“口-肠-肝轴”在非酒精性脂肪性肝病中的作用

陈璐 杨妙芳 汪芳裕

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)是指在排除酒精及药物等肝损伤原因后,出现的以肝细胞弥漫性脂肪变性为主要特点的临床综合征,在组织学上分为非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎,以及其相关性肝纤维化、肝硬化和肝癌。随着肥胖等代谢综合征的全球流行,我国NAFLD的患病率已经超过全球平均水平,高达29.4%,且呈现低龄化趋势[1]。NAFLD 是代谢综合征的肝脏表现,常伴发肥胖、高脂血症、高血压病、2型糖尿病等疾病,疾病终末期心血管事件的发生率、致残率、致死率明显高于其他慢性肝病,且肝外肿瘤的发生率也显著增高,是人类健康的“隐形杀手”[2]。目前,NAFLD发病机制尚未完全阐明,现有的临床治疗手段效果不佳。新近研究结果表明口腔疾病与NAFLD存在密切联系,口腔菌群紊乱通过调节免疫炎症反应、影响代谢稳态等,在NAFLD的发生与发展中发挥重要作用[3]。因此,本文旨在综述“口-肠-肝轴”在NAFLD中的作用,探究NAFLD新的发病机制与临床治疗新策略。

一、“口-肠-肝轴”在NAFLD中的作用机制

流行病学研究表明,牙周炎、龋齿等口腔疾病与NAFLD发生和发展显著相关[4]。NAFLD和口腔疾病存在共同的危险因素和相似的致病机制,如饮食因素、代谢紊乱和炎症反应等[5]。口腔菌群及炎症可能通过间接途径(“口-肠-肝轴”)和直接途径(“口-肝轴”)促进NAFLD的发生发展(图1)。

口腔菌群通过“口-肠-肝轴”和“口-肝轴”途经促进NAFLD发生和发展。口腔菌群及其毒性成分通过血液循环易位至肝脏,直接促进NAFLD进程,包括肝细胞脂质沉积、胰岛素抵抗、肝星状细胞活化和肝脏慢性炎症等;口腔菌群引起的系统性炎症、免疫细胞和miRNA改变也通过血液循环达到肝脏,影响肝脏正常功能。此外,口腔菌群通过消化道途径影响肠道菌群稳态和破坏肠屏障功能,并通过门静脉促进NAFLD进程。

(一)“口-肠-肝”途径 口腔、肠道与肝脏在解剖和功能上存在密切联系。口腔是消化道的起始,口腔菌群或其代谢产物随食糜进入肠道,影响肠道菌群组成、屏障功能和肠道稳态,进一步通过调节“肠-肝轴”,从而在肝病中发挥重要作用。

口腔疾病与肝脏功能之间的联系早在1950年代左右已被提出[6]。2017年Bajaj在肠-肝轴理论基础上,结合最新的菌群研究结果,首次提出了“口-肠-肝轴”概念,并系统阐述了口腔菌群及其代谢产物通过损伤的肠屏障进入门静脉系统,进一步促进肝硬化及肝移植患者的病情进展并影响其临床预后[7]。

近年来研究表明,口腔炎症及菌群与NAFLD之间存在密切联系。一方面,NAFLD患者中口腔疾病的患病率显著增高,如Iwasaki等证实NAFLD患者牙周袋深度超过4 mm的比率显著高于健康受试者[8]。相关研究结果表明,NAFLD患者及小鼠中牙龈卟啉单胞菌、伴放线放线杆菌等口腔菌群的血清抗体滴度显著升高,且与疾病进程密切相关[9, 10]。另一方面,口腔疾病也显著增加NAFLD患病风险,如中重度牙周炎可促进肝纤维化发生(比值比为2.06)[11]。

脂毒性、氧化应激、肠道菌群紊乱等各种肝内外因素引起的慢性持续性炎症反应是NAFLD的主要病理特征之一,也是疾病进展的标志。相关研究结果证实口腔菌群可易位至肝脏,在肝细胞、巨噬细胞中存活,并激活肝细胞IL-6(interleukin 6)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α, TNF-α)等促炎细胞因子及炎症小体产生和释放,导致组织损伤,为脂肪肝向肝硬化进展奠定基础[12, 13]。同时,口腔菌群也被证明可促进肠道和全身炎症反应[13]。

