席春暉(綜述)，馮志松(審校)

(川北醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，四川 南充 637000)

非酒精性脂肪肝性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指除酒精和其他明確肝損害因素所致的、以彌漫性肝細(xì)胞大泡性脂肪變?yōu)橹鞯呐R床病理綜合征，包括單純性脂肪性肝病以及由其演變的脂肪性肝炎和肝硬化。NAFLD在美國及世界范圍內(nèi)是最常見的肝功能紊亂的原因，并有發(fā)展為肝細(xì)胞肝癌和肝衰竭的潛在危險[1]。肥胖、胰島素抵抗和脂肪酸氧化障礙導(dǎo)致脂質(zhì)在肝臟的異常沉積，并促使NAFLD的形成與發(fā)展。近年來國內(nèi)外研究顯示，腸道菌群可能在NAFLD的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用。本文就腸道菌群在NAFLD發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 腸道菌群與自身免疫系統(tǒng)

炎癥與慢性肝病的發(fā)病機(jī)制相關(guān)，并在肝細(xì)胞損傷和纖維化中起重要作用[2]。肝臟炎癥和慢性損傷受自身免疫系統(tǒng)中的Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)調(diào)節(jié)[3]。TLRs是參與非特異性免疫的一類重要蛋白質(zhì)分子，也是連接非特異性免疫和特異性免疫的橋梁，表達(dá)于免疫細(xì)胞、肝巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和肝細(xì)胞等[4]，可識別多種類型的病原體相關(guān)分子模式或損傷相關(guān)分子模式[5]。Frasinariu等[6]發(fā)現(xiàn)，腸道菌群紊亂和腸道通透性的增加，促使肝臟暴露于腸源性細(xì)菌產(chǎn)物內(nèi)毒素和非甲基化CpG DNA。這些細(xì)菌產(chǎn)物刺激內(nèi)源性免疫系統(tǒng)受體TLRs，激活相關(guān)信號通路促使肝臟炎癥和纖維化的產(chǎn)生。還有研究發(fā)現(xiàn)，TLRs通過下游髓樣分化因子88(myeloid differentiation 88,MyD88)和Toll/interleukin-1 receptor domain-containing adaptor inducing interferon-beta(TRIF)通路活化轉(zhuǎn)錄因子核因子κB和干擾素調(diào)節(jié)因子3，增加炎性因子(腫瘤壞死因子α、白細(xì)胞介素1等)和Ⅰ型(希臘)干擾素的表達(dá)，介導(dǎo)炎性反應(yīng)以及纖維化，促進(jìn)NAFLD的發(fā)展[7]。

大量研究表明,TLR4是NAFLD發(fā)生過程中的重要環(huán)節(jié)。TLR4能特異性識別脂多糖，并激活炎癥相關(guān)基因的活性，在肝纖維化、肝硬化、病毒性肝炎、酒精性肝病、NAFLD和肝細(xì)胞肝癌的病理生理學(xué)中起重要作用[8]。TLR4和它的配體，MyD2，識別脂多糖和激活促炎癥傳導(dǎo)通路。在非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)的動物模型中[9]，4周的高脂飲食使血漿中脂多糖水平增加2～3倍，TLR4和MyD2的復(fù)合體識別脂多糖,促使肝脂肪變性并誘導(dǎo)肝纖維化。Kim等[10]用高脂飲食喂養(yǎng)C57BL/6J鼠和TLR4沉默的C57BL/10SC鼠8周后，發(fā)現(xiàn)TLR4沉默鼠雖然體質(zhì)量和附睪質(zhì)量增加，但未表現(xiàn)出明顯的脂多糖全身水平的增高、炎性反應(yīng)及腸道通透性的增加。這表明TLR4作為主要的受體調(diào)節(jié)脂多糖的促炎癥作用，從而引起腸道通透性的改變和腸道菌群的變化,促使NAFLD的發(fā)生。

