施鈴靈 曹 亮 張振中 卞兆連 邵建國(guó)#

南通大學(xué)醫(yī)學(xué)院1(226001) 南通大學(xué)附屬第三人民醫(yī)院消化內(nèi)科2

Gut-Liver Axis

目前非酒精性脂肪肝性肝病(NAFLD)在全球普遍流行，我國(guó)的發(fā)病率逐年上升。NAFLD代表一系列進(jìn)展性發(fā)展的肝病，包括單純性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，其可進(jìn)展為肝硬化和潛在的肝細(xì)胞性肝癌[1-2]。目前NAFLD的公認(rèn)發(fā)病機(jī)制主要為“多次打擊”學(xué)說(shuō)，首次打擊是指脂肪在肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞內(nèi)的過(guò)度積聚導(dǎo)致肝臟脂肪變性，從而增加了肝臟對(duì)炎性損傷的敏感性。第2次打擊是在首次打擊的基礎(chǔ)上，各種氧化代謝產(chǎn)物、脂肪細(xì)胞因子、脂質(zhì)過(guò)氧化物、炎性介質(zhì)等產(chǎn)生的活性氧及其代謝產(chǎn)物增加，當(dāng)產(chǎn)量明顯超過(guò)機(jī)體自身代謝、代償能力時(shí)，兩者動(dòng)態(tài)平衡失調(diào)，最終導(dǎo)致肝臟實(shí)質(zhì)細(xì)胞由單純的脂肪變性向肝細(xì)胞炎癥、壞死以及纖維化方向發(fā)展。第3次打擊是指肝臟免疫功能紊亂所導(dǎo)致的肝纖維化和肝硬化[3]。NAFLD 的發(fā)生與腸黏膜屏障功能密切相關(guān)。腸黏膜屏障是由完整的腸上皮細(xì)胞和相鄰腸上皮細(xì)胞間的連接構(gòu)成，能防止腸腔內(nèi)的有害物如細(xì)菌、毒素等穿過(guò)腸黏膜進(jìn)入體內(nèi)。腸黏膜屏障包括機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、生物屏障以及免疫屏障，其在NAFLD的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮重要作用[2,4-5]。

