腸道法尼醇X受體在非酒精性脂肪性肝病中的作用機(jī)制及相關(guān)靶向藥物

張凱玲， 李良平

四川省醫(yī)學(xué)科學(xué)院， 四川省人民醫(yī)院 消化內(nèi)科， 成都 610072

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)正逐漸成為慢性肝損傷的首要病因，其全球患病率約25.24%[1]，最新的一項(xiàng)薈萃分析[2]顯示，我國NAFLD患病率高達(dá)29.2%。近年來由于生活質(zhì)量的改善，NAFLD的發(fā)病率仍有上升趨勢(shì)。目前認(rèn)為NAFLD的主要發(fā)病機(jī)制是由于甘油三酯在肝細(xì)胞內(nèi)沉積過多，使肝細(xì)胞應(yīng)激、損傷和凋亡，與胰島素抵抗及代謝綜合征密切相關(guān)。NAFLD的診斷雖容易，但現(xiàn)階段治療上主要依靠調(diào)節(jié)飲食及生活方式，而非酒精性脂肪性肝炎(NASH)依然缺少有效的治療藥物。研究[3]表明，膽汁酸作為脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑，在NAFLD的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用，法尼醇X受體(farnesol X receptor，F(xiàn)XR)主要通過調(diào)節(jié)膽汁酸的代謝來控制脂代謝，從而影響NAFLD。人類FXR的表達(dá)在回腸中最高，其次是肝臟、十二指腸、腎臟和結(jié)腸[4]，所分布的位置不一樣，其功能也有所差異。腸道FXR(intestinal farnesol X receptor，iFXR)由于高表達(dá)、局限作用等優(yōu)勢(shì)成為NAFLD的潛在藥物靶點(diǎn)。

1 iFXR簡(jiǎn)介

FXR于1995年被Forman等[4]正式命名，是一類可以由法尼醇及相關(guān)分子激活的核心受體，屬于核受體超級(jí)家族的成員。FXR普遍的分布于影響膽汁酸代謝與轉(zhuǎn)運(yùn)的器官，如肝臟、腸道、腎臟，也可以分布在脂肪、心臟和腎上腺，所分布的位置不同，其功能也有所差異。

1.1 iFXR與NAFLD 研究[5-6]表明，F(xiàn)XR的激活能抑制脂質(zhì)的合成，降低血清甘油三酯、膽固醇和肝脂肪變性、炎癥及纖維化水平，F(xiàn)XR活化可能會(huì)減少NAFLD及NASH，而FXR的激動(dòng)劑有望通過抑制肝細(xì)胞的炎癥反應(yīng)來抑制NAFLD進(jìn)展為NASH，并應(yīng)用到今后的治療。目前，F(xiàn)XR激動(dòng)劑包括天然配體[鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)]、半合成膽汁[厄貝酸酯(obeticholic acid，OCA)]或合成的非甾體類分子(GW4064、WAY-362450等已在臨床試驗(yàn)中)，但OCA的Ⅲ期臨床試驗(yàn)雖然表明能改善NASH的組織學(xué)特征，但也存在瘙癢、高膽固醇血癥等不良反應(yīng)[7]。而iFXR特異性激活后可局限作用于腸道，避免全身釋放，從而減少全身副作用，因此具有較大的潛在藥理學(xué)價(jià)值。iFXR信號(hào)傳導(dǎo)的激活可以預(yù)防NAFLD[8]，但也有研究[9]表明，iFXR的缺乏能夠改善飲食相關(guān)的肥胖、糖尿病和NAFLD。目前，關(guān)于iFXR對(duì)NAFLD及代謝性疾病的作用目前仍存在爭(zhēng)議，且大部分實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)源于動(dòng)物研究，缺乏關(guān)于人體研究的相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2 iFXR與膽汁酸 膽汁酸作為FXR主要的配體，通過激活FXR和G蛋白偶聯(lián)受體來調(diào)節(jié)脂質(zhì)、葡萄糖和能量穩(wěn)態(tài)[10]，其生理功能取決于各級(jí)膽汁酸的比例。膽酸(cholic acid，CA)和CDCA在人體內(nèi)由膽固醇合成，并在經(jīng)膽鹽輸出泵(bile salt hydrolase，BSEP)分泌到膽汁之前與甘氨酸和?；撬嵝纬山Y(jié)合型膽汁酸。而在小鼠體內(nèi)，CDCA可轉(zhuǎn)化為α-和β-鼠膽酸(muricholic acid，MCA)。腸道細(xì)菌如擬桿菌等，含膽鹽水解酶(bile salt hydrolase，BSH)，可分解結(jié)合型膽汁酸，含有7α-和7β-脫氫酶的腸道細(xì)菌分別將初級(jí)膽汁酸CA和CDCA轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸脫氧膽酸(deoxycholicacid，DCA)和石膽酸(lithocholicacid，LCA)，也可以將CDCA中的7α-羥基異構(gòu)化為7β-羥基成為水溶性熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)[11]。

