张忠涛教授
张鹏教授
闵逸洋医师
闵逸洋 张鹏 田沛荣
李梦伊 张景郁 卢冠达 张忠涛
通信作者：张忠涛
首都医科大学附属北京友谊医院普通外科中心 国家消化系统疾病临床医学研究中心 消化健康全国重点实验室，北京
肥胖症；减重手术；非酒精性脂肪性肝病；胰岛素抵抗；胆汁酸；肠道菌群
近年来，非酒精性脂肪性肝病（non‑alcoholic fatty liver disease，NAFLD）的发病率逐渐增高，已成为西方国家和我国常见肝脏疾病［1］。NAFLD有清晰的发生、发展过程，从单纯性脂肪性肝病、脂肪性肝炎到脂肪性肝纤维化，最终病情进展为肝硬化和肝癌。NAFLD的每一步发展都受到多种致病因素的影响，包括胰岛素抵抗、高脂饮食等，这种“多次打击理论”得到众多研究者的支持，针对NAFLD的病理生理过程进行相关研究［2］。目前针对NAFLD的治疗方式多种多样，对于经生活习惯改变和药物治疗无效的患者，减重手术展现出良好的效果。Algooneh等［3］纳入84例肥胖症患者的研究中，>50%的患者经减重手术治疗后NAFLD特征完全消失。近年来，我国各减重中心针对NAFLD合并基础疾病（如糖尿病）的相关研究取得一定成果［4］。目前认为减重手术可改变“多次打击理论”的相关致病因素，包括改善胰岛素抵抗、胆汁酸信号通路调节和肠道微生物信号调节等，也可通过直接改善肝脏实验室指标以实现NAFLD的治疗。笔者查阅相关文献，结合临床实践，对减重手术直接或间接治疗NAFLD的相关机制进行探讨。
一、胰岛素抵抗和氧化应激与NAFLD
虽然NAFLD发生发展的“多次打击理论”逐渐获得学界的共识，但是经典的“二次打击”学说仍可解释胰岛素抵抗在NAFLD发生发展中的作用：第1次打击即脂质在肝脏内的聚集，第2次打击则是氧化应激反应。目前已证实胰岛素抵抗与第1次打击相关，但胰岛素抵抗与脂质累积之间的相互作用仍值得讨论。根据Stefan等［5］的研究，胰岛素抵抗人群的骨骼肌异位脂肪及内脏脂肪相较于胰岛素敏感的人群显著增多。另有研究结果显示：增多的异位脂肪和内脏脂肪会在体内释放更多的游离脂肪酸，随后游离脂肪酸经甘油‑3‑磷酸途径转化为TG，该过程中产生的脂质代谢物，如神经酰胺的积累会诱发胰岛素抵抗［6‑7］。此外，脂肪组织也可直接通过炎症反应引起胰岛素抵抗。增多的脂肪组织中，M1表型的巨噬细胞可分泌各种炎症趋化因子和细胞因子，包括单核细胞趋化蛋白、TNF‑α以及IL‑6、IL‑8等［8］。其中TNF‑α可诱导丝氨酸/苏氨酸介导的胰岛素受体底物1磷酸化，并减弱胰岛素受体底物1介导的胰岛素信号传导，从而引起胰岛素抵抗［9］。
在第2次打击中，氧化应激反应是重要的过程。脂质积累产生的游离脂肪酸在肝细胞的线粒体和内质网中被氧化后生成活性氧，活性氧会严重损害细胞结构，不仅会引起线粒体功能障碍，还会导致DNA和蛋白质损伤以及谷胱甘肽消耗，从而诱导氧化应激和细胞凋亡［10］。此外，由增多脂肪组织产生的细胞因子，如TNF‑α可直接诱导肝细胞的氧化应激和凋亡，这在NAFLD的发生发展中发挥重要作用［11］。另有研究结果显示：胰岛素抵抗引起的高胰岛素血症和高血糖也可直接诱导氧化应激反应，且高胰岛素血症和高血糖通过印度刺猬因子的释放，可直接激活或通过氧化应激导致的肝细胞损伤或炎症间接激活肝星状物细胞，导致其增殖并分泌与纤维化进展相关的细胞外基质，促进NAFLD的进展［12‑13］。
