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非酒精性脂肪性肝病(NAFLD),早在1980年由ludwig和他的同事们提出[1],现在也有称为代谢相关脂肪性肝病 (MAFLD)[2]。据全球流行病学统计显示,NAFLD的发病率占全球人口的20%~30%,并且呈逐年上升趋势[3],25%的NAFLD患者可能进展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[4]。NAFLD疾病谱包括一系列肝脏病变,从非酒精性脂肪肝(NAFL)、NASH以及肝硬化甚至可能导致肝细胞癌(HCC)的发生[5],同时还会增加心血管疾病、2型糖尿病(T2DM)、代谢综合征的风险[6,7]。
关于NAFLD的发病机制尚不明确,“二次打击学说”,即胰岛素抵抗(IR)是“第一次打击”,“初次打击”形成单纯性脂肪变性[8]。过多的游离脂肪酸(FFAs)沉积于肝脏内,激活活性氧自由基(ROS)系统,即 NAFLD的“第二次打击”,此次打击导致氧化应激反应和脂质过氧化损伤,从而引起肝细胞炎症。而启动“第二次打击”的因子主要包括氧化应激、脂质过氧化、促炎症因子、线粒体功能障碍等,“第二次打击”增加了肝细胞对凋亡和坏死的易感性,引起脂肪性肝炎及肝纤维化[9]。
目前有学者认为NAFLD的发病机制可能涉及多重因素,先前的“二次打击学说”已不能满足当下对NAFLD的认知,目前较为认可的是“多重打击学说”[10],这些影响包括胰岛素抵抗、脂肪组织分泌的激素、营养因素、肠道微生物群以及遗传和表观遗传因素。其中肠道菌群失衡和NAFLD的发生密切相关,正常情况下,肠道菌群、宿主与外环境处于动态平衡状态中,在受到内外界环境条件改变下,肠道内微生物种类、数量、功能发生变化导致肠道菌群失衡[11]。肠道菌群失衡会增加肠道对细菌产物的通透性,并增加肝脏对有害物质的暴露,从而增加肝脏炎症和纤维化[12],其发病机制可能与肠肝轴紊乱密切相关[13]。
1 肠道菌群、肠道菌群代谢物与NAFLD
1.1 肠道菌群与NAFLD的关系 肠道菌群主要包括细菌、古生菌、病毒和真菌等。16SrRNA序列分析结果表明,人体肠道中细菌分属于7个菌门,包括厚壁菌门、拟杆菌门、放线菌门、变形菌门、梭杆菌门、疣微菌门、蓝细菌门。肠道菌群失衡会增加肠道对肠道微生物的通透性,还会导致肝脏暴露于有害物质,促进肝脏脂肪生成和肝纤维化[14]。最近的研究表明[15],除了遗传易感体质和饮食外,肠道菌群还影响肝脏碳水化合物和脂类代谢,并影响肝脏促炎和抗炎效应物之间的平衡,从而影响NAFLD及其向NASH的进展。肠道菌群失调可以引起NAFLD-HCC患者T细胞免疫抑制表型,即调节性T细胞的扩增和CD8+T细胞的衰减[16]。研究发现NAFLD的生化指数肝脏脂肪变性或纤维化-4评分变化与肠道菌群失调存在关系[17]。
1.2 肠道菌群代谢物与NAFLD的关系 肠道菌群主要是通过其代谢产物对机体产生作用,主要包括短脂肪酸(SCFAs)、胆汁酸[18]、胺类、吲哚及其衍生物、脂多糖、有机酸以及维生素等,这些代谢产物参与NAFLD的发生发展过程。
