飲食-腸道菌群軸對(duì)非酒精性脂肪性肝病的影響

2021-12-23 15:06:20曾勝瀾張榮臻王挺帥譚麗婷毛德文

臨床肝膽病雜志 2021年11期

曾勝瀾，張榮臻，王娜，王挺帥，譚麗婷，毛德文

1 廣西中醫(yī)藥大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院，南寧 530023；2 廣西中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院肝病一區(qū)，南寧 530023

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是世界上最常見的慢性肝病之一，NAFLD患病率的增加成為嚴(yán)重的全球性健康問題[1]。NAFLD分為2個(gè)主要階段：非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎。非酒精性脂肪肝又稱為單純脂肪變性，無炎癥和肝損傷。非酒精性脂肪性肝炎存在小葉炎癥和肝損傷，可在慢性單純脂肪變性的背景下發(fā)展，易誘發(fā)相關(guān)并發(fā)癥，如纖維化、肝硬化和肝細(xì)胞癌。目前大量研究發(fā)現(xiàn)飲食可以調(diào)節(jié)NAFLD進(jìn)程，同時(shí)飲食能夠?qū)⒛c道菌群轉(zhuǎn)化為更健康或更有害的微生物群，因此有必要深入探索飲食-腸道菌群軸與NAFLD的聯(lián)系。

1 飲食與腸道菌群相互影響

肝臟75%的血流量直接來自腸道門靜脈。腸道門靜脈血液首先流經(jīng)肝臟，肝臟在血液到達(dá)體循環(huán)之前進(jìn)行其必需的代謝、免疫和解毒處理[2]。約500～1000個(gè)不同種屬的微生物存在于成人腸道內(nèi)，其總和被稱為微生物組[3]。這些細(xì)菌與體內(nèi)多種物質(zhì)的代謝過程有關(guān)。由于構(gòu)成人類微生物組的大多數(shù)微生物都在腸道內(nèi)發(fā)現(xiàn)，腸道與肝臟之間存在解剖學(xué)聯(lián)系，因此假設(shè)菌群通過多種潛在機(jī)制對(duì)肝臟病理學(xué)產(chǎn)生直接影響，其中飲食和腸道菌群存在相互作用。

飲食結(jié)構(gòu)變化可影響腸道微生物的組成，其中高脂肪、高碳水化合物飲食已被證明與腸道細(xì)菌多樣性降低和有益細(xì)菌的減少有關(guān)。有研究[4]發(fā)現(xiàn)，高脂飲食影響了小鼠腸道菌群的結(jié)構(gòu)，降低了產(chǎn)生短鏈脂肪酸(short-chain fatty acids，SCFA)細(xì)菌的豐度，如羅斯菌和毛螺菌科。有研究[5]發(fā)現(xiàn)，高膳食果糖與有益微生物短桿菌屬和鏈球菌屬豐度降低呈正相關(guān)。高脂飲食降低了許多有益細(xì)菌的相對(duì)豐度，例如擬桿菌屬和雙歧桿菌屬的細(xì)菌，并增加了球形梭菌的相對(duì)豐度[6]。

同樣，腸道菌群也參與飲食結(jié)構(gòu)對(duì)宿主的作用，腸道菌群可分解碳水化合物，參與維生素的合成。有研究[7]發(fā)現(xiàn)，連續(xù)4個(gè)月補(bǔ)充益生菌可以改善肥胖NAFLD兒童的肝脂肪含量和體質(zhì)量指數(shù)，胰高血糖素樣肽-1總量和活性形式的增加也與該益生菌混合物有關(guān)。鼠傷寒沙門菌感染可以誘導(dǎo)結(jié)腸維生素D受體的表達(dá)，轉(zhuǎn)錄和信號(hào)傳導(dǎo)，促進(jìn)維生素D的利用[8]。兩者之間這種互相反饋的作用機(jī)制，為通過飲食調(diào)整腸道菌群的組成，進(jìn)而影響多種物質(zhì)代謝，對(duì)NAFLD的發(fā)生和發(fā)展過程產(chǎn)生影響奠定了基礎(chǔ)。