口腔疾病还可调节肝脏和循环中的免疫反应,增加宿主对NAFLD的易感性。例如,牙龈卟啉单胞菌通过破坏三羧酸循环从而使巨噬细胞M1/M2比例上调[14];牙龈卟啉单胞菌和伴放线放线杆菌促进Th-17分化和IL-17分泌[15];克雷伯菌诱导Th1细胞分化[16],而M1型巨噬细胞、Th17细胞等在NAFLD发生和发展中也发挥了重要作用[17]。此外,口腔菌群可通过侵入或黏附宿主细胞、抑制炎症信号传递等多种机制逃避免疫清除作用,为自身和其他致病菌创造生存条件,进而导致慢性系统性炎症反应,促进疾病的发生和发展[18]。

另一方面,“肠-肝轴”通过门静脉、胆汁循环、体循环等途径在NAFLD、酒精性肝病、肝硬化等肝脏疾病中的影响已被普遍接受。近年来相关研究结果显示,口腔感染可显著影响肠道稳态,包括菌群多样性下降、菌群组成及代谢功能改变、肠屏障破坏等,进而促进NAFLD疾病进展[19, 20]。小鼠肠道菌群16S rRNA焦磷酸测序结果显示牙龈卟啉单胞菌感染后肠道菌群多样性显著降低,共生菌群及短链脂肪酸等代谢产物显著减少,并加重饮食诱导的肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗[19]。牙龈卟啉单胞菌口服灌胃小鼠和刺激体外肠上皮细胞均显示Tjp-1、Tjp-2等紧密连接蛋白表达降低,导致肠上皮间屏障被破坏和肠道炎症加重[20]。

值得注意的是,“口-肠-肝轴”是一个双向作用的通路,肝脏和肠道的功能也会影响口腔健康。相关研究证实,代谢紊乱可促进牙周炎进程和口腔菌群失调[21],肠道pH异常及胆汁代谢紊乱可促进口腔菌群易位[22]等。口、肠、肝之间的相互作用,进一步促进NAFLD的疾病进展。因此,靶向“口-肠-肝轴”,阻断恶性循环,可望成为延缓NAFLD病情、改善疾病预后的新策略。

(二)“口-肝”途径 口腔菌群感染可促进肝细胞内甘油三酯过度沉积,后者是脂肪肝的特征性病理表现。脂肪肝体内外模型中的研究结果显示,伴放线聚集杆菌、牙龈卟啉单胞菌等口腔菌群感染促进肝细胞甘油三酯积累、脂滴形成和脂肪变性[23, 12, 10],而肝细胞内形成的脂滴也反过来保护口腔菌群免于自噬溶酶体的清除[24]。肝脂肪堆积会加重线粒体代谢负荷、引起氧化应激和内质网应激,进一步促进NAFLD进展[25]。但口腔菌群对肝细胞线粒体和内质网功能影响的相关研究缺乏,需要进一步研究。

另一方面,牙龈卟啉单胞菌、伴放线放线杆菌等口腔菌群可促进胰岛素抵抗,影响葡萄糖代谢[26, 10, 27]。例如,牙龈卟啉单胞菌可抑制肝细胞胰岛素信号途径上关键分子的磷酸化和活化,包括胰岛素受体底物、糖原合成酶激酶和FoxO1等,导致胰岛素抵抗,影响肝细胞代谢功能[26, 27]。

肝间质细胞在正常肝脏功能中也有重要作用,其中肝星状细胞(hepatic stellate cells, HSC)活化和分泌细胞外基质参与NAFLD进展为肝纤维化的关键过程,而口腔菌群可直接或间接地促进这个过程。口腔菌群可与HSC表面受体结合,促进转化生长因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)的自分泌或旁分泌,进而激活Smad等下游信号分子,引起HSC活化[28]。口腔菌群还能促进HSC分泌半乳糖凝集素-3,后者直接促进HSC活化或增加HSC对TGF-β的敏感性[28]。此外,口腔菌群引起的免疫炎症反应在HSC活化中也有重要作用[29]。