已有多项研究结果证实减重手术能显著改善2型糖尿病患者的症状［14‑15］。改善胰岛素抵抗的机制可分为体质量相关因素和非体质量相关因素：体质量相关因素是减重手术后，特别是行旁路手术后，通过限制患者能量的摄入改善肝脏和骨骼肌细胞的胰岛素敏感性［16‑17］。另一方面，减重手术后随着患者体质量的降低，使脂肪组织释放的游离脂肪酸减少，可持续缓解胰岛素抵抗并提高胰岛素敏感性［6］。非体质量相关因素包括通过钠离子‑葡萄糖协同转运蛋白1减少肠道葡萄糖转运，改变肠道激素使肠道葡萄糖代谢增加，同时减少支链和芳香族氨基酸循环等2个主要因素［18‑23］。有研究结果显示：旁路手术可通过减少肠道中的钠离子‑葡萄糖协同转运蛋白1，减少葡萄糖吸收，抑制胰高血糖素样肽‑1释放［18‑19］。此时机体通过反馈机制调节肠道分泌胰高血糖素样肽‑1，通过激活胰高血糖素样肽‑1受体，以浓度依赖方式增加胰岛素分泌，最终抑制胰高血糖素分泌以改善2型糖尿病［20‑21］。另有研究结果显示：支链氨基酸缬氨酸的分解代谢中间体3‑羟基异丁酸酯能促进动物肌肉组织中的脂质积累和胰岛素抵抗，高水平的支链氨基酸不仅会增加有毒的3‑羟基异丁酸酯，还可诱导活性氧生成，从而干扰胰腺β细胞中线粒体的功能［22‑23］。同时，胰岛素抵抗也会促进支链氨基酸的生成，因为胰岛素抵抗患者代谢过程中产生的活性氧会影响支链氨基酸的正常代谢［24］。1项Meta分析结果显示：减重手术能有效降低机体中支链氨基酸的水平，从而改善胰岛素抵抗［25］。
二、胆汁酸信号通路与NAFLD
已有多项研究结果显示：胆汁酸主要通过法尼醇X受体参与体内代谢的调节［26‑27］。法尼醇X受体可激活其下游信号分子中小异二聚体配体的表达，从而参与NAFLD的发生发展［26］。小异二聚体配体可通过多种形式影响肝脏疾病的发展。Wang等［28］的动物实验结果显示：小异二聚体配体阴性的小鼠经含有1%胆汁酸的饮食喂养7d后，其血清TG的水平降低30%，提示胆汁酸激活小异二聚体配体参与血清脂质水平调控。Myronovych等［29］的动物实验结果显示：敲除小异二聚体配体的小鼠经减重手术后虽然体质量有所降低，但肝脏的炎症仍然发展，这提示小异二聚体配体与肝脏的炎症反应相关。此外，过多的胆汁酸会影响NAFLD的发展进程，而胆汁酸的稳态也主要通过法尼醇X受体信号通路实现。法尼醇X受体可激活人回肠中成纤维细胞生长因子19的表达，而成纤维细胞生长因子19与其主要在肝细胞中的受体4组成的肝肠胆汁酸信号通路可实现胆汁酸的反馈调控［30‑31］。不仅如此，有多项研究结果显示：小异二聚体配体和成纤维细胞生长因子19都可以降低肝脏中胆汁酸合成限速酶胆固醇7α‑羟化酶的表达，进而抑制内源性胆汁酸的生成，并缓解过量胆汁酸对肝细胞造成的损伤［32‑34］。成纤维细胞生长因子19还可通过激活相关的信号通路，促使核因子E2相关因子2的表达增加，从而减缓肝细胞内质网应激作用，抑制脂质毒性和氧化应激，达到抗炎和抗纤维化作用［35］。因此，理论上通过胆汁酸‑法尼醇X受体信号通路增加小异二聚体配体和成纤维细胞生长因子19的表达可以缓解肝脏疾病的进展。
胆汁酸信号通路可影响糖原的代谢过程，从而间接调控血糖水平。有研究结果显示：成纤维细胞生长因子19的表达与体内糖原合成代谢的过程密切相关，成纤维细胞生长因子19通过诱导糖原合酶激酶α/β的磷酸化，抑制糖原合酶的磷酸化，促进肝糖原的合成并减少血清中的葡萄糖［36］。Katsuma等［37］的研究结果显示：小鼠肠内分泌细胞系STC‑1中，胆汁酸可通过G蛋白偶联受体5和环磷酸腺苷依赖性机制增强胰高血糖素样肽‑1分泌，从而控制血糖水平，缓解胰岛素抵抗，有利于控制NAFLD的发展进程。