2 飲食對(duì)NAFLD的影響

NAFLD是一種與肥胖相關(guān)的代謝性疾病，高脂、高碳水化合物飲食是脂肪肝的主要原因。脂肪和果糖不能刺激飽腹感，可促使人體攝入過量食物并改變碳水化合物和脂質(zhì)的代謝，從而導(dǎo)致脂肪的形成和沉積；精制果糖的攝入會(huì)使脂肪組織過度膨脹，通過釋放各種脂肪因子來促進(jìn)肥胖[9]。果糖和脂肪會(huì)降低葡萄糖耐量，胰島素敏感性會(huì)增加甘油三酯和膽固醇合成[10]。此外，長(zhǎng)期攝入脂肪和果糖會(huì)引起瘦素抵抗，最終導(dǎo)致體質(zhì)量增加[11]。飲食結(jié)構(gòu)與NAFLD密切相關(guān)，其為NAFLD發(fā)生的外因，為NAFLD發(fā)展提供了物質(zhì)條件，下面將詳細(xì)敘述飲食在NAFLD中的作用。

2.1 高脂飲食高脂飲食可引起大鼠高甘油三酸酯血癥，其肝組織學(xué)顯示出與NAFLD相關(guān)的肝脂肪變性、炎癥和肝細(xì)胞膨脹[12]。利用高脂飲食和普通飲食分別喂養(yǎng)NAFLD的小鼠，高脂飲食小鼠的腸道菌群發(fā)生改變，肝脂肪變性和肝臟炎癥加重[13]。有研究[14]發(fā)現(xiàn)，地中海飲食加低脂飲食可調(diào)節(jié)NAFLD患者的腸道通透性。有研究[15]發(fā)現(xiàn)，低脂飲食降低了NAFLD的甘油三酸酯、總膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇、肝酶、空腹血糖指數(shù)。

2.2 高碳水化合物飲食給予小鼠高果糖玉米糖漿會(huì)增加小鼠的脂肪量和肝脂質(zhì)水平[16]。在一項(xiàng)前瞻性研究[17]中，精制碳水化合物的飲食則會(huì)導(dǎo)致肝脂肪含量升高，低碳水化合飲食可以作為減輕肝脂肪累積的早期預(yù)防措施。低碳水化合物高纖維飲食可有效減輕NAFLD患者的體質(zhì)量和體脂，并改善肝酶、血糖、血脂和尿酸等代謝指標(biāo)[18]。

3 腸道菌群與NAFLD

在NAFLD患者中可觀察到糞便微生物群的組成發(fā)生了顯著變化[19]。微生物群有助于整個(gè)腸道的穩(wěn)態(tài)。盡管腸道菌群在宿主體內(nèi)穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮積極作用，但特定物種的過度增殖會(huì)使某些代謝產(chǎn)物過度生產(chǎn)，這些代謝產(chǎn)物可能會(huì)對(duì)腸道產(chǎn)生有害影響，甚至引發(fā)全身性炎癥。張超賢等[20]發(fā)現(xiàn)過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)γ2基因Pro12Ala與其他一些基因型與幽門螺桿菌感染的交互作用與NAFLD密切相關(guān)。腸道菌群與體內(nèi)多種物質(zhì)的代謝過程相關(guān)，參與了多種與NAFLD相關(guān)物質(zhì)的產(chǎn)生和轉(zhuǎn)化，通過對(duì)這些物質(zhì)的影響參與NAFLD進(jìn)程。以下將從腸道細(xì)菌與SCFA、膽汁酸、膽堿、內(nèi)毒素血癥、內(nèi)源性乙醇的關(guān)系介紹腸道菌群如何影響NAFLD的發(fā)展。

