肠道菌群与非酒精性脂肪性肝病研究进展

李瑞芳 卜淑蕊

作者单位:201508 上海 复旦大学附属金山医院消化科

非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指排除过量饮酒(男性>20 g/d，女性>10 g/d)、药物等明确导致肝损伤的因素，病理学表现以弥漫性肝细胞脂肪变性及肝小叶炎症为主的慢性肝脏疾病。NAFLD是一种临床病理综合征，疾病初期表现为非酒精性单纯性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，可逐渐进展为肝硬化、肝细胞癌甚至肝功能衰竭[1]。近年来，随着“肠-肝轴”学说的提出及基因测序技术的发展，肠道菌群与NAFLD发病机制的关系逐渐被认识，维持肠道微生态平衡也为临床治疗NAFLD提供了新的思路和靶点。本文综述了肠道菌群与非酒精性脂肪性肝病的研究内容如下。

一、肠道菌群在NAFLD发病机制中的地位：

肠道菌群在 NAFLD 的发生、发展中起重要作用。人类肠道菌中包括1 000～1 500种细菌，其中厚壁菌门和拟杆菌门占有量超过90%。其他低丰度的门类有放线菌门、变形菌门、疣微菌门和产甲烷古菌等[2]。肠道微生物群与宿主关系密切，可为宿主提供额外能量，并且在维生素生成和维持肠腔免疫水平等方面也发挥重要作用。

二、肠道菌群与NAFLD的相关性

肠道菌群失衡与NAFLD的发生发展密切相关。动物模型研究表明，肠道细菌在NAFLD的发展中起着作用。高脂肪、高糖饮食饲养的无菌小鼠未出现肥胖现象，但是将传统饲养的小鼠肠道内微生物群定植在其体内后，尽管减少了其食物摄入量，仍导致胰岛素和体脂含量的增加[3-4]。研究证实[5]，肠道菌群失衡可通过增加机体能量摄入、影响胆汁酸代谢、影响胆碱代谢、增加内源性内乙醇产量、增加肠道通透性等多种途径引起肝脏损伤，促进NAFLD的发生及发展。

(一)增加能量摄入 肠道菌群主要通过调节细菌代谢产物的生成来改变宿主能量代谢，从而促进肥胖及肥胖相关的代谢疾病的发生发展。肠道菌群能够将不可消化的植物多糖厌氧发酵为短链脂肪酸(SCFAs)，如乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐，然后被肠细胞吸收，可用于产生脂质或糖异生。有证据表明，结肠内产生的SCFAs约占能量需求的5%～10%，细菌产生的SCFAs为身体提供了额外的能量来源，促进肝脏脂肪的积累[6]。目前SCFAs已被证明可以降低肠道紧密连接的通透性，增加黏液的产生，从而增强肠道作为屏障的功能[7]。SCFAs还可通过影响G蛋白偶联受体促进胰高血糖素样肽1(Glp-1)和肽YY释放，这两种肽都会增加饱腹感，并提高口服葡萄糖耐量、胰岛素敏感性和瘦素水平，有助于减轻体质量和脂肪组织[2]。因此，探索每一种SCFAs与NAFLD之间的关系今后需要进行更多的相关研究。

(二)影响胆汁酸代谢 胆汁酸具有调节胆固醇代谢、释放脂溶性维生素和脂质乳化的作用，与磷脂、胆绿素、黏液共同维持小肠内的稳态。同时，肠道菌群也参与胆汁酸的代谢过程。肠道菌群失衡会影响脂质代谢，还可以导致细菌移位和内毒素血症。胆汁酸是法尼醇X受体(FXR)的配体，并激活丝裂原活化蛋白激酶和FXR-α(G蛋白偶联受体(TGR5))的配体 ，从而影响肝脏代谢葡萄糖、甘油三酯和胆固醇等[8]。一项使用小鼠NAFLD模型进行的相关研究[9]表明，给高脂肪饮食的小鼠服用抗生素能够改变胆汁酸的组成，从而产生更多的结合胆汁酸，并导致肠道FXR信号传导抑制以及减少肝脏中甘油三酯的积累。因此，通过调节胆汁酸及其控制的受体信号传导途径，肠道菌群可能受到影响，并有望成为治疗NAFLD的潜在新靶点。

