(fā)現(xiàn)，Akk菌治療促進了L-天冬氨酸從腸道至肝臟的轉(zhuǎn)運，進一步激活肝激酶1-單磷酸腺苷活化蛋白激酶軸，抑制肝脂類物質(zhì)合成，從而改善小鼠的NAFLD。因此，Akk菌通過增加從腸道轉(zhuǎn)運的肝臟中L-天冬氨酸水平的新機制，有望成為NAFLD治療的潛在途徑。

巨噬細(xì)胞是肝臟中最重要的天然免疫細(xì)胞之一，在人類和動物模型的NAFLD中發(fā)揮著重要作用［42］。最近有研究發(fā)現(xiàn)Akk菌在調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化治療NAFLD方面發(fā)揮著重要作用，TLR-2作為TLR家族的關(guān)鍵成員，能夠識別多種細(xì)菌脂蛋白。Han等［43］發(fā)現(xiàn)Akk菌可以通過調(diào)節(jié)緊密連接蛋白claudin-1、ZO-1、occludin和抗菌肽Reg3a、Reg3b、Reg3g的表達，增強腸道屏障功能，并且通過下調(diào)TLR-2以減少肝臟γδT淋巴細(xì)胞分泌IL-17，進一步抑制巨噬細(xì)胞向促炎的M1型極化，使IL-6、TNF-α分泌減少，最終抑制NAFLD的發(fā)生發(fā)展。此外，Akk菌還通過減少小鼠肝臟免疫細(xì)胞如中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的積聚，保護免疫介導(dǎo)的肝損傷。盡管目前針對Akk菌在NAFLD中作用機制的研究仍存在一些局限性，Akk菌如何影響NAFLD中巨噬細(xì)胞極化有待進一步研究，但現(xiàn)有發(fā)現(xiàn)提供了Akk菌在NAFLD的肝臟免疫過程中發(fā)揮作用的證據(jù)，為Akk菌治療NAFLD研究提供了一種新思路（圖1）。

圖1 Akk菌在NAFLD中的作用機制Figure 1 The mechanism of Akkermansia muciniphila in NAFLD

2.3 Akk菌在NAFLD治療中的作用 目前，已被報道用于治療NAFLD的藥物包括抗糖尿病、抗氧化劑和細(xì)胞保護劑等，然而療效有待進一步明確［44］。Moreira等［45］研究發(fā)現(xiàn)利拉魯肽可以通過減少肝臟中的脂滴和炎性細(xì)胞浸潤，逆轉(zhuǎn)高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD，并且能夠恢復(fù)Akk菌的豐度。Du等［46］研究發(fā)現(xiàn)，甜菜堿可預(yù)防肝脂肪變性，高脂飲食小鼠經(jīng)過飲食甜菜堿治療23周后，小鼠血清中ALT/AST下降，并且出現(xiàn)Akk菌增加的現(xiàn)象。Zhang等［47］發(fā)現(xiàn)海帶提取物可溶性多糖不僅能夠降低高脂飲食小鼠血清甘油三酯、血糖、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇水平，還可通過顯著降低肥胖相關(guān)菌如類桿菌的比例，提高Akk菌豐度，改善HFD誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)，以緩解與肥胖相關(guān)的NAFLD。菊粉作為天然植物的成分之一，在改善慢性肝病方面的研究已有報道。Pérez-Monter等［48］研究發(fā)現(xiàn)菊粉能有效預(yù)防高脂飲食大鼠肝脂肪變性，并且能夠重塑腸道微生物菌群，經(jīng)菊粉治療后，無游離糖的高淀粉飲食大鼠體內(nèi)Akk菌增加了5倍。NAFLD小鼠直接口服Akk菌同樣也能改善NAFLD。一項研究［31］表明，口服Akk菌（劑量為108～109CFU/mL）可以使NAFLD小鼠血清ALT水平降低、肝脂肪變性改善。Rao等［41］研究發(fā)現(xiàn)NAFLD小鼠給予6周的Akk菌（2×107CFU/mL）治療后，NAFLD得到顯著緩解，即使4周后停止治療，Akk菌仍可以保持其有效的抗NAFLD活性。NAFLD如果不及時治療，將發(fā)展為肝纖維化甚至肝硬化，Zhang等［49］研究發(fā)現(xiàn)，NASH肝細(xì)胞癌模型小鼠經(jīng)過16周Akk菌（1.0×109CFU/mL）口服治療后，肝腫瘤明顯較小，肝臟結(jié)構(gòu)紊亂得到緩解，肝內(nèi)脂肪變性、炎性反應(yīng)和壞死減少，結(jié)腸黏膜層厚度和杯狀細(xì)胞數(shù)量增加，回腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白ZO-1、claudin-3和occludin的表達上調(diào)。研究表明Akk菌不僅在治療NAFLD發(fā)揮著強大的作用，同時能夠預(yù)防和阻止NASH相關(guān)肝細(xì)胞癌的發(fā)生發(fā)展。

Akk菌對NAFLD并發(fā)癥也有一定的逆轉(zhuǎn)及緩解作用，已有研究報道腸道微生物群通過腦-腸軸改變機體大腦的新陳代謝和認(rèn)知功能。Higarza等［50］研究發(fā)現(xiàn)Akk菌可逆轉(zhuǎn)高膽固醇誘導(dǎo)的大鼠認(rèn)知功能障礙，包括空間工作記憶和對新物體識別能力。小膠質(zhì)細(xì)胞對維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定發(fā)揮著關(guān)鍵作用，小膠質(zhì)細(xì)胞的激活與突觸丟失和認(rèn)知功能失調(diào)有關(guān)［51］。Yang等［52］研究表明，Akk菌通過增強腸道屏障功能恢復(fù)高脂飲食小鼠海馬區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞增生、神經(jīng)發(fā)育和海馬神經(jīng)元的可塑性，從而保護認(rèn)知功能。目前，雖然腸道菌群在NAFLD發(fā)生發(fā)展中的作用亟待研究，但Akk菌作為益生菌已顯示出很高的臨床應(yīng)用潛力，隨著藥物合成和篩選技術(shù)的快速發(fā)展，相信靶向Akk菌修飾藥物將廣泛用于抗NAFLD治療。

3 小結(jié)與展望

NAFLD的發(fā)病機制復(fù)雜多樣，由脂肪變性的第一次“打擊”和其他因素（如氧化應(yīng)激）造成的第二次“打擊”組成的“兩擊”理論已經(jīng)不足以解釋NAFLD的發(fā)病機制，因此臨床上尚未針對其發(fā)病機制研發(fā)出能夠有效且徹底治療NAFLD的手段。近年來，益生菌在治療慢性肝病方面?zhèn)涫荜P(guān)注，Akk菌作為一種腸道中的有益菌群，在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝及抑制肝臟炎癥方面具有巨大潛力，然而NAFLD中Akk菌的研究仍處于早期階段，其確切機制尚不明確，因此未來的研究應(yīng)更多地關(guān)注Akk菌在NAFLD治療中的應(yīng)用，為NAFLD治療提供新的思路和方法。

利益沖突聲明：本文不存在任何利益沖突。

作者貢獻聲明：鄭立婷負(fù)責(zé)撰寫論文；汪哲、陳玉春、劉珊山、解有成負(fù)責(zé)查閱、歸納文獻；于曉輝、李初誼負(fù)責(zé)指導(dǎo)撰寫，修改論文。