FXR作為一種感受器主要以負(fù)反饋的方式調(diào)節(jié)膽汁酸的腸肝循環(huán)。膽汁酸在腸道經(jīng)基底外側(cè)局部轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白α/β(organic solute transporter α and β dimer，OSTα/β)從腸上皮細(xì)胞進(jìn)入血液，隨后通過基底鈉離子-?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運(yùn)蛋白吸收至肝臟，肝細(xì)胞內(nèi)的膽汁酸再激活肝臟FXR通過小異二聚體配體(small heterodimer partner，SHP)途徑抑制膽固醇合成膽汁酸的關(guān)鍵酶——膽固醇7α-羥化酶(CYP7Al)和甾醇12α-羥化酶(CYP8B1)來調(diào)節(jié)膽汁酸合成[12]。在腸道，iFXR激活誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞生長因子(fibroblast growth factor，F(xiàn)GF)15/19在腸上皮表達(dá)，經(jīng)門靜脈循環(huán)轉(zhuǎn)運(yùn)至肝臟與成纖維細(xì)胞生長因子受體4(fibroblast growth factor receptor 4，F(xiàn)GFR4)和β-klotho受體結(jié)合，從而抑制CYP7A1來抑制膽汁酸合成[5,13]。iFXR也可以通過誘導(dǎo)頂膜鈉依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體和OST α/β的表達(dá)來增加膽汁酸在腸道的回吸收[14]。在NAFLD患者中，肝臟對(duì)FGF19的應(yīng)答受損，而腸道中FGF19的產(chǎn)生不受影響，這種反應(yīng)降低可能導(dǎo)致NAFLD肝臟脂質(zhì)代謝進(jìn)一步紊亂。

2 iFXR在NAFLD中的作用機(jī)制

2.1 iFXR對(duì)脂代謝的調(diào)節(jié) iFXR缺乏的小鼠相比野生型在高脂喂養(yǎng)(high fat fed，HFD)時(shí)肝臟甘油三酯水平更低[9]。Jiang等[9]發(fā)現(xiàn)用抗生素或Tempol處理的HFD小鼠通過調(diào)節(jié)腸道微生物菌群，改變膽汁酸代謝，升高?；?β-鼠膽酸(tauro-β-amuricholic acid，T-β-MCA)水平抑制iFXR，進(jìn)而減少血清神經(jīng)酰胺水平及肝臟中的脂肪酸合成達(dá)到預(yù)防NAFLD的目的。腸道微生物菌群的改變可導(dǎo)致膽汁酸的種類改變，尤其是可以拮抗FXR的?；墙Y(jié)合型膽汁酸[15]。肥胖人群腸道中富含厚壁菌，能代謝食物中難消化的多糖，產(chǎn)生短鏈脂肪酸，從而提高腸內(nèi)容物的產(chǎn)能，并加速NAFLD相關(guān)的肥胖。厚壁菌與擬桿菌的比例增加可能是肥胖發(fā)病的主要機(jī)制[16]。此外，神經(jīng)酰胺通過調(diào)節(jié)膽固醇調(diào)節(jié)原件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c)影響脂質(zhì)的代謝，其水平與肝臟甘油三酯水平呈正相關(guān)[17]。iFXR激活誘導(dǎo)的FGF15/19除增加肝臟FGFR4/β-klotho信號(hào)減少膽汁酸合成外，通過抑制脂肪酸轉(zhuǎn)位酶的表達(dá)減少甘油三脂的合成[18]。

由于疏水性膽汁酸脂溶性更強(qiáng)，故腸道膽汁酸的疏水性也會(huì)影響脂質(zhì)的吸收。腸道直接分泌(transintestinal cholesterol efflux，TICE)通路是膽固醇由血液隨糞便排除體外的途徑，也是腸道調(diào)節(jié)膽固醇的轉(zhuǎn)化的方式，糞便排泄膽固醇中約30%由此途徑排出[19]。de Boer等[20]發(fā)現(xiàn)iFXR通過調(diào)節(jié)FGF15/19刺激TICE通路引起的膽固醇大量排泄，主要與親水性膽汁酸比例增加后通過膽固醇轉(zhuǎn)運(yùn)異二聚體ATP結(jié)合盒亞家族G成員5/8的方式很大程度提高了通過TICE途徑的膽固醇通量。同時(shí)，iFXR介導(dǎo) FGF15/19信號(hào)傳導(dǎo)致SHP磷酸化，從而抑制固醇調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子2活性以抑制尼曼匹克c1型類似蛋白1的表達(dá)，從而抑制膽固醇的吸收[21]。