2 細(xì)菌菌群與肥胖

腸道菌群在正常情況下參與人體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的攝取，調(diào)節(jié)能量代謝的平衡，控制體質(zhì)量的過度增長。Stachowicz等[11]發(fā)現(xiàn)，腸道菌群影響體質(zhì)量、胰島素敏感性、糖類及脂類的代謝，一旦菌群失調(diào)，就會導(dǎo)致肥胖及代謝綜合征的發(fā)生。其原因可能為：腸道菌群的組成及代謝功能發(fā)生改變。在動物實驗中，將肥胖小鼠的腸道菌群移植到非肥胖小鼠和無菌小鼠的體內(nèi)，可導(dǎo)致肥胖和代謝綜合征的發(fā)生[12]。Ley等[13]用高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠模型，觀察到厚壁菌門的增加和擬桿菌門的減少；與動物實驗相一致，他們觀察到相似的改變在肥胖人群中也存在，即厚壁菌門/擬桿菌的比值增加。腸道菌群促使脂肪積聚，給無菌小鼠移植腸微生物群后，加強了脂肪基因在不同組織中的表達(dá)，比如肝臟、脂肪組織和肌肉組織[14]。Boroni等[15]發(fā)現(xiàn)腸道菌群可影響脂肪酶的活性，干擾三酰甘油在脂肪組織的聚集。用高脂、高果糖飲食誘導(dǎo)的肥胖動物模型可觀察到腸道通透性及內(nèi)毒素血癥的增加和肝脂肪變性，與這些結(jié)論相符，無菌小鼠可避免肥胖和多種形式肝臟的損傷[16]。

3 腸道菌群與胰島素抵抗、2型糖尿病

大量動物實驗表明，胰島素抵抗、2型糖尿病和胰島β細(xì)胞功能障礙都與初級炎癥相關(guān)，腸道菌群被認(rèn)為是其中的關(guān)鍵因素。Morales等[17]給無菌小鼠的胃腸道移植菌群后，增加了60%小鼠的體質(zhì)量，改變了它們的空腹血糖和胰島素水平，使血漿中三酰甘油水平增加了3倍。在腸道菌群的作用下，腸道通透性增加，促使細(xì)菌內(nèi)毒素進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，誘導(dǎo)相關(guān)炎癥及胰島素抵抗。Caricilli等[18]發(fā)現(xiàn)，腸道菌群比例失調(diào)減少了胰島素受體、胰島素受體底物及相關(guān)蛋白激酶的磷酸化，損害胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路。

近來研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖激活TLR4引發(fā)信號瀑布樣反應(yīng)對胰島β細(xì)胞有損傷作用。Amyot等[19]通過動物實驗表明，脂多糖抑制鼠胰島β細(xì)胞基因表達(dá)是通過抑制TLR4介導(dǎo)的核因子κB途徑。脂多糖抑制胰島素、胰島素特異因子1和巨噬細(xì)胞激活因子，也減少葡萄糖誘導(dǎo)胰島素分泌，這些都沒有在TLR4沉默鼠中觀察到。同時，脂多糖促進(jìn)代謝內(nèi)毒素血癥的發(fā)生，并以初級炎癥、胰島素抵抗為主要表現(xiàn)[14]。脂多糖是自身免疫系統(tǒng)的重要靶點，與TLR4及它的配體結(jié)合后，促發(fā)炎癥瀑布樣反應(yīng)，最終導(dǎo)致促炎癥因子的釋放，干擾葡萄糖的分解利用和胰島素的新陳代謝，從而導(dǎo)致肝脂肪變性向脂肪性肝炎的轉(zhuǎn)變。

4 腸道菌群與線粒體功能障礙

肝細(xì)胞富含線粒體，并且每一個肝細(xì)胞含800個左右線粒體，約占肝細(xì)胞體積的18%。在肝臟新陳代謝的過程中，線粒體也是脂肪酸氧化的基本位點。越來越多的證據(jù)表明，肝細(xì)胞線粒體功能障礙是NAFLD發(fā)病機(jī)制中的關(guān)鍵[20]。

