膽汁酸及其受體與腹瀉型腸易激綜合征的相關(guān)研究進(jìn)展

魏 薇，姚樹(shù)坤

1.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院 北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，北京 100032； 2.中日友好醫(yī)院消化內(nèi)科

腸易激綜合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一種常見(jiàn)的功能性腸病，以反復(fù)發(fā)作的腹痛伴隨排便習(xí)慣/糞便性狀改變?yōu)橹饕憩F(xiàn)。根據(jù)糞便性狀可將IBS分為IBS腹瀉型(IBS with predominant diarrhea，IBS-D)、IBS便秘型(IBS with predominant constipation，IBS-C)、IBS混合型(IBS with mixed bowel habits，IBS-M)和IBS不定型(IBS unclassified，IBS-U)，其中以IBS-D最為常見(jiàn)，所占比例接近50%[1]。IBS發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前認(rèn)為可能是多種因素共同作用的結(jié)果，包括內(nèi)臟高敏感、腸道菌群紊亂、腸道動(dòng)力異常、腸道炎癥狀態(tài)、腸道黏膜通透性改變、自主神經(jīng)功能障礙、食物不耐受、應(yīng)激等[2]。既往對(duì)IBS發(fā)病機(jī)制的研究主要集中于腸道動(dòng)力異常、內(nèi)臟高敏感、腦-腸互動(dòng)、負(fù)性心理-社會(huì)因素，近來(lái)則開(kāi)始關(guān)注腸道免疫的激活、腸道通透性、腸道菌群變化[3]。

目前已有較多研究顯示，IBS-D患者腸道菌群與健康對(duì)照者相比存在差異[4-8]。腸道菌群在人體的物質(zhì)代謝過(guò)程中有重要作用，膽汁酸的代謝即依賴于腸道菌群。除了輔助脂質(zhì)的吸收外，膽汁酸還具有類似于胃腸激素的作用，并參與腸道細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程，對(duì)腸道動(dòng)力、腸黏膜的分泌、腸屏障功能等均有影響[9]。研究顯示，膽汁酸可能參與多種消化道疾病的發(fā)病，包括食管癌、結(jié)腸癌、炎癥性腸病、功能性胃腸病等。膽汁酸在IBS-D相關(guān)的研究中已受到越來(lái)越多的關(guān)注，現(xiàn)對(duì)膽汁酸及其受體對(duì)IBS-D的影響作一綜述。

