内生性乙醇与非酒精性脂肪性肝病研究进展*

何崇信，徐正婕　综述，范建高　审校

内生性乙醇与非酒精性脂肪性肝病研究进展*

何崇信，徐正婕综述，范建高审校

非酒精性脂肪性肝病和酒精性肝病具有相似的病理学特征，使得内生性乙醇在非酒精性脂肪性肝病的进展中可能扮演的重要角色成为肝病学家们关注的新方向。内生性乙醇与肝脏、肠道和肠道细菌以及非酒精性脂肪性肝病的关系密切，给我们提供了解释非酒精性脂肪性肝病病因的新视角。

非酒精性脂肪性肝病；内生性乙醇；肠道细菌

【Abstract】Similar pathologic characteristics between non-alcoholic fatty liver disease and alcoholic liver disease presents a new direction for the hepatologists worldwide that endogenous alcohol may play important role in the development of nonalcoholic fatty liver disease.The closed relationship among endogenous alcohol and liver，intestine，intestinal flora and nonalcoholic fatty liver disease provides a new sight to explain the pathogenesis of non-alcoholic fatty liver diseases.

【Key words】Non-alcoholic fatty liver diseases；Endogenous alcohol；Intestinal flora

内生性乙醇是指在无外来乙醇摄入的情况下，体内产生的乙醇。在无氧条件下，碳水化合物分解产生丙酮酸，后者由肠道细菌代谢产生乙醛后，再转变为乙醇[1]。内生性乙醇在正常人体内也是存在的，这些少量的内生性乙醇由肝脏清除。但是，当内生性乙醇含量明显增高或者长期存在时，就可能对人体健康产生威胁。乙醇进入肝脏代谢产生乙醛和乙酸，而后者是脂肪酸合成的底物。此外，乙醇的暴露还可以直接或间接通过调控和脂质代谢相关转录因子，如固醇调节元件结合蛋白（Sterol regulatory elementbinding protein 1c，SREBP－1）和增殖物激活受体－α（Proliferator－activated receptor－α，PPAR－α），促进肝细胞脂质的形成和抑制脂肪酸的氧化[2，3]，导致肝脏脂肪堆积。另外，乙醇在代谢过程中，产生的代谢物乙醛、过氧化物、氧自由基以及代谢物通过活化的Kupffer细胞，导致肝脏炎症细胞因子的级联反应，可以造成肝脏炎症和纤维化[4，5]。

内生性乙醇与经口摄入的乙醇一样，同样是通过肠道吸收，进入门静脉到达肝脏，在乙醇脱氢酶的作用下先分解为乙醛，然后再通过乙醛脱氢酶分解成乙酸。已有研究显示，在无酒精摄入的情况下，非酒精性脂肪性肝病（Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）和非酒精性脂肪性肝炎（Nonalco holic steatohepatitis，NASH）患者血液乙醇水平升高，且可能参与了NAFLD和NASH的发病。

1　早期有关内生性乙醇相关的临床报道

最早的与内生性乙醇相关的病例报道见于1948年。1例5岁儿童患者出现显著的腹胀，最终胃破裂死亡。尸检发现胃内和腹腔内存在气体和乙醇，报道者推测为肠道内细菌发酵甜土豆所致[6]。之后，出现了“自动酿酒厂症候群”这个名词，是指患者由于肠道酵母菌的异常繁殖，在摄入富含碳水化合物的食物后，会产生内生性乙醇中毒效应。例如，2006年，Jansson et al报道了1例3岁短肠综合征女性患者，表现出异常的内生性乙醇增多，血液乙醇浓度为15 mmol/L[7]。但是，1975年有学者观察了空回肠旁路术的病态肥胖者，采用气液色谱分析法在20例患者只测得7例术后血清乙醇浓度（平均值为1.18±1.59 mg/L），且没有观察到血清乙醇浓度与肝脏组织学相关，因此推测内生性乙醇与肥胖者空回肠旁路术后肝脏病变无显著关联[8]。

2　乙醇与肠道细菌的相互影响

小肠细菌过度生长（Smallintestinalbacterial overgrowths，SIBO）的诊断依据为空肠液中细菌超过1×105CFU/mL[9]。长期乙醇摄入可导致患者小肠内细菌过度生长。瑞典的一项研究比较了22名有恶心和上腹痛的嗜酒者和12名有消化不良的非嗜酒者，前者90%存在小肠细菌过度生长，而后者只有50%[10]。美国饮食指南中男性饮酒每天不超过2杯，女性不超过1杯为适度饮酒量。一项回顾性研究发现，即使是适度饮酒也是小肠细菌过度生长的危险因素[11]。

