肝病引起的肠道炎症和屏障功能障碍解析

（一）肠道微生物与肠黏膜上皮屏障破坏

生理情况下上皮细胞相互紧密连接形成生理屏障，使细菌和系统循环很少接触。杯状细胞分泌糖蛋白形成黏液层覆盖上皮，这个黏液层由内外两层组成。外层是松黏液层，含有大量细菌，为共生菌提供一个理想的生存场所，黏蛋白-2葡聚糖是重要的能量来源。内层是无菌的坚固稠密的黏液层，可防止细菌与上皮细胞直接接触。

共生菌对保持肠屏障完整性可能有益，如艾克曼菌（Akkermamsia Muciniphila），这些有益菌粘连至肠细胞，可保持正常的屏障功能。嗜黏蛋白-艾克曼菌是一种从粪便中分离到的严格厌氧肠道菌，可以利用肠道黏蛋白，其主要功能是调节肠道内黏液厚度和维持肠道完整性，它与肥胖、糖尿病、炎症和代谢紊乱呈负相关。

抗菌分子包括防御素（dofensins）、抗菌肽溶酶体、C型凝集素等可阻止细菌与上皮细胞的相互作用。抗菌蛋白通过溶酶体或非酶抗菌分子如防御素、抗菌肽等把细菌杀死。再生胰岛衍生蛋白3γ（regenerated islet derived protein 3 gamma，Reg3γ）是一种C型凝集素，在TLR-依存方式和TLR、TLR5配体引起Reg3g表达。研究证实Reg3g缺乏的小鼠肠上皮细胞，特别是内黏液层的上皮细胞上有细菌定植增加，揭示Reg3g在上皮细胞和肠菌隔离上的重要作用。

肠道屏障功能破坏后，细菌和细菌产物从肠腔到达固有层，其机制是许多细菌易位通过微褶细胞（micropleated cells，M-细胞）、细菌蛋白与M-细胞特异的相互作用后经内化、跨细胞转运，有些病原体可改变紧密连接分子，因而改变细胞旁渗透性，而还有些细菌激活肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase，MLCK），引起紧密连接破坏。细菌在多大程度上可导致肝硬化前进展现在尚不明了。

研究指出，TNF导致肠屏障功能障碍具有重要作用，TNF-1信号途径和下游事件是通过MLCK激活肠细胞导致上皮屏障功能障碍。TNF由单核细胞和巨噬细胞产生。TNFR-1信号导致紧密连接蛋白丢失和降低屏障功能，增加细菌产物的易位，尤其重要的是肠炎症、肠渗漏、病理性细菌易位是取决于生态失衡的严重程度，不吸收的抗菌素可阻止所有这些改变。活性氧（ROS）也与引起肠炎症密切相关，随后肠屏障破坏和肝损伤发生。CYP2E1介导ROS反应也可促进肠渗透性增加。

（二）肠道微生物引起肠道与肝的炎症

人的肠道含有数万亿不同种属细菌与宿主共生在一个稳定的环境中，新近几年证明指出，肠道微生物代表一个重要的环境因子，一旦失衡则可能导致NAFLD发生。细菌对食物消化、营养吸收、合成维生素、肠道淋巴样结构发育、防止病菌定植等有重要作用，宿主给细菌提供营养和发展的空间，一旦细菌组成或功能改变（生态失衡）即可能引起疾病发生。

许多不同的因子可改变细菌组成，包括基因因子、饮食和其他环境因子。炎症或NOD样［核苷酸结合寡聚化结构域受体（NLRP）］缺陷给小鼠提供了一个生态失衡的遗传模式。NALP3是先天免疫系统的一个组成部分，其功能是识别病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMP）的病原识别受体（PRR）。NLRP炎症小体是NALP在胞内识别胞内PAMP后与适配器凋亡相关斑点样蛋白（ASC）以半胱酸天冬氨酸蛋白酶（Caspase）前体等分子结合形成的蛋白复合物，活化后促进IL-1β、前IL-18或IL-33等炎症因子的成熟和释放，主要是炎症小体成分NLRP6的缺乏导致肠菌生态失衡，特别是头孢普氏菌和灰斑Caspase病菌的增加，在NLRP3和NLRP6缺乏的小鼠通过上皮细胞趋化因子配体5［chemokine（C-C motif）ligand 5，CCL5］诱导引起结肠炎症。CCL5募集多样化的先天和适应免疫细胞进一步促进炎症发生。TLR抵抗LPS和细菌易位至门静脉和肝。这些细菌产物在肝与TLR-4和TLR-9结合，引起信号下调致使NAFLD进展到NASH。细菌生态失衡引起肠炎症，细菌产物进一步通过门静脉易位到肝，增加肝病的进展。给小鼠喂食高脂肪也伴有肠炎症增加，高脂肪饮食和肠道微生物之间相互作用促进炎症发生。(www.xing528.com)

