胡安印，王經(jīng)琳，任昊楨，施曉雷

(南京大學醫(yī)學院附屬鼓樓醫(yī)院普外科，南京 210008)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是在無過量飲酒或無其他肝病原因(如慢性肝炎病毒感染)情況下，5%以上的肝細胞出現(xiàn)三酰甘油積累的一種慢性肝??；根據(jù)病理組織是否存在氣球樣脂肪變肝細胞分為單純性非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)，后者是一種炎癥形式，其特征是存在肝細胞損傷和可能導致不同程度肝硬化的進行性肝纖維化，甚至可發(fā)展為肝癌[1-2]。NAFLD的高流行率及其所致的終末期肝病負擔加劇對全球公共健康構成嚴峻挑戰(zhàn)，對NAFLD發(fā)病和防治的研究已成為肝病領域的焦點和熱點[3]。

目前，NAFLD的發(fā)病機制尚不完全明確，Day和James[4]首次提出“二次打擊”學說，包括環(huán)境和遺傳因素、胰島素抵抗、內質網(wǎng)應激、氧化應激、炎癥和免疫反應、“腸-肝軸”紊亂等多重打擊導致的NAFLD理論得到廣泛認可[5-7]，其中“腸-肝軸”紊亂與NAFLD的研究備受關注，多數(shù)認為高脂飲食、肥胖等因素使健康的腸道微生態(tài)發(fā)生紊亂，腸道屏障功能受損，失衡的微生物及其代謝產(chǎn)物經(jīng)受損的腸道屏障和門靜脈進入肝臟，通過激活肝臟Toll樣受體導致炎癥因子釋放，引起胰島素抵抗等代謝紊亂，最終導致NAFLD/NASH的發(fā)生[5]。腸道屏障作為腸道與肝臟交互的防線，限制了腸道微生物和毒素的系統(tǒng)性傳播，同時允許營養(yǎng)物質進入循環(huán)系統(tǒng)并到達肝臟，在“腸-肝軸”的穩(wěn)態(tài)中起重要作用[8]?，F(xiàn)對腸道屏障與NAFLD發(fā)病機制及相關治療策略的研究進展予以綜述，以期為“腸-肝軸”與NAFLD的研究提供參考。

1 腸道屏障概述

腸道黏膜是一種具有復雜功能的半透膜屏障，一方面可吸收營養(yǎng)物質和進行免疫感應，另一方面限制著有害抗原和微生物的移位，防止其侵害機體，動態(tài)地維持腸道屏障的完整性和免疫穩(wěn)態(tài)[9]。經(jīng)典腸道屏障主要由微生物屏障、化學屏障、機械屏障及免疫屏障組成[10]，近年來有學者提出“腸-血管屏障(gut-vascular barrier，GVB)”的概念[11]。腸道各屏障一旦發(fā)生破壞、功能受損，腸道中各類抗原、有害物質和病原微生物經(jīng)門靜脈入血，除產(chǎn)生肝臟損害之外，也會導致其他多系統(tǒng)和臟器損傷。

2 腸道屏障功能障礙在NAFLD發(fā)病機制中的作用

既往認為，經(jīng)典腸道屏障的功能障礙參與了NAFLD的發(fā)病[10,12]，隨著對“腸-肝軸”的進一步認識，腸-血管屏障受損也被認為是NAFLD發(fā)病的基本條件[11]。越來越多的研究表明，腸道屏障功能障礙引發(fā)的微生物失調、菌群代謝產(chǎn)物及其信號通路異常和腸道通透性改變可能在NAFLD發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用[13-14]。

