肠道菌群在非酒精性脂肪性肝病发病机制中的研究进展

席春晖(综述)，冯志松(审校)

(川北医学院附属医院消化内科，四川 南充 637000)

非酒精性脂肪肝性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指除酒精和其他明确肝损害因素所致的、以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主的临床病理综合征，包括单纯性脂肪性肝病以及由其演变的脂肪性肝炎和肝硬化。NAFLD在美国及世界范围内是最常见的肝功能紊乱的原因，并有发展为肝细胞肝癌和肝衰竭的潜在危险[1]。肥胖、胰岛素抵抗和脂肪酸氧化障碍导致脂质在肝脏的异常沉积，并促使NAFLD的形成与发展。近年来国内外研究显示，肠道菌群可能在NAFLD的发病机制中起着重要作用。本文就肠道菌群在NAFLD发病机制中的研究进展进行综述。

1 肠道菌群与自身免疫系统

炎症与慢性肝病的发病机制相关，并在肝细胞损伤和纤维化中起重要作用[2]。肝脏炎症和慢性损伤受自身免疫系统中的Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)调节[3]。TLRs是参与非特异性免疫的一类重要蛋白质分子，也是连接非特异性免疫和特异性免疫的桥梁，表达于免疫细胞、肝巨噬细胞、内皮细胞、树突状细胞和肝细胞等[4]，可识别多种类型的病原体相关分子模式或损伤相关分子模式[5]。Frasinariu等[6]发现，肠道菌群紊乱和肠道通透性的增加，促使肝脏暴露于肠源性细菌产物内毒素和非甲基化CpG DNA。这些细菌产物刺激内源性免疫系统受体TLRs，激活相关信号通路促使肝脏炎症和纤维化的产生。还有研究发现，TLRs通过下游髓样分化因子88(myeloid differentiation 88,MyD88)和Toll/interleukin-1 receptor domain-containing adaptor inducing interferon-beta(TRIF)通路活化转录因子核因子κB和干扰素调节因子3，增加炎性因子(肿瘤坏死因子α、白细胞介素1等)和Ⅰ型(希腊)干扰素的表达，介导炎性反应以及纤维化，促进NAFLD的发展[7]。

大量研究表明,TLR4是NAFLD发生过程中的重要环节。TLR4能特异性识别脂多糖，并激活炎症相关基因的活性，在肝纤维化、肝硬化、病毒性肝炎、酒精性肝病、NAFLD和肝细胞肝癌的病理生理学中起重要作用[8]。TLR4和它的配体，MyD2，识别脂多糖和激活促炎症传导通路。在非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)的动物模型中[9]，4周的高脂饮食使血浆中脂多糖水平增加2～3倍，TLR4和MyD2的复合体识别脂多糖,促使肝脂肪变性并诱导肝纤维化。Kim等[10]用高脂饮食喂养C57BL/6J鼠和TLR4沉默的C57BL/10SC鼠8周后，发现TLR4沉默鼠虽然体质量和附睾质量增加，但未表现出明显的脂多糖全身水平的增高、炎性反应及肠道通透性的增加。这表明TLR4作为主要的受体调节脂多糖的促炎症作用，从而引起肠道通透性的改变和肠道菌群的变化,促使NAFLD的发生。

2 细菌菌群与肥胖

肠道菌群在正常情况下参与人体内营养物质的摄取，调节能量代谢的平衡，控制体质量的过度增长。Stachowicz等[11]发现，肠道菌群影响体质量、胰岛素敏感性、糖类及脂类的代谢，一旦菌群失调，就会导致肥胖及代谢综合征的发生。其原因可能为：肠道菌群的组成及代谢功能发生改变。在动物实验中，将肥胖小鼠的肠道菌群移植到非肥胖小鼠和无菌小鼠的体内，可导致肥胖和代谢综合征的发生[12]。Ley等[13]用高脂饮食诱导肥胖小鼠模型，观察到厚壁菌门的增加和拟杆菌门的减少；与动物实验相一致，他们观察到相似的改变在肥胖人群中也存在，即厚壁菌门/拟杆菌的比值增加。肠道菌群促使脂肪积聚，给无菌小鼠移植肠微生物群后，加强了脂肪基因在不同组织中的表达，比如肝脏、脂肪组织和肌肉组织[14]。Boroni等[15]发现肠道菌群可影响脂肪酶的活性，干扰三酰甘油在脂肪组织的聚集。用高脂、高果糖饮食诱导的肥胖动物模型可观察到肠道通透性及内毒素血症的增加和肝脂肪变性，与这些结论相符，无菌小鼠可避免肥胖和多种形式肝脏的损伤[16]。

3 肠道菌群与胰岛素抵抗、2型糖尿病

大量动物实验表明，胰岛素抵抗、2型糖尿病和胰岛β细胞功能障碍都与初级炎症相关，肠道菌群被认为是其中的关键因素。Morales等[17]给无菌小鼠的胃肠道移植菌群后，增加了60%小鼠的体质量，改变了它们的空腹血糖和胰岛素水平，使血浆中三酰甘油水平增加了3倍。在肠道菌群的作用下，肠道通透性增加，促使细菌内毒素进入循环系统，诱导相关炎症及胰岛素抵抗。Caricilli等[18]发现，肠道菌群比例失调减少了胰岛素受体、胰岛素受体底物及相关蛋白激酶的磷酸化，损害胰岛素信号转导通路。