1.2.1 短链脂肪酸 SCFAs指含有1-6个碳分子的饱和脂肪酸的子集,是特定结肠厌氧菌发酵膳食纤维和抗性淀粉而来,包括乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、戊酸和己酸SCFAs信号传导机制主要有两种,即抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)和激活G蛋白偶联受体(GPCR)。目前对于HDAC的研究尚处于初级阶段,CPCR特别是GPR43 、GPR41和GPR109A已被确定为SCFAs的受体,这些GPCR在调节新陈代谢、炎症和疾病方面起着重要作用。SCFAs可以改变细胞的吞噬作用和细胞增殖能力、诱导活性氧(ROS)以及抗炎、抗肿瘤和抗菌作用,并且还可以改变肠道的完整性。这些发现强调了SCFAs作为维持肠道和免疫稳态的主要参与者的作用[19]。短链脂肪酸还会通过门静脉直接进入肝内,促进肝内脂质及葡萄糖代谢。丁酸盐可能通过激活AMPK信号通路,抑制NAFLD的发生发展,AMPK信号通路主要是影响葡萄糖及脂质代谢,调控脂肪酸氧化水平,抑制氧化应激及炎症[20-22]。SCFAs可以调节肠道微生物群并改变肠道屏障状态来积极影响 NAFLD[23]。短双歧杆菌和长双歧杆菌治疗通过调节肠道微生物群、下调肝脂肪变性和炎症以及改善肝功能来减轻NAFLD[24]。
1.2.2 胆汁酸 胆汁酸(BAs)是由肝脏中的胆固醇合成的一类内源性分子,主要以各种钠盐或钾盐的形式存储于胆囊管中[25,26],并于机体进食后分泌到小肠中发挥作用,其可以作为一种信号传递分子激活核受体(NR)和G蛋白偶联受体(GPCR)两大类受体调节机体代谢功能[26]。BAs的合成主要有两种途径,即经典途径和替代途径。经典途径(又称为中性途径),指由胆固醇 7α-羟化酶(CYP7A1)催化胆固醇进行7α-羟基化,然后在肠道菌群作用下对类固醇核进一步转化以及在细胞色素P450家族8B1(CYP8B1)酶催化下对其侧链进行氧化裂解,产生12α-羟基化的初级胆汁酸(CA)。替代途径(也称为酸性途径),是由细胞色素P450家族27A1(CYP27A1)酶对胆固醇进行27-羟基化启动,其反应产物氧化甾醇通过氧化甾醇7α-羟化酶(CYP7B1)催化进一步羟基化,产生非12α-羟基化的初级胆汁酸(CDCA)[27]。研究显示[28],肥胖、T2DM和NASH等代谢性疾病与BAs代谢和BAs池组成的变化相关。胆汁酸可通过改变核胆酸受体法尼醇X受体(FXR)信号通路调节NAFLD的发生发展,FXR能够诱导肝成纤维生长因子21(FGF21)的表达及分泌,促进脂肪组织对葡萄糖的摄取。FXR还能够诱导小鼠回肠成纤维生长因子15(FGF15)表达,使其能够与肝细胞成纤维生长因子受体4(FGFR4)结合[29,30] 。
1.2.3 氧化三甲胺 氧化三甲胺(TMAO)是由肠道微生物对胆碱、甜菜碱和肉碱进行代谢生成的一种生物活性分子,是三甲胺经由肝脏黄素依赖性单加氧酶进一步氧化生成[31]。血浆TMAO水平升高时,细胞中促炎因子(TNF-α、IL-6)以及C反应蛋白过表达[32]。实验表明[33],TMAO显著增加了NLRP3炎症小体的激活和形成、半胱天冬酶-1活性、IL-1β的产生以及细胞通透性。NLRP3 siRNA或半胱天冬酶-1抑制剂WEHD可以阻断NLRP3炎症小体的这种激活。TMAO可以通过调节高脂饮食小鼠的葡萄糖代谢,增加胰岛素抵抗,增加炎症因子表达,促进肝脏脂肪组织炎症反应,抑制胆固醇转化为胆汁酸等途径诱导NAFLD形成[34-36]。这项前瞻性研究表明,TMAO血浆浓度与NAFLD受试者全因死亡率相关,与传统危险因素无关[37]。含黄素的单加氧酶1(FMO1)促进三甲胺(TMA)转化为TMAO,TMAO可能通过激活未折叠的蛋白质反应(UPR)来影响NAFLD的发生发展[38]。TMAO通过抑制BA介导的肝FXR信号传导来加重肝脂肪变性[39]。这些数据均表明TMAO与NAFLD的发生发展密切相关。
