微生物群靶向治疗在非酒精性脂肪性肝病中的临床研究进展

贾刚刚 卢利霞 李斌 林通 王曈辉 王秀锋 马俊 何毅刚 于晓辉

非酒精性脂肪性肝病 (NAFLD) 与肥胖、代谢综合征有关,已成为发达国家慢性肝病的主要原因,并且其患病率正在迅速增加。NAFLD包括一系列组织病理学改变,从简单的肝脏脂肪变性到非酒精性脂肪性肝炎 (NASH),进一步可发展为肝硬化甚至肝癌。心血管死亡是NAFLD和NASH患者最常见的死亡原因[1]。在 NAFLD的治疗领域,目前尚无批准用于治疗NASH的药物,然而相关研究发现多数药物可以通过作用于法尼醇X受体(FXR)、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)、胰高血糖素样肽-1(GLP-1)等改善NAFLD[2]。脂肪积累导致的脂毒性和随后的免疫系统激活是NAFLD发病的关键,胰岛素抵抗(IR)是其另一关键致病因素,是T2DM和肥胖症的共同特征,这也可能导致NASH患者中游离脂肪酸 (FFA)和碳水化合物水平升高[3]。通过不同的致病途径改善脂肪酸代谢可能有助于抑制NAFLD的发病过程[4]。NAFLD尚无治疗疗效判断的金标准,研究者发现MRI-PDFF(磁共振质子密度脂肪分数)[5]、脂肪衰减指数[6]等是较为认可的疗效评估指标。

一、肠道菌群与非酒精性脂肪性肝病

由于肠道和肝脏在解剖学上通过门静脉系统连接,肝脏暴露于来自肠道菌群的内毒素和其他细菌产物中,肠道微生物群的紊乱在肝脏病理生理过程中发挥一定作用。肠道菌群失调有利于代谢性疾病和NAFLD的发生及发展[7]。过去研究发现在NASH患者中,肠道菌群因革兰阴性菌如变形菌门、肠杆菌科和埃希菌的流行而发生改变[8]。Boursier等人[9]研究表明,NAFLD的严重程度与肠道菌群失调有关,拟杆菌属的丰度增加是NASH的独立相关因素,瘤胃球菌的丰度增加与肝纤维化相关。Loomba等人[10]研究了一组经活检诊断的NAFLD患者的粪便微生物组和血清代谢组,发现NAFLD的肠道微生物组主要由厚壁菌门和拟杆菌门组成,其次是变形菌门和放线菌门。随着疾病从轻、中度NAFLD发展到晚期纤维化,变形菌门显著增加,厚壁菌门减少。在物种水平上,直肠真杆菌和普通拟杆菌是轻、中度NAFLD患者中最丰富的微生物,而大肠杆菌在晚期纤维化中最丰富[10]。

NASH患者体内内毒素升高,可能与肠道微生物群也在NASH的发病机制中发挥作用有关[11, 12]。临床研究表明,NAFLD与肠道微生物群中某些革兰阴性细菌多样性降低和富集有关[13]。临床前研究表明,益生菌和抗生素等针对肠道微生物组的疗法,可抑制饮食诱导的肥胖和肝脂肪变性的发展,并改善模型鼠胰岛素抵抗[13]。肥胖者患上NAFLD的原因之一可能是肠道菌群的差异,来自动物研究的证据表明,把肥胖小鼠或肥胖者的肠道菌群移植到无菌小鼠后,可重现肥胖表型[14],这表明肠道微生态在NAFLD患者发病过程发挥关键作用。微生物群靶向治疗(microbiome-targeted therapies ,MTT) 是一种调控肠道微生物群的方法,包括益生菌、合生元、抗生素和粪便微生物群移植 (FMT)。益生菌是一类对机体有益的微生物,可改善肠道菌群结构,抑制有害菌的生长,提高机体免疫力。Loguercio等研究表明,益生菌可以减轻NAFLD患者肝损伤,并可以改善肝功能[16]。合生元是益生菌和益生元组合形成的生物制剂,其中益生元由可发酵的膳食纤维组成,如菊粉、低聚糖等,不仅可促进肠道益生菌的生长,还具有较强的免疫刺激作用,如增强巨噬细胞活性使其产生抗生素[17]。FMT是一种从健康供体收集粪便并通过结肠镜检查、鼻胃管和灌肠等递送途径转移给患者的过程,可预防肥胖患者发生代谢综合征[18]。