3.1 腸道菌群與SCFA SCFA主要由乙酸鹽、丙酸鹽和丁酸鹽組成，主要通過腸道微生物發(fā)酵產(chǎn)生，不同的微生物可產(chǎn)生不同種類的SCFA，SCFA有調(diào)節(jié)腸道菌群，維持腸屏障、調(diào)節(jié)胰高血糖素樣肽等方面的作用，考慮SCFA的以上作用可能與NAFLD有關(guān)。實(shí)驗(yàn)[21]發(fā)現(xiàn)，在肥胖小鼠飲食中補(bǔ)充乙酸鹽或丙酸鹽，腸內(nèi)纖毛蟲和擬桿菌的比例顯著降低。在小鼠飲食中補(bǔ)充丁酸鈉可增加雙歧桿菌的豐度，丁酸可以逆轉(zhuǎn)高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠瘤胃球菌科、脫硫弧菌科、紅桿菌科和芽孢桿菌科的增加，并增加腸道菌群的多樣性[22-23]。在小鼠中飲食補(bǔ)充丁酸鹽也降低了脫硫弧菌科的水平，這些細(xì)菌可以破壞腸屏障并產(chǎn)生內(nèi)毒素[24]。SCFA作用于G蛋白偶聯(lián)受體41、43，這些受體廣泛分布于腸內(nèi)分泌L細(xì)胞、白色脂肪組織、骨骼肌和肝臟中[25]。L細(xì)胞釋放出胰高血糖素樣肽，胰高血糖素樣肽通過激活與NAFLD密切相關(guān)的脂肪酸氧化和胰島素敏感性基因直接作用于肝細(xì)胞[26]。

3.2 腸道菌群與膽汁酸膽汁酸可通過法尼酯衍生物X受體(farnesoid X receptor, FXR)途徑影響腸道微生態(tài)的結(jié)構(gòu)和功能。膽汁酸作為信號(hào)分子，通過激活參與其代謝途徑的FXR受體，在肝臟、腸道和外周組織中發(fā)揮廣泛的生物學(xué)作用。FXR調(diào)節(jié)膽汁酸穩(wěn)態(tài)和糖脂代謝，并被鵝去氧膽酸、膽酸、次級(jí)膽汁酸脫氧膽酸激活。FXR受體在肝細(xì)胞和腸細(xì)胞中呈現(xiàn)高表達(dá)，可以負(fù)反饋抑制或腸道微生物群FXR依賴性方式調(diào)節(jié)、維持膽汁酸穩(wěn)態(tài)，同時(shí)調(diào)節(jié)血脂蛋白、脂肪變性、炎癥、細(xì)菌生長(zhǎng)和肝再生等過程[17, 27]。反之，腸道微生物群亦可以FXR依賴性方式調(diào)節(jié)膽汁酸的代謝和合成。而膽汁酸具有較強(qiáng)的抗菌活性，直接調(diào)控腸道菌群多樣性、調(diào)節(jié)腸道菌群的結(jié)構(gòu)或通過促進(jìn)膽汁酸代謝細(xì)菌的生長(zhǎng)和抑制其他膽汁敏感菌的生長(zhǎng)來重塑腸道微生物群落。Friedman等[28]在研究膽汁酸對(duì)人和小鼠腸道微生物群之間相互作用時(shí)發(fā)現(xiàn)激活FXR受體可以改變微生物群，尤其是革蘭陽性菌(包括嗜熱鏈球菌、干酪乳桿菌和副干酪乳桿菌、短乳桿菌和乳酸乳桿菌等)。考慮到微生物群與膽汁酸穩(wěn)態(tài)之間的協(xié)同作用，以及膽汁酸信號(hào)對(duì)宿主健康的影響，從NAFLD病理生理學(xué)和治療的角度來看，微生物群、膽汁酸之間的作用十分重要。

