编译：萌依依，编辑：小菌菌、江舜尧。

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1 肠道微生物在非酒精性脂肪肝（NAFLD）发生发展中的作用机理

2 传统益生菌在NAFLD治疗中的作用效果（体内和临床）

3 4种新型益生菌（NGPs）应用于NAFLD的潜在益处

1 肠道微生物在NAFLD中的作用

肠道微生物中优势菌群来自细菌门、类杆菌属、放线菌属和变形杆菌属。肠道微生物可通过多种机制加重非酒精性脂肪性肝病，包括改变饮食中的能量吸收能力，影响脂肪生成和短链脂肪酸合成途径，改变胆碱和胆汁酸代谢信号通路，增加肠道通透性和炎症以及在肠道内产生内源性乙醇（图1）。

图1非酒精性脂肪肝的病理机制和益生菌干预非酒精性脂肪肝功能。

1.1能量收集能力的改变

NAFLD通常与肥胖有关。动物研究已经证明了肠道微生物在从饮食食物中获取能量的关键作用；与野生型小鼠相比，无菌小鼠在食用高脂肪饮食(HFD)时不太容易发生肥胖。而将野生型小鼠的微生物群移植到无菌小鼠后，体脂质量和胰岛素抵抗显著增加。因此，肠道微生物可能有助于从食物中获取额外能量，从而导致NAFLD的发生。

1.2 新生脂肪生成与短链脂肪酸

NAFLD通常与肥胖有关。动物研究已经证明了肠道微生物区系在从饮食食物中获取能量的关键作用；与野生型小鼠相比，无菌小鼠在食用高脂肪饮食(HFD)时不太容易发生肥胖。然而，在将野生型小鼠的微生物群移植到无菌小鼠后，体脂质量和胰岛素抵抗显著增加。因此，肠道微生物可能有助于从食物中获取额外能量，从而导致非酒精性脂肪肝(NAFLD)的发生。

1.3 胆碱和胆汁酸代谢的改变

胆碱在脂质代谢中起着重要的作用，它能促进肝细胞中的脂质运输，从而防止肝脏中的异常脂质堆积。事实上，饮食中胆碱的含量会影响伽马蛋白细菌和白僵菌的组成和丰度，这两种细菌与非酒精性脂肪肝的发生有关。此外，肠道微生物能够将胆碱转化为三甲胺氧化物，从而导致肝脏炎症和损伤，从而加重非酒精性脂肪肝。

胆汁酸是由肝细胞中的胆固醇合成的，又肠道菌群代谢成次级胆汁酸。初级胆汁酸能够维持肠道屏障，防止细菌移位。此外，胆汁酸激活法尼醇X受体(FXR)和G蛋白偶联的胆汁酸受体1(TGR5)，并通过这些内源性受体调节脂质和葡萄糖代谢以及能量消耗。

1.4 肠道通透性增加和炎症

肠道和肝脏通过肠肝轴进行沟通，肠肝轴由肠道、肝脏和肠道屏障组成。

肠道屏障功能障碍和肠道微生物失调在肝病的病理生理学中都起着重要作用。事实上，与脂肪变性儿童相比，脂肪性肝炎儿童的肠道通透性更高，这表明肠道通透性水平也取决于NAFLD的不同阶段。

小肠细菌过度生长和炎症是NAFLD肠道通透性增高的主要原因。它可以诱导细菌从肠道移位到门静脉循环，从而导致肝脏损伤。脂多糖(LPS)是革兰氏阴性菌细胞膜的主要成分，会刺激巨噬细胞和单核细胞产生促炎和促纤维化的细胞因子(如TNF-α和IL-8)，这也会触发肝脏中性粒细胞和单核细胞的募集，导致肝损伤和全身炎症。

