肠道微生态与酒精性肝病

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李炜, 邢卉春

首都医科大学附属北京地坛医院 [好文分享:www.666j.com]


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肠道微生态与酒精性肝病


酒精肝病是严重危害人类健康的疾病。在美国大约三分之二的成人饮酒,其中20%属于过度饮酒(男性每周超过14次、女性每周超过7次)。在这些人群中,90%会发展为脂肪肝,进一步发展为脂肪性肝炎、肝纤维化(占50%)及肝硬化(占25%)。约50%的肝硬化是由酒精性肝病所引起。我国20世纪初部分省份调查资料显示,酒精性肝病患病率为0.5%~8.55%;其中40~49岁人群的酒精性肝病患病率最高(达到10%以上)。酒精性肝病占同期肝病住院患者的比例不断上升,从 2000年的2.4%上升至2004年的4.3%;酒精性肝硬化占肝硬化的病因构成比也从1999 年的10.8%上升到2003 年的24.0%。酒精性肝病已成为我国最主要的慢性肝病之一, 是一个不可忽视的公共卫生问题。酒精性肝病的发病机理极其复杂,其中肝脏炎症反应是酒精所致肝损伤由单纯脂肪肝向脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化进展的关建环节。随着人类微生物基因组计划的进展,人们发现肠道生态与人体多个系统的疾病包括炎性肠病、代谢性疾病如肥胖和糖尿病甚至焦虑、抑郁等神经系统疾病及肿瘤的发生、发展都有着相互影响。而对于肝脏,由于解剖结构上与肠道的密切关系,肠道微生态与肝脏疾病之间的互相影响更为密切。越来越多的研究提示酒精性肝病时,肠道微生态失衡包括肠道菌群构成改变、肠道黏膜屏障功能破坏、细菌易位及肠源性内毒素血症从多个环节触发或加重肝脏炎症,在酒精性肝病的发生、发展中发挥重要作用。



1  肠道微生态与肝脏


正常成人肠道中携带有大量细菌(约500~1000种细菌)。其中约99%为厌氧菌,包括双歧杆菌、乳酸杆菌、类杆菌、真杆菌、梭菌等,其次为需氧菌及真菌,此外还有正常的病毒群、螺旋体菌等。通常需氧菌耗氧并产生代谢产物为厌氧菌提供生存条件。已有研究证实肠道正常菌群参与肠腔内碳水化合物(包括纤维素)、氨基酸、脂肪、胆汁、胆固醇、激素、维生素(如尼克酸,叶酸,烟酸,维生素B1、B2、B6、B12及营养物质)等的消化、分解、合成和吸收,对维持机体的正常生理功能及肠黏膜细胞的营养起着重要作用;此外,定植于肠黏膜上皮细胞的肠道正常菌群,通过占位、营养争夺及产生的短链脂肪酸、醋酸、乳酸、小菌素、过氧化氢等抵抗外来菌的定植及生长(称为定植抗力),与完整的肠黏膜上皮细胞共同构成肠黏膜屏障;肠道正常菌群还可以激活肠道免疫系统,对肠壁的免疫功能发挥重要的调节作用。


肝脏是人体最大的腺器官,70%~80%的血供来自门静脉。门静脉血富含自肠道吸收的各种营养物质,同时也含有肠道细菌产生的各种代谢产物、微量的肠源性内毒素及肠道易位的细菌。少量的肠源性内毒素和(或)细菌可刺激肝脏Kupffer细胞,使之保持“觉醒”状态和较强的吞噬潜能。肝脏的多种生物功能均与肠道菌群有着密切的联系。一方面肝脏分泌的结合型胆汁酸在小肠对肠道的外籍菌(致病菌)有抑制作用,游离型胆汁酸在大肠内通过调节pH值而调节肠道菌群平衡。另一方面肠道菌群的代谢产物对肝脏的脂肪、蛋白质、糖、维生素、激素等代谢过程有重要的调节作用;双歧杆菌等产生的酸性代谢产物如乙酸、丁酸等通过肝脏的转化作用参与宿主的能量代谢;肠道有益菌通过其酸性代谢产物还可降低肠道产氨、产尿素酶细菌的生长,并可利用氨作为氮源合成蛋白质,减轻肝脏的解毒负荷。胆汁酸、尿素、激素、药物等物质还可进行肠肝循环参与多种重要的生理功能。可见,肝脏的多种生物学功能与肠道正常微生态之间有着密切的联系。