1 膽汁酸的代謝過(guò)程

膽汁酸是存在于膽汁中一大類膽烷酸的總稱，以鈉鹽或鉀鹽的形式存在。人體內(nèi)膽汁酸按結(jié)構(gòu)可分為兩大類：一類為游離型膽汁酸，包括膽酸(cholic acid，CA)、鵝脫氧膽酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)、脫氧膽酸(deoxycholic acid，DCA)和石膽酸(lithochalic acid，LCA)，另一類是上述游離膽汁酸與甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合的產(chǎn)物，稱結(jié)合型膽汁酸。從來(lái)源上可分為初級(jí)膽汁酸(primary bile acid)和次級(jí)膽汁酸(secondary bile acid)。初級(jí)膽汁酸可以促進(jìn)腸道水電解質(zhì)和黏液分泌并促進(jìn)結(jié)腸蠕動(dòng)，次級(jí)膽汁酸可以促進(jìn)細(xì)胞增殖、抑制細(xì)胞凋亡[9]。在肝細(xì)胞胞液和微粒體中，以膽固醇為原料直接合成的膽汁酸稱為初級(jí)膽汁酸，包括CA和CDCA，初級(jí)膽汁酸在肝臟內(nèi)進(jìn)一步與甘氨酸或?；撬峤Y(jié)合，分泌至膽道儲(chǔ)存于膽囊中。血清7α-羥基-4-膽甾烯-3-酮(C4)是膽汁酸合成過(guò)程中的限速酶7α羥化酶的可靠標(biāo)志物，可反映肝臟合成膽汁酸的速率?；啬c上皮細(xì)胞分泌的成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子19(fibroblast growth factor 19，F(xiàn)GF19)對(duì)膽汁酸的合成有負(fù)反饋調(diào)節(jié)作用，當(dāng)回腸上皮細(xì)胞內(nèi)存在高濃度膽汁酸時(shí)會(huì)促進(jìn)FGF19的分泌，隨血液循環(huán)至肝臟可抑制膽汁酸的合成。初級(jí)結(jié)合型膽汁酸在小腸下段及結(jié)腸受細(xì)菌作用轉(zhuǎn)變?yōu)榇渭?jí)膽汁酸，包括DCA和LCA，以解離和脫羥基為主要步驟。解離步驟所依賴的膽鹽水解酶(bile salt hydrolase，BSH)在腸道菌群中分布廣泛，雙歧桿菌屬、乳桿菌屬、腸球菌屬、梭菌屬、李斯特菌屬、擬桿菌屬等均含有BSH，它可以催化連結(jié)甘氨酸或?；撬崤c膽鹽甾核的酰胺鍵水解，使結(jié)合型膽汁酸轉(zhuǎn)變?yōu)橛坞x型膽汁酸[10]。但目前發(fā)現(xiàn)只有少數(shù)菌群具有7α脫羥基活性，可將初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)變?yōu)榇渭?jí)膽汁酸，包括擬桿菌屬、梭菌屬、優(yōu)桿菌屬、乳桿菌屬、埃希菌屬[11]。此外，CDCA經(jīng)過(guò)細(xì)菌作用可產(chǎn)生少量其7β異構(gòu)體熊脫氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)[12]。結(jié)合膽汁酸隨膽汁排入小腸后，90%以上在回腸末端由頂膜鈉依賴性膽鹽轉(zhuǎn)運(yùn)體重吸收，游離膽汁酸可通過(guò)被動(dòng)擴(kuò)散經(jīng)由小腸上皮重吸收[9]，其余膽汁酸進(jìn)入結(jié)腸隨糞便排出，小腸重吸收的膽汁酸經(jīng)門脈回到肝，這一過(guò)程為膽汁酸的腸-肝循環(huán)。LCA主要以游離型存在，有肝毒性，大部分隨糞便排出，少部分進(jìn)入肝臟通過(guò)硫酸鹽化解毒并隨膽汁分泌。正常人每日從糞便排出的膽汁酸為0.2～0.6 g[13]。硒75?；撬嵩囼?yàn)(75selenium homotaurocholic acid test，75SeHCAT)可反映膽汁酸吸收情況，口服75Se標(biāo)記的牛磺膽酸膠囊，7 d后通過(guò)γ射線檢測(cè)血液里剩余的比例，<15%可診斷為膽汁酸吸收不良[14-15]。

2 IBS-D患者中的膽汁酸代謝異常

研究顯示，IBS-D患者糞便膽汁酸總量與健康對(duì)照者差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[16-18]，但糞便中膽汁酸的不同組分含量與健康對(duì)照者存在差異，主要表現(xiàn)為初級(jí)膽汁酸顯著升高[17-19]，亦有研究顯示糞便中UDCA和硫酸化膽汁酸升高[18]。糞便膽汁酸與IBS-D癥狀有相關(guān)性，目前有較多證據(jù)支持結(jié)腸傳輸速度與糞便總膽汁酸呈正相關(guān)[19-21]，糞便Bristol評(píng)分、排便次數(shù)亦和糞便初級(jí)膽汁酸含量呈正相關(guān)[17,19]，這可能與初級(jí)膽汁酸尤其是CDCA具有的導(dǎo)瀉作用有關(guān)。患者腹痛程度亦與糞便中CDCA呈正相關(guān)[18]，而在IBS-D患者中腹痛發(fā)生的主要病理生理機(jī)制為內(nèi)臟高敏感，提示膽汁酸除了影響結(jié)腸動(dòng)力外亦可能影響內(nèi)臟敏感性。既往在健康志愿者中亦發(fā)現(xiàn)，用生理劑量的CDCA對(duì)健康志愿者灌腸后可促進(jìn)近端結(jié)腸蠕動(dòng)，并可引起內(nèi)臟敏感性升高，表現(xiàn)為直腸擴(kuò)張?jiān)囼?yàn)時(shí)排便急迫感和最大耐受量閾值降低[22]。此外，有研究顯示，IBS-D患者中糞便總膽汁酸更高者腸屏障功能受損更嚴(yán)重[20-21]。目前未發(fā)現(xiàn)膽汁酸與患者焦慮抑郁情緒有明確相關(guān)性[15,19]。

