肠道微生物在非酒精性脂肪肝发病中的研究进展

方南元　孙晓琦　薛博瑜　孙丽霞　(南京中医药大学第一临床医学院，江苏　南京　210023)



肠道微生物在非酒精性脂肪肝发病中的研究进展

方南元孙晓琦薛博瑜孙丽霞(南京中医药大学第一临床医学院，江苏南京210023)

〔关键词〕肠道微生物;非酒精性脂肪性肝病;肥胖

第一作者:方南元( 1981－)，男，讲师，主要从事中医肝胆病学研究。

非酒精性脂肪性肝病( NAFLD)包括单纯性脂肪肝( SFL)以及由其演变的脂肪性肝炎( NASH)和肝硬化。流行病学研究发现，NAFLD患病率为20%～33%，在肥胖人群中的发病率高达75%～100%〔1〕，近年本病发病率增长迅速且呈低龄化发病趋势〔2〕。目前普遍认为NAFLD是一种遗传－环境－代谢－应激相关性疾病〔3〕，与肥胖、2型糖尿病、高脂血症、代谢综合征密切相关。近年来，随着微生物检测技术的进步，肠道微生物在代谢异常及NAFLD过程中的作用获得重视。

1肠道微生物

在成人肠道中包含厌氧菌在内有超过2 000多种共生细菌，其中绝大多数在大肠中，其数量约1 014个，重量约1．5 kg〔4〕。肠道菌群与人类具有互利共生的关系，在人肠道中由于处在缺氧环境，细菌得到养分并受到保护;而人则能通过细菌获得维生素K，完整的肠壁能从微生物中获得碳源和能量〔5〕。

人类在胎儿时期肠道是无菌的，出生后通过喂养、环境及其他因素，微生物导入肠道并对肠道微生物的组成产生变化〔6〕。遗传及宏基因组的研究解释了肠道菌群的多样性〔7〕，研究显示肠道微生物分类主要有:厚壁菌( Firmicutes)、拟杆菌( Bacteroidetes)、变形杆菌( Proteobacteria)以及少量的放线菌( Actinobacteria)。其中，厚壁菌属的主要为梭菌群Ⅳ和ⅩⅣ，其中最为突出的是真杆菌、Faecalibacterium、罗斯氏菌( Roseburia)和瘤胃球菌属( Ruminococcus)。而拟杆菌中主要包括要杆菌属和普雷沃菌属。放线菌主要为双歧杆菌〔8，9〕。回顾性研究显示，厚壁菌门和杆菌门构成了大多数的肠道微生物，其中杆菌门最丰富多变。人们早已认识到饮食结构与肠道微生物间存在的关系，随着近年来技术的进展，研究人员开始将人类肠道分为肠型Ⅰ、肠型Ⅱ、肠型Ⅲ。肠型的不同主要由三种细菌(类杆菌、普氏菌、瘤胃球菌)的相对丰度差异决定〔10〕。其中肠型Ⅰ杆菌丰富，与摄入较多的蛋白与动物脂肪有关，肠型Ⅱ中普雷沃菌属丰度较高，与饮食中的碳水化合物有关〔11〕。越来越多的研究表明，肠道微生物生态与饮食结构、能量代谢均有密切关系，肠道菌群的生态失调则与许多临床疾病及症状相关，包括肥胖、自身免疫性疾病、过敏症及脂肪肝等。

2肠道微生物与肥胖及代谢异常

研究显示，无菌小鼠和非无菌小鼠相比较，在同样增加食物消耗的情况下，体重增加水平下降;而定植了来自于增加食物消耗的非无菌小鼠盲肠内容物的小鼠即便饮食摄入减少仍然出现了显著的脂肪累积〔12，13〕，体现出了微生物生态的差异在能量摄取转化中的作用。肥胖时，肠道微生物能将原本不能消化的膳食多糖转化为短链脂肪酸，后者通过肠道吸收从而增加能量摄入，这类微生物也被证实能够调控倾向于增加脂肪组织储备的基因〔14～16〕。相较而言，胖的动物比瘦的动物在能量摄取和储存上更强〔6，17〕。在运用16S rRNA对肠道微生物基因测序的研究中显示，肥胖和瘦的个体微生物的组分是存在差异的，在摄取的食物量相同的条件下，肥胖的小鼠厚壁菌门细菌增加，杆菌水平下降〔18〕。在对人类的研究中也出了厚壁菌门细菌增加，杆菌水平下降的现象〔19〕。

在肥胖及代谢异常中，微生物还与慢性炎症密切相关。观察显示肥胖的小鼠可见到全身性革兰阴性菌产物( LPS)水平的升高〔20〕。这种低度慢性炎症会影响胰岛素信号通路，促进胰岛素抵抗〔21〕。而对高脂饮食的小鼠和ob/ob鼠采用抗生素治疗后则可有效改善内毒素水平。除外LPS，大肠杆菌定植的无菌小鼠，虽然表现为LPS的低免疫原性，但仍发展出糖尿病及脂肪炎症〔22〕。