二、基于“口-肠-肝轴”的治疗

NAFLD目前主要的治疗方法是生活方式干预,如控制食物摄入量、改善饮食结构以及增加运动和能量消耗等,但疗效并不确切。“口-肠-肝轴”的提出为NAFLD治疗提供了新的策略。

(一)基于口腔炎症和菌群治疗NAFLD 增加刷牙频率、牙周治疗等改善口腔卫生的干预方法,在NAFLD治疗中有一定作用[30, 31]。韩国进行的横断面研究结果显示,刷牙频率与NAFLD患病率呈负相关趋势[31];而另一项多中心临床试验结果显示,相较刷牙组,牙周治疗组的丙氨酸氨基转移酶水平和牙龈卟啉单胞菌IgG抗体滴度下降更加明显[30]。

调节口腔菌群的治疗也可缓解NAFLD疾病进程。研究表明阿奇霉素局部或全身应用可显著抑制牙龈卟啉单胞菌引起的肝脏炎症和纤维化[32],但是广谱抗生素对菌群稳态影响较大,在NAFLD的治疗中尚有争议。植物成分(如菠萝蛋白酶等)可通过改善口腔菌群紊乱,缓解牙周炎及其引起的肝脂肪变性[33]。值得一提的是,靶向口腔菌群治疗的药物,如抗牙龈卟啉单胞菌鞭毛抗体、牙龈卟啉单胞菌牙龈蛋白酶小分子抑制剂等在类风湿性关节炎、阿尔茨海默病等口腔相关的系统性疾病中都有明显治疗效果[34, 35],但是在NAFLD患者中口腔菌群靶向治疗的相关研究仍然缺乏,需要进一步的研究。

(二)基于肠道菌群治疗NAFLD 服用益生菌、益生元、合生元是传统的调节肠道菌群的治疗方法,在NAFLD等消化系统疾病中应用广泛[36]。合生元相较益生菌更加安全和方便保存,具有消炎、抗菌、免疫调节、影响代谢等特性,近年来在肝脏疾病治疗中受到广泛关注[37]。益生菌、合生元等在龋齿、牙周炎等口腔疾病也有很大应用前景,可改善相关炎症和菌群失调[38, 39]。此外,粪便微生物移植也是重建肠道菌群稳态的方法之一,通过调节肠道菌群和代谢,减缓NAFLD进展[40]。

与广谱抗生素不同,利福昔明是一种仅在肠道发挥抗菌活性的非全身性抗生素,可通过改善肠道菌群和胆汁代谢稳态,进而抑制肝脏脂肪变性和炎症[41]。FX受体激动剂(如奥贝胆酸)在NAFLD治疗中也有显著疗效,可显著缓解代谢障碍、肠道炎症和菌群紊乱[42]。此外,改善肠道通透性可作为治疗NAFLD的新策略。动物研究表明,戊糖乳杆菌可通过激活免疫反应调节肠道屏障和通透性,进而抑制饮食诱导的胰岛素抵抗、肝脂肪变性和肝纤维化[43]。Kessoku等进行的临床随机对照试验则证明,口服鲁比前列酮可通过改善肠道通透性,从而显著缓解NAFLD患者的肝脏脂肪积累和功能损害[44]。

三、结语和展望

综上所述,口腔菌群通过“口-肠-肝轴”调节炎症反应、肠道稳态及肝脏细胞功能等,促进NAFLD的发生和发展。唾液检测口腔菌群及炎症指标是无创操作,可能为NAFLD筛查、分型及预后提供新的方法。保持口腔卫生、积极防治牙周疾病或许是防治NAFLD的关键措施。但是目前“口-肠-肝轴”的相关机制探索仍未完全阐明,需要进一步精确、靶向的特定菌群的相关机制探索和临床试验。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。