另一方面，小肠细菌过度生长，尤其是革兰阴性菌的数量增加，可导致内生性乙醇生成增多。这主要是因为随着小肠细菌的增多，由其分解碳水化合物代谢产生的乙醇也增多。肥胖的机体往往存在小肠细菌过度生长，如果同时伴有碳水化合物摄入的增多，内生性乙醇的产生也随之增多。比如，动物实验显示，在没有酒精摄入的情况下，肥胖的ob/ob小鼠清晨的呼吸测试乙醇水平为220 pmol/ml，明显高于非肥胖的对照小鼠。口服新霉素净化肠道后可以使乙醇水平降低110 pmol/ml，说明肥胖小鼠内生性乙醇的增多与小肠细菌密切相关[12]。

乙醇及其代谢衍生物，特别是乙醛，还可以通过引起紧密连接的重新分布以及改变细胞内信号传导途径，导致肠粘膜上皮细胞紧密连接破坏和大分子的细胞旁通透性升高，从而破坏肠粘膜屏障[13]。有证据表明乙醇可以直接作用于肠粘膜的免疫系统，导致单核细胞减少[14]。小肠细菌过度生长，细菌产生的内毒素增加，由于肠粘膜屏障的破坏，所以内生性乙醇的增多往往伴随着肠源性内毒素通过门静脉进入肝脏的增加，导致肝脏的损害。

乙醇可以导致肠道微生物的失调，减少肠道微生物组合成饱和长链脂肪酸的能力以及乳酸菌类的比例。通过饮食干预可以重新使肠道内的饱和脂肪酸达到正常水平，从而可以减少乙醇导致的肝脏和肠道损害[15]。

3　肠道菌群与肥胖

正常成人肠道内含有500～1000种不同类型的细菌，微生物总质量为1～2 kg，它们所编码的基因是人类基因组的100～400倍[16]。肠道元基因组通过与环境的互相作用，影响着能量的代谢、吸收，并可能促进系统炎症的发生[17]。肥胖与代谢密不可分，并且被认为是一种低水平慢性系统炎症[18]。在许多动物模型和人类试验中，肥胖被证实与肠道细菌组成有关。肥胖小鼠和瘦弱小鼠肠道细菌分别移植到无菌小鼠后，发现前者肠道细菌移植的无菌小鼠在喂养高能量饮食后更容易发胖[19]。肥胖者肠道细菌较正常人相比拟杆菌门和厚壁菌门的比例下降，而通过低热量饮食可以很好的恢复[20]。NAFLD很大程度上是一种肥胖代谢类疾病，NAFLD患者通常也伴有低水平的肠源性内毒素血症和肠道生态的失调，后者主要体现在肠道屏障的破坏，小肠细菌的过度生长，各种细菌代谢产物的增多或减少（内毒素、胆汁酸、胆碱等）[21～24]。通过益生素和益生元等可以很好地改善肠道的失调，重新恢复肠道的稳态，从而有助于防治NAFLD[25～27]。而SIBO患者小肠内细菌发酵食物产生内源性乙醇，也参与了肥胖以及NAFLD/NASH的发病。

4　内生性乙醇与肥胖

近年来的研究显示，肠道来源的内生性乙醇可能与肥胖和NAFLD/NASH相关[28]。在动物模型中，在没有酒精摄入的情况下，肥胖的ob/ob小鼠呼气测试乙醇浓度是随着喂养时间的增长而升高，而对照的瘦弱小鼠却没有这种现象。且肥胖的ob/ob小鼠喂养24周后测得的清晨呼吸乙醇水平为271 pmol/mLCO2，明显高于瘦弱型的对照小鼠（78 pmol/mLCO2）。口服新霉素净化肠道后可以使乙醇水平降低50%（110pmol/mL，P<0.0003）[12]。

酒精性肝病和肥胖相关的NAFLD/NASH有相似的病理学改变，而肥胖的机体存在小肠细菌过度生长以及肠道细菌可以产乙醇的现象让学者们关注内生性乙醇与NAFLD/NASH的关系。Nair et al首次采用气象色谱分析肥胖的NASH患者与正常体质量的NASH患者呼气酒精浓度发现，前者呼吸测试测得的乙醇浓度升高[29]。