2.1腸道微生物屏障與NAFLD 腸道微生物屏障由厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形菌門和瘤胃球菌門等腸道微生物構成，正常情況下上述菌群以一定比例共存并維持腸道微生態(tài)穩(wěn)態(tài)，參與食物消化、膽汁酸代謝、腸道黏膜免疫等作用[15]。研究顯示，NAFLD小鼠模型和NAFLD患者中均存在腸道菌群組分和種屬的失調，提示腸道菌群所構成的微生物屏障破壞可能參與了NAFLD的發(fā)病過程[16]。對健康人群和NAFLD患者糞便菌群的分析發(fā)現(xiàn)，與健康人群相比，NAFLD患者小腸細菌過度生長，且革蘭陰性菌(如擬桿菌屬)更豐富[17]。Da Silva等[18]的研究表明，NAFLD與腸道菌群紊亂有關，NAFLD患者糞球/桿菌屬、瘤胃球菌屬豐度降低，同時擬桿菌屬豐度降低。導致上述研究中NAFLD患者擬桿菌屬豐度差異的原因可能與NAFLD患者入組標準、疾病程度有關，故腸道微生物屏障失衡與NAFLD疾病程度的相互關系仍需進一步研究。

腸道微生物參與的分子改變在NAFLD中起重要作用，通過影響內源性乙醇產(chǎn)生、攝入能量吸收、膽堿/膽汁酸和短鏈脂肪酸代謝等方式促進NAFLD[16]。Yuan等[19]從嚴重NASH和腸道發(fā)酵綜合征(自釀綜合征)患者腸道內分離鑒定出產(chǎn)乙醇的肺炎克雷伯菌，進一步對其他NAFLD患者的肺炎克雷伯菌進行分離發(fā)現(xiàn)，腸道內肺炎克雷伯菌與疾病程度密切相關，證實腸道內肺炎克雷伯菌通過產(chǎn)生內源性乙醇誘發(fā)線粒體損傷和氧化應激，進一步誘導脂肪變性，促進NAFLD。腸道菌群產(chǎn)生的內源性乙醇也可通過直接破壞黏膜屏障增加腸道通透性，促使細菌移位，最終導致門靜脈中脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)水平升高，激活LPS/Toll樣受體4通路，促進NAFLD[8]。此外，飲食中的膽堿作為肝臟極低密度脂蛋白產(chǎn)生和肝脂質轉運的關鍵物質，在預防NAFLD發(fā)生中起重要作用，因此蛋氨酸-膽堿缺乏飲食被廣泛用于NASH動物模型的制備[16]。飲食中的膽堿主要被腸道中的桿菌屬Proteus penneri(彭氏變形桿菌)、Proteus mirabilis(奇異變形桿菌)、Escherichia fergusonii(費格森埃希菌)和其他能夠斷裂C-N鍵的細菌代謝為三甲胺，而三甲胺進一步被環(huán)加氧酶氧化為三甲胺氮氧化物[20]。既往研究認為，拮抗腸道法尼醇X受體信號通路有助于改善肥胖、胰島素抵抗及NAFLD[21]。但Tan等[22]發(fā)現(xiàn)，三甲胺氮氧化物可通過上調膽固醇7α-羥化酶(細胞色素P450家族成員7A1)調節(jié)膽汁酸代謝，抑制法尼醇X受體信號通路，上調固醇調節(jié)元件結合蛋白1c及其靶基因Fas的表達，加重肝臟脂肪變性。膽汁酸的另一主要受體Takeda G蛋白偶聯(lián)受體(G-protein-coupled receptor，GPR)5通過環(huán)腺苷酸依賴通路抑制LPS介導下庫普弗細胞產(chǎn)生的細胞因子[如白細胞介素(interleukin，IL)-1β、IL-6和腫瘤壞死因子-α]對肝臟炎癥的調節(jié)，還可通過誘導胰高血糖素樣肽-1的表達調節(jié)葡萄糖穩(wěn)態(tài)[13]，提示腸道微生物介導的膽汁酸代謝是影響肝臟脂肪蓄積和炎癥反應的關鍵信號分子，進一步研究膽汁酸代謝(特別是對其下游法尼醇X受體和Takeda GPR5信號的研究)對明確NAFLD的機制有重要意義。此外，短鏈脂肪酸作為腸道菌群的代謝產(chǎn)物之一，被認為是一種益生元，包括乙、丙、丁酸酯等，通過激活GPR41/43或直接抑制組蛋白去乙酰酶參與脂質調節(jié)，改善胰島素抵抗和預防NAFLD[20]。另有研究表明，短鏈脂肪酸可通過激活GPR41/43使胃腸肽YY釋放增加、胃腸蠕動減慢，進而增加能量攝入，促進NAFLD[23]。

