牙齦卟啉單胞菌在非酒精性脂肪肝病進展中的作用

戴 柯,戴周麗,劉榮場,查光玉,曹明國

非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指在無習慣性飲酒、病毒感染以及自身免疫性疾病的情況下,以肝臟脂質過度積累為特征的常見肝病類型[1]。作為異質性疾病,NAFLD包括單純的肝臟脂肪變性(non-alcoholic fatty liver,NAFL)、伴或不伴纖維化的非酒精性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)、肝硬化和肝細胞癌(hepatocellular cancer,HCC)等一系列慢性肝病[2]。目前,全球NAFLD成人患病率為23%～25%[3]。關于發病機制,許多學者支持“多重打擊理論”模型[4],并得到越來越多的橫斷面研究及縱向研究支持,但內在機制不明[5-6]。該模型中,除胰島素抵抗和代謝綜合征外,引起全身性炎癥的其他條件(如牙周炎)也可能在NAFLD的發生發展中起著重要作用。

作為慢性炎癥性疾病,牙周炎中菌斑微生物與宿主免疫系統間相互作用可介導牙槽骨吸收和牙周結締組織破壞,造成牙齒松動甚至脫落[7]。以牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis,P.gingivalis)為代表的一些革蘭氏陰性菌,不僅參與牙周炎的發生發展[8],還可對阿爾茨海默病、動脈粥樣硬化及2型糖尿病等口腔外疾病產生不利影響[9-11]。一項病例報告顯示,一例伴有重度牙周炎的NAFLD患者肝細胞中可檢測到P.gingivalis的存在[12]。另一項涉及53 384例患者的Meta分析表明P.gingivalis與NAFLD的進展之間存在顯著相關[13]。因此,作為重要且具代表性的牙周病原體,P.gingivalis及其產物在牙周炎影響NAFLD進展的過程中可能扮演著重要角色,本文將主要從血行途徑和腸道途徑對此進行綜述。

1 血行途徑

牙周炎癥所導致的齦溝淺表潰瘍可造成其下毛細血管直接暴露于菌斑生物膜中,牙周袋內的致病菌及其成分可借此進入血液循環[14]。相關臨床研究已證實牙周炎患者可出現低度的菌血癥和內毒素血癥[15]。Fujita等[16]將同位素標記的P.gingivalis脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)注射入大鼠上頜第一磨牙腭側牙齦,24 h后觀察到大部分放射信號都局限于大鼠肝臟中。此外,模型動物及大多數NASH患者肝臟標本中可檢測到P.gingivalis感染的存在[17-18]。P.gingivalis等致病菌及其產物可通過破壞的牙周上皮屏障進入血液循環系統,甚至可能易位至肝臟。多數學者認為微生物引起的炎癥反應在NAFLD發生發展中起著重要作用,不僅參與誘導肝臟代謝異常,還與肝臟纖維化有關。

1.1 代謝異常

P.gingivalis等牙周致病菌誘導的牙周炎癥、菌血癥及內毒素血癥,可引起血液中C反應蛋白(C-reactive protein,CRP)、腫瘤壞死因子-α(necrosis factor alpha-α,TNF-α)及白細胞介素-6(interleukin 6,IL-6)等炎癥介質的表達升高。這種全身低度炎癥與胰島素抵抗相關,而胰島素抵抗是NAFLD發病機制的核心[2]。相較于未經處理的高脂飲食組兔子,經牙齦內注射P.gingivalisLPS處理的高脂飲食組兔子肝臟腺泡炎癥評分、血清甘油三酯和磷脂水平顯著增高[19]。Sasaki等[20]也證實P.gingivalis所引起的內毒素血癥可導致喂食高脂飲食小鼠的葡萄糖耐量降低、胰島素抵抗和肝臟脂肪變性。另一項體外研究則表明,P.gingivalisLPS可能通過激活核轉錄因子-κB(noncanonical nuclear factor-kappaB,NF-κB)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)信號通路促進肝細胞的胞內脂質積累和炎癥反應[21]。而Nakahara等[22]研究顯示P.gingivalis牙源性感染促進NAFLD進展可能與單不飽和/飽和脂肪酸增加有關,并且P.gingivalis還可使小鼠肝臟中脂肪酸相關基因硬脂酰輔酶A去飽和酶1(stearoyl-CoA-desaturase,Scd1)和脂肪酸延長酶6(fatty acid elongase 6,Elovl6)的表達水平顯著降低。據報道,Scd1和Elovl6對降低飽和脂肪酸毒性具有重要意義,而脂肪毒性是NAFLD發病機制的關鍵因素之一[4,23]。除了影響葡萄糖和脂質代謝外,動物實驗表明P.gingivalis還可通過上調血清支鏈氨基酸水平來加劇高脂飲食小鼠胰島素抵抗和肝臟損傷[24-25]。