Volynets et al研究发现，在20名NAFLD患者（包括3名NASH患者）和10名健康对照组对比时发现，前者的呼吸测试乙醇浓度比后者显著升高[30]。纳入的NAFLD患者体质量明显高于对照组。两者摄入的乙醇也没有差别。同时研究者分析了纳入的NAFLD患者与健康对照组的饮食状况，发现两者在复杂的碳水化合物的摄入方面没有区别，但是在果糖、蔗糖和单糖的摄入上前者显著高于后者，且研究者发现这种摄入体现在NAFLD患者在总的食物摄取上含有较多的糖类。推想可能是由于糖类的摄取更能够被细菌分解为乙醇。

另外，Zhu et al发现患有NASH的肥胖儿童血清乙醇水平较健康儿童和没有NASH的肥胖儿童显著升高，肥胖患者与正常健康对照组没有显著差异。且NASH患者与肥胖患者在变形菌门的差异性归功于肠杆菌科（Enterobacteriaceae）的增多，而肠道微生物组中的肠杆菌科是肥胖组与NASH组唯一有显著差异的科级分类。更有趣的是，肠杆菌科可以发酵糖产生混合酸（琥珀酸、乳酸、甲酸、乙醇、乙酸等各种酸），最终产物是乙醇[31]。同时，NASH患者与正常健康对照组相比，发现NASH患者肝脏内乙醇代谢酶转录基因如乙醇脱氢酶基因、过氧化氢酶基因、细胞色素P450 2E1基因和乙醛脱氢酶基因水平升高。同时他们也使用免疫印迹法证实了NASH患者肝脏乙醇脱氢酶1和乙醇脱氢酶4表达升高[32]。鉴于乙醇对肝脏炎症损伤中的作用已得到公认，所以产乙醇细菌升高引起的乙醇升高可能成为NASH的又一发病原因。

虽然非酒精性脂肪性肝病患者较正常人内生性乙醇浓度高，但患者的血液乙醇浓度仍处于低水平，似乎不足以产生有效的肝脏毒性。但是值得注意是，有研究者认为由于肝脏是内生性乙醇的首过和代谢器官，低水平的血液乙醇浓度并不能代表达到肝脏的内生性乙醇的量少[33]。再者，NAFLD患者肝脏内乙醇代谢基因的表达增高提示肝脏内有高浓度的内生性乙醇含量，但是由于肝肠轴的代谢使得测得的血液乙醇浓度较低[32]。

5　肠道内产乙醇的细菌和内生性乙醇升高原因研究

细菌作为肠道细菌的产物，不是每一种细菌都会产生内生性乙醇。人们发现产乙醇的细菌主要有以下几种：脆弱类杆菌（Bacteroides fragilis）、青春双歧杆菌（Bifidobacterium adolescentis）、热纤梭菌（Clostridium thermocellum）、埃希氏杆菌属（Escherichia）[34～36]。但是，产乙醇性细菌增多的原因目前尚不清楚，可能与饮食相关，也可能与药物相关，还可能是其他原因造成肠道菌群紊乱引起。探究产乙醇细菌变化的原因可以让我们更好进一步的调控内生性乙醇的含量。对于内生性乙醇升高的原因，既往的研究者大都认为是因为各种原因导致产乙醇细菌的增多而导致乙醇浓度的绝对增加，而最近一篇研究论文却提出了新的观点，作者通过比较20名具有早期非酒精性脂肪性肝病特征的儿童和29名健康儿童发现，在饮食类型和小肠细菌过度生长的发生没有差异的情况下，前者的空腹血乙醇水平与胰岛素抵抗的标志物（稳态模型评估胰岛素抵抗和瘦素等）呈现强烈的相关性，且显著不同于对照组。比较ob/ob小鼠和野生型小鼠，前者乙醇脱氢酶的活性比后者要显著降低，且前者胰岛素抵抗的特征明显，如胰岛素受体及其底物表达降低、肿瘤坏死因子－α（Tumor necrosis factor－α，TNF－α）升高。由于TNF－α在胰岛素抵抗和非酒精性脂肪性肝病的发生中起作用，研究者通过对小鼠肝细胞培养液加入10 ng/ml TNF－α干预6小时后，发现细胞内乙醇脱氢酶活性显著降低。通过腹腔注射抗TNF－α干预的ob/ob小鼠较正常的ob/ob小鼠乙醇脱氢酶活性升高。研究者得出结论认为饮食方式和小肠细菌过度生长可能不是早期非酒精性脂肪性肝病患者体内乙醇浓度升高的主要因素，而胰岛素通路受损导致的乙醇脱氢酶活性降低是导致乙醇代谢受损和血乙醇浓度升高的原因。这也提示我们内生性乙醇的升高或许仅仅只是相对量的升高。此项研究结果也可能使内生性乙醇的检测成为胰岛素受损和非酒精性脂肪性肝病的标志物。研究者同时强调这只是非酒精性脂肪性肝病早期阶段的研究，后续的进展研究仍然值得进一步探讨[37]。

