基于肠道菌群的酒精性肝病发病机制及其治疗研究进展

朱一唯 闫晓风 王晓玲 叶䁎杰 邱丰俊 胡旭东

根据世界卫生组织(WHO)2018年报告，2016年因滥用酒精导致死亡的人数约为300万人，给家庭和社会带来巨大危害。酒精滥用会导致包括肝脏、肠道和大脑等多器官损害，尤其是参与酒精代谢的肝脏，随着饮酒剂量的增加，酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)的患病风险随之上升[1]。对于酒精性肝病发病机制的研究目前主要集中在氧化应激、脂质代谢紊乱、脂肪组织与肝脏之间相互作用等方面。近几年，大量研究表明肠道菌群在酒精性肝病发生发展过程中也发挥着重要作用。酒精可通过改变肠道菌群的组成、数量以及产物，或者通过破坏肠壁屏障功能影响肠道菌群和产物的肝脏易位，最终促进酒精性肝病的发生和进展。本综述重点探讨肠道菌群在酒精性肝病发生发展中的作用机制以及基于肠道菌群调控治疗酒精性肝病的研究进展。

一、肝外机制

(一)酒精通过改变肠道菌群的组成和数量促进酒精性肝病发生和进展 人体内的微生物绝大部分在肠道中，其中细菌约占肠道菌群总量的90%。近期Bjørkhaug ST等[2]通过16S rRNA测序分析粪便微生物组成，通过短链脂肪酸(SCFA)定量和宏基因组分析(PICRUST)来评估肠道微生物功能，分析了酗酒患者、低饮酒患者和无饮酒患者之间的肠道菌群组成和功能差异，发现在菌群的门水平上，酗酒患者的拟杆菌门相对丰度较高[3]。拟杆菌门在酒精性肝病中起重要作用，其是一类含有内毒素(LPS)的革兰阴性兼性厌氧菌，是肠道优势菌门中随着时间推移变化最不稳定的一类细菌[4]。在菌群的属水平上，拟杆菌门中的梭菌属、羊肠菌属和钉螺属相对丰度较高，而羊肠菌属可能产生促炎因子[5]。

酒精既能改变人的肠道菌群，也能改变小鼠的肠道菌群，菌群的变化主要集中在小肠中。与正常饮食小鼠相比，酒精喂养小鼠的肠道菌群中拟杆菌门和疣微菌门数量显著增加，而厚壁菌门中的细菌，尤其是其中的乳酸杆菌数量明显减少[6]。Llopis等[7]实验表明，将一例重度酒精性肝炎患者的肠道菌群移植到正常小鼠肠道内，小鼠出现严重的肝脏炎症和坏死。将酒精性肝病患者的肠道菌群移植至无菌小鼠肠道内，无菌小鼠比正常小鼠出现更加明显的肝损伤、脂肪变性和炎症[8]。

(二)酒精通过破坏肠道屏障的完整性促进酒精性肝病发生和进展 肠道屏障就像一道墙将肠道菌群与机体内环境隔开，这道墙不仅是由并列的肠上皮细胞通过紧密连接蛋白形成的可选择性渗透的物理屏障，而且肠道内还有黏液黏附在上皮细胞上，使其具有免疫特性。酒精及其代谢衍生物(特别是乙醛)会改变细胞内信号转导途径，导致上皮细胞紧密连接被破坏和肠道通透性增加，肝脏内出现内毒素和肝细胞损伤[9]。酒精还能通过上调肠道上皮细胞中MicroRNAs(如miR-122、miR-212)表达来抑制紧密连接蛋白zonula occludens 1生成，从而降低肠道上皮细胞的紧密连接作用，增加肠道通透性[10]。

酒精也可以通过改变肠道菌群的代谢产物，如饮酒后减少短链脂肪酸(如丁酸等)生成，从而减少紧密连接蛋白和黏蛋白的表达，使肠道上皮细胞之间紧密性变差，最终导致肠道屏障破坏、肠道通透性增加和黏膜免疫降低[11]。当恢复丁酸在肠道内的含量时，酒精诱导的肝脏损伤和炎症也得到了改善[12]。