1.2 肝纖維化

據報道,NAFLD患者的肝纖維化進展程度與抗P.gingivalisfimAⅣ型菌毛蛋白抗體滴度呈正相關(P=0.008 1)[22]。Furusho等[18]也證實感染P.gingivalis的NASH患者比未感染P.gingivalis患者肝纖維化評分更高(P=0.007),并提示P.gingivalisLPS介導的 LPS-TLR2通路可能在NAFLD肝纖維化進展中起關鍵作用。而Nagasaki等[17,26]發現P.gingivalis及其產物可通過半乳糖凝集素3(galectin-3,Gal-3)和轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)/SMAD同源物2(mothers against decapentaplegic homolog 2,SMAD2)通路加劇模型小鼠肝臟纖維化和炎癥細胞浸潤,并可被抗生素治療抑制。

P.gingivalis及其產物可能通過炎癥以及炎癥誘導的代謝異常和肝纖維化,加重宿主NAFLD相關癥狀,但這仍需要更多研究進一步探討。

2 腸道途徑

正常成人每天產生并吞咽1 000～1 500 mL唾液,而每毫升唾液平均可測得1×107個牙周細菌[27]。與非NAFLD患者相比,NAFLD患者唾液樣本中P.gingivalis的檢出率顯著增加[28],提示P.gingivalis及其產物還可能通過腸道途徑促進NAFLD的發展。

2.1 腸道菌群失調

Arimatsu等[29]發現灌飼P.gingivalis1 h后即可在小鼠空腸和回腸中檢測到P.gingivalis的存在,并且長期灌飼可導致回腸內容物中擬桿菌門比例升高(P<0.05)。而Nakajima等[30]則發現灌飼P.gingivalis48 h后,小鼠糞便中擬桿菌門比例升高,厚壁菌門比例降低,并且小腸中緊密連接蛋白1(tight junction protein 1,Tjp1)和密封蛋白(Occludin,Ocln)mRNA表達水平顯著降低(P<0.05)。另一項動物實驗也證實,灌飼P.gingivalis可引起小鼠糞便中厚壁菌門比例降低(P<0.05)及腸道緊密結合蛋白呈表達下降趨勢(P>0.05)[31]。與腸道菌群失調和屏障破壞相對應的是,腸道組織中TNF-α等促炎因子基因表達升高(P<0.05)[29]。此外,幾乎所有灌飼P.gingivalis的動物實驗都可以觀察到,實驗組小鼠出現血清內毒素水平顯著增高的現象,但血液和肝臟中并未檢測到P.gingivalis的存在[29-31]。因此,P.gingivalis及其產物可能通過腸道菌群失調,誘發屏障功能受損和炎癥,導致大量富含抗原的血液經腸系膜上靜脈和腸系膜下靜脈等血管匯入門靜脈后到達肝臟,使肝臟持續暴露于包括細菌LPS在內的腸源性因子中,引起肝臟炎癥和氧化應激,進而加速NAFLD的進展[32]。

2.2 腸道代謝物改變

研究表明腸道代謝物的改變是NAFLD等代謝類疾病的病理學基礎[33]。KEGG通路富集分析顯示,灌飼P.gingivalis可引起腸道微生物群功能在苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸生物合成等氨基酸代謝相關途徑中富集[34]。同時血清代謝產物水平也可受到灌飼P.gingivalis的影響。P.gingivalis灌飼組小鼠較假飼組小鼠血清中酪氨酸、苯丙氨酸及谷氨酰胺等氨基酸水平升高[34],而膽堿水平降低(P<0.05)[31]。酪氨酸等芳香族氨基酸血清水平升高與糖尿病和肥胖的患病風險增加有關[35-36],而糖尿病和肥胖均是NAFLD公認的危險因素[2]。谷氨酰胺代謝則與NASH纖維化進程有關[37]。此外,膽堿的缺乏可導致肝臟磷脂合成受阻,引起肝臟脂肪沉積,該機制已廣泛用于NAFLD的動物造模[38]。

牙周炎與NAFLD關系密切,P.gingivalis及其產物通過口腔-腸道-肝臟軸促進NAFLD的發展。

3 其他途徑

有證據表明牙周炎與局部牙齦組織中Th17細胞誘導的免疫反應過度激活有關[39],抑制Th17免疫反應可減輕由P.gingivalis誘導的牙周炎小鼠牙槽骨吸收[40]。Kitamoto等[41]發現牙周炎癥可誘導Th17細胞可從口腔遷移到腸道炎癥部位,并被易位的口腔病原體激活從而促進小鼠結腸炎的發展。有學者認為易位的牙齦卟啉單胞菌及其產物或經門靜脈輸入的口腔微生物抗原也可能通過激活遷移至肝臟的口腔病原體反應性Th17細胞,加重NAFLD病情[42],但這一途徑目前有待驗證。

4 結 語

越來越多的研究認為牙周炎是NAFLD等代謝類疾病的危險因素,但內在機制不明。作為牙周炎的主要病原體,P.gingivalis及其產物可能通過血行、腸道及其他可能的途徑促進NAFLD的發展,但這些機制還需要更多研究加以證實和完善。對于NAFLD的治療,目前除了強調生活方式干預外,還沒有專門批準用于NAFLD治療的藥物[1],但已經有研究觀察到以減少細菌負荷為目的的牙周措施可改善NAFLD患者及牙周炎模型大鼠的肝功能[28, 43]。未來可以從口腔健康的角度入手,以P.gingivalis等牙周致病菌為靶點,為包括NAFLD在內的代謝性疾病防治提供新思路。