2  酒精性肝病与肠道微生态平衡


酒精性肝病时肠道菌群无论在数量上、还是菌群构成比均有紊乱。Bode等对饮酒者的空肠液进行培养,发现厌氧菌及需氧菌均较非饮酒的对照组明显增加,显示存在小肠细菌的过度生长。在酒精性肝硬化患者中也观察到类似情况,进一步在酒精性肝损伤动物模型中也证实饮酒可致小肠内细菌过度生长。饮酒后小肠细菌过度生长,其中一些需氧菌会产生乙醇脱氢酶,而使结肠中的乙醛含量明显增加。口服甲硝唑(由于抑制厌氧菌而使需氧菌增加)可致肠腔的乙醛含量增加,相反口服头孢菌素(可抑制肠道中需氧菌)则能避免肠道中乙醛的积累。可见,小肠内过度生长的细菌(主要是需氧菌)可促进内源性及外源性乙醇代谢,使肠腔内及门静脉血中出现高浓度的乙醛而加重肝脏损伤及肠黏膜屏障功能破坏。


饮酒还可以造成肠道菌群的构成比例失衡,进而影响胃肠道、肝脏及全身的生理功能。在酒精暴露的人群中,结肠活组织检查观察到拟杆菌含量减少,变形菌门细菌(主要是革兰阴性杆菌,绝大多数为致病菌,可产生内毒素)含量增加,且与血清内毒素水平升高及肝脏的炎症反应相关。另有研究显示,与乙型肝炎肝硬化或健康对照者相比,酒精性肝硬化患者粪便中普雷沃氏菌、真菌类群显著升高,并伴随着血液真菌β-葡聚糖水平的显著升高。近年来用宏基因组分析也证实摄入酒精还可以使肠道菌群的多样性及优势菌门改变,表现为放线菌、变形杆菌数量增加,厚壁菌门与拟杆菌的比值增加;伴随着肠黏膜通透性增加及内毒素血症的发生。其实在酒精相关的肠道菌群改变中,一个早期变化是近年来证实对身体有保护作用的肠道菌——阿克曼菌的减少。而在严重酒精性肝炎患者肠道柔嫩梭菌群(一种重要的人类肠道菌群的共生菌,具有抗炎及黏膜保护作用)也会相对缺乏。最近有学者用肝硬化生态失调比值(有益的原籍菌与有害的非原籍菌类群丰度比值)来评价肠道微生态失衡的程度,显示肠道菌群紊乱的程度还与饮酒量相关,与肠源性内毒素血症相伴随。


酒精还可引起肠道细菌易位(细菌离开肠道进入到肠外组织如肠系膜淋巴结、肝、肾、血流等)。动物实验显示,在大鼠摄入酒精后7 d就可以检测到细菌易位,这种易位可能在肠道微生物群紊乱前就已发生,提示可能存在肠黏膜屏障功能损伤。有研究显示酒精及其代谢产物乙醛可以直接损伤肠黏膜上皮细胞,同时还可抑制肠道紧密连接蛋白(ZO-1)的表达,造成肠黏膜屏障功能破坏。另研究发现酒精摄入小鼠肠壁细胞Muc2(一种黏液,参与肠壁屏障功能)表达减少。此外,Wang等报道酒精可降低肠上皮REG3凝集素表达。这些均参与肠黏膜屏障功能损害,使肠黏膜通透性增加,在小肠细菌过度生长的基础上,造成细菌、细菌DNA、内毒素、细菌肽聚糖、细菌鞭毛蛋白易位。肠道细菌及细菌成分易位不仅可以造成易位感染,同时诱发炎性细胞因子的产生,进而促进酒精性肝损伤的发生发展。总之,酒精摄入可造成肠道菌群紊乱、肠黏膜屏障功能破坏、肠源性内毒素血症发生及细菌DNA、细菌肽聚糖、细菌鞭毛蛋白等易位,而其中肠源性内毒素血症是肠道微生态严重失衡的表现之一,是诱发全身炎性反应及造成肝脏二次打击的重要因素。


肠道菌群对酒精性肝病的发生发展也产生重要的影响。 Llopis等将重症酒精性肝炎(试验组)、无酒精性肝炎嗜酒者(对照组)的肠道菌群移植到无菌小鼠体内,然后喂食含酒精食物5周。与对照组相比,试验组小鼠肝脏的炎症、坏死更重,且与肠道通透性和肠道菌易位增加相关。试验组小鼠随后再移植无酒精性肝炎嗜酒者的肠道菌群,发现酒精所诱导的肝损伤得到改善。另一研究是把耐酒精的小鼠肠道内的厚壁菌移入到对酒精敏感的小鼠体内,发现其与耐酒精的小鼠一样有预防酒精诱导的拟杆菌枯竭的作用。另外,在动物实验中,用抗菌素干预肠道菌群,可以改变酒精摄入动物肠腔及门静脉血中的乙醛浓度,进一步说明肠道菌群在酒精代谢中的作用。