此外，酒精还能通过减少肠道上皮细胞的黏液分泌，破坏肠道屏障的完整性。肠道上皮细胞黏液丰富度的恢复，可以改善酒精诱导的小鼠肝损伤[13]。酒精可能通过激活法尼氏受体(FXR)抑制胆汁酸诱导的抗菌凝集素和肽产生来诱导小鼠肠道菌群失调[14]。研究证实，酒精可通过降低肠内吲哚-3-乙酸水平减少白细胞介素(IL)-22表达，导致小肠上皮细胞中抗菌凝集素再生胰岛源蛋白3γ(Reg3g)的表达降低，从而导致细菌转移到肝脏并引起脂肪性肝炎；通过基因工程菌产生IL-22可诱导Reg3g生成，减少酒精诱导的脂肪性肝炎[15]。

二、肝内机制

(一)酒精通过引起肠道菌的肝脏易位促进酒精性肝病发生和进展 易位肠道菌在肝脏中可直接引起肝细胞损伤。与健康人对照相比，酒精性肝硬化患者肠道中粪杆菌科的数量增加了27倍，在硬化的肝脏和腹水中有明显易位[16]。此外，酒精还可通过抑制胃酸分泌增加肠道肠球菌数量，肠球菌通过门静脉易位至肝脏，与肝脏库普弗巨噬细胞的Toll样受体(TLR)-2结合后，激活库普弗巨噬细胞中的NF-κB炎症信号通路，诱导分泌炎症细胞因子IL-1β，从而导致肝脏炎症和肝细胞损伤[17]。

(二)酒精通过增加菌群产物的肝脏易位促进酒精性肝病发生和进展 酒精可促进肠道菌群中的细菌释放内毒素和肽聚糖，通过受损的肠道屏障进入循环系统并抵达肝脏，而后内毒素和肽聚糖分别与库普弗巨噬细胞上的病原识别受体TLR4/CD14复合物和TLR2结合，激活库普弗巨噬细胞中的下游通路，诱导IL-1β、IL-8和IL-18的分泌，最终导致肝脏炎症和损伤。对TLR4受体敲除小鼠进行酒精喂养，其肝脏损伤和炎症较正常小鼠明显减轻[18]。

肠道菌群还包括真菌、古菌等微生物种群。长期摄入酒精能增加肠道真菌的数量，促进β-葡聚糖生成。β-葡聚糖易位至肝脏，与库普弗巨噬细胞上的C型凝集素受体结合，激活库普弗巨噬细胞中的炎症小体，从而诱导炎症细胞因子IL-1β的表达和分泌，引起肝脏炎症、肝细胞损伤和脂肪变性[19]。此外，酒精还可促进白色念珠菌产生白色念珠菌素，白色念珠菌素易位肝脏后，会导致炎症细胞因子IL-1和趋化因子CXCL-1、CXCL-2的增加，最终引发肝脏损伤[20]。

三、基于肠道菌群调控治疗酒精性肝病

戒酒是酒精性肝病治疗的基础，但由于酒精依赖症状的存在，戒酒对于酒精性肝病患者很难实现。目前治疗酒精性肝病的主要临床方案是：使用激素减轻肝脏炎症；使用肿瘤坏死因子(TNF)-α抗体减少TNF-α表达，减轻肝脏炎症；使用乙酰半胱氨酸等还原剂(如谷胱甘肽)减少氧化应激；对于终末期肝病，肝脏移植是首要方案。临床及实验研究表明，肠道菌群调节是酒精性肝病治疗的一个新方向。