1.5 内源乙醇的生产

尽管根据定义，被诊断为NAFLD的人没有摄入过量的酒精，但患有NASH的儿童和青少年的血清酒精浓度升高。观察到肠道中产酒菌(例如大肠杆菌)丰度的增加被假设为过量乙醇的来源。肠道微生物衍生的乙醇通过激活甾醇调节元件结合蛋白-1(SREBP-1)增加肝脏脂肪生成，从而导致脂肪变性。此外，乙醇会损害肠道屏障，导致细菌移位增加和肝脏炎症。

2 益生菌和益生菌功能

益生菌被联合国粮食及农业组织(FAO)和世界卫生组织(WHO)定义为“活菌，当给予足够的量时会给宿主带来健康益处”。常用的益生菌又称传统益生菌，主要是双歧杆菌和乳杆菌属。当前一类名为“NGPs”的新型益生菌正在涌现，其中包括粘液杆菌Akkermansia (A.) muciniphila， 粪杆菌Faecalibacterium(F.) prausnitzii、拟杆菌属Bacteroides (B.) fragilis。

人体的影响包括改变肠道微生物，改善肠道屏障功能，增加对粘膜和上皮的竞争性粘附，以及调节肠道相关淋巴免疫系统 (图1)。在啮齿动物NAFLD模型和NASH患者中都检测到双歧杆菌水平降低。益生菌对许多研究已经证明了益生菌对动物和NAFLD患者的有益效果(表1和表2)。

表1 传统益生菌在动物实验中显示出改善非酒精性脂肪肝的作用

表2 传统益生菌在非酒精性脂肪肝临床治疗中的应用

3 传统益生菌在NAFLD治疗中的作用

3.1 体内研究

降低肝甘油三酯(TG)被认为是减缓NAFLD的途径之一。几项体内研究表明，益生菌可以有效降低脂肪含量治疗脂肪肝。例如，一项对HFD诱导的非酒精性脂肪肝(NAFLD)大鼠的研究表明，Lactobacillus（L）Plantarum NCU116治疗5周后，脂肪堆积水平降低，肝功能恢复。其作用机制可能包括上调脂肪分解和脂肪酸氧化相关基因的表达及下调脂肪生成。另一项研究表明， L.rhamnosus GG，LGG与plantarumWCFS1 共用可通过上调参与调节肝脏胆固醇代谢的基因--胆固醇7α羟化酶(CYP7A1)，降低血清甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、游离脂肪酸水平和肝脏脂肪沉积。此外，给HFD的仓鼠补充热灭活的L.reuri GMNL-263(Lr263)已被证明可以改善脂质和胆固醇代谢功能，这可能潜在地改善肝脏的健康。

炎症是NAFLD加重的另一个主要原因。因此降低肝脏的促炎反应对NAFLD的治疗具有重要意义。一种L.johnsoniBS15可通过降低肠道通透性，改变肠道菌群，降低血清LPS水平，以及下调肝脏中的炎性细胞因子来保护患有NAFLD的HFD小鼠免受肝脏脂肪变性和肝细胞凋亡的影响。在另一项研究中，副链球菌治疗通过抑制促炎M1Kupffer细胞反应和激活抗炎M2反应，显著降低了TNF-α和单核细胞趋化蛋白-1的水平。此外，布氏酵母菌干预可改善HFD诱导的NAFLD大鼠肝脏脂肪变性，降低TNF-α的表达。

益生菌还可以通过产生短链脂肪酸（SCFA）来改善非酒精性脂肪肝。肠道代谢产物SCFA，包括乙酸、丙酸和丁酸，是脂质代谢和肠道免疫的关键调节剂。丁酸和丙酸被认为是抗肥胖的，而乙酸是促肥胖的。丁酸盐在增加优生性和降低肠道通透性方面起着重要作用，这可能会阻止内毒素的释放。研究表明，乳酸菌和双歧杆菌联合应用可显著提高粪便丁酸水平，并导致GPR109a表达下调，从而抑制全身肥胖和炎症。另一项研究显示，一种由6株乳杆菌和3株双歧杆菌组成的复合益生菌可以上调另一种SCFA受体GPR43的表达，GPR43可以抑制脂质沉积和慢性代谢性炎症。

