FXR -FGF19腸肝軸：一種新的肝屬性

馬振增　陸倫根

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FXR -FGF19腸肝軸：一種新的肝屬性

馬振增陸倫根

200080上海上海交通大學附屬第一人民醫(yī)院消化科

肝實質細胞死亡或者部分肝葉切除后，觸發(fā)肝臟異常強大的再生能力，當肝臟受到內外源性毒素的損傷時，這種再生能力可以保護肝臟，從而保持全身代謝穩(wěn)定[1]。多年來，發(fā)現(xiàn)了很多參與肝臟再生的起始和終止的化學物質，Nelson Fausto將這些相互關聯(lián)的通路分三類，細胞因子、生長因子和代謝網(wǎng)絡[2]。關于這些化學物質的知識，大部分來自于動物模型中進行部分肝葉切除、肝細胞移植、肝臟移植的實驗。研究發(fā)現(xiàn)肝細胞具有幾乎不受限制的克隆潛能及增殖能力，也發(fā)現(xiàn)肝臟再生能力與部分肝葉切除情況下切除的肝臟質量成正比，移植肝臟的體積大小調整(如增大或者縮小)與受試者體積的大小相關，這些發(fā)現(xiàn)預示著有一種密切控制成人肝臟生長和終止的機制存在，也就是肝屬性(hepatostat)，或者特殊的維持適當肝臟體積大小的感受器[1]?？紤]到肝臟在全身代謝中的基本功能，肝屬性可能至少部分功能包含在代謝網(wǎng)絡中，在這一前提下，膽汁酸日益被認為是肝臟再生調節(jié)的關鍵因素，并成為調節(jié)肝屬性的引人注目的因素。在嚙齒類動物和人類，部分肝臟切除后短時間內全身及肝臟內膽汁酸水平增高，膽汁酸腸肝循環(huán)的調整明顯影響著肝臟的再生[4]。早期的實驗也顯示喂養(yǎng)富含膽汁酸的食物可以誘發(fā)肝細胞增殖及肝臟生長[4-5]。對比而言，膽汁酸水平需要被精細的調整以免其過度增高和產生肝臟毒性作用。正如最初在肝葉切除的無法尼酯X受體(FXR)的小鼠中證明的那樣，F(xiàn)XR是膽汁酸代謝級聯(lián)反應的中心轉錄感受器[6]。腸細胞和肝臟高度表達FXR[7]。在腸道內主要FXR靶基因是纖維母細胞生長因子15(FGF15,人類為FGF19)，一旦受到膽汁酸刺激FGF15由腸因子(enterokine)分泌并進入門靜脈血液。FGF15/19到達肝臟后，活化了位于肝細胞基底膜側的二聚體FGFR4/β- KLOTHO，其抑制膽固醇7-α羥化酶(CYP7A1)胞內通路，CYP7A1是膽汁酸合成的限速酶[8]。通過腸內FXR/FGF15的活化降低膽汁酸的合成，即使當FXR從肝臟脫離時，也可以保護肝臟免于膽汁淤積性損傷[9]。事實上FGF15/19以一種復雜的機制抑制肝細胞CYP7A1表達。如FXR，F(xiàn)GF15/19也依賴于轉錄抑制因子小異二聚體伴侶分子[SHP]發(fā)揮作用，但是FGF15/19沒有改變SHP蛋白水平或者它在CYP7A1啟動子上的位置，提示有其他因素與SHP復合體相互作用[10]。通過感應轉錄因子FoxM1b，F(xiàn)XR在肝臟中似乎直接促進肝細胞增殖[6]。對比而言，當FGF15結合到FGFR4/β- KLOTHO復合體時，可以減少膽汁酸的負荷和肝葉部分切除后的損傷，推斷其通過上調FoxM1b而不是其他增殖基因促進肝臟再生，提示FoxM1b也可以通過FXR被活化[11,12]?？傊@些發(fā)現(xiàn)指出膽汁酸-法尼酯X受體-纖維母細胞生長因子15軸(BA-FXR-FGF15 axis)在調節(jié)肝臟生長過程中的重要作用。有趣的是當肝臟急性膽汁淤積時，或者在某些膽汁淤積的情況下，F(xiàn)XR的表達被下調[11-13]，這一結果可能表明進化防止肝臟過度生長的適應性機制。Naugler等人應用人源化肝臟的實驗性小鼠模型，為膽汁酸在肝屬性調節(jié)中作為關鍵因素提供了有力的事實論據(jù)。