Ibdah等[21]發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者及動物模型的肝臟線粒體形態(tài)學(xué)異常，電鏡顯示NAFLD患者線粒體體積增大、腫脹，數(shù)目明顯減少，并且在線粒體的基質(zhì)中含有結(jié)晶包涵體。類似的線粒體損傷也在其他嚙齒動物模型中觀察到。線粒體超微結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致線粒體功能障礙，使線粒體呼吸鏈活性減弱及ATP合成減少[22]。在相同的代謝條件下，氧耗及ATP合成減少，促使線粒體DNA及線粒體轉(zhuǎn)錄因子A減少，導(dǎo)致脂肪組織、肌肉和肝臟中的呼吸鏈蛋白數(shù)目降低，進(jìn)一步損害線粒體的功能，從而加劇肝脂肪變及其他肝組織損傷[23]。線粒體的β氧化包括多種酶，如果這些酶異常就會導(dǎo)致肝脂肪變的發(fā)展，比如打斷中間鏈和長鏈?；o酶A脫氫酶基因的小鼠就有脂肪酸氧化缺陷[1]。Vartanian等[24]通過實驗發(fā)現(xiàn)，nei endonuclease Ⅷ-like 1(NEIL1)DNA糖基化基因缺失小鼠可以增加線粒體DNA的損傷和缺失，導(dǎo)致線粒體功能受損，并發(fā)展為脂肪性肝病。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，腸道菌群與線粒體功能障礙在NASH的發(fā)病機(jī)制中可能有協(xié)同作用。NASH與肝巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞內(nèi)過量活性氧(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)物的增加相關(guān)[25]。內(nèi)源性乙醇增加氧化應(yīng)激反應(yīng)，可引起腸道內(nèi)的細(xì)菌移位，導(dǎo)致脂多糖激活肝巨噬細(xì)胞產(chǎn)生促炎性因子，它可能表明NASH與細(xì)菌移位引起的肝巨噬細(xì)胞激活和肝細(xì)胞ROS產(chǎn)生過多有關(guān)[26]。線粒體的功能障礙和ROS過量產(chǎn)生在慢性丙型肝炎和乙醇誘導(dǎo)的肝損傷中起重要作用[27]。

5 小腸細(xì)菌過度生長與NAFLD

小腸細(xì)菌過度生長(small intestinal bacterial overgrowth,SIBO)又稱小腸污染綜合征或盲襻綜合征，是指結(jié)腸內(nèi)的細(xì)菌因各種原因進(jìn)入小腸，引起小腸內(nèi)厭氧菌過度孳生，表現(xiàn)為營養(yǎng)吸收不良，腹脹、腹瀉、小腸動力障礙為主的臨床綜合征。Compare等[28]發(fā)現(xiàn)，腸道菌群紊亂，特別是小腸細(xì)菌的過度生長，發(fā)生在20%～75%的慢性肝臟疾病中。它不僅發(fā)生在肝硬化患者中，也出現(xiàn)在許多肝臟疾病的早期階段，包括酒精性脂肪肝和NAFLD[29]。Li等[30]發(fā)現(xiàn)，在NAFLD患者及動物模型中，小腸細(xì)菌過度生長和腸道通透性增加，腸道細(xì)菌產(chǎn)物如內(nèi)毒素及細(xì)菌DNA通過門靜脈轉(zhuǎn)移到肝臟，激活Toll樣受體，促進(jìn)炎性因子和趨化因子的釋放，最終導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生與發(fā)展。Soza等[31]通過對肥胖患者進(jìn)行葡萄糖呼氣氫試驗發(fā)現(xiàn)，肥胖患者呼氣試驗陽性率[17.1%(24/136)]高于健康對照組[2.5%(1/40)]，通過多因素分析表明，SIBO和代謝綜合征是肝脂肪變性的獨立危險因素。SIBO也能促進(jìn)肥胖和胰島素抵抗，增加內(nèi)源性乙醇的產(chǎn)生，誘導(dǎo)膽堿生成減少，這些因素都與NAFLD相關(guān)[32]。SIBO及其細(xì)菌代謝產(chǎn)物內(nèi)毒素所導(dǎo)致的免疫損傷、腸道通透性的改變，也在NASH發(fā)生發(fā)展中起重要作用[28]。