近来研究发现，脂多糖激活TLR4引发信号瀑布样反应对胰岛β细胞有损伤作用。Amyot等[19]通过动物实验表明，脂多糖抑制鼠胰岛β细胞基因表达是通过抑制TLR4介导的核因子κB途径。脂多糖抑制胰岛素、胰岛素特异因子1和巨噬细胞激活因子，也减少葡萄糖诱导胰岛素分泌，这些都没有在TLR4沉默鼠中观察到。同时，脂多糖促进代谢内毒素血症的发生，并以初级炎症、胰岛素抵抗为主要表现[14]。脂多糖是自身免疫系统的重要靶点，与TLR4及它的配体结合后，促发炎症瀑布样反应，最终导致促炎症因子的释放，干扰葡萄糖的分解利用和胰岛素的新陈代谢，从而导致肝脂肪变性向脂肪性肝炎的转变。

4 肠道菌群与线粒体功能障碍

肝细胞富含线粒体，并且每一个肝细胞含800个左右线粒体，约占肝细胞体积的18%。在肝脏新陈代谢的过程中，线粒体也是脂肪酸氧化的基本位点。越来越多的证据表明，肝细胞线粒体功能障碍是NAFLD发病机制中的关键[20]。

Ibdah等[21]发现，NAFLD患者及动物模型的肝脏线粒体形态学异常，电镜显示NAFLD患者线粒体体积增大、肿胀，数目明显减少，并且在线粒体的基质中含有结晶包涵体。类似的线粒体损伤也在其他啮齿动物模型中观察到。线粒体超微结构的改变导致线粒体功能障碍，使线粒体呼吸链活性减弱及ATP合成减少[22]。在相同的代谢条件下，氧耗及ATP合成减少，促使线粒体DNA及线粒体转录因子A减少，导致脂肪组织、肌肉和肝脏中的呼吸链蛋白数目降低，进一步损害线粒体的功能，从而加剧肝脂肪变及其他肝组织损伤[23]。线粒体的β氧化包括多种酶，如果这些酶异常就会导致肝脂肪变的发展，比如打断中间链和长链酰基辅酶A脱氢酶基因的小鼠就有脂肪酸氧化缺陷[1]。Vartanian等[24]通过实验发现，nei endonuclease Ⅷ-like 1(NEIL1)DNA糖基化基因缺失小鼠可以增加线粒体DNA的损伤和缺失，导致线粒体功能受损，并发展为脂肪性肝病。

近年来研究发现，肠道菌群与线粒体功能障碍在NASH的发病机制中可能有协同作用。NASH与肝巨噬细胞和肝细胞内过量活性氧(reactive oxygen species，ROS)产物的增加相关[25]。内源性乙醇增加氧化应激反应，可引起肠道内的细菌移位，导致脂多糖激活肝巨噬细胞产生促炎性因子，它可能表明NASH与细菌移位引起的肝巨噬细胞激活和肝细胞ROS产生过多有关[26]。线粒体的功能障碍和ROS过量产生在慢性丙型肝炎和乙醇诱导的肝损伤中起重要作用[27]。

5 小肠细菌过度生长与NAFLD

小肠细菌过度生长(small intestinal bacterial overgrowth,SIBO)又称小肠污染综合征或盲襻综合征，是指结肠内的细菌因各种原因进入小肠，引起小肠内厌氧菌过度孳生，表现为营养吸收不良，腹胀、腹泻、小肠动力障碍为主的临床综合征。Compare等[28]发现，肠道菌群紊乱，特别是小肠细菌的过度生长，发生在20%～75%的慢性肝脏疾病中。它不仅发生在肝硬化患者中，也出现在许多肝脏疾病的早期阶段，包括酒精性脂肪肝和NAFLD[29]。Li等[30]发现，在NAFLD患者及动物模型中，小肠细菌过度生长和肠道通透性增加，肠道细菌产物如内毒素及细菌DNA通过门静脉转移到肝脏，激活Toll样受体，促进炎性因子和趋化因子的释放，最终导致NAFLD的发生与发展。Soza等[31]通过对肥胖患者进行葡萄糖呼气氢试验发现，肥胖患者呼气试验阳性率[17.1%(24/136)]高于健康对照组[2.5%(1/40)]，通过多因素分析表明，SIBO和代谢综合征是肝脂肪变性的独立危险因素。SIBO也能促进肥胖和胰岛素抵抗，增加内源性乙醇的产生，诱导胆碱生成减少，这些因素都与NAFLD相关[32]。SIBO及其细菌代谢产物内毒素所导致的免疫损伤、肠道通透性的改变，也在NASH发生发展中起重要作用[28]。

6 结 语

积极探索肠道菌群在NAFLD发病机制中的作用，不仅可以深入细化人们对肠肝轴的认识，更为NAFLD的临床治疗提供研究方向。治疗靶点：是否可通过抑制MyD88和TRIF通路减少炎性因子的活化，从而降低炎性反应和肝脏纤维化？抑制TLR4的表达是否可阻止其特异性识别脂多糖作用，从而阻断肠道菌群导致的肥胖、胰岛素抵抗和2型糖尿病等，最终阻止肝脏向NAFLD发展？治疗药物：肠道菌群和NAFLD的发生密切相关。大量研究表明，益生元、益生菌、调节肠道动力药物能改善肠道菌群的紊乱，但是否能提供有效治疗NAFLD的依据，目前还缺乏大量前瞻性研究。并且有关肠道菌群和NAFLD的数据绝大多数来自动物实验，如何开展更多的临床实验，需要进一步研究。

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