肠道菌群对宿主代谢和炎症反应的影响

肠道菌群主要通过影响宿主能量代谢，增加宿主营养吸收；影响肠道屏障功能，促进肝脏炎症反应；调节胆汁酸和胆碱等代谢产物，增加肝脏毒性损伤等途径参与NAFLD的发生、发展。

NAFLD患者多并发肥胖和（或）糖尿病。肥胖和胰岛素抵抗是NAFLD发病的独立危险因子，并与肠道菌群的变化显著相关。肠道菌群通过影响宿主能量吸收是形成肥胖和脂肪肝的重要因素。研究表明无菌小鼠不会出现高脂饮食引起的体重增加和肥胖。肥胖者的肠道细菌产生的消化酶能够消化食物中难以消化的膳食纤维，使宿主获得额外热量。此外，肠道细菌抑制肠上皮细胞合成和分泌饥饿诱导的脂肪细胞因子（fasting-induced adipocyte factor，FIAF），脂肪细胞因子也被称为血管生成素样-4，可引起脂蛋白脂肪合成酶活性升高及甘油三酯合成增加，并在肝脏中积累，导致肝脏脂肪变。

肠道菌群与宿主通常是通过代谢产物进行相互调节。内源性乙醇是肠道细菌分解代谢的重要产物之一。与正常动物相比，肥胖动物呼出气体中乙醇浓度明显升高（Cope et al，2000）。确实，在NASH患者的粪便和血液中乙醇含量也明显增高（Zhu et al，2013）。乙醇被吸收后通过门静脉血到达肝脏，导致甘油三酯聚集于肝细胞中，并通过产生活性氧触发肝脏炎症反应，使已有脂肪沉积的肝脏发生二次打击。

表14-1　NAFLD和NASH患者肠道菌群变化

续表

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肠道菌群通过调节胆碱代谢参与NAFLD的发生和发展。磷脂酰胆碱是极低密度脂蛋白装配和分泌所必需的物质，胆碱缺乏可以导致极低密度脂蛋白分泌减少，并在肝脏内大量沉积，形成脂肪肝。长期以来，人们认为NAFLD发病与饮食中缺乏胆碱相关，并采用胆碱缺乏的饮食成功构建了啮齿动物的NASH模型。然而，正常饮食并不会导致胆碱缺乏，而高脂肪饮食中胆碱含量甚至超过正常含量。但高脂饮食可以塑造特定的肠道菌群结构，其中包括嗜胆碱细菌的增加，嗜胆碱菌将膳食中胆碱转化为三甲胺，使循环血中磷脂酰胆碱含量减少，导致肝脏内极低密度脂蛋白分泌减少，肝细胞中甘油三酯沉积；同时，血浆高水平的三甲胺及其在肝脏的代谢产物氧化三甲胺是NAFLD患者并发动脉粥样硬化和心脑血管疾病的重要因素。一项前瞻性临床研究发现，经过42天胆碱缺乏的饮食后，肠道中γ-变形菌纲的丰度明显降低，提示γ-变形菌纲可能属于肠道中嗜胆碱细菌。肠道中γ-变形菌丰度升高者对胆碱缺乏更敏感，促进NAFLD的发生（Spencer et al，2011）。

肠道菌群也通过调节胆汁酸代谢参与NAFLD的发生和发展。初级胆汁酸与NAFLD脂肪变性程度以及NASH的纤维化程度相关，因为初级胆汁酸可增加肠黏膜通透性，导致内毒素血症，使NAFLD病情加重。另外，胆汁酸还调控多种受体，包括法尼醇X受体（FXR）、TGR5等。Jiang等研究发现，在小鼠高脂模型中，肝脏合成牛磺-β-鼠胆酸（tauro-β-muricholic acid，T-β-MCA）增多，T-β-MCA在回肠中转化为鼠胆酸（MAC），后者激活FXR，并促进神经酰胺释放，进而激活SREBP-1C，导致脂肪的从头合成增加；而抗生素处理后，小鼠肝脏脂肪变性可发生逆转（Jiang et al，2015）。NASH患者胆汁酸合成量比正常对照者增多，初级胆汁酸与次级胆汁酸之比高于正常组。研究发现Clostridium.leptum与牛磺胆酸成正比，与胆酸及鹅脱氧胆酸成反比，提示C.leptum可能有助于将初级胆汁酸转化为次级胆汁酸，在NAFLD中发挥保护作用。

肠道炎症与NAFLD发生密切相关。肠道炎症导致肠黏膜通透性增加，肠腔内的微生物及其产物发生肠漏和移位，通过门脉循环进入肝脏，造成肝脏损害。肥胖人群中不仅NAFLD的发病率高，而且往往伴有结直肠黏膜炎症；肥胖者通过饮食控制体重，不仅可以减轻脂肪肝的程度，而且明显降低结直肠炎症。肠道炎症取决于肠道菌群的存在，高脂饮食可以诱导小鼠肠上皮细胞NF-κB活性增加以及TNF表达上调，促进肠道炎症反应，但无菌小鼠却可以免遭肠道炎症损伤。

细菌内毒素是革兰阴性菌细胞壁上的LPS和蛋白的复合物，当细菌死亡或自溶后便会释放出LPS和内毒素，这是NAFLD发生发展的重要因素。LPS和内毒素通过门静脉循环到达肝脏，引起炎症及其他效应。Toll样受体（TLR）属于模式识别受体，可对病原相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）进行识别，并激活下游的信号通路，释放炎症介质，导致肝细胞炎症损伤。TLR4广泛分布于肝细胞和库普弗细胞膜上，NAFLD早期，小鼠肝细胞的TLR4/MyD88信号通路异常激活，导致游离脂肪酸表达增加，促进肝脏炎症反应（Li et al，2011）。在NAFLD病程中，肠道细菌过度生长、肠黏膜通透性增加以及宿主肥胖等因素，导致肠道内细菌产物（LPS和内毒素）超负荷、细菌产物移位以及宿主肝细胞对内毒素敏感性增加，引起肝细胞损伤，更易进展为NASH。炎症小体是肠道固有免疫的重要组成部分，通过识别PAMPs和损伤相关分子模式（damageassociated molecular patterns，DAMPs），诱导细胞因子及炎症介质释放，引起细胞炎症反应，在肠道免疫和肠道炎症发生过程中起到重要作用。NLRs（NOD-like receptors）属于PAMPs识别受体，通过识别病原微生物信号、组装炎症小体、激活caspase-1以及促进IL-1β成熟、释放，促进NAFLD发生和发展。NLRP3通路是单纯脂肪肝进展到脂肪性肝炎、肝纤维化的重要信号通路。NLRP6主要表达于小肠上皮细胞，与肠道菌群紊乱密切相关。肠道菌群失衡（普雷沃氏菌科和紫单胞菌科）促进肠黏膜上皮细胞NLRP6活化，并释放IL-1β，导致肠黏膜炎症损伤，肠道屏障功能降低，在NAFLD中发挥重要作用。

总之，饮食和宿主引起的肠道菌群的变化通过微生物产物的易位或细菌代谢物的吸收，最终通过肠-肝轴在NAFLD发生发展中发挥重要作用。宿主与微生物在肠道中相互作用可改变肠道的微生态平衡并影响肝脏病变（图14-1）。