(三)影响胆碱代谢 胆碱是细胞膜中磷脂的重要组成成分，在肝脏脂质输出过程中发挥至关重要的作用，能抑制肝脏过度脂肪蓄积。研究发现[8, 10]，当饮食中胆碱缺乏时，会导致甘油三酯在肝脏蓄积，肝脏中极低密度脂蛋白分泌减少，引起肝脏纤维化。当肠道菌群失衡时，胆碱代谢菌数量增加，产生酶类催化胆碱转化为毒性代谢产物甲胺，被肝脏摄取后诱发肝脏炎症[10]。这说明肠道菌群失调可以通过降低循环磷脂酰胆碱水平和升高毒性胆碱代谢物水平来介导NAFLD发展。

(四)增加内源性乙醇产量 内源性乙醇是人体摄入的碳水化物经肠道细菌发酵后的产物，它通过门静脉进入肝脏，可促进NAFLD的发生发展[11]。在对肥胖小鼠进行的一项研究中，虽然小鼠没有摄入任何酒精，但在呼气中检测到乙醇。与健康人相比，NASH患者的血液乙醇浓度升高，这表明内源性乙醇的产生可能是通过刺激炎症信号途径导致肝损伤的恶化[12]。

(五)诱发胰岛素抵抗(IR) 胰岛素抵抗通过增加肝脏脂肪积累、启动肝脏细胞炎症反应参与NAFLD的发展[6]。研究发现，高脂饮食可增加肠道通透性，更易发生肠源性内毒素血症，诱导炎症小体和促炎细胞因子释放，进而导致胰岛β细胞功能受损，引起胰岛素分泌减少及转运障碍，最终导致胰岛素抵抗，胰岛素抵抗可增强脂肪积累增加，促进肝细胞损伤。肠道源性内毒素血症诱导胰岛素抵抗的发展，主要通过其对抗原CD14系统上的LPS-TLR4单核细胞分化的作用，激活JNK和NF-κB途径，作用于肝脏星状细胞和库普弗细胞，推动NAFLD的发展[13]。

三、基于调节肠道菌群治疗NAFLD

目前临床基于调节肠道菌群治疗NAFLD的主要手段包括应用益生菌、益生元、合生元及抗生素。近年来，粪菌移植在NAFLD的治疗中表现出一定潜力，但是迄今为止缺乏足够的临床应用。一些草药和天然活性成分也已被发现可通过调节肠道微生物群治疗NAFLD，但其治疗效果有待进一步确认。

(一)益生菌 益生菌是目前在临床上应用最广泛的肠道微生态制剂。益生菌可通过保护肠道机械屏障、改善肠道菌群失衡，调节机体胆固醇、维生素、氨基酸等物质代谢，改善胰岛素抵抗，发挥抗炎作用等机制起到防治NAFLD的作用。在一项研究[14]中，将20例NAFLD患者随机分配接受含有植物乳杆菌、德氏乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和双歧杆菌的益生菌配方。接受此配方的患者甘油三酯、AST含量下降。Alisi等[15]对NAFLD儿童应用VSL#3益生菌补充剂(8种不同乳酸产生菌的混合物)4个月后发现，补充VSL#3可通过提高GLP-1水平来改善脂肪肝和体质量指数。同样，Famouri等[16]在NAFLD患儿中使用益生菌胶囊(由4种益生菌菌株组成)12周后发现与安慰剂组相比，益生菌干预组的肝酶、甘油三酯和胆固醇水平降低，超声检查分级改善。总之，这些研究证实益生菌对NAFLD具有潜在治疗作用。

(二)益生元 益生元是一类非消化性低聚糖，能够选择性地促进一种或多种肠道有益菌生长，包括乳果糖、乳梨醇、果聚糖、菊糖等制剂。研究发现[17]益生元可降低糖尿病患者的血浆总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白浓度，增加高密度脂蛋白浓度。益生元诱导的肠道菌群变化可能涉及改善肠道上皮屏障和血糖控制，以及减少细菌源性肝毒素、炎症程度和新生脂肪生成，进而减缓非酒精性脂肪性肝病的进展[18]。