一、機(jī)械屏障

腸道機(jī)械屏障包括黏液層、腸上皮細(xì)胞以及上皮間緊密連接。其結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)是腸黏膜上皮的完整性和再生能力，能有效阻止細(xì)菌和毒素大分子物質(zhì)穿透黏膜進(jìn)入體內(nèi)其他部位。當(dāng)腸上皮細(xì)胞間緊密連接的完整性受損時(shí)，腸黏膜通透性增高，腸道內(nèi)革蘭陰性菌細(xì)胞壁成分脂多糖可大量涌入門(mén)靜脈系統(tǒng)，當(dāng)其釋放的內(nèi)毒素超過(guò)肝臟清除能力時(shí)，內(nèi)毒素經(jīng)門(mén)靜脈系統(tǒng)進(jìn)入體循環(huán)，形成腸源性內(nèi)毒素血癥[6]。內(nèi)毒素除對(duì)肝細(xì)胞具有直接毒性作用外，亦可與脂多糖結(jié)合蛋白(lipopolysaccharide binding protein, LBP)結(jié)合，通過(guò)膜表面受體CD14激活肝臟Kupffer細(xì)胞、單核細(xì)胞釋放如腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細(xì)胞介素(IL)-1、IL-6、IL-8、一氧化氮(NO)、白三烯等促炎介質(zhì)，從而間接損害肝細(xì)胞[7]。研究[6]發(fā)現(xiàn)NAFLD和肝硬化患者的門(mén)靜脈中脂多糖水平明顯高于正常人。亦有臨床試驗(yàn)表明NAFLD患兒血漿細(xì)菌內(nèi)毒素和LBP水平明顯升高，且其與一些促炎介質(zhì)如纖溶酶原激活物抑制劑-1、C-反應(yīng)蛋白、IL-6等的水平呈正相關(guān)[8]。其中，TNF-α具有關(guān)鍵性作用，其可干擾胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，抑制胰島素刺激葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)，誘發(fā)胰島素抵抗，進(jìn)而破壞胰島素對(duì)脂肪代謝的調(diào)節(jié)作用，使肝細(xì)胞內(nèi)三酰甘油合成增多、分解減少，引起肝細(xì)胞脂肪變性，形成脂肪肝，此是NAFLD發(fā)病的重要始動(dòng)因素之一。腸緊密連接在調(diào)節(jié)腸黏膜通透性方面具有重要作用，構(gòu)成緊密連接的蛋白包括occludin、claudin家族、黏附分子以及連接子蛋白如ZO-1等[9]。有研究[10]探討NAFLD患者腸上皮緊密連接蛋白ZO-1和occludin的表達(dá)變化及其在腸黏膜屏障功能減退中的作用，結(jié)果表明NAFLD患者腸黏膜完整性的破壞可導(dǎo)致腸黏膜通透性增加，ZO-1和occludin表達(dá)增加，并與肝脂肪沉積密切相關(guān)。Li等[1]的研究發(fā)現(xiàn)，喂予16周高脂飼料的大鼠模型肝臟脂肪變性明顯，肝組織勻漿丙二醛(MDA)水平明顯高于喂予普通飼料的大鼠，而超氧化物歧化酶(SOD)水平明顯降低。高脂飲食大鼠的末端回腸黏膜形態(tài)和小腸上皮細(xì)胞緊密連接超微結(jié)構(gòu)未見(jiàn)明顯異常，但腸上皮細(xì)胞凋亡明顯增加，小腸ZO-1和occludin蛋白表達(dá)水平均顯著下降。Rahman等[11]研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD小鼠腸黏膜上皮屏障功能減退可能與小腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白ZO-1和occludin表達(dá)異常有關(guān)，緊密連接破壞可導(dǎo)致嚴(yán)重的脂肪變性，使腸黏膜機(jī)械屏障功能降低，此可能與NAFLD的發(fā)生密切相關(guān)。

由此可見(jiàn)，NAFLD患者腸緊密連接蛋白o(hù)ccludin、ZO-1等表達(dá)的變化將直接導(dǎo)致腸道機(jī)械屏障破壞，腸黏膜通透性增加，從而誘導(dǎo)脂多糖產(chǎn)生內(nèi)毒素水平，同時(shí)激活炎性因子，加重肝臟脂肪變性，進(jìn)而導(dǎo)致脂肪肝甚至肝纖維化。

二、化學(xué)屏障

腸道化學(xué)屏障主要由消化系統(tǒng)中的胃酸、膽汁、溶菌酶、消化酶、糖蛋白、黏多糖等組成，亦包括腸腺體和杯狀細(xì)胞產(chǎn)生的黏液。腸道化學(xué)屏障的改變可抑制肝細(xì)胞極低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)的合成和分泌，導(dǎo)致肝臟三酰甘油沉積。關(guān)于腸道化學(xué)屏障，目前研究最多的是關(guān)于肝臟分泌的膽汁酸與NAFLD間的關(guān)系[12]。肝臟分泌膽汁酸與棕色脂肪細(xì)胞表面受體G蛋白偶聯(lián)受體家族成員G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1結(jié)合，激活核受體法尼酯衍生物X受體(farnesoid X receptor, FXR)表達(dá)，從而可通過(guò)小異二聚體伴侶負(fù)調(diào)節(jié)膽固醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白1c，繼而調(diào)節(jié)脂肪形成相關(guān)基因，如乙酰輔酶A羧化酶1、乙酰輔酶A羧化酶2、脂肪酸合成酶、葡萄糖-6-磷酸脫氫酶等的表達(dá)，并調(diào)節(jié)肝臟三酰甘油代謝，從而減輕NAFLD[13-14]。給予小鼠口服高選擇性腸道FXR抑制劑可導(dǎo)致高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖、胰島素抵抗和肝臟脂質(zhì)沉積，此過(guò)程與抑制腸道神經(jīng)酰胺合成進(jìn)而促進(jìn)脂肪棕色化過(guò)程有關(guān)。同時(shí)，膽汁酸可抑制小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)(small intestinal bacterial overgrowth, SIBO)和細(xì)菌移位的發(fā)生，從而參與腸黏膜屏障功能和機(jī)體代謝環(huán)境穩(wěn)態(tài)的調(diào)控。