一旦肠炎症成为慢性，主要的严重后果是肠黏膜上皮屏障遭到破坏，导致渗透性增加，致使细菌和它的产物易位至门脉循环后到达肝引起炎症反应，加剧NAFLD和NASH。

肠道微生物能够通过特定分子与宿主细胞相互作用称为识别受体模式（pattern recognition receptor，PRR）这些PPR将识别细菌和其他无效的特殊分子模式，即病原相关分子模式。Cani等发现肠道微生物从一开始就涉及胰岛素抵抗、低度炎症和糖尿病把TLR信号途径激活，他们发现革兰阴性菌脂多糖在血循环极低水平即可触发低度炎症和葡萄糖代谢，这个现象叫代谢内毒素血症。

图14-3　NAFLD、NASH进展模式

HFD，高脂肪饮食；PAMP，病原菌相关分子模式；VOC，不稳定有机化合物

在内源性或外源性PAMP或损害相关分子模式（DAMP），炎症小体被认为是一个关键的传感器，它们控制炎症前细胞因子如前IL-1B和前IL-18的开环。基因炎症小体缺乏引起肠道菌群组成改变，证实生态失衡导致了细菌产物在门脉循环的异常积聚，致使进一步增加肝脂肪变，而且证实炎症在NAFLD的一开始即出现。

最近Duparc等研究髓样分化初级反应基因88（myeloid differentiation primary response gene88，MyD88），他们发现肝细胞特异性缺乏的小鼠对葡萄糖不耐受，肝脂肪蓄积和肝对胰岛素对抗易感与体重和肥胖无关。此外，此缺失严重影响肠道微生物组成，因此指出宿主基因塑造肠道微生物群，反过来改变宿主的新陈代谢。同时发现肝细胞MyD88调控胆汁酸合成和几种脂质的生物活性，参与葡萄糖、脂质代谢和炎症的调控。生态失衡可触发肠道炎症和损害肠道屏障，细菌产物通过门脉血流到达肝脏，引起肝脏炎症和导致NAFLD和NASH进展。

在生理情况下肠道微生物调节肝转录、蛋白质组学和代谢，最值得注意的是细胞色素P453a下调介导xenobiotic（异型生物质的）代谢。肠道微生物也调节肝基因表达的节律性，可能是通过细菌代谢，如丁酸和丙酸可能是表观遗传调节。此外，宿主激素产生，如原发性胆汁酸和胰高糖素样肽-1被肠道微生物改变，在人细菌影响代谢途径是个关键。肠道微生物涉及肥胖、多发性硬化（multiple sclerosis，MS）、NAFLD进展，新近提出黄酮类化合物（flavonoid）、檞皮素（quercetin）可有力调节肠道微生物组成。宏基因组学研究显示，高脂肪饮食（high-fat diet，HDF）引起肠道微生物生态失衡，厚壁菌门/拟杆菌门和革兰阴性菌比例增加，伴有内毒素血症、肠屏障功能障碍，由于肠-肝轴改变，引起炎症基因过度表达。细菌生态失衡介导TLR-4-NF-κB信号途径激活，导致炎症反应和引起内质网应激途径激活。檞皮素可逆转肠道微生物生态失衡和细菌生态失衡引起的TLR-4-NF-κB信号途径激活，对高脂肪饮食的小鼠起到保护作用，从而达到减轻炎症和脂肪蓄积的效果。