二、微生物群靶向治疗对非酒精性脂肪性肝病临床指标的影响

(一)MTT肠道通透性的影响 丁酸盐是一种短链脂肪酸,由肠道内各种细菌分解纤维产生,它增加了肠屏障的完整性,减少了通过肠黏膜脂多糖的数量。在小鼠中,丁酸盐的减少和通过肠黏膜的脂多糖数量的增加会引起NAFLD和IR[19]。肠道菌群失调通过松散的紧密连接来破坏邻近肠上皮细胞排列,紧密连接蛋白如ZO-1是连接复合体中较为重要的成分之一,通过细胞与细胞之间的通讯,在维持上皮细胞单分子层完整性方面发挥着重要作用。肠道的通透性与遗传易感性、高血糖和细菌病原体等有关。人类研究表明,与健康对照组相比,NAFLD患者的肠道通透性显著增加,这与肝脏中更多的脂肪有关[20]。对39例非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者进行了6个月的益生菌干预后发现,益生菌的治疗能够稳定黏膜免疫功能并抑制肠道屏障通透性的增加[21],在接受同种异体或自体FMT的患者中,小肠通透性也有所下降[22]。Zonulin(ZO) 是一种 47 000的蛋白质,可通过调节细胞内TJ结构和功能来调节肠道通透性,是一种肠道通透性的指标。Krawczyk等[23]研究发现,增加营养纤维可致NAFLD患者血清ZO水平降低,说明膳食纤维中的益生元降低了肠道通透性。随着菌群失调,革兰阴性菌内毒素的产生也会增加,这种内毒素会破坏肠道屏障,影响维生素吸收,增加肠道通透性,有可能使LPS进入门静脉和体循环[24]。LPS会破坏肠道细胞间的紧密连接,有利于细胞因子和肠道菌群成分释放到循环系统中,从而进入肝脏引起免疫炎症反应。因此,肠道微生物群在维持肠道屏障完整性方面发挥重要作用,MTT对肠道通透性的调节,是NAFLD一种可能的治疗靶点。

(二)MTT对肝功能及能量代谢的影响 在 70%～80%的NAFLD患者中,存在血糖升高的表现[25],空腹血清胰岛素水平升高是NAFLD的主要致病因素之一,TC升高是NAFLD发病的重要危险因素,而低HDL-C和高LDL-C是NAFL患者的重要临床特征。Mohamad等[21]研究发现,与安慰剂对照组相比,MCPBCMC益生菌治疗后的患者Liver FAST 分析(脂肪变性、纤维化和炎症评分)、丙氨酸氨基转移酶(ALT)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和空腹血糖等指标没有明显差异。Craven等[22]研究指出,在接受同种异体或自体FMT的患者中,IR指数和肝脏质子密度脂肪分数没有显著变化。相反,有学者研究发现,增加膳食纤维可致ALT、AST等肝炎指标降低,肝脂肪变性得到改善[23]。一项评估 VSL#3益生菌对NAFLD患者转氨酶、纤维化风险评分和声学结构量化影响的研究表明,VSL#3并未显著改善 NAFLD 患者的肝损伤标志物,但该研究支持 NAFLD患者的血管内皮功能障碍和炎症之间存在关联,并表明NAFLD与胰岛素抵抗有关[26]。4个月的VSL#3益生菌补充可显着改善儿童的NAFLD,虽然TG、HOMA(胰岛素抵抗稳定评估模型)和ALT未检测到组间差异,然而在VSL#3组中,患者BMI下降,GLP-1和aGLP1增加,GLP-1受体激动剂可显著改善肝脏脂肪变性、肝酶和代谢指标,VSL#3依赖的GLP-1增加可能是NAFLD改善的原因[27, 28]。最新一项基于29项随机对照试验的系统评价表明,益生菌/益生元/合生元(PPS)可以改善葡萄糖、胰岛素、HOMA-IR、TC和LDL的水平,而TG和HDL指标无显著差异,同时还可降低ALB水平[29]。PPS 可能通过改变肠道菌群和刺激产生葡萄糖依赖性的GLP来改善NAFLD的血糖水平,PPS调节可以预防肥胖并改善NASH患者的肝脏组织学特征,这可能与糖、脂代谢及胰岛素抵抗改善有关。对NAFLD患者给予双歧杆菌三联活菌胶囊、双歧杆菌四联活菌片均可使TC、TG的水平下降,其中双歧杆菌四联活菌片还可使ALT、AST肝酶指标降低[30, 31]。由于不同实验所用菌株及剂量的不同,未来还需更多的临床实验探索PPS在肝功能改善及对糖、脂质和蛋白质代谢方面对NAFLD的影响。