6 結(jié) 語

積極探索腸道菌群在NAFLD發(fā)病機(jī)制中的作用，不僅可以深入細(xì)化人們對腸肝軸的認(rèn)識，更為NAFLD的臨床治療提供研究方向。治療靶點：是否可通過抑制MyD88和TRIF通路減少炎性因子的活化，從而降低炎性反應(yīng)和肝臟纖維化？抑制TLR4的表達(dá)是否可阻止其特異性識別脂多糖作用，從而阻斷腸道菌群導(dǎo)致的肥胖、胰島素抵抗和2型糖尿病等，最終阻止肝臟向NAFLD發(fā)展？治療藥物：腸道菌群和NAFLD的發(fā)生密切相關(guān)。大量研究表明，益生元、益生菌、調(diào)節(jié)腸道動力藥物能改善腸道菌群的紊亂，但是否能提供有效治療NAFLD的依據(jù)，目前還缺乏大量前瞻性研究。并且有關(guān)腸道菌群和NAFLD的數(shù)據(jù)絕大多數(shù)來自動物實驗，如何開展更多的臨床實驗，需要進(jìn)一步研究。

[1] Wei Y,Rector RS,Thyfault P,etal.Nonalcoholic fatty liver disease and mitochondrial dysfunction[J].World J Gastroenterol,2008,14(2):193-199.

[2] Szabo G,Mandrekar P,Dolganiuc A,etal.Innate immune responce and hepatic inflammation[J].Semin Liver Dis,2007,27(4):339-350.

[3] Hritz I,Velayudham A,Dolganiuc A,etal.Bone marrow-derived immune cells mediate sensitization to liver injury in a myeloid dif-ferentiation factor 88-dependent fashion[J].Hepatology,2008,48(4):1342-1347.

[4] Aoyama T,Paik YH,Seki E,etal.Toll-like receptor signaling and liver fibrosis[J].Gastroenterol Res Pract,2010,2010.pii:192543.

[5] Miura K,Seli E,Ohnishi H,etal.Role of Toll-like receptors and their downstrem molecules in the development of nonalcoholic fatty liver disease[J].Gastorenterol Res Pract,2010,2010:362847.

[6] Frasinariu OE,Ceccarelli S,Alisi A,etal.Gut-liver axis andfibrosis in nonalcoholic fatty liver disease:An input for novel therapies[J].Dig Liver Dis,2013,45(7):543-551.

[7] Li L,Chen L,Hu L,etal.Nuclear factor high mobility group box1 mediating the actvition of Toll-like receptor 4 signaling in hepatocytes in the early tage of nonalcoholic fatty liver disease[J].Hepatology,2011,54(5):1620-1630.

[8] Mencin A,Kluwe J,Schwabe RF,etal.Toll-like receptors as targets in chronic liver diseases[J].Gut,2009,58(5):704-720.

[9] Cani PD,Amar J,Iglesias MA,etal.Metabolic endotoxemia initiates obesity and insulin resistance[J].Diabetes,2007,56(7):1761-1772.

[10] Kim K,Gu W,Lee IA,etal.High fat diet-Induced gut microbiota exacerbates inflammation and obesity in mice via the TLR4 signaling pathway[J].PLoS One,2012,7(10):e47713.

[11] Stachowicz N,Kiersztan A.The role of gut microbiota in the pathogenesis of obesity and diabetes[J/OL].Postepy Hig Med Dosw(Online),2013,67:288-303.

[12] Blaut M,Klaus S.Intestinal microbiota and obesity[J].Handb Exp Pharmacol,2012(209):251-273.

[13] Ley RE,Backhed F,Turnbaugh P,etal.Obesity alters gut microbial ecology[J].Proc Natl Acad Sci U S A,2005,102(31):11070-11075.