已有的研究结果显示：Roux‑en‑Y胃旁路术和袖状胃切除术可提升肥胖症患者血清胆汁酸水平，但相关的机制尚无定论［38‑39］。Kang等［38］的研究结果显示：敲除Ghrelin‑O‑酰基转移酶基因修饰的小鼠血清中胆汁酸水平升高，Ghrelin-O‑酰基转移酶主要在胃底生成，减重手术如切除胃底，血清胆汁酸水平会在术后上升。此外，血清胆汁酸水平也由胆汁酸‑法尼醇X受体信号通路进行调节，通常情况下，血清胆汁酸水平升高会激活法尼醇X受体信号通路，通过反馈机制调节内源性胆汁酸水平的下降［30］。但是Myronovych等［39‑40］的研究结果显示：Na+‑牛磺胆酸共转运蛋白和有机阴离子转运多肽家族蛋白的表达在减重手术后均发生降低。既往的研究结果显示：Na+‑牛磺胆酸共转运蛋白和有机阴离子转运多肽家族蛋白是转运血清中胆汁酸进入肝细胞内的主要载体，若胆汁酸摄取进入肝细胞的过程受到抑制，血清胆汁酸就会上升，所以减重手术后短期内胆汁酸的反馈调节无法使血清胆汁酸恢复到初始水平［41‑42］。另一方面，有研究结果显示：行Roux‑en‑Y胃旁路术和袖状胃切除术肥胖症患者在术后数个月内的禁食或餐后时间段有较高的血清胆汁酸水平，且主要成分为初级胆汁酸［43‑45］。Escalona等［45］通过跟踪测量发现行袖状胃切除术肥胖症患者术后血清胆固醇7α‑羟化酶的表达降低，这会导致胆汁酸的合成受到抑制。Jansen等［46］的研究结果显示：行Roux‑en‑Y胃旁路术肥胖症患者术后胆汁酸合成的反馈性抑制剂成纤维细胞生长因子19升高，这提示回肠法尼醇X受体活性增加会抑制胆汁酸的合成。上述研究结果都证明减重手术可直接或间接抑制内源性胆汁酸的合成，促使NAFLD症状得到改善。
三、肠道微生物与NAFLD
75%流入肝脏的血液来源于门静脉，从肠道中吸收的物质也通过门静脉进入肝脏。已有的研究结果显示：肠道微生物可影响肝脏的生理稳态平衡，同时肝脏的疾病也会影响肠道微生物的结构，这种相互影响的机制被称作“肠肝轴”［47］。肠道菌群在代谢疾病的发生发展中具有重要作用［48-49］。Le Roy等［48］的研究将对高脂肪饮食敏感小鼠的粪便移植到实验组小鼠，结果显示：实验组小鼠出现高血糖症及肝脂肪变性等问题，而对照组小鼠移植高脂肪饮食不敏感小鼠的粪便后没有出现相关问题。Vrieze等［49］的临床研究结果显示：移植正常体质量人群的肠道菌群可使试验组人群肠道中产生丁酸盐的肠道微生物菌群数量上升，同时试验组人群胰岛素敏感性也得到提高。但是目前关于肠道菌群对肝脏疾病的影响机制仍有较多争议，主要的假说为部分肠道菌群产生乙醇等代谢产物，刺激NF‑κB信号分子降低肠道屏障功能，导致肠道菌群及其代谢产物，包括类毒素和脂多糖等随门静脉进入血液循环，进入肝脏后刺激Kupffer细胞中Toll样受体9依赖性促纤维化途径，激活炎症反应，从而使肝脏细胞受损［50‑51］。关于肠道屏障功能的降低是导致NAFLD的原因还是NAFLD造成的结果尚有争议，Luther等［52］通过NAFLD小鼠模型证实肠道屏障功能减退发生在NAFLD之后。
不同的肠道菌群比例也可影响肠道营养物质的吸收和体内胆汁酸信号通路的调节。有研究结果显示：肥胖症与厚壁菌和拟杆菌的比例增加相关，这2种肠道细菌能够抑制空腹诱导的脂肪细胞因子‑血管生成素样肽4的合成，导致脂蛋白脂肪酶的活性增加，从而导致肝脏中TG的积累［53］。Swann等［54］的研究结果显示：肠道菌群的缺失和比例失调会引起胆汁酸成分发生变化，进而导致胆汁酸通过法尼醇X受体信号通路受到抑制，由此引起肝脏相关疾病的发生。胆汁酸还可以调节肠道微生物的组成，达到一种平衡，如通过直接的抗菌作用，产生法尼醇X受体诱导的抗微生物肽，以改变肠道微生物组成［55］。肠道菌群比例的变化近年来已作为预测肝脏疾病进程的观测指标，Bastian等［56］的研究结果显示：不同肝纤维化阶段的NAFLD患者肠道微生物菌群的组成存在显著差异。