(三)合生元 由于肠道细菌具有多样性及复杂性，合生元可通过协同作用以确保益生菌的生存能力，促进其定植和生长。目前，通常组合使用双歧杆菌、乳酸杆菌和发酵型纤维。研究发现[19]合生元可以调节肠道微生物群，降低内毒素血症，同时降低肝纤维化程度。临床研究表明合生元通过减轻炎症反应、降低脂肪变性改善NAFLD[20]。总之，合生元可能有助于治疗NAFLD，但还需要进一步的试验。

(四)粪菌移植(FMT) 粪菌移植已成为近年来研究的热点，但是目前对于FMT治疗NAFLD最有效的方式尚无相关的报道。常用的FMT方式主要分经上消化道方式(包括内镜下胃、十二指肠、空肠下菌液注入，或口服含细菌的胶囊制剂)和经下消化道方式(如结肠镜下注入或植入TET管多次注入后保留灌肠)[21]。其主要不良反应有发热、呕吐、胃肠道痉挛和心动过速等，严重者可出现重症感染甚至死亡[22]，目前国内刚刚起步，需要更多的多中心大样本的临床研究来评价FMT的远期疗效。

四、基于调节肠道菌群为靶点的常用临床药物

(一)二甲双胍 二甲双胍通过激活AMPK通路治疗宿主代谢性疾病的机制已得到充分研究，但近期研究表明，肠道微生物群可能是二甲双胍的重要作用靶点。Zhang等[23]对高脂饮食诱导的肥胖大鼠的研究发现，二甲双胍可增加短链脂肪酸产生菌的数量，降低肠道生物多样性，对普雷沃菌和乳酸杆菌等有益菌有很好的作用。姜长涛等[24]对新诊断的2型糖尿病患者的样本进行了宏基因组和代谢组学分析，并结合动物和体外实验，发现二甲双胍可减少肠道菌群中的脆弱拟杆菌，使甘氨熊去氧胆酸(GUDCA)和牛磺熊去氧胆酸水平上升，进而抑制肠道法尼酯X受体(FXR)，发挥改善代谢的作用，为治疗肥胖相关的代谢疾病提供了新的药物靶点。

(二)黄连素 黄连素是从中药黄连中分离出的一种活性单一化合物。Zhang等[23]用高脂饮食(HFD)诱导大鼠肥胖，然后口服黄连素8周，与高脂对照组相比，大鼠体重减轻，同时发现黄连素在减轻体质量增加方面具有剂量依赖性。随后粪便高通量测序发现黄连素可增加短链脂肪酸产生菌的数量，降低肠道微生物多样性。Wang等[25]的研究提示，黄连素可能有两种作用方式：进入循环系统通过直接作用降低血脂和血糖；调节肠道微生物群增加丁酸盐间接降低血脂血糖。

(三)姜黄素 姜黄素是从姜黄中提取的一种植物多酚，是姜黄最重要的活性成分。研究发现[26]，姜黄素可能对肠道微生物群产生直接调节作用，通过增加双歧杆菌、乳酸杆菌和丁酸盐产生菌的数量，减少普雷沃菌科、真菌、肠杆菌和肠球菌的负荷，显著改变有益微生物群和致病微生物群之间的比例，从而起到免疫调节和抗高脂血症的作用。

(四)参苓白术散 参苓白术散是由十种天然药用植物混合而成的传统中药，临床用于治疗非传染性腹泻和肠易激综合征。Zhang等[27]对高脂饮食16周大鼠的研究表明，与添加了9种益生菌和/或脂多糖的大鼠相比，补充参苓白术散在改善体质量、肝酶、肝脂肪沉积、胆固醇积累、炎症指标和肠完整性受损等的作用与益生菌类似。该研究还发现，添加参苓白术散还可以提高肠道微生物群和短链脂肪酸产生菌的相对丰度。

五、小结

NAFLD属于非常复杂的代谢性疾病，虽然其发病机制尚不完全清楚，但目前的研究结果表明肠道菌群在NAFLD的发生发展中发挥关键性作用。随着NAFLD发病率的快速增长，迫切需要寻找新的预防或治疗策略。基于肠道菌群的治疗方案，尤其在益生菌及其相关产品的研发及应用，对于改善NAFLD，降低NAFLD的发病率及其并发症是未来研究热点和难点。