[14] Manco M,Putignani L,Bottazzo GF,etal.Gut microbiota,lipopolysaccharides,and innate immunity in the pathogenesis of obesity and cardiovascular risk[J].Endocr Rev,2010,31(6):817-844.

[15] Boroni AP,Fiche T,Gouveia M,etal.Gut microbiota and the development of obesity[J].Nutr Hosp,2012,27(5):1408-1414.

[16] Frazier TH,DiBaise JK,McClain CJ,etal.Gut microbiota,intestinal permeability,obesity-induced inflammation,and liver injury[J].JPEN J Parenter Enteral Nutr,2011,35(5 Suppl):14S-20S.

[17] Morales P,Brignardello J,Gotteland M.The association of intestinal microbiota with obesity[J].Rev Med Chil,2010,138(8):1020-1027.

[18] Caricilli AM,Saad MJ.The role of gut microbiota on insulin resistance[J].Nutrients,2013,5(3):829-851.

[19] Amyot J,Semache M，F(xiàn)erdaoussi M,etal.Lipopolysaccharides impair insulin gene expression in isolated islets of langerhans via Toll-like receptor-4 and NF-κB signalling[J].PLoS One,2012,7(4):e36200.

[20] Rector RS,Thyfault JP,Uptergrove GM,etal.Mitochondrial dysfunction precedes insulin resistance and hepatic steatosis and contributes to the natural history of non-alcoholic fatty liver disease in an obese rodent model[J].J Hepatol,2010,52(5):727-736.

[21] Ibdah JA,Perlegas P,Zhao Y,etal.Mice heterozygous for a defect in mitochondrial trifunctional protein develop hepatic steatosis and insulin resistance[J].Gastroenterology,2005,128(5):1381-1390.

[22] Perez-Carreras M,Del Hoyo P,Martin MA,etal.Defective hepatic mitochondrial respiratory chain in patients with nonalcoholic steatohepatitis[J].Hepatology,2003,38(4):999-1007.

[23] Valerio A,Cardile A,Cozzi V,etal.TNF-alpha downregulates eNOS expression and mitochondrial biogenesis in fat and muscle of obese rodents[J].J Clin Invest,2006,116(10):2791-2798.

[24] Vartanian V,Lowell B,Minko IG,etal.The metabolic syndrome resulting from a knockout of the NEIL1 DNA glycosylase[J].Proc Natl Acad Sci USA,2006,103(6):1864-1869.

[25] Begriche K,Igoudjil A,Pessayre D,etal.Mitochondrial dysfunction in NASH:causes,consequences and possible means to prevent it[J].Mitochondrion,2006,6(1):1-28.

[26] Sato N.Central role of mitochondria in metabolic regulation of liver pathophysiology[J].J Gastroenterol Hepatol,2007,22 Suppl 1:S1-S6.

[27] Llan Y.Leaky gut and the liver:A role for bacterial translocation in nonalcoholic steatohepatitis[J].World J Gastroenterol,2012,18(21):2609-2618.

[28] Compare D,Coccoli P,Rocco A,etal.Gut—liver axis:the impact of gut microbiota on non alcoholic fatty liver disease[J].Nutr Metab Cardiovasc Dis,2012,22(6):471-476.

[29] Pinzone MR,Celesia BM,Di Rosa M,etal.Microbial translocation in chronic liver diseases[J].Int J Microbiol,2012,2012:694629.

[30] Li DY,Yang M,Edwards S,etal.Nonalcoholic fatty liver disease:for better or worse,blame the gut microbiota?[J].JPEN J Parenter Enteral Nutr,2013.[Epub ahead of print].

[31] Soza A,Riuelme A,González R,etal.Increased orocecal transit time in patients with nonalcoholic fatty liver disease[J].Dig Dis Sci,2005,50(6):1136-1140.

[32] Wigg AJ,Roberts-Thomson IC,Dymock RB,etal.The role of small intestinal bacterial overgrowth,intestinal permeability,endotoxaemia,an tumour necrosis factor α in the pathogenesis of non-alcoholic steatohepatitis[J].Gut,2001,48(2):206-211.