3.2 临床试验

益生菌的功效高度依赖于组成菌株和其他补充剂。对30例患者进行随机对照试验的结果显示，口服嗜酸乳杆菌1个月后，肝酶丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)活性明显降低，部分患者消化不良得到缓解。然而，大多数治疗NAFLD的随机对照试验使用含有两个或更多菌株的制剂，以获得协同效应。Aler等人评价了保加利亚乳杆菌和嗜热链球菌组成的益生菌对28例非酒精性脂肪肝患者的疗效，结果显示治疗后ALT、AST均有不同程度的下降。另一项随机对照试验显示，饮用含有嗜酸乳杆菌La5和乳酸杆菌BB12的益生菌酸奶可以降低肝酶水平、血清中的总胆固醇(TC)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)水平。

在最近的一项研究中，68名患有NAFLD的肥胖患者被随机分为混合益生菌（嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、副乳链球菌、戊糖乳杆菌、乳酸乳杆菌和短乳杆菌）安慰剂治疗12周，结果表明，服用混合益生菌可以降低体重、总体脂、肝内脂肪(IHF)和TG水平，但不能降低ALT、AST、葡萄糖、胰岛素和LPS水平。对72例2型糖尿病和非酒精性脂肪肝患者进行的另一项随机对照研究显示，多益生菌联合治疗30天可显著降低血浆中的促炎细胞因子，尤其是IL-6、IL-8、TNF-α、IL-1β和IL-γ。对42例非酒精性脂肪肝患者进行的另一项随机对照研究显示，多菌种益生菌补充剂可显著降低TNF-α和IL-6水平。然而，服用益生菌后肝硬化患者之间的任何测量参数都没有显著差异。

3.3 NGPs在NAFLD治疗中的潜在益处

除了传统的益生菌，NGPs作为治疗非酒精性脂肪肝的潜在治疗工具也受到了关注。在NGPS中使用的细菌包括粘液芽孢杆菌，普鲁斯尼茨菌，均匀芽孢杆菌，木质芽孢杆菌，脆弱芽孢杆菌，哈利氏真细菌，丙酸杆菌，以及梭状芽胞杆菌簇IV，XIVa和XVIII，其中一些已经被证明对非酒精性脂肪肝有改善作用。

3.4 A. muciniphila（粘液阿克曼氏菌）

肠粘液由不含细菌的内层和共生细菌定植的外层组成，其主要成分是一些细菌喜欢的氨基酸和低聚糖，包括粘液假单胞菌。粘液细菌是一种粘蛋白降解菌，是人类肠道微生物中含量最丰富的单一物种之一，尽管该物种没有用于食品和制药工业的历史，但A muciniphila已经证实与肠道和代谢性疾病（如肥胖和非酒精性脂肪肝）改善有关。与野生型小鼠相比，在NAFLD小鼠中观察到A. muciniphila丰度显著降低，而导致A.muciniphila丰度增加的干预措施改善了代谢参数。使用益生元(例如，低聚果糖)可以恢复A.muciniphila的丰度，并改善相关疾病。A.muciniphila治疗不会显著改变饮食诱导的肥胖小鼠的肠道微生物组成，但它可以逆转HFD诱导的代谢紊乱，包括脂肪质量增加、代谢内毒素血症、脂肪组织炎症和胰岛素抵抗，这表明它可能用于预防或治疗肥胖和相关的代谢紊乱。还观察到，A.muciniphila及其主要代谢物，即丙酸和乙酸，影响宿主脂质代谢相关基因的表达及基因表达的表观遗传激活或沉默。此外，使用A.muciniphila作为益生菌的的优势是，与活细胞相比，给予巴氏杀菌的A.muciniphila对饮食诱导的代谢紊乱也有类似的有益影响，因为在A.muciniphila存在大量高度丰富的蛋白质。

