益生菌在ALD中的机制及作用

尽管对益生菌治疗实验性和人ALD的有效性进行了大量的研究，但益生菌的作用机制仍不清楚。迄今为止，已经提出了几种重要的机制，包括改变肠道微生物群、改善肠上皮屏障功能、调节免疫系统和炎症以及改变肝脏脂质稳态。这些机制涉及肠道和肝脏组织的基因表达调控。图15-7总结了ALD中益生菌功能的多种拟议机制（图15-7，见彩图）。

改变肠道微生物群被广泛认为是益生菌功能的主要机制之一。对患有ALD的大鼠进行的一项研究显示，结肠腔内容物中存在生物合成，通过益生菌和益生元治疗可以预防这种情况。其他几项研究也表明，益生菌的补充可以恢复肠道微生物群的稳态，并减轻乙醇引起的肝损伤。Li等证明，在喂食6周乙醇疗程加上2周持续乙醇摄入的LGG（鼠李糖乳杆菌）治疗的小鼠中，LGG积极地改善了乙醇诱导的生物合成障碍具有积极的调节作用。慢性乙醇喂养导致类杆菌和厚壁菌门的数量减少，副杆菌属和放线菌门的数量成比例增加。革兰阴性耐碱产碱菌和革兰阳性棒状杆菌是扩张最快的细菌属。与微生物群的定性和定量变化同时，乙醇导致血浆内毒素、粪便pH、肝脏炎症和损伤的增加。值得注意的是，补充LGG可防止乙醇引起的微生物群和肝脏的致病性变化（图15-7，见彩图）。显然，由于微生物群在肠-肝轴中的关键作用，肠道微生物群的恢复有助于益生菌在ALD中的有益作用。

肠道细菌的主要功能之一是代谢食物，产生对宿主有益（或有害）的代谢物。在最近的研究，采用代谢组学方法，证明了十七烷酸（C17∶0），一种仅由细菌产生的长链脂肪酸，通过乙醇摄入减少和益生菌治疗而增加。有趣的是，补充十七烷酸可减弱小鼠的ALD。此外，短链脂肪酸在肠道中有多种作用，包括作为能量来源和免疫调节，乙醇降低，益生菌增加。同时发现益生菌的补充使肝脏和肠道中几种氨基酸的丰度正常化。这些结果表明，LGG-S通过增加肠道脂肪酸和氨基酸代谢的机制来减弱ALD的作用。

在多种疾病情况下，肠屏障功能和内毒素血症是肠-肝轴的中心。在NAFLD和ALD中，益生菌给药被证明可以加强肠屏障，降低内毒素水平。肠上皮屏障是由细胞、物理和化学成分组成的复杂系统。上皮细胞形成一层由紧密连接（TJ）密封的细胞旁空间的内衬，这层被保护性黏蛋白层覆盖，物理上阻止大多数颗粒与上皮细胞直接接触。饮酒，无论是急性暴饮还是慢性暴饮，都会在多个层面上直接影响肠道屏障，包括紧密连接、黏蛋白产生，以及炎症细胞向肠壁的募集和激活。益生菌LGG和LGG-S对上皮细胞通透性和肝脂肪变性有重要的影响。益生菌增加了紧密连接蛋白claudin-1、ZO-1和闭塞蛋白在蛋白质和mRNA水平的表达，降低肠道通透性，使屏障功能正常化。此外，还发现LGG和LGG-s能恢复黏液相关基因的表达，包括肠三叶因子（ITF）、P-糖蛋白（P-gp）和cathelin相关抗菌肽（cathelin recathelin AMP，CRAMP抗微生物与肽前体相关抗菌肽），这些基因在小鼠体内因酒精摄入而降低。

