孫夢(mèng)園， 向曉星

1 揚(yáng)州大學(xué) 醫(yī)學(xué)院， 江蘇 揚(yáng)州 225009； 2 揚(yáng)州大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院 消化內(nèi)科， 江蘇 揚(yáng)州 225001

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是除外酒精性肝病、病毒性肝炎、藥物性肝損傷等可導(dǎo)致肝脂肪變性的明確病因、經(jīng)組織病理學(xué)或影像學(xué)證實(shí)肝脂肪過(guò)度沉積的一組疾病，包括非酒精性單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)以及相關(guān)肝纖維化、肝硬化和肝細(xì)胞癌[1]。NALFD與肥胖、胰島素抵抗、代謝綜合征關(guān)系密切，被認(rèn)為是代謝綜合征的相關(guān)肝臟病變，國(guó)際上已主張更名為代謝相關(guān)脂肪性肝病(MAFLD),也有研究[2-3]證明NALFD是促進(jìn)代謝綜合征發(fā)生發(fā)展的始動(dòng)因素。NALFD的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，除代謝相關(guān)因素外，鑒于腸道菌群失調(diào)與宿主多種疾病的發(fā)展相關(guān)，肝臟與腸道在解剖及功能上相互關(guān)聯(lián)，已有多項(xiàng)研究證明腸道菌群可能通過(guò)多種途徑參與NAFLD的病理發(fā)生，包括與膽汁酸代謝的相互作用[4]。膽汁酸不僅可以促進(jìn)脂質(zhì)物質(zhì)的吸收，還可作為信號(hào)分子與多種受體結(jié)合調(diào)節(jié)自身合成、葡萄糖與脂質(zhì)代謝、能量代謝及免疫細(xì)胞功能[5]。NALFD患者膽汁酸組成發(fā)生變化，并伴有特定菌群改變，提示膽汁酸代謝參與NALFD發(fā)生發(fā)展[6]。

1 腸道菌群與膽汁酸的相互作用

1.1 腸道菌群調(diào)節(jié)膽汁酸合成與代謝 肝細(xì)胞以膽固醇為原料通過(guò)多步復(fù)雜的酶促反應(yīng)生成初級(jí)游離膽汁酸(膽酸和鵝脫氧膽酸，在小鼠體內(nèi)為膽酸和β-鼠膽酸)，主要通過(guò)兩種途徑實(shí)現(xiàn)，即經(jīng)典途徑和替代途徑，經(jīng)典途徑為人類(lèi)肝臟合成膽汁酸的主要途徑，膽固醇7α羥化酶(cholesterol 7a-hydroxylase，CYP7A1)為其限速酶，CYP7A1的水平和活性可控制膽汁酸池容量[7]。法尼醇X受體(farnesoid X receptor, FXR)主要分布于肝臟及回腸，膽汁酸可作為其內(nèi)源性配體，鵝脫氧膽酸為FXR的最適配體，回腸FXR接受膽汁酸刺激后可分泌產(chǎn)生成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子19/15(fibroblast growth factor 19/15，F(xiàn)GF19/15)，隨后經(jīng)門(mén)靜脈進(jìn)入肝臟與成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子受體4結(jié)合激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK1/2)，抑制CYP7A1基因的轉(zhuǎn)錄從而減少膽汁酸的生成[5]。腸道細(xì)菌可調(diào)節(jié)回腸FXR活性，常規(guī)喂養(yǎng)的小鼠與無(wú)菌小鼠相比，其膽汁酸池容量明顯減少，研究發(fā)現(xiàn)無(wú)菌小鼠體內(nèi)存在較高水平的?；?β-鼠膽酸，其可作為FXR的抑制劑參與調(diào)控FXR-FGF15途徑，且經(jīng)抗生素處理后的常規(guī)喂養(yǎng)小鼠體內(nèi)牛磺-β-膽酸水平顯著升高[7]。

