肠道微生物群与非酒精性脂肪性肝病的最新研究进展

赵 丽，罗 娟，陈 晶

哈尔滨医科大学附属第二医院消化内科，黑龙江 哈尔滨 150080

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是目前临床上常见的肝脏疾病，近年来发病率逐渐升高，随着该疾病的进一步进展可转化为肝硬化或肝细胞癌。NAFLD的发生、发展受多种因素的影响，其中肠道微生物群失调在该病的发展中起重要作用。

肠道微生物群是人体新陈代谢和免疫系统的重要组成部分，越来越多的证据表明肠道微生物群通过肠-肝轴来调节与肝脏之间的相互作用，且肠道微生物成分及微生物代谢产物也可通过影响肝脏内胆汁酸的分泌而对NAFLD的进展有促进作用。

因此，我们应进一步探讨肠道微生物群在NAFLD发生、发展中的可能作用机制，研究以肠道微生物为基础的药物和临床治疗方法，本文主要对肠道微生物群与NAFLD的最新相关研究及分子生物学机制进行详尽总结，还包括以肠道微生物群为治疗靶点的抗糖尿病药物对NAFLD的治疗作用，为NAFLD的诊断与治疗提供新的方法和途径。

1 NAFLD概述

目前NAFLD在世界上最常见的肝病排名中居首位，随着世界各地经济不断发展，人们生活水平逐渐提高，近年来发病率呈上升趋势[1-2]。引起NAFLD的常见危险因素包括年龄、生活方式、中枢性肥胖相关胰岛素抵抗和代谢综合征等[3-5]。然而，NAFLD的详细发病机制直至目前仍无显著的讨论及研究成果，NAFLD是一种复杂且与多因素相关疾病，各种因素共同介导该疾病的发生、发展，有研究表明主要与遗传、饮食和肠道微生物群等多种因素相关[6-7]。宏观近年，越来越多的研究表明，肠道微生物群与NAFLD发病程度呈正相关趋势且比例大幅度提升，肠道微生物群已经成为此病的重要影响因素。大量的实验数据证明了肠道微生物群对肝脏功能的显著影响，其机制可能是有多种生理过程参与的，包括能量代谢、肥胖、2型糖尿病(T2DM)等[8-10]。

2 肠道微生物群

肠道微生物群是人体新陈代谢和免疫系统的组成部分，对人类的健康必不可少。据估计，人体内存在着10～100万亿种微生物，其中大部分存在于肠道，特别是在大肠中，最多可达1014个，重量最高达1.5 kg[11-12]，尽管肠道微生物的种类繁多，但16S rRNA测序分析和宏基因组测序分析等非培养依赖性技术可在短时间内对人体的整个微生物群进行检测。这就使我们对疾病状态下的微生物群对人体健康的影响有了更深刻的认识[13]。大量的证据表明，肠道微生物群通过肠-肝轴与肝脏之间相互作用，并涉及多种特定的代谢产物，包括胆汁酸、脂多糖(LPS)和短链脂肪酸(SCFAs)等[14]。

3 肠道微生物群失调与NAFLD

尽管肠道中存在大量的微生物，但在正常的生理环境下每种微生物的比例和数量相对稳定。当宿主体内和外部环境发生变化时，包括饮食、酒精摄入、抗生素和遗传因素等均可能会影响肠道微生物群的稳定性，从而导致肠道微生物群失调[15]。近年来一些动物实验为肠道微生物群失调在肥胖和NAFLD发展中的作用提供了强有力的证据。Membrez等[16]指出，肠道微生物群的改变影响了肝脏和肠道基因的表达，此过程主要涉及小鼠体内炎症的变化、激素和代谢水平的异常，并改善了胰岛素抵抗。此外，婴儿接触抗生素可能会对肠道微生物区群的组成产生长期的影响，并增加对肥胖和NAFLD的易感性[17]。Cho等[18]建立了小鼠肥胖模型，通过低于治疗剂量的抗生素来评估肠道微生物群的能力和组成的变化。结果表明肠道微生物组成和肝脏的胆固醇和脂代谢均发生了显著变化，同时肠道内SCFAs的生成也随之增加。

4 肠道微生物群失调在NAFLD/NASH的作用机制

4.1 肠-肝轴在胚胎发育过程中，肝脏和肠道均起源于腹侧前内胚层，因此，二者在解剖关系和生物学功能之间存在着内在的联系[19-20]。在解剖上，肝脏和肠道通过门静脉相连接，肝脏的血液有70%～75%是通过门静脉从肠道供应的。同时，由肠道内细菌产生的代谢产物和毒素，可经由门静脉进入肝脏[21]。近年来研究表明，肠-肝轴功能障碍，包括黏膜通透性的改变、细菌过度繁殖和肠道内微生物群失调等均可明显促进NAFLD的发生、发展[22]。

4.2 小肠细菌过度生长(SIBO)SIBO通常是指十二指肠抽吸培养中存在>105个集落形成单位(CFU)/ml。临床表现多以消化不良、腹部不适、腹泻、腹胀、肝脂质沉着症常见[23]。已有相关的证据得出，SIBO在NAFLD患者中很常见，并在NAFLD的发病机制中起重要作用。目前已有多项动物实验研究被用来探讨SIBO在NAFLD中的详细发病机制。Wigg等[24]和Boulangé等[25]研究表明，SIBO通过增加肠道通透性和促进内毒素吸收，从而导致肠道炎症、运动障碍及肠内多种免疫学改变，这可能与肝脏损伤的发展有关。Shanab等[26]证明NASH患者的SIBO与肝白介素-8的释放和Toll样受体(TLR)4的表达增强有关，这可能也促进了NASH的发生、发展。