肠道细菌通过细胞色素P450 2E1（CYP2E1）将乙醇代谢为乙醛，产生大量的活性氧（ROS），从而破坏肠道屏障成分，包括黏液层和紧密连接。最近的一项研究还表明，细菌代谢产生内源性乙醇，这也可能对肠道屏障产生有害影响。因此，应用益生菌可以通过调节某些肠道细菌来促进肠道屏障功能，从而降低肠道内乙醇和活性氧的代谢。肠炎症细胞如肥大细胞也影响乙醇诱导的上皮屏障功能障碍。乙醇诱导的屏障功能障碍与局部和全身产生的促炎性细胞因子，如TNF-α和IL-1β有关。几项研究表明，益生菌可降低乙醇诱导的全身和肠道肿瘤坏死因子-α和IL-1β水平，这可能有助于益生菌对ALD肠道屏障完整性的有益影响。(www.xing528.com)

肠内的乙醇代谢可导致组织缺氧，从而引发主转录因子缺氧诱导因子（HIF）的诱导。HIF是维持屏障功能的重要机制。通过调节ITF产生和稳定、P-糖蛋白（多药耐药性蛋白转运体，P-gp）清除外源性以及各种其他核苷酸信号通路，这些对维持屏障功能均很重要。然而，酒精诱导的ROS可能损害HIF的代偿作用，导致屏障功能障碍。LGG可恢复ALD小鼠肠道HIF的表达和功能。此外，另一个重要的HIF靶点，CRAMP的肠道水平因酒精暴露而降低，通过LGG-S治疗则增加，这意味着益生菌在ALD中调节肠道微生物群的潜在作用。其他研究报告，长期酒精暴露可降低抗菌蛋白RegⅢγ和RegⅢβ的表达，这可能有助于肠道菌群的定量和定性变化，益生元治疗可部分恢复RegⅢγ水平，从而减少肠道细菌过度生长，改善酒精性脂肪肝炎。最近的一项研究发现，一个主要的紧密连接分子紧密连接蛋白-1（claudin-1）是一个HIF转录靶点，这表明益生菌可以通过HIF紧密连接轴直接保护肠道屏障。

除了ALD的肠道机制外，益生菌还通过TLR作用于免疫系统。在ALD的小鼠模型中，两周补充LGG可以减轻ALD小鼠的肝脏炎症，显著降低TNF-α的表达。研究还证明，在使用人外周血单核细胞源巨噬细胞的体外系统中，与乙醇原液共同孵育，脂多糖和鞭毛蛋白均诱导TNF-α的产生，并且LGG-S以剂量依赖性方式减少了这种诱导。

最近的一项研究进一步证明益生菌可以作为调节肝脏脂质代谢和凋亡细胞死亡中发挥直接介质作用。LGG-S可防止乙醇增加脂肪生成相关基因的表达，而乙醇减少脂肪酸β-氧化相关基因的表达。重要的是，这些脂质调节作用是通过益生菌对腺苷一磷酸激活蛋白激酶（AMPK）磷酸化的作用介导的。LGG-S还可降低Bax的表达，增加BCL-2的表达，从而减弱了乙醇诱导的肝细胞凋亡。因此，益生菌可能通过调节肝脏AMPK活化和Bax/BCL-2介导的肝细胞凋亡发挥其有益作用。

肌球蛋白轻链激酶（myosin light chain kinase，MLCK）是TNF-α的下游靶点。饮酒后，MLCK可在肠上皮细胞中磷酸化，从而在调节上皮屏障完整性方面发挥重要作用。Ma等发现乙醇可以刺激Caco-2细胞的MLCK活化和单层通透性，而MLCK抑制剂ML-7可以有效抑制其活化和单层通透性。在结肠炎模型中使用MLCK肠道上皮特异性转基因（Tg）小鼠也证实了类似的结果。与对照组相比，转基因小鼠表现出明显的屏障丧失和更严重的结肠炎。最近，Chen等进一步证明了对慢性乙醇喂养的小鼠肠屏障功能障碍和肝病的部分贡献。益生菌是否通过抑制ALD中的MLCK发挥其有益作用尚未得到证实，但Sun及其同事最近发表的一项研究表明，嗜酸乳杆菌治疗创伤性脑损伤（traumatic brain injury，TBI）小鼠可以通过降低MLCK浓度途径能有效地防止间质细胞的损伤，改善回肠末端绒毛形态。