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肠道微生物与肝脏脂肪变性对人类健康的影响

【摘要】:通过粪菌移植的方式,将罹患3级脂肪变性以及零级脂肪变性患者的粪便转移至抗生素处理的消除体内,发现受试小鼠体内三甘油酯的积累明显升高,进一步证实了脂肪变性与肠道菌群的相关性。将HFD喂养的小鼠的粪便微生物移植到特定的无病原体受体小鼠中会导致GVB损伤和附睾脂肪组织增加。

目前慢性的“过营养”现象主要是指在很多细胞中大量的储存三甘油酯,其中肝脏脂肪酸细胞的积累对于人体的健康影响非常大。按照目前的理论,认为三甘油酯的过度积累是与目前常见的脂肪代谢相关的通路相关,并且很容易猜测到脂质过度积累与肝脏脂肪的变性可以通过很多可能的路径产生关联。可以通过一一去检测目前所知通路的方法去探讨具体的联系,但是这种方式无法告知哪条通路是主要的通路,哪条通路是最为关键的通路。目前进行的组学关联技术提供了很好的工具。

虽然目前Hoyles等人利用组学关联技术分析了众多无酒精性脂肪肝患者的粪便基因组、血液及尿液代谢组,以及全肝转录组的数据,并利用粪菌移植实验对关联性分析得出的结论进行了验证。但是通路分析发现本文的研究存在以下的缺点:①研究对象只为女性,缺少男性。②这些女性是近期接受了减肥手术,因此志愿者无法代表正常状态的人群。③粪便收集时间跨度很大,粪便样品状态不同意。④本文没有考虑到样品收集时志愿者的BMI值、减肥导致体重下降的值,以及肝脏纤维症状的等级。

研究结果表明:肝脏脂肪变性程度、丙氨酸转氨酶以及C反应蛋白与菌群的丰富度成反比,并且这种关联性与志愿者的BMI指数无相关性。血液代谢组中,肝脏脂肪变性程度与支链氨基酸亮氨酸、异亮氨酸以及缬氨酸)呈现很强的正相关性,而与血液中胆碱、胆碱磷酸的含量呈现弱的负相关性,并且胆碱、胆碱磷酸的含量与弱的菌群丰富度有相关性。肝脏转录组学数据中,共有3000个基因的变化与脂肪变性呈现正相关性,而另外的3000个基因与之呈现负相关性;1800个基因的变化与菌群丰富度呈现正相关性,这1800个基因很大一部分与“脂肪酸变性成负相关性的3000个基因”有很多交叉,通路分析显示这1800个基因主要参与了免疫调节以及参与细菌以及病毒感染的通路。

通过粪菌移植的方式,将罹患3级脂肪变性以及零级脂肪变性患者的粪便转移至抗生素处理的消除体内,发现受试小鼠体内三甘油酯的积累明显升高,进一步证实了脂肪变性与肠道菌群的相关性。(www.chuimin.cn)

肠道菌群驱动的肠道血管屏障破坏是非酒精性脂肪肝炎发展的先决条件,脂肪性肝病,包括非酒精性脂肪肝(nonalcoholicfattyliver,NAFLD)和脂肪性肝炎(steatohepatitis,NASH),与肠道屏障通透性增加和细菌或细菌产物进入血液循环的移位有关。

在研究中,研究者的目的是阐明肠道屏障完整性和肠道菌群在NAFLD/NASH发生发展过程中的作用。用高脂饮食(HFD)或蛋氨酸—胆碱缺乏饮食喂养C57BL/6J小鼠1周或更长时间,以模拟NASH的各个方面(脂肪变性、炎症、胰岛素抵抗)。该研究发现①肠上皮屏障和肠血管屏障(gutvascularbarrier,GVB)的破坏是NASH发病的早期事件。喂食HFD仅1周的小鼠经历了由饮食引起的菌群失调,这种失调会导致GVB损伤和细菌移位进入肝脏。将HFD喂养的小鼠的粪便微生物移植到特定的无病原体受体小鼠中会导致GVB损伤和附睾脂肪组织增加。②GVB干扰依赖于对Wnt/β-catenin信号通路的干扰,如基因干预仅在内皮细胞中驱动β-catenin(β-连环蛋白)激活,从而阻止GVB的破坏和NASH的发展。胆汁酸类似物和法尼醇X受体激动剂奥贝胆酸(obeticholicacid,OCA)驱动内皮细胞中β-catenin的激活。因此,OCA的干预可以防止GVB破坏,这既可以作为预防手段,也可以作为治疗药物。③更为重要的是,NASH患者结肠中GVB渗漏的标志物上调。

总之,研究者首次发现了NASH发展中的一个新参与者GVB,其损伤可导致细菌或细菌产物进入血液循环。以恢复内皮细胞β-catenin激活为目的的治疗方法,如OCA的使用,可减轻GVB的损伤和阻止NASH的进展。