肠源性细菌还通过其结构成分(病原相关分子模式)激活肝脏中的Kupffer细胞,诱导大量前炎性细胞因子如TNFα、IL-1、IL-6、白三烯、血小板活化因子、氧自由基、一氧化氮等释放的“瀑布”效应,成为刺激和诱导全身性炎症反应、多器官功能衰竭及继发性肝损伤的重要诱因,也是肝病进展为肝硬化、肝癌或肝衰竭的促发因素。病原相关分子模式通过特异性受体如Toll样受体(TLR)激活肝脏的固有免疫细胞。迄今已对4种病原相关分子模式在酒精诱导的肝脏炎症中的作用进行研究,分别是内毒素(活化TLR4)、细菌去甲基化 (CpG) DNA(活化 TLR9)、鞭毛蛋白(活化TLR5)及脂磷壁酸(活化TLR2)。酒精性肝病患者血浆中内毒素及细菌DNA含量增加;肠源性内毒素可以被表达在肝巨噬细胞及其他免疫细胞上的TLR4识别。正常情况下,肝脏巨噬细胞能耐受小量的肠源性内毒素,但在酒精性肝炎时,肝巨噬细胞对内毒素的耐受消失而被激活,诱导产生大量的细胞因子,参与酒精性肝病的发生发展过程。但TLR4不能直接与内毒素结合,而是需要有CD14、髓样分化蛋白2及内毒素结合蛋白的参与。因此,这些分子的活化是酒精诱导肝损伤的关建环节。


可见酒精性肝病时肠道菌群存在着种类、数量、结构以及分布的显著异常。肠道菌群易位、肠源性内毒素血症的发生,进一步促进了酒精性肝病的发生发展,因此,推测通过调节肠道微生态可能对酒精性肝病防治有一定作用。



3  肠道微生态调节剂对酒精性肝病的影响


微生态调节剂包括益生菌、益生元及合生元。已经有大量研究探讨微生态调节剂对酒精所诱导的肝损伤的影响。早在1994年就有学者发现鼠李糖乳杆菌GG株可以降低酒精性肝病患者的肠源性内毒素血症,减轻肝损伤;鼠李糖乳杆菌GG株还可以改善肠壁屏障功能,减轻肠漏。研究显示,酒精性肝病患者,,在常规戒酒及维生素治疗的基础上,短期给予两歧双歧杆菌及植物乳杆菌能明显降低血清ALT、AST水平,还可抑制酒精诱导的变形菌门及放线菌门细菌的过度生长,从而改善肠道微生态状态。另有研究显示用代田株干酪乳杆菌治疗4周,可以改善酒精性肝硬化患者中性粒细胞的吞噬功能。作为益生元的低聚糖可以促进乳酸杆菌及双歧杆菌的生长而发挥微生态调节作用。动物实验发现用低聚果糖可以减轻酒精摄入小鼠肠道细菌的过度生长,通过改善宿主的抗菌蛋白Reg3g从而减轻酒精性脂肪肝。


胆汁酸在维持肠道菌群平衡中发挥非常重要的作用。最近研究显示阻止胆汁酸排向肠道或沉默胆汁酸受体——法尼醇受体(FXR)可促进小肠细菌的过度生长、肠壁通透性增加、肠道细菌易位;而给予奥贝胆酸(FXR的激动剂)处理,可以上调抗菌蛋白血管生成素1 、 α-5 防御素、ZO-1及咬合蛋白的表达,改善肠道菌群构成和肠黏膜屏障、减少细菌易位。此外,奥贝胆酸还可以使肠道菌群向厚壁菌门转变( Firmicutes 包括 Lactobacillus), 而使变形杆菌(Proteobacteria 如 E. coli 及Shigella)的比例减少,同时改善全身及局部炎症、改善肝纤维化。通过调整FXR是否对酒精性肝损伤有治疗作用,还有待进一步研究。 


肠道正常菌群功能的维持不是一个或两个占主导地位的肠道菌负责,而是整个微生物群落构成的肠道微生态,参与人体健康的维持。因此,单独用一个或两个占主导地位的肠道菌治疗疾病的效果就显得非常有限。而健康人的粪菌移植(FMT),可能会发挥更好的作用。近年来,通过FMT来调整患者肠道微生态而达到治疗目的研究崭露头角。英国已批准该疗法的应用。来自健康志愿者的粪便治疗复发性艰难梭菌感染,并取得较高成功率。Bajaj等用FMT治疗复发性肝性脑病,受试者用广谱抗生素治疗5 d后,通过保留灌肠灌注90 ml的FMT,结果患者认知功能显著改善。但FMT对酒精性肝病发生发展的作用尚需进一步深入研究。


酒精性肝病可引起肠道微生态失衡,而肠道微生态失衡又进一步加重肝损伤。对于酒精性肝病的治疗除了重视基础肝病的治疗外,还应从肠道微生态角度出发,调整肠道微生态平衡。已有研究提示通过调整肠道微生态可以改善肝损伤程度。但在酒精性肝病的防治中,如何规范使用微生态制剂,如何选择合适的剂量、剂型及疗程等均值得进一步探讨。     

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