(三)MTT对肠道菌群的影响 益生菌有助于改善肠道屏障功能,促进免疫系统的肠道刺激,保护机体免受病原体的侵害,其前提是微生物必须在肠道保持足够数量的存活。目前研究的益生菌属主要是乳酸菌属和双歧杆菌属,它们存在于不同的食品和保健品中。Ahn等人发现,连续12周补充含有乳酸菌、双歧杆菌和含有双歧杆菌的益生菌混合物可以增加肠道菌群中这些属的微生物的相对丰度[32]。对NAFLD患者进行不同剂量低聚果糖的摄入(8 g/d,12周;16 g/d,24周),结果显示放线菌门和双歧杆菌属的丰度增加,梭状芽胞杆菌属的丰度下降[33]。FMT可以通过改善肠道菌群失调来减少肝脏中的脂肪堆积,从而减轻脂肪性肝病、消瘦和肥胖。NAFLD患者在临床特征和肠道微生物群方面存在显著差异,与肥胖NAFLD患者相比,FMT对消瘦的NAFLD患者肠道菌群重建的效果更好[34]。双歧杆菌三联活菌胶囊可使NAFLD患者G-杆菌、G+球菌、G-球菌在所有肠道菌群中占比上升[30]。NAFLD相关的菌群失调特征还包括革兰阴性菌和LPS向体循环易位,LPS可诱导内毒素血症和炎症反应,促进NAFLD的发病。然而,PPS的摄入对血液中LPS浓度几乎没有影响,无论剂量和治疗时间如何[35]。只有两项研究报道了内毒素浓度的显著下降,这两项研究与其他研究的主要区别是与德尔布鲁奇乳杆菌亚种的存在,这表明基于益生菌的疗法对LPS浓度的影响具有菌株依赖性。总之,这些结果表明,以益生菌为基础的治疗方法不仅能改变肠道菌群中益生菌株的丰度,还能诱导其他细菌类群的变化,恢复NAFLD患者的菌群失调。

(四)MTT对细胞因子的影响 在NAFLD中,由于脂肪毒性及IR,促炎因子的产生和释放增加,因此,评估PPS对这些生物标志物的影响具有重要意义。补充多株益生菌(乳酸菌、双歧杆菌、嗜热链球菌、丙酸杆菌和醋杆菌)可以降低NAFLD患者IL-6、TNF-α和IL-1β水平。食用含有德尔布鲁乳杆菌的酸奶后,TNF-α水平显著下降。补充由乳酸菌、双歧杆菌、嗜热链球菌和低聚果糖组成的合生元治疗8周也能显著降低TNF-α水平[36]。林海燕等人[31]研究发现双歧杆菌四联活菌片可减少NAFLD患者TNF-α和IL-6的水平。亓传旺[30]研究指出,双歧杆菌三联活菌胶囊可使NAFLD患者TNF-α和IL-6、IR、内毒素的水平均有所下降。Nazarii Kobyliak的等人[37]同样研究发现益生菌“Symbiter”可降低NAFLD患者的TNF-α和IL-6 水平。

三、小结

PPS及FMT已成为治疗NAFLD的新策略,使用靶向肠道微生物群的治疗方法可以通过调节与NAFLD相关的肠道菌群,从而减轻与NAFLD相关的肝脏脂肪变性、肝脏炎症、肠道通透性、炎症等生物标志物。这些治疗方法还可以调节患者血脂、减轻体重。总之,这些结果表明PPS对NAFLD 患者有益,但为了充分了解靶向微生物群的疗法对 NAFLD的治疗价值,还需要进一步更大样本的临床研究。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。