从胆汁酸-菌群轴探讨慢性萎缩性胃炎脾虚血瘀证的病机内涵❋

田依冰,李中玉,温艳东,王 萍

(1.中国中医科学院西苑医院,北京 100102;2.中国中医科学院眼科医院,北京 100000)

慢性萎缩性胃炎(chronic atrophic gastritis,CAG)是指胃黏膜上皮反复受损导致固有腺体减少的一种慢性胃部疾病,是目前公认的胃癌前疾病的一种。患者普遍担心其癌变而常伴有焦虑抑郁等问题,严重影响自身的健康及生活质量。根据Correa级联反应模式,恰当干预对于延缓CAG的进程甚至逆转病理学进展具有重要意义[1]。目前认为CAG的发生与幽门螺杆菌(helicobocton pyloni,Hp)感染、饮酒等因素有关,最新研究显示胆汁反流也会加速胃黏膜病理演变进程[2]。

胆汁酸作为胆汁中的重要成分之一,是以胆固醇为原料合成的代谢产物,与定植于人体肠道的正常微生物群(肠道菌群)可以相互影响。胆汁酸参与维持肠道菌群的稳态,肠道菌群亦参与胆汁酸的代谢调控,甚至影响胆汁酸的生物转化[3]。近年来,菌群-胆汁酸代谢对CAG胃黏膜病变进展的影响逐渐被学界关注和重视,已成为临床研究的热点。众多学者从基因、蛋白、信号通路等多方面进行研究,发现胆汁酸-菌群轴可能通过改变机体微生物群结构及胆汁酸代谢信号通路等参与慢性胃炎患者的胃黏膜炎性反应,并影响疾病的进展[4-6]。

CAG在中医学中属“胃痛”“胃痞”等范畴,病位在胃,与肝脾密切相关。脾胃虚弱证、胃络瘀血证是CAG的主要中医证型[7],脾虚血瘀在其发生发展过程中发挥重要作用。本团队前期运用健脾活血方案治疗胃癌前病变患者的结果也显示,健脾活血方案在降低CAG萎缩程度、逆转其病理改变方面疗效显著。以胆汁酸-菌群轴为切入点,探讨其导致CAG脾虚血瘀证的发生机制,可进一步加深中医对CAG的病机认识。

1 胆汁酸-菌群轴的现代研究

1.1 胆汁酸的合成与代谢

胆汁酸作为胆固醇的代谢产物,在肝细胞内合成,进食后可随胆汁进入肠道,具有促进脂质及脂溶性维生素等消化吸收的功能。胆汁酸可分为初级胆汁酸、次级胆汁酸和三级胆汁酸(图1)。其中,初级胆汁酸包括胆酸(cholic acid,CA)和鹅脱氧胆酸(chenodeoxycholic acid,CDCA),在胆汁酸的经典合成途径中,由胆固醇经胆固醇7α-羟化酶(cholesterol 7α-hydroxylase,CYP7A1)作用,再经甾醇12α-羟化酶(12α-hydroxylase,CYP8B1)和类固醇27α-羟化酶(sterol-27-hydroxylase,CYP27A1)催化转变而成。胆汁酸的替代途径由CYP8B1和CYP27A1启动,主要产生CDCA。初级胆汁酸在肠道中受细菌7α脱氢酶作用,进行7α脱羟生成的胆汁酸,称为次级胆汁酸,包括脱氧胆酸(deoxycholic acid,DCA)和石胆酸(lithocholic acid,LCA)。三级胆汁酸是次级胆汁酸经肝脏及肠道重吸收的代谢产物,包括磺基石胆酸(sulfonylcholic acid,SLCA)和熊脱氧胆酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)。胆汁酸在人体胆汁中主要与甘氨酸或牛磺酸结合,以结合型胆汁酸的形式存在,进食后分泌进入肠道。约95%的胆汁酸在回肠末端以主动转运和被动扩散的方式被重吸收,这一过程被称为胆汁酸的肝肠循环[8],此过程对维持胆汁酸代谢平衡具有重要意义。