膽酸和鵝脫氧膽酸可分別與甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合生成相應(yīng)的結(jié)合型膽汁酸，然后作為膽汁的重要成分分泌儲(chǔ)存至膽囊中，餐后隨著膽囊收縮進(jìn)一步分泌入腸道，大部分結(jié)合型膽汁酸在回腸末端通過(guò)頂端鈉離子依賴(lài)性膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體被主動(dòng)重吸收經(jīng)門(mén)靜脈重新入肝，腸道細(xì)菌可通過(guò)刺激GATA4轉(zhuǎn)錄因子抑制頂端鈉離子依賴(lài)性膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá)，從而減少膽汁酸的重吸收[8]。少部分結(jié)合型膽汁酸在腸道微生物產(chǎn)生的膽鹽水解酶(bile salt hydrolase, BSH)作用下去結(jié)合為游離膽汁酸，BSH分布于腸道微生物種群所有主要門(mén)和古生菌中，主要為雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)、梭菌屬(Clostridium)、乳桿菌屬(Lactobacillus)、李斯特菌屬(Listeria)和擬桿菌屬(Bacteroides)[9]。去結(jié)合的膽酸和鵝脫氧膽酸可在結(jié)腸細(xì)菌7α脫羥化酶作用下分別生成脫氧膽酸和石膽酸，研究發(fā)現(xiàn)具有7α脫羥化酶活性的細(xì)菌主要是梭菌屬和真桿菌屬(Eubacterium)，部分腸道菌群還可產(chǎn)生羥基類(lèi)固醇脫氫酶，其可逆性氧化和差向異構(gòu)化C3、C7和C12上的羥基，在體內(nèi)，鵝脫氧膽酸7α羥基可經(jīng)氧化和差向異構(gòu)化后生成熊去氧膽酸，差向異構(gòu)化作用減少了疏水性膽汁酸對(duì)肝臟的毒性損害[9-10]。脫氧膽酸和少量石膽酸在結(jié)腸部位重吸收，剩余石膽酸直接經(jīng)糞便排出。

1.2 膽汁酸調(diào)節(jié)腸道菌群組成 膽汁酸對(duì)腸道菌群有雙重作用，其可抑制膽汁酸敏感細(xì)菌的生長(zhǎng)和促進(jìn)膽汁酸耐受細(xì)菌的增殖，表現(xiàn)為特定膽汁酸菌株特異性，現(xiàn)認(rèn)為革蘭陰性菌較革蘭陽(yáng)性菌具有更強(qiáng)的膽汁耐受性。膽汁酸可破壞敏感菌細(xì)胞膜的完整性，表現(xiàn)為濃度依賴(lài)性[11]。含有兩個(gè)羥基的膽汁酸較其他膽汁酸具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒性，且α羥基型膽汁酸較其氧代衍生物和β羥基型差向異構(gòu)體的殺菌活性更強(qiáng)[12]。膽鹽可引起細(xì)菌體內(nèi)氧化性DNA損傷[13]。此外，膽汁酸還可激活受體FXR誘導(dǎo)一氧化氮合酶和抗菌肽基因表達(dá)從而產(chǎn)生間接抑菌作用[14]。

膽汁酸可參與膽汁酸耐受細(xì)菌的生長(zhǎng)過(guò)程和增強(qiáng)其生物學(xué)功能，?；悄懰岷胸S富的有機(jī)硫，其可促進(jìn)沃氏嗜膽菌(Bilophilawadsworthia)的大量增殖[15]。膽汁酸可促進(jìn)沙門(mén)氏菌(Salmonella)、單核細(xì)胞增生李斯特菌(Listeriamonocytogenes)等致病菌生物膜的形成，從而有助于其抵抗機(jī)體防御系統(tǒng)或抗生素的作用，另外膽汁酸也可刺激腸道共生菌乳桿菌和雙歧桿菌菌株生物膜的生成[16]。口服?；悄懰岷透拾蹦懰崾沟脭M桿菌門(mén)(Bacteroidetes)豐度下降和厚壁菌門(mén)(Firmicutes)豐度升高，其與高脂飲食誘導(dǎo)的腸道菌群的變化具有相似性，高脂飲食可促進(jìn)膽汁酸釋放，以初級(jí)結(jié)合膽汁酸升高為主，高脂飲食通過(guò)誘導(dǎo)特定膽汁酸的生成改變腸道菌群的組成，而耐受細(xì)菌對(duì)膽汁酸的耐受能力也存在差異，某些細(xì)菌(如擬桿菌屬)表現(xiàn)為短期或低濃度耐受，長(zhǎng)期或高濃度敏感[17]。