1.2.4 脂多糖 脂多糖亦称内毒素,存在于大多数革兰氏阴性菌外膜外叶上,革兰氏阴性菌的外膜是一种不对称的脂质双分子层,其外层小叶中含有独特的糖脂脂多糖(LPS)[40,41]。LPS主要由亲水性O-多糖和疏水性脂质A以及核心寡糖构成,脂质A是具有不同程度酰化和磷酸化的一种氨基葡萄糖二糖[42],是LPS的主要生物活性成分,并被免疫细胞识别为病原体相关分子[40]。LPS在1900年代早期受到的最初关注很大程度上归功于其刺激免疫系统的能力,为此,LPS通常也被称为内毒素。来自肠道细菌的糖偶联物LPS能够引发全身性促炎和免疫调节反应[43]。LPS还在细胞表面产生通透性屏障,并且是革兰氏阴性细菌对许多抗菌素表现出先天耐药性的主要贡献者[44]。在NAFLD患者中,LPS通过与其受体toll样受体4(TLR4)相互作用引发炎症过程[45]。
2 中医药通过调节肠道及其产物改善NAFLD
一般将NAFLD归纳为“胁痛”“积聚”“肝积”“肝癖”范畴。NAFLD的病因虽然多端,但其病机总以肝脾肾功能失调为本,湿邪、痰浊、瘀血为标。《难经》记载:“肝之积,名曰肥气。”清代名医吴鞠通曰:“肝气之郁,痰瘀阻络。”明·李梃《医学入门》指出:“五积六聚皆属脾,经曰:积聚、癓瘕、痞满,皆太阴湿土之气”。《灵枢·百病始生篇》中也提到:“湿气不行,凝血蕴裹而不散,津液涩渗,着而不去,而积成矣”。
2.1 中医药调节肠道菌群改善NAFLD 绞股蓝总皂苷可显著降低高脂饮食喂养大鼠厚壁菌门与拟杆菌门比值,显著增加阿克曼菌属、乳杆菌属、疣微菌门等有益菌群丰度,降低有害菌群相对丰度,恢复肠道菌群多样性,减轻肝脏炎症反应达到抗NAFLD的作用[46]。小檗碱(又名黄连素)与肠道菌群之间能够进行双向调节,具有增加抗炎因子、减少免疫毒素的作用,最终能够缓解炎症[47] 。五味子乙素对NAFLD具有显著的改善作用,可能是通过调节肠道菌群结构、增强肠道黏膜屏障功能来实现的[48]。四妙方通过调节肠道菌群组成即增加嗜黏蛋白阿克曼菌的相对丰度改善高脂高糖饮食诱导的大鼠NAFLD模型[49]。参苓白术散可以增加双歧杆菌和厌氧菌等产生短链脂肪酸细菌的相对丰度以此降低血清总胆固醇水平并减轻肝脏脂肪变性改善大鼠NAFLD[50]。清化方通过调整肠道菌群的相对丰度和菌群结构减轻高脂饮食诱导的NAFLD大鼠的肝功能障碍和血脂水平[51]。葛根芩连汤通过改善高脂饮食大鼠的肠道菌群变化,引起厚壁菌、梭状芽孢杆菌、乳酸杆菌以及丹毒丝菌的相对丰度增加,说明了葛根芩连汤在治疗NAFLD方面的重要作用[52]。这些说明中药有效成分和中药复方可以增加肠道内有益菌相对丰度,降低有害菌相对丰度,通过调节菌群种类和数量结构来改善NAFLD。疏肝健脾方可以调节肠道菌群特别是Coprococcus(粪球菌属)、Lachnospiraceae-NK4A136group和Ruminococcus(瘤胃球菌属)来改善NAFLD患者的肝功能和糖脂代谢,并在一定程度上降低肝脏脂肪含量[53] 。
2.2 中医药调节SCFAs水平改善NAFLD 人类饮食结构中的膳食纤维(主要存在于植物细胞壁的一类大分子多糖)经过肠道厌氧菌发酵产生SCFAs,使其在肠道微环境中发挥作用,通过与体内内分泌和免疫细胞上的同源G蛋白偶联受体结合发出信号,同时影响组蛋白乙酰化酶和组蛋白去乙酰化酶的活性来诱导基因组的表观遗传变化[54]。SCFAs是宿主热量摄入的主要来源,主要由乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐组成,它们通过激活GLP-2信号传导来增强肠道吸收[55]。有研究表明[56-58],从黄芪中提取的黄芪多糖(APS)具有抗NAFLD作用,具有降血脂、改善胰岛素敏感性和改善代谢风险的功效,虽然APS防治NAFLD的确切机制仍不清楚。