注:类固醇7α-羟化酶(CYP7A1);甾醇12α-羟化酶(CYP8B1);类固醇27α-羟化酶(CYP27A1);胆酸(CA);鹅脱氧胆酸(CDCA);脱氧胆酸(DCA);石胆酸(LCA);熊脱氧胆酸(UDCA);磺基石胆酸(SLCA)

1.2 胆汁酸的调节机制

胆汁酸除了参与消化和脂肪溶解外,还可作为信号分子[9],直接或间接激活核受体法尼醇X受体(farnesoid X receptor,FXR)和膜受体G蛋白偶联胆汁酸受体5(G protein-coupled bile acid receptor 5,TGR5)调节胆汁酸代谢,参与慢性胃炎胃黏膜病理演变过程[10]。

FXR作为胆汁酸的天然配体,胆汁酸激活FXR后可诱导SHP基因的表达,SHP可抑制胆汁酸经典合成途径限速酶CYP7A1的活性以及LRH-1基因的表达,进而减少胆汁酸合成[11]。FXR/SHP信号通路是胆汁酸合成的主要负反馈调节路径。研究发现,FXR/SHP参与胆汁酸诱导的尾型同源盒转录因子(caudal type homeobox transcription factor,CDX)2在胃黏膜肠上皮化生(intestinal metaplasia,IM)中的表达[12]。在本团队前期的研究工作中发现,CDX2与胃癌高度相关,提示胆汁酸可能通过FXR介导的信号通路参与胃黏膜癌变的过程[13]。

TGR5是G蛋白偶联受体家族成员之一,TGR5与胆汁酸结合后,其胞内环磷酸腺苷水平迅速增加,下游蛋白激酶A磷酸化,引起一系列级联反应,调控能量代谢[14]及免疫调节作用[15]。冯晨晨等[16]研究发现,胃癌组织中TGR5表达率高达41.0%,癌旁组织中TGR5表达率为9.5%。其研究结果表明,TGR5可增强胃癌细胞的增殖及迁移能力,并抑制细胞凋亡,进一步证实TGR5与胃癌的发生发展密切相关。

1.3 肠道菌群与胆汁酸的相互作用

肠道菌群与胆汁酸之间相互影响,互相联系。肠道菌群参与胆汁酸的合成与代谢,生成的次级胆汁酸又可反过来影响肠道菌群的结构,二者之间的互作关系参与机体多种疾病的发展,尤其与胃黏膜病理改变关系密切[12,17]。

1.3.1 肠道菌群影响胆汁酸池的多样性 肠道菌群中的胆盐水解酶(bile salt hydrolase,BSH)可催化结合型胆汁酸水解为解偶联的游离胆汁酸。游离的初级胆汁酸又在细菌7α-羟化酶的作用下经过脱氢、脱硫、脱羟基等转化为次级胆汁酸。BSH是bsh基因编码的一种胞内酶,在菌群的代谢中产生。研究发现,某些肠道菌群中BSH基因数量及特性可发生变化,进而影响胆汁酸的分泌[18]。肠道菌群除了通过水解酶影响胆汁酸的合成外,还可通过胆汁酸受体影响胆汁酸池的多样性。有实验研究显示,肠上皮FXR表达上调可诱导成纤维细胞生长因子(recombinant fibroblast growth factor,FGF)15表达,进而抑制CYP7A1、CYP8B1等酶的活性,导致胆汁酸合成减少[19]。给小鼠饲用FXR拮抗剂后,抑制了肠道中FXR的表达,可通过下调FGF15、促进CYP7A1表达来增加胆汁酸的合成[20]。