T-β-MCA為小鼠主要膽汁酸成分，而人體主要的膽汁酸是CA和CDCA，基于人和小鼠之間膽汁酸池組成差異顯著，iFXR對(duì)脂質(zhì)的調(diào)節(jié)是否也同樣適用于人類尚待明確。倉鼠的膽汁酸及脂代謝較小鼠相比與人體更相似，最近一項(xiàng)關(guān)于倉鼠的研究[22]表明，抑制iFXR表達(dá)可以調(diào)節(jié)腸道微生物菌群介導(dǎo)的膽汁酸代謝從而改善肝脂肪變性。實(shí)際上，相比于體型偏瘦的人群，肥胖者iFXR的表達(dá)更高[23]。

2.2 iFXR對(duì)葡萄糖代謝的調(diào)節(jié) 用Tempol處理的HFD小鼠胰島素抵抗及血糖水平改善，而iFXR缺陷小鼠給予Tempol治療后未觀察到此類現(xiàn)象，表明了iFXR在血糖及胰島素調(diào)節(jié)中的重要作用[24]。iFXR缺陷小鼠表現(xiàn)出較低的HFD誘導(dǎo)的肥胖和胰島素抵抗[9]。van Dijk等[25]發(fā)現(xiàn)全身FXR缺陷型小鼠口服葡萄糖吸收明顯延遲，提示iFXR在近端小腸中葡萄糖吸收動(dòng)力學(xué)中的作用，認(rèn)為與大量葡萄糖進(jìn)入腸黏膜細(xì)胞經(jīng)葡萄糖-6-磷酸途徑及FXR缺陷型小鼠中己糖激酶1和2高表達(dá)有關(guān)。iFXR和G蛋白偶聯(lián)受體5(takeda G protein-coupled receptor 5，TGR5)在腸道L細(xì)胞中共表達(dá)，iFXR可通過調(diào)節(jié)TGR5表達(dá)刺激胰高血糖素樣肽1(glucagon-like peptide 1，GLP-1)在腸內(nèi)產(chǎn)生，從而促進(jìn)胰島素分泌并維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)[26]。但也有研究[27]顯示，iFXR可抑制糖酵解作用來降低編碼GLP-1的前胰高血糖素的表達(dá)。

血清FGF19水平與空腹血糖呈負(fù)相關(guān)[28]。FGF19被iFXR激活后可直接作用于肝細(xì)胞β-Klotho受體參與糖原合成[29]。近年來FGF19在減輕體質(zhì)量、血糖及胰島素的長期作用中相比肝臟、脂肪組織更依賴中樞神經(jīng)的β-Klotho受體，F(xiàn)GF19用于治療代謝性疾病藥物也取決于他們進(jìn)入和激活神經(jīng)系統(tǒng)的能力，而急性降糖時(shí)在脂肪組織中β-Klotho受體的作用更顯著[30]。缺乏iFXR的小鼠腸道厚壁菌群減少，尤其是具有BSH的乳酸桿菌[9]。研究[31]表明iFXR被激活后可調(diào)節(jié)腸道微生物菌群誘導(dǎo)擬桿菌的生長，由于擬桿菌其具有高BSH和7α-和7β-脫羥基酶活性，使CDCA和UDCA產(chǎn)生LCA，LCA再激活TGR5-cAMP信號(hào)傳導(dǎo)以刺激L細(xì)胞分泌GLP-1，導(dǎo)致脂肪組織褐變，并改善胰島素抵抗和葡萄糖代謝。腸道微生物菌群-FXR信號(hào)軸經(jīng)神經(jīng)酰胺影響糖代謝也通過誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激減弱線粒體檸檬酸合酶活性，增加肝線粒體乙酰輔酶A水平和丙酮酸羧化酶活性，從而增加空腹血糖水平[32]。

2.3 iFXR對(duì)NASH的調(diào)節(jié)作用 全身FXR缺乏的小鼠在iFXR激活后可通過減少cyclinD1的表達(dá)，減少信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3的激活，并減少膠原蛋白的沉積，以減少肝臟的炎癥和纖維化[33]。最近一項(xiàng)研究[34]發(fā)現(xiàn)，肝活檢診斷為NASH的肥胖女性患者iFXR表達(dá)水平明顯低于肝組織正常的肥胖女性。既往研究[35]表明，NASH患者循環(huán)中的FGF19水平下降，進(jìn)一步表明失調(diào)的FGF19表達(dá)可能有助于控制NASH相關(guān)進(jìn)行性肝病的機(jī)制。最近一項(xiàng)關(guān)于NASH患者的Ⅱ期臨床試驗(yàn)[36]表明，用FGF19類似物NGM282可減少肝臟脂肪含量及肝酶。與FGF19類似，NGM282通過FGFR4/β-klotho受體復(fù)合物有效抑制CYP7A1的表達(dá)，降低膽固醇分解代謝[37]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[38]表明，NGM282不僅抑制膽汁酸合成的經(jīng)典途徑，還抑制脂肪酸合成，再通過消除或降低肝臟膽汁酸毒性和脂毒性預(yù)防NAFLD的進(jìn)展，明顯改善NAFLD相關(guān)的所有組織學(xué)特征。