綜上，腸道微生物屏障受損與NAFLD聯(lián)系密切，盡管目前研究結果尚不一致，但對腸道屏障尤其是微生物屏障的研究，有助于更好地理解NAFLD的發(fā)病機制并探究其靶向治療措施。

2.2腸道化學屏障與NAFLD 腸道化學屏障由胃液、膽汁、黏液、黏蛋白、黏多糖、各種消化酶、溶菌酶和胃腸道分泌的其他化學物質構成[10]，其中胃液可保護腸黏膜免受酶、酸性或堿性物質的侵蝕，從而有助于維持黏膜屏障的完整性。黏液層是腸道化學屏障的重要組成部分，而腸道黏液中的黏蛋白2是黏液層的主要成分[24]。在腸道黏蛋白功能與NAFLD的研究中，Hartmann等[25]通過敲除高脂飲食小鼠小腸黏蛋白2誘導構建NAFLD模型，結果發(fā)現(xiàn)，黏蛋白2敲除小鼠的糖耐量改善、胰島素敏感性提高、肝臟脂肪變性程度降低、脂解關鍵酶表達增加，提示腸道黏蛋白2的敲除對飲食誘導的NAFLD起保護作用。但在使用植物衍生的高脂飲食誘導的NAFLD中，上述保護作用消失[24]。既往研究報道，IL-22在調節(jié)腸道抗菌屏障，誘導抗生素Reg3b、Reg3g和黏蛋白方面起重要作用[26]。通過測定循環(huán)中IL-22的表達水平發(fā)現(xiàn)，敲除黏蛋白2小鼠血漿IL-22的表達水平明顯高于野生型對照組，解釋了黏蛋白2缺陷對代謝癥候群特征的保護作用[27]。腸道上皮中的Paneth細胞還分泌多種參與腸黏液層形成和微生物多樣性調節(jié)的抗菌肽，包括防御素、組織蛋白酶、溶菌酶等，保護腸道上皮隱窩免受外來微生物等抗原的刺激，以維持腸上皮穩(wěn)態(tài)[27]。研究表明，外源性給予人類Paneth細胞防御素5能夠改善飲食誘導肥胖小鼠的血脂異常、減輕胰島素抵抗、延緩肝臟脂肪變性、調節(jié)腸道微生物群(包括增加雙歧桿菌的豐度)[28]，這為使用Paneth細胞防御素5改善NAFLD提供了方向。

腸道化學屏障依靠腸腔分泌的消化液稀釋毒素及清潔腸腔，使致病菌難以黏附于腸壁，其中的黏蛋白或抗生素可黏附抗原，使其更易被蛋白酶水解。腸道化學屏障對維持整個腸屏障穩(wěn)態(tài)以及預防NAFLD的重要性得到廣泛認可，但敲除黏蛋白2有利于保護NAFLD的深層機制需要進一步探究，該機制的明確有助于進一步闡明腸道化學屏障與NAFLD發(fā)病的聯(lián)系。