1.3.2 胆汁酸可改变肠道菌群的丰度和结构 胆汁酸既有亲脂性又有亲水性,可破坏磷脂双分子层,对于细胞膜的完整性具有重要影响。基于这一特性,胆汁酸可通过改变细菌细胞膜上的通透性起到抗微生物的作用,进而改变肠道菌群的组成[21]。胆汁酸组成改变也会影响肠道菌群的结构。Xiong等[22]发现初级胆汁酸倾向于增加肠道菌群的多样性并诱导群落演替,次级胆汁酸则会影响厚壁菌门/拟杆菌门比例。胆汁酸除了通过其直接的细胞毒性影响肠道微生物群的组成,还可通过FRX发挥间接作用[23]。例如CDCA和UDCA可激活FXR诱导内源性抑菌肽的表达,抑制某些肠道细菌的生长[24],使菌群结构及丰度发生改变。

2 菌群及胆汁酸对CAG的影响

2.1 菌群是影响CAG胃黏膜病理进展的重要因素

菌群紊乱与CAG胃黏膜病理演变密切相关。Hp感染是CAG发生发展的重要致病因素,根除Hp被认为是CAG的首要治疗措施,并可有效降低胃癌发生的风险。除Hp外,胃内还存在其他多种细菌。研究表明非Hp微生物菌群可能通过影响Hp的毒力或与Hp相互作用,共同参与CAG的发生发展[25]。肠道菌群对CAG的影响多通过胆汁酸信号通路完成,菌群的组成结构也与胃黏膜的病理进展甚至癌变的发展有关。相关研究显示,胃癌患者较正常患者肠道菌群的多样性显著增加[26]。李慧珍等[27]研究发现,胃癌患者的脱硫弧菌较对照组有所升高。脱硫弧菌可使蛋氨酸产生高浓度的硫化氢,抑制细胞色素C氧化酶,促进肠道慢性炎症,提示胃癌患者的肠道菌群可能参与炎症反应并在丰度上发生了变化。因此,调整胃内菌群的结构和丰度对干预慢性胃炎具有重要的作用和价值。

2.2 胆汁酸可引起胃黏膜损伤,诱导胃黏膜病理演变过程

胆汁酸随胆汁进入肠道通过肝肠循环代谢,一般不进入胃中。当发生胆汁或十二指肠液反流时,胆汁酸可进入胃内,以胆盐形式存在。胆汁酸可溶解脂质及上皮细胞表面黏液,损伤胃黏膜结构,促进萎缩、肠化及异型增生的发生[28]。石淼[29]的实验结果显示,IM黏膜组织中TGR5的表达率高达53.5%,FXR的表达率为58.0%,认为FXR、TGR5通过CDX2的异常表达和活化参与了IM的发生发展。Xu等[30]用CDCA刺激大鼠正常胃上皮细胞可激活FXR并诱导CDX2及其下游分子黏蛋白2(recombinant mucin 2,MUC2)表达来参与胃黏膜恶性演变过程。另外有研究报道,CDCA激活FXR还可诱导miR-92a-1-5p上调,抑制转录因子FOXD1(forkhead box D1)的表达并取消其对NF-κB通路的抑制作用,促进CDX2的转录[31]。Ni等[32]实验证明DCA可通过激活TGR5,诱导肝细胞核因子4α表达,直接上调CDX2的表达水平。近期的研究发现胆汁会进一步加重CAG患者胃黏膜的病理进程,在CAG炎癌转化中发挥重要作用[2]。干预胆汁酸代谢过程有望成为CAG治疗的重要辅助手段。

3 胆汁酸-菌群轴与CAG脾虚血瘀证的相关性

中医认为脾虚和血瘀是CAG向胃癌转变的关键证候要素[33]。脾胃亏虚,中焦健运不利,气机升降失调,津液运化失司,导致气滞、湿浊、痰阻等病理产物出现,加重胃黏膜损伤。胃为多气多血之腑,病变日久,中气不足,血行无力,血液运行瘀滞而成血瘀。瘀阻成积、根结日深与其他病理产物黏结胶缠,化毒损膜,毒损胃络日久可致癌变发生。脾虚致血瘀生成,血瘀又可进一步加重脾虚,二者相互作用、互相影响促进CAG胃黏膜病理进展,甚至诱导癌变的发生。这一过程与肠道菌群、胆汁酸代谢相互影响作用于胃黏膜,导致IM和胃癌发生的过程极为相似,提示CAG脾虚血瘀证的病理机制可能与胆汁酸-菌群轴有关。