腸黏膜化學(xué)屏障中膽汁酸等物質(zhì)的變化可通過(guò)影響FXR表達(dá)，調(diào)節(jié)相關(guān)基因引起肝臟三酰甘油的代謝改變，導(dǎo)致肝臟脂肪沉積，從而加速NAFLD的發(fā)展進(jìn)程。在NAFLD的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中，膽汁酸的代謝失衡起有重要作用。膽汁酸與FXR結(jié)合，在維持膽汁酸、葡萄糖以及脂質(zhì)的信號(hào)通路中均發(fā)揮關(guān)鍵作用。多種信號(hào)通路的改變會(huì)影響膽汁酸代謝，從而導(dǎo)致能量失衡，肝臟脂肪沉積，促進(jìn)肝臟炎癥以及纖維化的發(fā)展。

三、免疫屏障

腸道免疫屏障包括細(xì)胞免疫屏障和體液免疫屏障。腸上皮細(xì)胞、腸上皮內(nèi)淋巴細(xì)胞、固有層淋巴細(xì)胞、Peyer集合淋巴結(jié)、腸系膜淋巴結(jié)組成了腸道細(xì)胞免疫屏障[15]。體液免疫屏障由肝臟膽管細(xì)胞和腸上皮細(xì)胞共同分泌的分泌性免疫球蛋白A(sIgA)組成。在免疫方面，腸道和肝臟均對(duì)抗原有耐受能力，同時(shí)具備有效的抗菌反應(yīng)。肝臟對(duì)經(jīng)過(guò)腸道進(jìn)入的病原體進(jìn)行免疫監(jiān)視，腸道來(lái)源的抗原和細(xì)胞因子可通過(guò)門(mén)靜脈進(jìn)入肝臟，使其對(duì)腸源性細(xì)菌產(chǎn)物產(chǎn)生反應(yīng)，誘導(dǎo)肝臟產(chǎn)生免疫耐受或免疫反應(yīng)[16]。腸上皮可表達(dá)固有免疫的重要分子Toll 樣受體(Toll-like receptors, TLRs)[17]。有研究[15]表明，人體腸道內(nèi)微生物來(lái)源的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)與相應(yīng)的TLRs結(jié)合，可通過(guò)激活核因子-κB(NF-κB)和促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，上調(diào)促炎因子如TNF-α、IL-6等的表達(dá)。除TLRs外, 腸道分泌的IgA亦是腸黏膜免疫屏障的重要組分[18]。IgA可控制細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，對(duì)病原體和腸道細(xì)菌產(chǎn)生應(yīng)答，刺激淋巴組織產(chǎn)生促炎因子，從而遏制病原體在黏膜表面的黏附，減少病原體的生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)微生物穩(wěn)態(tài)。IgA的減少可影響腸道細(xì)菌的定植力，從而導(dǎo)致細(xì)菌移位[13]。研究[2]發(fā)現(xiàn)給予8周高脂飲食的大鼠與普通飲食大鼠的內(nèi)毒素、血糖、血清sIgA含量無(wú)明顯差異，但第12周末時(shí)，高脂飲食大鼠發(fā)展為脂肪性肝炎，且其內(nèi)毒素和血糖水平明顯升高，血清sIgA水平明顯降低。此研究結(jié)果提示大鼠腸黏膜免疫屏障被破環(huán)，可能是NAFLD的重要促成因素。