具有人源化肝臟的小鼠模型是一種嵌合模型，在這個模型中動物被移植入具有廣泛增殖活性肝組織的人類肝細胞[15]。這些模型中的一種，叫免疫缺陷性Fah-/-, Rag2-/-, Il2r-/-, NOD 小鼠，或者FRGN小鼠，在這類小鼠中，通過可誘導的鼠類自殺性肝細胞遺傳缺陷，有利于移植的人源性肝細胞增殖。Markus Grompe等描述CYP7A1在伴隨著膽汁酸池顯著升高的移植的增殖性人肝細胞中過表達[16]，一旦應用重組型FGF19后，這一情況被逆轉，提示移植的人肝細胞對鼠FGF15(FGF15在這種模型中被升高)不敏感，但卻保留著對人腸因子反應的能力。這一研究結果結合在嵌合鼠中觀察到增長的肝臟體積，Naugler等研究肝葉部分切除過程中缺乏潛在的誘導混合性信號的情況下，進一步驗證和支持膽汁酸對肝臟生長的作用。

隨后研究者通過引入FGF19基因與其調節(jié)域產生了FRGN小鼠的轉基因種系，修復了這些小鼠的膽汁酸池生理性調節(jié)[14]，將人肝細胞移植入FRGN19+小鼠和對照的FRGN小鼠中，四個月后，通過人肝細胞的肝臟增殖完成。在腸內FRGN19+小鼠FGF19mRNA低水平表達，正常情況下血清中不能檢測出FGF19蛋白，但是膽汁酸注入引起了FGF19顯著表達，正如當初預測的一樣這些小鼠對膽汁酸信號做出反應。既往認為正常情況下FGF19僅表達于腸，因此膽汁淤積性肝病的病人FGF19特異性表達上調[13]。在本研究中，通過膽管結扎誘導膽汁淤積，有趣的是人源化的FRGN19+小鼠開始在肝臟轉錄FGF19。值得注意的是免疫定位發(fā)現(xiàn)了腸因子非實質的表達模式，表明即使在膽汁淤積的情況下，人肝細胞也不表達FGF19。

與以前發(fā)現(xiàn)用FGF19處理FRGN小鼠，在FRGN19+小鼠中肝臟CYP7A1的過表達被糾正的結果相一致，這一反應伴隨著總膽汁酸池量的調整。這一研究結果也與在其他小鼠模型中觀察到的應用FGF19 或 FGF15處理后降低CYP7A1的表達和膽汁酸水平相一致，證明了腸因子在膽汁酸代謝調節(jié)中起到關鍵作用[9,11]。有趣的是，在FRGN19+小鼠中，具有人肝細胞的肝臟增殖的大小只有FRGN小鼠的1/3，并且這種結果不是由于兩個種系之間的增殖比例不同引起的。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)為肝臟生長受膽汁酸池大小調節(jié)的假設提供了證據(jù)(圖1)。不過為了進一步證實本實驗模型的結論，應該通過一種可選擇的方法，例如用螯合樹脂喂養(yǎng)這些動物，研究移植性FRGN小鼠中膽汁酸池縮小對肝臟生長的影響[11]。

圖1BA-FXR-FGF19 hepatostat。在通過CYP7A1上調肝臟膽汁酸合成，增加了膽汁酸池的情況下，觀察到肝臟的體積及重量也增加。當BA-FXR-FGF19腸肝軸正常工作時，腸內膽汁酸通過活化位于肝細胞基底膜側的FGFR4/β- KLOTHO復合體誘導腸enterokineFGF19表達，從而抑制膽固醇7-α羥化酶(CYP7A1)表達，減少了膽汁酸池、肝臟重量、肝臟的體積。

與肝臟體積的增加相一致，移植性FRGN小鼠肝臟的肝細胞增殖顯著高于FRGN19+小鼠。轉錄組分析也顯示，在增殖性FRGN肝臟中，DNA合成和細胞周期的基因表達增強。肝臟生長的一個重要調節(jié)器是Hippo-YAP通路[17]，在靜止的肝臟中，轉錄輔因子YAP被磷酸化并且保存在胞質溶膠中，不能促使細胞增殖?；罨送返纳嫌涡盘柨赡軄碜杂诩毎芏鹊臏p少及細胞外環(huán)境的改變，但是它們的性質還未完全確定[18]。有趣的是在移植性FRGN肝臟中，Naugler等人在研究中也發(fā)現(xiàn)一個與HippoYAP通路活性一致的基因簇。這一發(fā)現(xiàn)與最近報道的YAP活化對肝內膽汁酸水平升高做出反應的結論相一致[19]，強調了代謝信號和可能在肝屬性調節(jié)下起作用的關鍵生長調節(jié)通路之間的相互作用。與這些結果一致，最近研究發(fā)現(xiàn)FXR-FGF15腸肝軸再活化使循環(huán)膽汁酸降到正常水平，阻止了無FXR的小鼠肝細胞自發(fā)性增殖和肝癌的發(fā)生[20]。因此本研究強調了FXR-FGF19腸肝軸作為一種新的肝屬性并且開啟了了一種基于激素性腸肝軸生理調節(jié)的新治療途徑。

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(本文編輯：張苗)

(收稿日期：2015-12-04)