(一)抗生素 实验和临床前研究表明，用抗生素治疗可以减少革兰阴性菌并预防酒精性肝病。然而，由于对抗生素耐药性和可能的肝副作用的担心，目前在酒精性肝病患者中进行抗生素治疗的研究比较少。利福昔明是一种不可吸收抗生素，已经在酒精性肝病中进行了测试，并被批准在酒精性肝病和非酒精性肝病肝硬化患者中进行预防和治疗。利福昔明是第一个非氨基糖甙类肠道抗生素，也是一种广谱、低吸收性的抗生素，能够调节肠道微生物的成分，并且没有其他化合物如甲硝唑的副作用[21]。实验证明，利福昔明能降低酒精诱导的小肠中菌群增多和门静脉中内毒素增多，同时也能降低肝脏中病原识别受体TLR-2和TLR-4的mRNA水平，提示利福昔明改善酒精性肝病的机制可能涉及微生物相关的先天免疫反应[22]。

(二)益生菌 益生菌治疗比抗生素治疗更安全，患者有更好的依从性。对12名酒精性肝病患者使用干酪乳杆菌冻干粉治疗4周，结果显示，与安慰剂组比较，服用干酪乳杆菌冻干粉组患者肝脏功能显著改善，同时内毒素水平显著降低[23]。禁酒联合乳杆菌/粪链球菌治疗60名酒精性肝病患者7天，结果发现，与禁酒联合安慰剂组相比，禁酒联合乳杆菌/粪链球菌治疗可显著改善肠道菌群失调，并减少TNF-α和内毒素产生[24]。此外，动物实验证明，使用益生菌改善大鼠酒精性肝病的机制与其改善肠道屏障功能、抑制炎症有关[25]。

(三)益生元 在酒精性肝病中使用益生元的临床数据还不多。实验证明，对酒精喂养的小鼠使用低聚糖，可以通过恢复宿主部分抗菌凝集素蛋白Reg3g的表达，从而减少细菌过度生长，改善酒精性脂肪性肝炎[6]。实验研究还表明，合生素可增加肠道内的短链脂肪酸含量和短链脂肪转运蛋白，从而减轻酒精导致的肝脏损伤和肝脏炎症[26]。

(四)粪便移植 研究表明，将健康人粪便移植至慢性酒精喂养的小鼠体内，可改善小鼠因酒精导致的焦虑和抑郁症状[27]。实验还证明，将酒精性肝病耐受小鼠的粪便移植到酒精性肝病敏感小鼠的肠道中，可改善小鼠的酒精性肝病[28]。因此，粪便移植可能是治疗酒精性肝病新方法。

(五)天然产物 天然产物通过调节肠道菌群治疗酒精性肝病已有了初步研究。亚麻籽油主要成分α-亚麻酸可降低变形菌门在酒精喂养小鼠肠道菌群中的比例，同时减少内毒素生成，从而减轻小鼠肝脏的损伤[29]。菊粉可以通过增加乳杆菌、乳酸杆菌和乳球菌的数量，减少副萨特菌的比例，改善酒精导致的肠道菌群紊乱；同时其通过抑制LPS-TLR4-巨噬细胞轴，改善酒精所致肝脏损伤[30]。

(六)其他方法 酒精性肝病除了可通过上述恢复肠道菌群平衡、调节菌群产物的方法进行治疗外，还可通过改善肠道屏障功能进行治疗。有研究证实，在酗酒患者和酒精喂养小鼠的粪便样本中，乳酸杆菌丰度降低导致长链脂肪酸合成减少，引发肠道屏障功能障碍，而补充长链脂肪酸能恢复肠道屏障功能并改善酒精导致的小鼠肝脏损伤[31]。另有研究表明，通过法尼氏受体激动剂fexaramine或过表达成纤维细胞生长因子(FGF)-19也能够恢复肠道屏障功能，从而改善酒精造成的肝脏损伤[32]。

四、小结

肠道菌群在酒精性肝病的发生发展过程中起到了重要作用。肠道菌群的组成、数量及其产物在酒精作用下发生改变，有些通过破坏肠道屏障影响肝脏对酒精的吸收代谢，有些则通过被破坏的肠道屏障直接进入肝脏中，造成肝脏损伤和炎症，最终导致酒精性肝病的发生和进展。目前临床上缺乏治疗酒精性肝病的有效方法，以肠道菌群为靶点，使用抗生素、益生菌、益生元、天然产物、粪便移植等方法进行调控将是未来治疗酒精性肝病的一个重要手段。