2 腸道菌群在NAFLD中的作用

部分研究發(fā)現(xiàn)NASH患者小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，以革蘭陰性菌為主，伴有腸道通透性增加，導(dǎo)致細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物脂多糖經(jīng)門(mén)靜脈進(jìn)入肝臟，脂多糖通過(guò)識(shí)別Kupffer細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞表面的Toll樣受體以及細(xì)胞內(nèi)NOD樣受體促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子的釋放，誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)、胰島素抵抗和肝纖維化，NAFLD患者腸道內(nèi)可產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇的細(xì)菌增多，如埃希氏菌屬(Escherichia)，內(nèi)源性乙醇可能通過(guò)破壞腸道屏障和促進(jìn)氧化應(yīng)激引起肝損傷[18]。 厚壁菌門(mén)和變形菌門(mén)(Proteobacteria)在NAFLD中的豐度升高，這兩種菌門(mén)具有代謝膽堿產(chǎn)生三甲胺的作用，隨后經(jīng)肝臟氧化生成氧化三甲胺，引起的膽堿生物利用度降低可減少極低密度脂蛋白的合成和釋放，而增加的氧化三甲胺可增加胰島素抵抗及促進(jìn)肝臟對(duì)外部脂肪酸的攝取[18-19]。NAFLD患者腸道菌群組成改變、多樣性降低，大部分研究顯示其中擬桿菌門(mén)與厚壁菌門(mén)的豐度比值降低，目前研究發(fā)現(xiàn)NAFLD中埃希菌屬、Dysgonomonas和嗜膽菌屬(Bilophila)豐度升高，這些腸道條件致病菌調(diào)節(jié)NAFLD的機(jī)制包括增加內(nèi)毒素血癥、產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇、促進(jìn)炎癥反應(yīng)和胰島素抵抗等，而普拉梭菌(Faecalibacteriumprausnitzii)、Alistipes、雙歧桿菌、Akkermansiamuciniphila在NAFLD中的豐度下降，它們通過(guò)促進(jìn)短鏈脂肪酸的生成或尚未明確的機(jī)制維持腸道黏膜的完整性、抑制病原菌的生長(zhǎng)和抗炎癥反應(yīng)來(lái)改善NAFLD，而普氏菌屬(Prevotella)也可促進(jìn)短鏈脂肪酸的生成從而增加能量攝入和保護(hù)腸上皮屏障，但普氏菌屬在成年和兒童NAFLD患者中分別表現(xiàn)出降低和增加風(fēng)險(xiǎn)的作用，考慮年齡可影響其功能變化[20-23]。腸道菌群對(duì)多種因素敏感，因此，在今后的研究中需要考慮種族、年齡、服用藥物、并發(fā)疾病等混雜因素的影響。