3肠道微生物与NAFLD

从肝脏的解剖位置来看，肝脏70%的血供来自于大肠回输到门静脉的血液，它是防御肠源性抗原(如细菌和细菌副产物等)的第一道防线，也最易暴露在肠源性刺激下〔23〕。20世纪80年代初，研究者发现肠道手术后常出现NASH伴发小肠细菌增生，经甲硝唑治疗后可改善〔24〕，NAFLD与肠道微生物间的关系便开始得到关注。Li等〔25〕已证明了益生菌能够治疗NAFLD，他们用混合益生菌VSL#3治疗ob/ob小鼠4 w后能够有效地抗肿瘤坏死因子( TNF)α，改善肝组织学，降低肝总脂肪酸含量，并能降低血清谷丙转氨酶( ALT)的水平。目前研究认为，肠道微生物在NAFLD中的机制如下: ( 1)增加能量摄入导致肥胖(见肥胖及代谢异常的关系)〔12〕; ( 2)改变肠道的通透性，产生低度炎症; ( 3)肠道微生物有害产物的肝损等〔26〕。此外，还认为肠道微生物有调节饮食胆碱代谢、胆汁酸代谢〔27〕及增加内源性乙醇来发挥作用。

3. 1参与能量代谢NAFLD作为一类代谢性疾病与能量代谢密切相关。Bäckhed等〔5〕观察到移植正常小鼠的盲肠微生物到无菌小鼠，15 d后无菌小鼠身体脂肪增加60%，并伴随肝脏中甘油三酯两倍以上的增长，肠道菌群促使脂肪肝发病与增加单糖吸收有关。肠道菌群作为一种外在环境因素能够影响体脂的沉积，微生物与单糖在小肠的吸收有关，这能够促进脂肪酸的从头合成及甘油三酯的生成，通过增加乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶来实现。

3. 2改变肠道通透性肠上皮细胞是细菌与宿主免疫系统间的屏障，肠道上皮细胞彼此紧密连接，是维护肠道屏障完整的关键〔28〕。研究显示，脂肪肝与脂肪性肝炎和小肠细菌过度生长有关，后者能增加肠道通透性〔1，29〕。Miele等〔30〕比较35例活检脂肪肝患者与健康受试者，发现脂肪肝与肠道通透性增加及肠道紧密连接改变有关。Wigg等〔31〕发现NASH患者中50%有小肠细菌过度生长。最近，Gabele等〔32〕通过实验证实了肠道屏障功能受损和肝纤维化及肝脏炎症间的关系，研究中，通过高脂喂养C57BL/6小鼠诱导NASH通过用，后将肠上皮暴露于1%葡聚糖硫酸钠下，暴露后葡聚糖硫酸钠作用下会加重肝炎，并诱发纤维化。越来越多的数据支持细菌与宿主的肠上皮细胞水平之间稳态被破坏，不仅肠道屏障改变，也能促使细菌从肠道易位进入门静脉，进一步引起肝脏损害〔33〕。

3. 3微生物产物及相关免疫反应LPS等微生物的产物可以直接参与免疫反应，如TLR4信号通路、CD14依赖的慢性代谢炎症及肝脏Kuppfer细胞激活等，其中Toll样受体( TLRs)与其密切相关。广泛存在于肝细胞、胆管上皮细胞、Kuppfer细胞及树突状细胞等细胞的TLRs( TLR2、TLR4、TLR9)在NAFLD中发挥了重要作用，其中LPS的受体TLR4尤为重要。在MCDD诱导的小鼠NASH模型中，LPS刺激后肝脏损伤加重、炎症因子水平升高，MCDD出现了典型的脂肪性肝炎的病理改变及门静脉内毒素血症及TLR4的表达增强〔34〕。高脂饮食诱导的脂肪肝早期，TLR4信号有助于游离脂肪酸诱导的核因子( NF)－κB活化，通过高迁移率族蛋白( HMGB) 1激活TLR4/MyD88信号途径〔35〕。TLR4突变的小鼠喂高果糖饮食显示脂肪肝减少及下游MyD88和TNF－α水平下降，提示在NAFLD中LPS/TLR4信号的作用〔36〕。

4结语与展望

随着测序技术的进步，肠道微生物与肥胖及代谢异常的关系受到了越来越多的科研工作者的关注。尽管肠道微生物在NAFLD的整个发病过程发挥了重要作用，但其具体的机制仍不明确。目前研究主要集中在动物研究，虽有些对人类粪便微生物的研究揭示了其与NAFLD发病间的关系，但并没有大规模的研究，能够参照的较多的数据也主要集中肥胖及糖尿病领域。相信随着对微生物在NAFLD发病机制的深入研究，定能找到对NAFLD的预防及治疗新策略。

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〔2015－04－27修回〕

(编辑李相军)

基金项目:国家自然科学基金项目( No．81403376) ;江苏省自然科学基金青年基金项目( No．BK20130955) ;江苏省中医药局项目( LZ13010)

〔中图分类号〕R657. 3

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202( 2016) 02-0469-02;

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