由細(xì)胞免疫和體液免疫構(gòu)成的腸道免疫屏障主要通過(guò)改變TLRs和sIgA的表達(dá)影響腸道微生物菌群，誘導(dǎo)肝臟和腸道的免疫應(yīng)答過(guò)程，上調(diào)促炎因子表達(dá)，加重肝臟炎癥和胰島素抵抗，也是NAFLD由脂肪變性、脂肪性肝炎及其纖維化一系列發(fā)展過(guò)程中的重要因素之一。

四、生物屏障

腸道生物屏障主要由腸道微生物構(gòu)成，是能量吸收、儲(chǔ)存的重要環(huán)境因素。胃腸道微生物失衡是導(dǎo)致包括NAFLD在內(nèi)的多種疾病發(fā)生的重要因素[19-20]。寄居于腸腔內(nèi)或定植于腸黏膜表面的腸道常駐菌群是一個(gè)相互依賴又相互作用的微生態(tài)系統(tǒng)，有益菌與致病菌相互制約、依存，在質(zhì)和量上形成生態(tài)平衡, 調(diào)節(jié)腸上皮細(xì)胞的增殖和凋亡，控制炎性因子的表達(dá)，維護(hù)腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。有研究[21]發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者具有腸道菌群失調(diào)、SIBO、小腸黏膜通透性增加等變化，而上述改變與單純性脂質(zhì)沉積向NASH進(jìn)展相關(guān)。目前認(rèn)為生物屏障的主要影響因素包括下述幾個(gè)方面。

1. 腸道菌群失調(diào)：腸道菌群具有調(diào)節(jié)肝臟脂肪合成、代謝和儲(chǔ)存的功能。腸道菌群失調(diào)可使單糖轉(zhuǎn)變?yōu)槎替溨舅徇M(jìn)入肝臟，刺激肝臟中脂肪代謝相關(guān)的酶合成三酰甘油，導(dǎo)致過(guò)量三酰甘油在肝內(nèi)蓄積[10]。此外，腸道菌群失調(diào)亦會(huì)影響腸道食物的代謝，降低膽堿的生物利用率，促進(jìn)內(nèi)源性乙醇的產(chǎn)生，使黏膜屏障受損，腸道通透性增加，導(dǎo)致細(xì)菌移位[22]。內(nèi)毒素如脂多糖通過(guò)門(mén)靜脈進(jìn)入肝臟，循環(huán)至肝臟代謝為乙醛，引起腸源性內(nèi)毒素血癥，激活腸上皮細(xì)胞的炎癥相關(guān)細(xì)胞因子或肝臟巨噬細(xì)胞，通過(guò)“腸-肝軸”誘發(fā)肝臟炎癥[13,23-25]，而“肝-腸軸”在多種肝臟、腸道疾病的發(fā)病、治療中的重要作用已得到充分證實(shí)。研究[26]表明內(nèi)毒素水平與腸黏膜通透性、脂肪性肝炎以及NAFLD的進(jìn)展均密切相關(guān)。

2. TLRs和核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域受體(NOD-like receptors, NLRs)通路：TLRs是細(xì)胞膜上受體家族，在肝細(xì)胞、Kupffer細(xì)胞以及星狀細(xì)胞中均有所表達(dá)，通過(guò)PAMPs識(shí)別微生物分子[6]。家族蛋白通路是除TLRs外在細(xì)胞膜上識(shí)別PAMPs的重要結(jié)合受體，又稱為炎癥體，可誘發(fā)免疫失調(diào)和炎癥激活, 是胃腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致NAFLD的另一關(guān)鍵受體。其可刺激炎性細(xì)胞因子的激活和分泌，誘導(dǎo)胰島素抵抗和NAFLD的發(fā)生，并可通過(guò)改變腸道菌群引起代謝綜合征[13]。