2.3腸道機械屏障與NAFLD 腸道機械屏障主要由黏膜層上皮細胞及其間的細胞連接復合物組成，包括緊密連接(如閉合蛋白occludin和claudins)、緊密連接蛋白、黏附連接和橋粒，兩者動態(tài)維持機械屏障完整性[11]。研究表明，腸道屏障的通透性升高引起細菌移位和門靜脈中LPS增加，通過激活肝臟Toll樣受體信號促進庫普弗細胞產(chǎn)生活性氧類并釋放細胞因子，從而導致NAFLD發(fā)生，一方面，炎癥趨化因子作用于肝細胞，使其成為脂質體；另一方面，炎癥趨化因子引起肝星狀細胞活化和增殖，造成肝臟炎癥和纖維化[29]。臨床研究顯示，NAFLD患者出現(xiàn)小腸細菌過度生長，十二指腸緊密連接蛋白-1表達下降，腸道通透性增加[30]。在大鼠NAFLD模型中，腸道閉合蛋白occludin和claudin1/4、緊密連接蛋白-1均下調，腸道通透性增加[31]。腸道上皮細胞的翻譯后修飾對于精準調控腸道內穩(wěn)態(tài)十分重要，Zhao等[32]研究發(fā)現(xiàn)，腸道上皮細胞內的一種蛋白翻譯后修飾——O-糖苷鍵連接的N-乙酰葡萄糖胺修飾(O-linked β-N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)及催化酶O-GlcNAc轉移酶(O-GlcNAc transferase，OGT)在維護腸道屏障方面起重要作用，在小鼠腸道上皮細胞中特異性敲除OGT導致上皮屏障破壞、Paneth細胞功能障礙。O-GlcNAc及OGT在不同組織的作用可能不同，Xu等[33]研究發(fā)現(xiàn)，OGT通過誘導棕櫚酸和激活內質網(wǎng)應激促進NAFLD相關肝癌；另有研究表明，蛋氨酸-膽堿缺乏飲食誘導的NASH小鼠的O-GlcNAc修飾增強[34]。關于腸道O-GlcNAc和OGT修飾介導的屏障穩(wěn)態(tài)在NAFLD發(fā)病機制的作用有待進一步研究。

2.4腸道免疫屏障與NAFLD 腸道免疫屏障受損被認為是“腸-肝軸”紊亂引起NAFLD的原因之一[10]。腸上皮黏膜固有層包含Peyer′s結和來自先天性及適應性免疫系統(tǒng)的免疫細胞，如T細胞、B細胞、樹突狀細胞及巨噬細胞，它們與Paneth細胞分泌的抗菌肽、漿細胞分泌的分泌型免疫球蛋白A(secretory IgA，sIgA)共同參與腸道屏障的免疫防御機制[9]。對腸道黏膜免疫與NAFLD的臨床研究表明，NAFLD患者十二指腸黏膜固有層CD4+和CD8+T淋巴細胞的數(shù)量均少于健康受試者，而腫瘤壞死因子-α和IL-6升高，提示腸道免疫屏障受損，表明黏膜炎癥參與了NAFLD的發(fā)病過程[35]。另有研究表明，腸道黏膜酪氨酸激酶偶聯(lián)受體Mincle和酪氨酸激酶信號通路將Peyer′s結中樹突狀細胞對黏膜相關細菌的感知和IL-6/IL-23的產(chǎn)生聯(lián)系起來，后者通過腸道中T細胞和先天淋巴細胞調節(jié)IL-22和IL-17的產(chǎn)生，這種相互作用促進腸道免疫屏障，限制了微生物的移位以及系統(tǒng)性炎癥及其產(chǎn)生的代謝后果[36]。Lee等[37]發(fā)現(xiàn)，腸道IL-17能夠調節(jié)緊密連接蛋白occludin的細胞定位，證實γδT細胞是起腸道保護作用的IL-17的主要來源，提示產(chǎn)生IL-17的γδT細胞對于維持和保護腸黏膜上皮屏障具有重要作用。在伴刀豆球蛋白A誘導的肝炎模型中，IL-17受體信號通過腸道菌群衍生產(chǎn)物限制肝臟炎癥[38]。此外，sIgA也是免疫屏障的重要組成部分，其通過黏附細菌或通過黏液層包裹細菌阻止細菌與上皮細胞的接觸，且免疫球蛋白的結合能夠降低細菌的毒力或改變某些細菌基因的表達[39]。同時，sIgA與菌群的結合使其更易被Peyer′s結捕獲，導致B細胞和T細胞對細菌的強烈應答。研究表明，NAFLD中腸道sIgA含量降低，提示sIgA與NAFLD的發(fā)展之間可能存在聯(lián)系，如sIgA降低引起腸道抗定植能力下降，細菌移位促進NAFLD[40]。但有關腸道sIgA對腸道菌群及其代謝產(chǎn)物的具體調控及其對NAFLD影響的機制研究較有限，需要進一步深入探索。