3.5 Bacteroides spp.

类杆菌属(Bacteroides)属于类杆菌门(Bacteroidetes)，由类杆菌目(Bacteroales)中人类肠道中最主要的种类组成。类杆菌属(Bacteroides spp.)最广为人知的特征之一是它们强大的多糖降解系统。食用多糖，特别是不消化的膳食纤维，能够产生相当数量的SCFA，主要以醋酸酯和丙酸的形式存在。被吸收的SCFA可以诱导脂肪生成，这与NAFLD的启动有关。有趣的是，B. uniformis CECT 7771已经被证实能够通过降低高脂饲料喂养的小鼠肝脏和血清中的胆固醇和甘油三酯浓度来减轻体重和减轻脂肪变性。因此，探索拟杆菌属用作非酒精性脂肪肝治疗的益生菌的潜力还需要进一步的研究。

3.6 F. prausnitzii（普鲁斯尼茨费氏杆菌）

F. prausnitzii约占主要肠腔微生物区系的4%，它用于阻止NAFLD的进展益生菌极具潜力，因为它是丁酸的生产者，而丁酸的缺乏与克罗恩病有关，最近的一项研究表明，肝脏脂肪含量>5%与F. prausnitzii丰度低和脂肪组织炎症增加有关，与体重无关[100]。虽然在肥胖和非肥胖者之间，排泄物中F. prausnitzii的数量没有显著差异(P=0.082)，但已经观察到男性和女性之间的差异，这表明分性别可能对未来对该物种的研究很重要。F. prausnitzii的多样性也可能在宿主的炎症过程中发挥作用：一项研究表明，患有和不患有2型糖尿病的肥胖者之间F. prausnitzii的种型不同，这可能是源于表观遗传调节、线粒体β氧化、葡萄糖敏感性和肥胖症而导致胰岛素抵抗的差异。阐明F. prausnitzii不同系统类型之间的功能差异是设计基于该物种的益生菌制剂的关键。F. prausnitziiATCC 27766的治疗已被证明可以改善小鼠的肝脏健康和减少脂肪组织炎症，表明该物种的存在可能与增强线粒体呼吸、改变肠道微生物区系组成和改善肠道完整性有关。

3.7 Roseburia

蔷薇属(Roseburia)隶属于厚壁菌门（Firmicutes）梭状芽孢杆菌科(Clostridia Cluster XIVa)。与F.prusnitzii一样， Roseburia spp.也可以通过分解不能消化的碳水化合物来产生SCFA，特别是丁酸。研究表明，SCFA可以通过GPR介导的抗炎特性，参与一系列与细胞凋亡和先天免疫相关的过程。

丁酸盐是结肠上皮细胞的主要能量来源，通过抑制核因子-核转录因子B(NF-κB，NF-κB)的激活来抑制粘膜中促炎细胞因子的表达。如上所述，由于炎症是脂肪肝向脂肪性肝炎发展的主要原因之一，因此可以推断，Roseburia spp.组成的益生菌是阻止脂肪肝向脂肪性肝炎发展的主要原因之一，在预防非酒精性脂肪肝进展方面前景看好。事实上，一项研究表明，补充甲壳素多糖纤维显著减少了HFD小鼠的体重增加，并增加了Roseburia的丰度。然而仍然需要进一步的研究来验证其在NAFLD治疗中的有效性。

4 结论

由于缺乏批准的药物，迫切需要创新的治疗策略来预防NAFLD的发生和发展。肠道微生物已被证明是NAFLD发病的重要因素。许多研究已经报道了通过给予传统的商业益生菌来调节肠道微生物，益生菌治疗NAFLD的在体内研究和临床试验中有效性已经被证明。调节脂质代谢、减少肝脏脂肪积聚、恢复肠道微生物稳态、修复肠道屏障、减轻炎症是益生菌治疗NAFLD的可能机制。

传统的益生菌由乳杆菌或双歧杆菌菌株组成，但最近的研究表明，制剂不应局限于这些属的菌株。NGPs(A. muciniphila)在治疗NAFLD方面显示出巨大的治疗潜力。然而，在益生菌临床应用之前，还需要进一步的研究来提供足够证据，也需要更多的研究来寻找优于传统益生菌的新型益生菌。

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