3. SIBO：SIBO是指上段小腸的需氧細(xì)菌數(shù)目超過(guò)105/mL[27]。SIBO時(shí)腸道菌群的變化將通過(guò)影響能量、脂肪的代謝促進(jìn)胰島素抵抗的發(fā)生，進(jìn)而參與NAFLD的發(fā)病過(guò)程[28-29]。研究[28]發(fā)現(xiàn)NAFLD患者存在SIBO，且與肝臟脂肪變性程度呈正相關(guān)。有學(xué)者對(duì)35例經(jīng)活檢確診的NAFLD患者、27例未經(jīng)治療的慢性腹瀉患者(作為高腸道黏膜通透性模型)以及24名健康志愿者進(jìn)行研究，通過(guò)葡萄糖呼氣試驗(yàn)評(píng)估細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，檢測(cè)尿液51Cr-EDTA含量判斷腸道通透性，免疫組化法分析十二指腸活檢標(biāo)本ZO-1表達(dá)判斷腸道緊密連接完整性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)NAFLD患者腸黏膜通透性和SIBO的發(fā)生率均較正常人明顯升高，但低于未治療的慢性腹瀉患者。此外，NAFLD患者腸黏膜通透性和SIBO的發(fā)生率與肝臟脂肪變性的嚴(yán)重程度相關(guān)[10]。

由腸道菌群構(gòu)成的腸道生物屏障受損是NAFLD發(fā)生機(jī)制中的重要因素，腸道菌群失調(diào)導(dǎo)致內(nèi)毒素、內(nèi)源性乙醇產(chǎn)生、SIBO、腸黏膜通透性增加等變化，可通過(guò)“腸-肝軸”影響脂肪代謝、胰島素抵抗等過(guò)程誘導(dǎo)肝臟脂質(zhì)沉積，炎癥反應(yīng)發(fā)生，從而導(dǎo)致NAFLD發(fā)生、發(fā)展[30-31]。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，腸黏膜屏障改變與NAFLD的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)，但作用機(jī)制尚未完全闡明。機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障、生物屏障之間相互聯(lián)系、相互依存，與NAFLD的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，任一屏障破壞必會(huì)影響其他屏障的功能。如腸黏膜緊密連接所致的機(jī)械屏障破壞，將導(dǎo)致腸黏膜通透性增加，脂多糖大量進(jìn)入門(mén)靜脈系統(tǒng)，內(nèi)毒素產(chǎn)生增多，造成腸源性內(nèi)毒素血癥，而內(nèi)毒素對(duì)肝臟亦有損害，通過(guò)“腸-肝軸”促使肝臟免疫激活和炎癥反應(yīng)發(fā)生。同時(shí)，肝臟膽汁酸代謝紊亂和IgA分泌減少將無(wú)法抑制腸道細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，從而加重炎癥和免疫反應(yīng)，最終導(dǎo)致脂肪肝向炎癥和纖維化方向進(jìn)展。相反，NAFLD發(fā)展至一定階段亦會(huì)影響腸黏膜屏障。肝病患者出現(xiàn)惡心、嘔吐等消化道癥狀時(shí)，其腸道菌群的營(yíng)養(yǎng)不足，膽汁分泌減少，腸道內(nèi)膽鹽缺乏，門(mén)靜脈回流受阻，將激活肝臟免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng)，釋放一系列炎性因子，從而導(dǎo)致腸黏膜屏障進(jìn)一步受損，造成惡性循環(huán)[31]。目前，早期干預(yù)黏膜屏障功能，如補(bǔ)充腸道益生菌、糞菌移植、給予利膽劑等調(diào)節(jié)腸道微生態(tài)平衡、維護(hù)腸黏膜屏障功能，可改善NAFLD的發(fā)生、發(fā)展。進(jìn)一步的臨床研究有望為NAFLD防治提供新理念，實(shí)現(xiàn)向臨床應(yīng)用的轉(zhuǎn)化。