肠道微生物菌群代谢产物在NAFLD的发展过程中作用明显。有研究结果显示：肠道微生物会影响体内胆碱的代谢水平，高脂饮食可导致肠道微生物将膳食胆碱转化为甲胺，引起血液循环中胆碱水平降低，进而无法合成磷脂酸胆碱和极低密度脂蛋白，这会造成肝脏内TG的积累，成为NAFLD的病因之一［57‑58］。肠道微生物可将碳水化合物发酵成短链脂肪酸产物，通过与G蛋白受体结合发挥调控代谢的作用。有研究结果显示：短链脂肪酸产物影响肝脏和脂肪组织中脂肪积累的机制之一是通过炎症控制相关受体游离脂肪酸受体2调节胰岛素敏感性［59］。
目前已有多项研究结果显示：减重手术后，无论是短期还是长期，患者肠道微生物的组成和功能都会发生变化［60‑61］。在肥胖症小鼠模型中的研究结果显示：厚壁杆菌是肥胖症小鼠肠道主要菌群，而经Roux‑en‑Y胃旁路术或垂直带状胃成形术后，厚壁杆菌的占比呈显著下降趋势［62］。该变化的原因与Roux‑en‑Y胃旁路术后小鼠消化道解剖结构改变相关，但具体的分子机制尚不明确。Zhang等［63］的研究结果显示：Roux‑en‑Y胃旁路术后，残胃与Roux肢端酸暴露变化及肠道长度缩短导致的消化功能和肠道动力的改变，可能有利于溶解氧的进入，进而有利于兼性厌氧菌而非厚壁杆菌的生长。笔者分析：肠道菌群各种属占比的变化可能会影响NAFLD的发展过程，但减重手术通过改变肠道菌群治疗NAFLD的机制仍未明确，需要进一步的研究。
四、减重手术对NAFLD的直接作用
减重手术可于短期内显著降低肥胖症患者的体质量。有研究结果显示：肥胖症患者的体质量显著降低后，其肝脏的相关实验室指标可获得明显好转［64‑65］。1项纳入25例日本肥胖症患者的研究结果显示：经3个月的运动和节食调整后，患者的胆固醇和空腹血糖水平均获得显著改善［66］。Pouwels等［67］的研究结果显示：Roux‑en‑Y胃旁路术和袖状胃切除术均可使肥胖症患者的肝脏实验室指标获得改善，且其中50%的患者氨基转移酶水平恢复正常。Furuya等［68］针对18例肥胖症患者进行术后2年的随访，结果显示：NAFLD的相关症状得到显著改善，其中50%的患者肝脏脂肪变性程度消退，75%的患者肝脏纤维化程度消退，50%的患者肝脏气球样变性消退。虽然上述研究结果提示减重手术可改善NAFLD，但也有研究结果显示：肥胖症患者于减重手术后NAFLD相关指标变差［69‑70］。Lee等［69］的荟萃分析纳入32项队列研究共3 093例患者，结果显示：19项研究中12%的患者出现新的或更差的NAFLD相关特征，如肝纤维化。Andersen等［70］的研究结果显示：减重手术后发生NAFLD的进展可能与快速的体质量降低相关，因此，评估减重手术对NAFLD的直接作用仍需更多高质量RCT的论证。
五、小结
本文根据“多次打击理论”归纳减重手术治疗NAFLD的相关机制：（1）减重手术可使肝脏氨基转移酶等实验室指标恢复正常，直接改善NAFLD。（2）减重手术可改善胰岛素抵抗、提高胰岛素敏感性、减少氧化应激反应对肝细胞的损伤，进而改善NAFLD症状。（3）减重手术可通过胆汁酸信号通路以及肠道微生物“肠肝轴”的调节，减少内源性胆汁酸合成，减少其对肝细胞的损伤，达到治疗NAFLD的效果。对于肥胖症患者，通过减重手术和严格的术后管理可降低体质量，改善胰岛素抵抗，确切治疗肥胖型2型糖尿病和NAFLD［71‑72］。然而，调节胆汁酸信号通路和“肠肝轴”治疗NAFLD在信号传递过程中易受到其他因素干扰，并且肠道菌群及其代谢产物的多样性和复杂性不能简单概括为单一信号分子的作用。因此，笔者认为：未来应深入研究减重手术后胆汁酸信号通路中内源性胆汁酸的生成和外源性胆汁酸的反馈调节、肠道菌群的各种代谢产物变化及其对NAFLD的治疗结局及机制。
利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突