3.3 腸道菌群和膽堿膽堿是人體通過膳食攝入和內(nèi)源性合成獲得的必需營養(yǎng)素，是磷脂酰膽堿的重要組成部分。大約10%～15%的細(xì)菌需要膽堿來合成磷脂酰膽堿(其膜的組成部分)。因此，在細(xì)菌過度生長(zhǎng)的情況下，對(duì)膽堿的需求可能會(huì)增加，并導(dǎo)致膽堿缺乏[29]。膽堿缺乏會(huì)導(dǎo)致磷脂酰膽堿的合成受損，導(dǎo)致極低密度的脂蛋白組裝和分泌減少，從而降低肝甘油三酯清除率[30]。

某些腸道微生物群可以將膽堿代謝成其衍生物三甲胺，進(jìn)一步導(dǎo)致膽堿缺乏，三甲胺通過門靜脈循環(huán)到達(dá)肝臟中，氧化形成三甲胺-N-氧化物，然后釋放到血液循環(huán)中[31-32]。臨床研究[33]表明，較高的三甲胺-N-氧化物血清水平與NAFLD的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。有實(shí)驗(yàn)[34]發(fā)現(xiàn)，三甲胺-N-氧化物可以調(diào)節(jié)葡萄糖代謝并增加高脂飲食小鼠的胰島素抵抗。此外，三甲胺-N-氧化物促進(jìn)脂肪組織中的氨基酸化，通過增加炎癥細(xì)胞因子CC基序趨化因子配體2的血清水平可以誘導(dǎo)胰島素抵抗[34]。

3.4 腸道菌群與乙醇在健康狀態(tài)下，微生物群會(huì)不斷在腸道中產(chǎn)生乙醇，乙醇通常通過酒精脫氫酶和其他肝酶在肝臟中代謝[35]。當(dāng)腸道菌群富含產(chǎn)酒精的細(xì)菌時(shí)，酒精的產(chǎn)生增多，超過了肝臟的解毒能力，通過影響腸道通透性，增加新生脂肪生成，減少脂肪酸氧化、低密度脂蛋白，細(xì)菌移位等，最終導(dǎo)致肝細(xì)胞炎癥和損傷，發(fā)展為NAFLD[25]。一些研究已經(jīng)檢測(cè)到肥胖患者和NAFLD患者中產(chǎn)生乙醇的細(xì)菌數(shù)量增加，如大腸桿菌和其他腸桿菌科細(xì)菌[36]。實(shí)驗(yàn)[37]表明，NAFLD小鼠的呼吸中的酒精含量高于正常小鼠的酒精含量。腸道菌群產(chǎn)生的內(nèi)源性乙醇可通過破壞腸黏膜屏障和增加腸通透性，導(dǎo)致門靜脈內(nèi)脂多糖水平升高而導(dǎo)致細(xì)菌易位，促進(jìn)內(nèi)毒素血癥的發(fā)展[38]。在NAFLD病理?xiàng)l件下，細(xì)菌易位顯著提高了TNF、ALT和AST的水平，加重了肝臟炎癥及肝損傷[39]。

3.5 腸道菌群和內(nèi)毒血癥腸道菌群在維持腸黏膜屏障的完整性中發(fā)揮重要作用，腸道細(xì)菌過度生長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致腸道菌群紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致腸道通透性增加、細(xì)菌移位及脂多糖釋放。細(xì)菌釋放大量有害產(chǎn)物，通過門靜脈循環(huán)進(jìn)入肝臟，誘導(dǎo)炎癥性細(xì)胞因子釋放，導(dǎo)致肝損傷，脂多糖由革蘭陰性細(xì)菌釋放，促進(jìn)內(nèi)毒素血癥的發(fā)展，引起肝臟炎癥及全身炎癥，以及遠(yuǎn)端周圍組織(例如白色脂肪組織)的基因表達(dá)，激素分泌和能量消耗發(fā)生變化[40]。在一項(xiàng)研究[41]中，高脂飲食可以促進(jìn)NAFLD的逐步發(fā)展，在疾病進(jìn)展期間會(huì)增加脂多糖分泌。脂肪酸通過誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激并破壞上皮細(xì)胞之間緊密連接促進(jìn)脂多糖吸收[42]。