6　内生性乙醇的不同测量方法和检测部位

研究人员在测量内生性乙醇时，采取了不同的方法。在动物模型中，Cope et al采用了收集小鼠呼气并采用热解吸毛细管气相色谱法检测来代表小鼠体内内生性乙醇的浓度[12]。在人体研究中，Simic et al在测量糖尿病患者体内的内生性乙醇浓度时，使用了两种方法测量，分别是顶空气相色谱法和Widmark所创立的半定量法。这两种方法测得的内生性乙醇浓度有所差异。前者测的患者乙醇浓度中位值为1.97 mg/L，而平均值为2.71 mg/L，后者测得的乙醇浓度中位值为27.5mg/L，平均值为26.60 mg/L。另外，值得一提的是，乙醇在人体不同的体液中也有差异。Simic et al测得同一组人尿液乙醇浓度时，使用顶空气相色谱法测得的乙醇浓度中位值为3.68 mg/L，平均值为6.13 mg/L，而使用Widmark半定量法测得的乙醇浓度中位值为52.50 mg/L，平均值为54.27 mg/L[38]。Engstler AJ et al在检测8周的ob/ob小鼠和野生型小鼠血内生性乙醇浓度时发现，前者腔静脉中的内生性乙醇水平较后者显著升高（2.2倍，P<0.05），野生型小鼠门静脉血内生性乙醇浓度是腔静脉的2.7倍，而在ob/ob小鼠中却没有此种差异。野生型小鼠和ob/ob小鼠小肠远端部分乙醇浓度与门静脉相比都显著升高，但是两种小鼠乙醇浓度并无显著差别，而结肠几乎测不到乙醇浓度，这可能归结于小肠是产生内生性乙醇的场所[37]。另外，使用专用的乙醇检测试剂盒也可以测量人体血清乙醇浓度，如Zhu et al使用Biovsion公司生产的乙醇检测试剂盒测量NAFLD小儿血液内生性乙醇浓度[22]。究竟哪种方式和部位所测得的内生性乙醇浓度更能够代表体内内生性乙醇的真实水平，有待于在未来的实验中进一步探究。

7　展望

内生性乙醇以不同于外在摄入的乙醇的形式存在于人体中，各种原因导致体内内生性乙醇升高的长期效应是否对人体有害？非酒精性脂肪性肝病的各个发展阶段人群内生性乙醇浓度是否有变化？实验观察到的内生性乙醇升高是否仅仅是非酒精性脂肪性肝炎进展过程中产乙醇细菌发生改变所导致的一个表观结果，还是对非酒精性脂肪性肝炎有影响的重要因素？是否足以成为非酒精性脂肪性肝炎的发病机制之一，还需要我们进一步的实验探讨。另外，产乙醇细菌增多的原因以及使用宏基因组学研究产乙醇系统基因的表达和特点也是探究的方向。

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（收稿：2015－06－17）

（本文编辑：郜玉峰）

Endogenousalcoholinnon－alcoholicfattyliverdisease

HeChongxin，XuZhengjie，FanJiangao.
Departmentof Gastroenterology，Xinhua Hospital，Shanghai Jiaotong University School of Medicine，Shanghai 200092

10.3969/j.issn.1672－5069.2016.01.032

国家重点研究发展计划973项目（2012CB517501）；王宝恩抗肝纤维化基金项目（20110006）

200092上海市上海交通大学医学院附属新华医院消化科

何崇信，男，25岁，硕士研究生。主要研究方向为脂肪肝的基础与临床。E－mail：ashinalive@hotmail.com

徐正婕，E－mail：ajanexu@163.com