研究发现[59],高脂饮食喂养会耗尽脱硫弧菌属中的细菌,并在添加APS的小鼠中富集,尤其是脱硫弧菌属中丰度最高的脱硫弧菌(D.vulgaris),采用靶向代谢组学和宏基因组学测定APS特异性富集的SCFAs和细菌,来自脱硫弧菌属的D.vulgaris不仅富含APS,而且是一种有效的乙酸生成物。葛根芩连汤(GQD)长期以来是用于治疗常见代谢性疾病的传统中药复方,但因其药物成分复杂多样,机制不明确未被广泛应用。近期研究发现[60],GQD和小檗碱在调节肠道菌群、诱导基因表达、缓解全身炎症以及升高SCFAs水平表现出相似效果。实验表明,GQD通过小檗碱改变肠道菌群代谢物SCFAs表达水平发挥抗NAFLD作用。甘草酸可降低厚壁菌门与拟杆菌门的比率以及产生内毒素的细菌丰度,增加有益菌和产生SCFAs细菌的丰度,并促进SCFAs的产生,最终达到改善NAFLD的作用[61,62]。
2.3 中医药调节BAs代谢改善NAFLD BAs是胆固醇在肝脏细胞中合成的类固醇酸,主要包含有胆酸和鹅去氧胆酸(CDCA)。茵陈蒿汤有茵陈蒿、栀子、大黄组成,两千多年来一直广泛用于治疗各种肝胆类疾病。茵陈蒿汤可能是通过调节负责胆汁酸代谢的酶和TGF-β1/Smad/ERK信号通路抑制CDCA诱导的肝星状细胞(HSC)增殖和激活来缓解肝纤维化的[63]。
2.4 中医药调节脂多糖改善NAFLD 诸多研究表明[64-66],肠道内毒素血症(IETM)可能是促进NAFLD发生发展的重要原因。内毒素是一种复杂LPS,通过门静脉进入肝脏,激活模式识别受体,促进非酒精性单纯性肝细胞脂肪性变性向NASH方向进展,从而引发肝脏炎症因子的级联反应,并促进大量炎症介质的释放,从而加重肝损伤和NASH进展[12,67]。参苓白术散作为经典的中药复方,近年来常用于缓解 NAFLD,主要通过降低LPS激活的TLR4/NLRP3信号通路相关蛋白的表达,改变了肝脏组织中某些炎性细胞因子的表达水平发挥抗NAFLD作用[68]。
3 问题与展望
综上所述,NAFLD是多因素、多机制导致的一类疾病,其发病机制尚不十分清楚,目前关注最多的是“多重打击模型”假说。肠道被称为人体最大的免疫器官,肠道菌群作为人体“第二基因组”,其对人体各项生理机能至关重要。通过调节肠道菌群及其代谢物治疗NAFLD可能成为一种主要的治疗手段。近期的研究表明,猪去氧胆酸可以通过增加肠道益生菌物种的丰度,通过肠肝轴促进肝脏脂质分解,上调肝脏FXR,进而改善NAFLD[69]。这些研究都表明,通过调控肠肝轴治疗NAFLD有很大的潜力。
中医药作为综合治疗不可或缺的一部分,具有多组分、多靶点、多通路的特性,可以通过不同方面调控肠道菌群及其代谢物从而治疗NAFLD。但是由于中草药有效成分的复杂性和多样性,其与肠菌及其代谢物的相互作用机制尚不完全清楚。目前中医药通过改善肠道菌群及其代谢物治NAFLD的作 用机制尚且缺乏强有力的循证依据,这为中医药的发展带来了阻碍,未来在NAFLD的机制以及治疗方面有待进一步研究。同时,肠道菌群16SrRNA测序以及代谢组学的应用也为肠肝轴的研究提供了技术支持,能更清楚地了解NAFLD的微观变化,在未来的中医药调控肠-肝轴研究中,可以借助这些现代技术手段,以寻求新的NAFLD治疗方法。
参考文献(略)
资料来源:王丹,惠登城,孙明瑜,等.中医药调节肠道菌群及代谢物治疗NAFLD的研究进展[J].中西医结合肝病杂志,2024,34(7):646-651.
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