4 飲食建議及針對(duì)腸道菌群的治療

國際準(zhǔn)則[43]指出，NAFLD的飲食療法的主要目標(biāo)是每天減少500～1000 kcal的能量攝入，以實(shí)現(xiàn)體質(zhì)量減輕7%～10%。目前針對(duì)NAFLD的飲食策略包括低脂飲食、低碳水化合物飲食、地中海飲食模式。例如，使用低碳水化合物飲食替代膳食，以及使用低碳水化合物的地中海式飲食，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了肝脂肪的顯著減少和相關(guān)的減少，而與降低BMI的程度無關(guān)。地中海飲食的特點(diǎn)是以蔬菜、豆類、水果、堅(jiān)果、橄欖油和魚的攝入為主，富含膳食纖維和不飽和脂肪酸。地中海飲食已被證明即使體質(zhì)量未見減少，仍可以減少肝脂肪，并改善NAFLD患者的肝胰島素敏感性[44]。在低熱量飲食的背景下限制碳水化合物的攝入與減少脂肪的方法相比，低碳水化合物組中可以檢測(cè)到明顯更高的肝胰島素敏感性和較低的基礎(chǔ)葡萄糖水平[45]。

改變腸道微生物組來治療NAFLD的方法包括抗生素、糞菌移植(fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT)或益生菌、益生元和合生元(益生元和益生元的組合)。由于使用抗生素易出現(xiàn)耐藥性，故較少使用抗生素。FMT是將健康人糞便中的功能菌群，移植到患者胃腸道內(nèi)，重建新的腸道菌群，是一種用于治療復(fù)發(fā)性艱難梭菌感染的療法[46]。有研究[47]發(fā)現(xiàn)，NAFLD小鼠成功進(jìn)行FMT后，腸道的有益菌豐度增高，如克里斯滕森菌科和乳桿菌，小鼠肝內(nèi)甘油三酸酯和膽固醇減少，肝內(nèi)促炎細(xì)胞因子和NAS評(píng)分顯著降低。臨床試驗(yàn)中的大多數(shù)使用的益生菌是乳桿菌屬、雙歧桿菌屬和鏈球菌。對(duì)于患有NAFLD的患者，益生菌可以顯著改善肝脂肪變性和纖維化以及包括糖耐量和肥胖癥在內(nèi)的其他代謝參數(shù)[48-50]。

飲食作為人體的能量輸入，與人體內(nèi)各種代謝物質(zhì)的水平和腸道微生態(tài)息息相關(guān)。通過優(yōu)化飲食結(jié)構(gòu)，一方面可直接降低體內(nèi)脂肪等物質(zhì)的含量，還可通過影響腸道菌群，間接影響與NAFLD相關(guān)的物質(zhì)代謝。因此，飲食-腸道菌群軸對(duì)NAFLD的治療具有十分重要的意義。

5 小結(jié)

動(dòng)物和臨床研究的大量證據(jù)表明，飲食和腸道微生物組在NAFLD的發(fā)病中起著重要作用。高脂、高碳水化合物飲食會(huì)引起腸道菌群失調(diào)。腸道菌群失調(diào)通過影響SCFA的產(chǎn)生、膽堿和膽汁酸的代謝，增加內(nèi)源性酒精的產(chǎn)生，及加重內(nèi)毒素血癥的發(fā)展加重NAFLD。與NAFLD相關(guān)的特定腸道微生物改變的臨床意義仍然不清楚，NAFLD相關(guān)的腸道微生物組及調(diào)節(jié)其組成方面為確定是否有診斷或治療作用。需要進(jìn)一步研究腸道微生物組改變?cè)贜AFLD中的重要性，闡明益生菌、益生元和合生元在疾病過程不同階段的患者管理中的治療作用并加強(qiáng)患者的飲食管理。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。