按照糞便總膽汁酸將IBS-D患者分成不同亞組，有助于更深入地探索膽汁酸在IBS-D發(fā)病機(jī)制中的作用。Zhao等[23]將糞便總膽汁酸高于健康對(duì)照者糞便總膽汁酸第90百分位數(shù)以上的IBS-D患者定義為BA+IBS-D患者，發(fā)現(xiàn)在290例IBS-D患者中，有71例(24.5%)為BA+IBS-D患者，與健康對(duì)照者相比，BA+IBS-D患者血清C4升高、FGF19降低，糞便中的CA、CDCA、DCA、LCA、UDCA亦顯著升高，而B(niǎo)A-IBS-D患者的糞便膽汁酸情況與健康對(duì)照者類似，說(shuō)明在BA+IBS-D患者中存在膽汁酸合成增加。BA+IBS-D患者較BA-IBS-D患者腹瀉癥狀更明顯，但兩類患者IBS-SSS(IBS symptom severity scale)評(píng)分差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外，BA+IBS-D患者與BA-IBS-D患者的糞便菌群也存在差異，BA+IBS-D患者糞便中梭菌屬顯著增加，梭菌屬的豐度與糞便總膽汁酸和C4呈正相關(guān)，與血清FGF19水平呈負(fù)相關(guān)，證實(shí)了梭菌屬在膽汁酸代謝中的重要作用。膽汁酸吸收不良是慢性腹瀉的病因之一，一項(xiàng)Meta分析顯示，IBS-D患者中有28.1%合并膽汁酸吸收不良(bile acid malabsorption，BAM)[24]，但即使在除外BAM的IBS-D患者中，與健康對(duì)照者相比，IBS-D患者的糞便總膽汁酸差異雖無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但仍存在CDCA和CA升高，且結(jié)腸傳輸速度與糞便總膽汁酸和初級(jí)膽汁酸水平呈正相關(guān)[25]，提示膽汁酸組分含量異常在IBS-D患者中可能普遍存在。

膽汁酸對(duì)IBS-D癥狀的影響為IBS-D的治療提供了新思路。膽汁酸螯合劑如考來(lái)烯胺、考來(lái)替泊、考來(lái)維侖等可以減少腸道內(nèi)膽汁酸，有研究顯示，考來(lái)維侖可減少IBS-D患者排便次數(shù)[26]，另一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照研究顯示，考來(lái)維侖可減緩IBS-D患者結(jié)腸傳輸時(shí)間、減少排便次數(shù)[27]，這兩項(xiàng)研究均發(fā)現(xiàn)基線血清C4升高者治療效果更明顯。Bajor等[28]發(fā)現(xiàn)，75SeHCAT殘留率低的IBS-D患者應(yīng)用考來(lái)替泊可顯著降低IBS-SSS評(píng)分。以上研究提示，IBS-D患者中存在膽汁酸合成增加或膽汁酸吸收不良者可能對(duì)膽汁酸螯合劑的治療反應(yīng)更好，但因樣本量均較小，還需其他研究進(jìn)一步驗(yàn)證。

3 膽汁酸受體在IBS-D發(fā)病機(jī)制中的參與

膽汁酸受體包括核受體、膜受體，前者包括法尼醇受體(farnesoid X receptor，F(xiàn)XR)、孕烷X受體(pregnane X receptor，PXR)、維生素D受體(Vitamin D receptor，VDR)，后者指G蛋白耦聯(lián)膽汁酸受體1(G protein coupled bile acid receptor 1，GpBAR1)，也稱為TGR5(Takeda G-protein-coupled receptor 5)。目前與TGR5和FXR相關(guān)的研究較多，大多數(shù)研究均為動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，在IBS-D患者中的研究尚處于初步階段。有研究顯示，IBS-D患者結(jié)腸傳輸速度及糞便總膽汁酸與TGR5的單核苷酸多態(tài)性有關(guān)[29-30]。IBS-D患者的膽汁酸受體在腸道的表達(dá)亦可能與健康對(duì)照者存在差異，Horikawa等[31]發(fā)現(xiàn)，IBS患者回腸的FXR mRNA水平顯著高于健康對(duì)照者，Camilleri等[32-33]發(fā)現(xiàn)，IBS-D患者的乙狀結(jié)腸FXR mRNA水平亦高于健康對(duì)照者，但TGR5mRNA水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。TGR5和FXR對(duì)腸道正常功能的維持有重要作用，膽汁酸通過(guò)激活膽汁酸受體影響腸道功能。