4.3 微生物代谢产物生物体内肠道微生物群的炎症反应途径需要通过肠道微生物群、肝脏及免疫系统之间的相互作用才能被激活[27]。在正常情况下，只有较少的肠道微生物代谢产物(包括内毒素)通过肠黏膜屏障进入门脉循环并到达肝脏[28]。目前已知内毒素与该病的关系必不可少，而LPS作为内毒素的主要成分，与此同时也是革兰阴性菌细胞壁的主要结构成分，LPS在血清中可能被作为天然免疫应答的主要激活因子脂多糖结合蛋白(LBP)所识别[29]。Ruiz等[30]研究得出，NASH患者的血清LBP水平高于单纯脂肪变性患者(P<0.05)，并且血清LBP水平升高与肝组织肿瘤坏死因子-α(TNF-α)表达上调有关，这一结果证实了内毒素在肥胖患者脂肪性肝炎发生中的重要作用。值得一提的是，通过高脂高糖诱导的TLR4突变小鼠比野生型小鼠更易发生脂肪性肝炎和炎症相关因子的过度表达。这就提示TLR4信号通路可能参与肝脏的炎性反应过程[31]。因此，TLR拮抗剂可能是NASH的有效治疗药物，值得进一步研究。

4.4 胆汁酸的影响肝脏内的胆汁酸来源于肠道，具有多种生理功能，包括促进脂肪和脂溶性维生素在胃肠道内吸收，抑制肠道微生物群的过度生长和体质量的增加[32]。在结肠中，通过肠道细菌介导的修饰作用(包括解聚和二羟基化)使初级胆汁酸转化为次级胆汁酸[33]，因此，胆汁酸在NAFLD的发展中起重要作用。Farnesiod X受体(FXR)是一种已知参与肝脏和肠道胆汁酸代谢的核受体，与G蛋白偶联受体-5共同在葡萄糖和能量代谢中具有重要作用，是肝脏中最重要的胆汁酸代谢的核受体。在脂质代谢方面，肠道微生物以FXR依赖的方式来调节脂类和脂蛋白的代谢。FXR在NAFLD中的作用关键，其被认为可能是治疗肝脏胆汁酸异常和脂质代谢疾病的一个潜在治疗靶点[34]。为探讨肠道微生物群变化与宿主代谢综合征的关系，Zhang等[35]用一种强效的FXR拮抗剂甘氨酸-β-胡桃酸来治疗高脂肪喂养的小鼠，8周后观察到小鼠肝脏中肥胖相关代谢紊乱得到明显改善。这表明肝脏改变与肠道微生物群显著相关。

5 以肠道微生物群为基础的NAFLD/NASH治疗

5.1 益生菌、益生素和合生元动物模型研究表明，益生菌、益生素和合生元对肠道微生物群具有显著的调节作用。口服益生菌、益生素和补充合生元可通过改善异常的脂代谢和肠道微生物群失调，从而达到对NAFLD的治疗作用[36]。另一项研究表明，添加益生菌(乳酸菌和双歧杆菌)可减轻高脂饮食大鼠肝脏内脂肪的积累，但是试验组与对照组相比，肠道通透性的改变无差异[37]。

5.2 粪便微生物移植(FMT)目前，FMT在NAFLD/NASH治疗中的应用已有广泛深入的研究。Zhou等[38]和Le Roy等[39]早期研究表明，FMT能改善肝内脂质积累、胰岛素抵抗和促炎细胞因子的释放，因此可以推断，FMT可能作为调节NAFLD患者血脂和糖代谢的一种潜在的治疗手段。然而，目前最优的FMT方法和细菌种类还需要进一步的筛选和鉴定。

5.3 抗糖尿病药物甘油三酯在肝脏中的过度沉积可以促进脂质过氧化和活性氧的积累，进而引起炎症反应，导致肝细胞损伤和纤维化。而胰岛素抵抗加速了上述过程，使NAFLD向NASH、肝硬化甚至肝细胞癌发展。因此，新型的抗糖尿病药物可以改善胰岛素抵抗和肠道微生物群失调从而成为治疗NAFLD/NASH的候选药物[40-41]。目前二甲双胍因具有良好的改善胰岛素敏感性和降低血糖的作用而成为治疗T2DM的一线药物。Shin等[42]通过实验得出，用二甲双胍治疗6周可改变高脂肪诱导的肥胖小鼠肠道微生物的组成。Lee等[43]实验得出二甲双胍改善了高脂肪诱导小鼠的代谢紊乱，包括高血糖、肥胖和高胆固醇血症，经二甲双胍治疗后小鼠的肠道微生物群组成也发生了变化。同样地，另一种抗糖尿病药物，α-葡萄糖苷酶剂，也使小鼠肠道微生物群中常见菌种的比例发生了显著的变化[44]。因此，尽管抗糖尿病药物对肠道微生物群的作用机理尚不清楚，但这些药物已被证明是控制NAFLD/NASH的一种有前景的治疗方案。

6 结论

NAFLD是一种多因素疾病，健康的生活方式和合理的饮食至关重要。越来越多的研究表明，NAFLD的发生、发展是多因素共同作用的结果，而肠道微生物群在多个因素中的作用不可忽视。虽然以往的研究所观察到的肠道微生物区群的某些变化并不是特定的，且其组成的变化也不是绝对一致的，但很明显，以肠道微生物为基础的NAFLD治疗方法是有很大临床前景的。在今后的研究中将阐明肠道微生物群在NAFLD发病及进展中的地位及确定各种微生物群与该病的发生、发展程度的关系，从而为以肠道微生物群为基础的NAFLD的治疗方法提供新思路。