2.5GVB與NAFLD 除上述基本腸道屏障外，近年GVB對NAFLD發(fā)病機制的影響也被提出[8]。Cheng等[41]探究腸道炎癥導致NASH的進展的實驗發(fā)現(xiàn)，伴腸道炎癥NAFLD小鼠的GVB通透性增加，且GVB的破壞加劇了肝臟炎癥和纖維化，表明GVB的破壞在NASH的發(fā)病過程中發(fā)揮重要作用。臨床研究發(fā)現(xiàn)，NASH患者的GVB滲漏增加[12]。小鼠實驗表明，在NASH發(fā)展和炎癥驅動的胰島素抵抗和肥胖過程中持續(xù)存在GVB破壞，提示微生物驅動的GVB破壞是NASH發(fā)展的前提[41]。目前關于GVB破壞和NAFLD發(fā)病機制的研究尚少，闡明GVB對NAFLD發(fā)病機制的影響將為NAFLD治療提供新靶點。

3 腸道屏障修復成為NAFLD潛在的治療方式

腸道屏障與NAFLD發(fā)病的密切聯(lián)系，使得基于腸道屏障修復治療NAFLD的新思路成為可能，通過改善腸道屏障的干預措施治療NAFLD的機制主要包括：①調節(jié)腸道菌群組成；②調節(jié)腸道菌群代謝產(chǎn)物信號；③減輕腸道炎癥；④改善腸道通透性[8,42]。例如，抗生素通過抑制小腸細菌過度生長減少細菌移位，從而改善NAFLD的脂肪積累和炎癥反應[43]；糞便微生物移植通過恢復微生物多樣性改善腸屏障功能，進而緩解NAFLD[44]。益生菌和益生元作為可積極改善腸道菌群的膳食補充劑，用于NAFLD的治療研究[45]。短鏈脂肪酸成分中的丁酸鹽作為腸道菌群的代謝產(chǎn)物之一，在高脂飲食誘導的NAFLD中通過糾正細菌比例失調、增加腸道緊密連接蛋白-1的表達來改善NAFLD中肝臟炎癥損傷和代謝紊亂[46]。此外，通過激活膽汁酸的受體Takeda GPR5和法尼醇X受體抑制肝臟脂肪生成、改善高膽固醇血癥，進而逆轉NAFLD的代謝紊亂[47]。近年來草本植物提取物通過改善腸道屏障發(fā)揮NAFLD治療作用的研究相繼報道，如甘草酸二銨和姜黃素可通過增加產(chǎn)短鏈脂肪酸的細菌，改善腸道炎癥和腸屏障通透性，減輕NAFLD[48-49]。

綜上，基于腸道屏障修復的療法為探尋NAFLD的治療措施提供了新的思路，但目前大多數(shù)研究僅處于動物模型研究階段，藥物的不良反應及其具體作用機制尚未完全明了，需要進一步研究的確定。

4 小結與展望

構成腸道屏障的微生物屏障、化學屏障、機械屏障、免疫屏障以及GVB之間密切聯(lián)系，共同維持腸上皮的完整性，其中任一屏障功能障礙都可能影響其他屏障的功能，導致NAFLD的發(fā)生發(fā)展。同時，在一定程度上NAFLD的發(fā)展也會影響腸道屏障功能，形成惡性循環(huán)[50]。在腸道屏障功能影響NAFLD的發(fā)病機制中，菌群失調和滲透性增加是最基本的腸道改變，前者通過影響其代謝產(chǎn)物調節(jié)肝臟脂質形成，后者使腸道細菌移位及門靜脈中LPS增加，激活肝臟下游信號，引起炎癥和損傷[8]，腸道屏障修復有望為NAFLD的治療提供新思路。隨著對“腸-肝軸”認識的不斷深入，腸道菌群和腸道屏障功能障礙在NAFLD發(fā)病及其進展中的作用逐漸被發(fā)現(xiàn)。微生物或其代謝產(chǎn)物作為NAFLD肝損傷和疾病進展的標志，在恢復腸道微生態(tài)、修復腸屏障、治療NAFLD中具有廣闊的應用前景。