3 iFXR靶向藥物研究現(xiàn)狀

3.1 iFXR激動(dòng)劑 Fexaramine(Fex)為目前常用的腸道限制性FXR激動(dòng)劑，口服基本不吸收。Fang等[8]用FEX激活iFXR后，通過增加產(chǎn)熱、線粒體生物合成和脂肪酸氧化基因的表達(dá)來控制飲食導(dǎo)致的體質(zhì)量增加；同時(shí)降低炎性細(xì)胞因子水平，上調(diào)β-腎上腺素能信號(hào)傳導(dǎo)來促使白色脂肪的褐變。而最近一項(xiàng)研究[31]發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，F(xiàn)EX組小鼠血清GLP-1、FGF21水平增加，胰島素和葡萄糖耐量改善和白色脂肪組織的褐變，而口服抗生素治療后消除了FEX對(duì)GLP-1的誘導(dǎo)和脂肪組織褐變。FEX作為iFXR的激動(dòng)劑還通過調(diào)節(jié)腸道微生物菌群激活TGR5-GLP-1信號(hào)傳導(dǎo)改善代謝，成為NAFLD、糖尿病和肥胖癥潛在的靶向藥物。Wang等[39]提出一種新型的iFXR激動(dòng)劑FEX-3，作為FEX的一種衍生物具有更好的腸道限制性和組織選擇性，主要于回腸吸收，僅激活腸道FXR不影響肝臟及其他組織的FXR，且不進(jìn)入血液循環(huán)。此外，F(xiàn)EX-3誘導(dǎo)FXR下游基因SHP和BSEP的表達(dá)較FEX顯著，對(duì)CYP7A1的抑制作用也更明顯，目前藥理學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也正在進(jìn)行中。

3.2 iFXR抑制劑 研究[9]發(fā)現(xiàn)，T-β-MCA通過抑制iFXR減少血清神經(jīng)酰胺水平及肝臟中的脂肪酸合成，進(jìn)而預(yù)防HFD誘導(dǎo)的NAFLD。T-β-MCA是小鼠中的天然FXR拮抗劑，改善肝臟脂肪樣變性與胰島素抵抗，也有報(bào)道[40]顯示，甘氨熊去氧膽酸脫氧膽酸在人體中充當(dāng)FXR拮抗劑。用Tempol或者抗生素處理的HFD小鼠同對(duì)照組相比，肝臟甘油三酯含量、iFXR及血清神經(jīng)酰胺水平減少，T-β-MCA增加；而缺乏iFXR的HFD小鼠甘油三酯在肝臟積聚的水平明顯低于未敲除iFXR的小鼠[9]。神經(jīng)酰胺與胰島素抵抗、肝臟甘油三酯水平相關(guān)[17]。使用iFXR抑制劑及iFXR缺乏的小鼠其體內(nèi)米色脂肪(同棕色脂肪類似，米色脂肪亦能增加代謝、減少肥胖)含量增多[14]。研究者[9,11,14]認(rèn)為，iFXR的缺乏能預(yù)防NAFLD形成，主要是通過更改膽汁酸組分、腸道菌群比、脂肪類型，調(diào)整神經(jīng)酰胺水平以增加FXR抑制劑T-β-MCA從而減少脂肪酸在肝臟的合成。作為T-β-MCA的衍生物，甘氨酸-β-巰基乙酸被證明是一種腸選擇性FXR抑制劑，可減少降低厚壁菌門與擬桿菌的比例并抑制BSH活性使肝臟甘油三酯的生成減少來改善HFD誘導(dǎo)的肥胖和胰島素抵抗，也通過降低神經(jīng)酰胺水平降低來預(yù)防或逆轉(zhuǎn)HFD誘發(fā)的肥胖、胰島素抵抗和肝脂肪變性[21]。

4 小結(jié)

綜上所述，iFXR的激活有利于改善NAFLD肝臟的脂肪變性及炎癥。但人類FXR與小鼠FXR存在物種差異，其對(duì)于NAFLD及NASH進(jìn)展也有差異，不宜完全采用小鼠的模型來模擬人體。iFXR激動(dòng)和(或)拮抗作用的長期影響尚待進(jìn)一步評(píng)估，目前藥物的發(fā)現(xiàn)及發(fā)展均依賴于嚙齒動(dòng)物模型，這樣的研究可能存在一定的缺陷性，需要大量人體相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)一步明確iFXR與NAFLD的關(guān)系，以拓展iFXR的實(shí)際藥用價(jià)值。