3.1 肠道菌群紊乱是脾虚的生物学基础

肠道菌群具有双向调节作用,在机体的免疫防御、消化吸收、预防致病菌侵袭等功能中起着重要作用[34]。这一特性与中医“脾主卫”生理功能高度相似,脾气充足,气血运行正常,则机体正气充沛不易感邪。闵东雨等[35]认为脾与肠道菌群之间存在相互依赖且互根互用的关系,肠道菌群的紊乱失调可表现出乏力、腹泻、食欲不振等“脾虚”症状,脾虚也会引起机体内环境及菌群紊乱。研究显示,脾虚患者菌群结构与健康人群具有显著差异[36]。王瑞君[37]的动物实验结果表明,脾气虚证大鼠肠道菌群ERIC-PCR(enterobacterial repetitive intergenic consensus-PCR)指纹图谱较正常大鼠显著改变,提示脾虚证可直接影响肠道菌群的平衡。运用中药健脾方则可调整肠道菌群的结构,恢复其多样性[38]。以上研究结果为肠道菌群紊乱与脾虚的相关性提供了一定科学依据。

3.2 胆汁酸是诱导血瘀的微观物质

胆汁酸能够促进机体脂类物质的消化吸收,脂质代谢异常可致血液黏稠度增加。中医对血脂的认识多与痰瘀有关。杨会珍等[39]采用小剂量连续皮下注射肾上腺素的方法构建慢性血瘀证模型,发现血瘀证大鼠体内的胆汁酸代谢异常,继而导致胆固醇代谢水平紊乱,引起血液黏度的变化,促进了血瘀证的发展。CAG患者瘀血阻滞日久,化瘀成毒,瘀毒由血入络,损伤脾胃络膜,引起胃黏膜病理进展。从微观角度看,胆汁酸通过激活FXR/NF-κB信号通路诱导CDX2及MUC2在正常胃黏膜上皮细胞中的异位表达,诱导IM的发生[31]。运用活血药物则可影响胆汁酸代谢并参与调节菌群-胆汁酸轴[40]。以上研究提示,胆汁酸代谢与血瘀证的形成有关,二者均参与CAG的发生发展。

4 胆汁酸-菌群轴可为健脾活血治疗CAG提供新思路

李东垣《脾胃论》云“夫脾胃不足皆为血病”。通过上述菌群-胆汁酸轴与CAG脾虚血瘀证的相关性论述可见,从健脾活血角度论治CAG具有充足的理论依据。研究显示,胆汁酸诱导IM及胃癌发生与CDX2、MUC2等的表达有关。田锋亮等[41]运用益胃消瘀颗粒治疗CAG,其萎缩及肠化均有不同程度减轻,且CDX2表达明显下降,提示益胃消瘀颗粒的作用机制可能与下调CDX2有关。本团队前期观察健脾活血方案干预胃癌前病变的疗效,并利用病理组织对分子生物学指标CDX2、MUC2等进行检测,发现随着IM由轻至中重度发展,CDX2表达上调,MUC2阳性率也逐渐升高[13]。经健脾活血方案治疗后,CDX2、MUC2水平均有所降低。该研究结果提示,健脾活血方案对胃癌前病变有改善作用,且该过程或与肠道菌群及胆汁酸代谢有关。

健脾活血中药对于CAG的治疗作用甚至对胃癌的预防作用已经逐渐被临床所证实。胆汁酸-菌群轴的作用机制可为CAG脾虚血瘀证的发生机制提供更多的认识与思考,也为健脾活血治疗CAG及阻断甚至逆转胃黏膜炎癌转化提供新思路。