3 膽汁酸代謝調(diào)節(jié)NAFLD的機(jī)制

膽汁酸池容量及膽汁酸組成受到催化酶活性、膽汁酸受體、腸肝循環(huán)次數(shù)及腸道菌群等的影響，在肝臟中，膽汁酸激活FXR誘導(dǎo)小異源二聚體伴侶轉(zhuǎn)錄，進(jìn)一步抑制CYP7A1有效轉(zhuǎn)錄因子肝臟同系物1的轉(zhuǎn)錄活性，從而引起CYP7A1活性降低，減少膽汁酸合成，另外，小異源二聚體伴侶還可作用于肝細(xì)胞核因子4α從而抑制膽酸合成分支酶，即甾醇12α羥化酶的表達(dá)[24]。有研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者糞便、血清及肝臟內(nèi)總膽汁酸水平升高，但也有研究顯示NAFLD患者與非NAFLD對(duì)照之間的血漿總膽汁酸水平無(wú)明顯差異，可能與疾病診斷和分期的評(píng)估方法不一致有關(guān)，部分研究缺乏病理學(xué)證據(jù)，一致的是隨著肝纖維化程度的加重，血清膽汁酸水平逐步升高[25-26]。因此，NAFLD膽汁酸池容量的變化可能與NAFLD嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。膽汁酸通過(guò)激活FXR參與脂質(zhì)及葡萄糖代謝，在肝臟中，激活FXR可通過(guò)誘導(dǎo)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)以促進(jìn)脂肪酸氧化，促進(jìn)小異源二聚體伴侶表達(dá)可抑制甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c和脂肪合成關(guān)鍵基因的表達(dá)從而抑制脂肪從頭合成，抑制炎癥反應(yīng)，此外，F(xiàn)XR還可調(diào)節(jié)脂蛋白脂肪酶調(diào)節(jié)劑的表達(dá)促進(jìn)甘油三酯清除，并可能通過(guò)促進(jìn)FGF21的釋放調(diào)節(jié)能量、物質(zhì)代謝[24,27]。腸道FXR激活促進(jìn)FGF19釋放，F(xiàn)GF19進(jìn)入肝臟后可減少脂質(zhì)生成、脂質(zhì)凋亡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，分泌至外周脂肪組織中可增強(qiáng)其生熱作用[24]。高血糖和胰島素抵抗為NAFLD的危險(xiǎn)因素，高水平葡萄糖通過(guò)激活碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白上調(diào)肝臟中脂肪合成基因的表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR誘導(dǎo)產(chǎn)生的FGF15/19可促進(jìn)肝糖原的生成以及抑制糖異生基因調(diào)節(jié)因子cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白的活性從而抑制糖異生，空腹血糖受損及2型糖尿病患者血漿中FGF19明顯下降，證明其在肝臟葡萄糖代謝中具有重要作用[27-28]。鵝脫氧膽酸激活FXR可逆轉(zhuǎn)抗炎癥脂肪因子和促炎癥因子之間的失衡狀態(tài)來(lái)改善胰島素敏感性，減少肝臟異常脂肪沉積[29]。G蛋白偶聯(lián)受體5(G protein-coupled receptor5，TGR-5)為膽汁酸另一受體，其分布于腸道及腸外多種組織，石膽酸具有最強(qiáng)的激活能力。TGR-5可增強(qiáng)脂肪組織的生熱作用增加能量代謝，促進(jìn)腸道內(nèi)分泌L細(xì)胞釋放胰高血糖素樣肽-1改善胰島素抵抗以及抑制細(xì)菌產(chǎn)物誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞激活[5]。

4 腸道菌群與膽汁酸相互作用對(duì)NAFLD的影響

研究發(fā)現(xiàn)，NASH患者血清脫氧膽酸相對(duì)含量明顯升高，而鵝脫氧膽酸相對(duì)含量明顯下降，伴有甘氨酸和牛磺酸代謝細(xì)菌豐度增加以及FGF19水平下降，細(xì)菌代謝產(chǎn)物脫氧膽酸的增加可能通過(guò)抑制肝臟FXR信號(hào)加重肝內(nèi)脂質(zhì)代謝紊亂[30]。NAFLD患者血清甘氨膽酸和甘氨脫氧膽酸的相對(duì)含量增高，且與進(jìn)展期肝纖維化獨(dú)立相關(guān)，伴隨毛螺旋菌科(Lachnospiraceae)的豐度增高，梭菌簇XIVa中的某些菌群屬于毛螺旋菌科，其可代謝初級(jí)膽汁酸為次級(jí)膽汁酸，異常增多的脫氧膽酸可增加腸道通透性及促進(jìn)炎癥因子的釋放從而引起肝損傷[31]。血漿總膽酸與總鵝脫氧膽酸的比值在NASH患者中明顯升高，且具有較高水平的脫氧膽酸，結(jié)合型膽酸水平與肝脂肪變性、小葉炎癥、肝纖維化嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，膽酸激活FXR的能力較鵝脫氧膽酸弱，F(xiàn)XR信號(hào)通路表達(dá)受到抑制[32]。腸道菌群代謝產(chǎn)物氧化三甲胺可增加高脂飲食小鼠血清牛磺膽酸的水平，其通過(guò)抑制肝臟FXR信號(hào)促進(jìn)肝臟脂肪變性[33]。沉默甾醇12α羥化酶使膽酸水平下降，可減少高脂飲食小鼠腸道脂質(zhì)的吸收以及促進(jìn)膽固醇的清除分解，從而減少肝臟脂肪從頭合成[34]。合生元可降低肝臟中膽酸和脫氧膽酸水平，增加FXR和TGR5最適配體鵝脫氧膽酸和石膽酸水平，增加西方飲食喂養(yǎng)的FXR敲除小鼠胰島素敏感性，減少肝臟脂肪沉積和炎癥反應(yīng)[35]。腸道特異性FXR激動(dòng)劑可增加腸道中Acetatifactor和擬桿菌屬的豐度，二者可通過(guò)水解和脫羥基化反應(yīng)促進(jìn)石膽酸的生成，進(jìn)一步激活TGR5/cAMP信號(hào)促進(jìn)能量代謝及白色脂肪組織棕色化，胰高血糖素樣肽-1的釋放增加有利于改善肝臟胰島素敏感性和脂質(zhì)代謝[36]。

不同腸道菌群所具有的膽鹽水解酶和7α脫羥化酶的活性不同，代謝膽汁酸的能力存在差別，且可能對(duì)結(jié)合膽酸及結(jié)合鵝脫氧膽酸的敏感性存在差異，特定菌群豐度的變化引起其敏感膽汁酸轉(zhuǎn)化生成的終產(chǎn)物水平發(fā)生改變，最終導(dǎo)致膽汁酸組成失衡，并可能通過(guò)抑制FXR和TGR5信號(hào)通路、增加腸道通透性促進(jìn)內(nèi)毒素血癥加重肝脂肪變性和纖維化。因此，需要進(jìn)一步研究不同菌群酶解活性和對(duì)不同膽汁酸的敏感性，以更準(zhǔn)確的闡述腸道菌群調(diào)節(jié)各級(jí)膽汁酸作用于NAFLD的機(jī)制。

膽汁酸改變同樣可影響腸道菌群組成及功能從而參與NAFLD發(fā)生發(fā)展，膽汁淤積可引起小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)，予以?；悄懰岷透拾蹦懰嵛故车男∈笫饶懢鷮俸妥冃尉T(mén)等機(jī)會(huì)致病菌的豐度升高，而部分有益菌(如Akkermansiamuciniphila)的豐度降低[17]。?；悄懰岽龠M(jìn)沃氏嗜膽菌生長(zhǎng)，沃氏嗜膽菌可加重高脂飲食小鼠葡萄糖代謝紊亂、誘導(dǎo)腸道黏膜及全身炎癥反應(yīng)并損害腸道屏障，肝組織表現(xiàn)為脂肪含量增加[37]。NASH患者腸血管屏障破壞，且早于肝脂肪變性，F(xiàn)XR激動(dòng)劑可激活WNT/β-catenin信號(hào)通路修復(fù)損害的腸道屏障從而減少細(xì)菌及其毒性產(chǎn)物的移位[38]。

5 小結(jié)

NAFLD已成為慢性肝病的主要病因，其發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明，近年來(lái)腸道菌群、膽汁酸及二者相互作用對(duì)NAFLD的影響受到關(guān)注，腸道菌群通過(guò)調(diào)節(jié)膽汁酸組成及其受體功能促進(jìn)脂質(zhì)、葡萄糖、能量代謝紊亂和促炎癥狀態(tài)，繼發(fā)的膽汁酸變化進(jìn)一步促進(jìn)機(jī)會(huì)致病菌的生長(zhǎng)及損害腸道屏障引發(fā)內(nèi)毒素血癥(圖1)，但具體作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探討，靶向腸道菌群及膽汁酸治療具有潛在的臨床價(jià)值。

作者貢獻(xiàn)聲明：孫夢(mèng)園負(fù)責(zé)撰寫(xiě)論文；向曉星負(fù)責(zé)指導(dǎo)撰寫(xiě)文章、修改論文、經(jīng)費(fèi)支持。