3.1TGR5TGR5在全消化道均有分布，尤其是腸神經(jīng)系統(tǒng)[34]，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示,在腸神經(jīng)元、結(jié)腸嗜鉻細(xì)胞、結(jié)腸L細(xì)胞上均有TGR5受體表達(dá)[35-36]。不同種類膽汁酸對(duì)TGR5的激動(dòng)效應(yīng)不同，LCA>DCA>CDCA>UDCA>CA[12]。在結(jié)腸動(dòng)力方面，Alemi等[35]發(fā)現(xiàn),TGR5-/-小鼠全消化道傳輸時(shí)間和結(jié)腸傳輸時(shí)間均延長(zhǎng)，排便頻率和糞便含水量均減低，在TGR5-/-小鼠中無(wú)法觀察到膽汁酸對(duì)結(jié)腸蠕動(dòng)性收縮的促進(jìn)作用，說(shuō)明這一作用依賴于TGR5，且該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)膽汁酸通過(guò)激活內(nèi)源性初級(jí)傳入神經(jīng)元和腸嗜鉻細(xì)胞上的TGR5，刺激降鈣素基因相關(guān)肽和5-羥色胺的釋放，通過(guò)直接作用和間接作用兩方面促進(jìn)結(jié)腸蠕動(dòng)性收縮。此外，胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)對(duì)結(jié)腸傳輸有促進(jìn)作用[37]，膽汁酸可以刺激結(jié)腸分泌GLP-1, 在TGR5-/-小鼠未觀察到這種作用，而TGR5激動(dòng)劑可以促進(jìn)GLP-1的分泌[36,38]，說(shuō)明膽汁酸對(duì)GLP-1分泌的促進(jìn)作用依賴于TGR5。TGR5也表達(dá)于巨噬細(xì)胞，與腸道炎癥反應(yīng)相關(guān)，TGR5激動(dòng)劑可以減輕結(jié)腸炎模型小鼠的癥狀、降低炎癥因子水平，激動(dòng)TGR5后的抗炎作用由IL-10介導(dǎo)[39]。此外，TGR5亦與內(nèi)臟高敏感相關(guān)，Castro等[36]研究發(fā)現(xiàn)，在野生型小鼠以TGR5激動(dòng)劑灌腸后，通過(guò)直腸擴(kuò)張實(shí)驗(yàn)觀察到小鼠內(nèi)臟敏感性升高，但在TGR5-/-小鼠無(wú)此現(xiàn)象，且在IBS模型鼠中應(yīng)用TGR5激動(dòng)劑灌腸可以引起內(nèi)臟敏感性進(jìn)一步升高；體外實(shí)驗(yàn)顯示TGR5激動(dòng)劑激起了小鼠結(jié)腸傳入神經(jīng)的高反應(yīng)，并且由TRPA1介導(dǎo)；此外，在人背根神經(jīng)節(jié)神經(jīng)元中，38%表達(dá)TGR5，在TGR5陽(yáng)性的神經(jīng)元中，97%表達(dá)TRPV1，56%表達(dá)TRPA1，而TRPV1和TRPA1在IBS的內(nèi)臟高敏感形成中有重要作用[40]。

3.2 FXRFXR在肝臟和全消化道均有表達(dá)，主要表達(dá)于肝臟和回腸[41]，腸道FXR激活后誘導(dǎo)FGF-19表達(dá)，F(xiàn)XR-FGF19通路可調(diào)節(jié)肝臟對(duì)膽汁酸的合成[11]。不同種類膽汁酸對(duì)FXR的激動(dòng)效應(yīng)亦有差異，CDCA>CA>LCA>DCA[12]。FXR與腸道炎癥水平和腸屏障功能有關(guān)。FXR-/-小鼠回腸巨噬細(xì)胞增加，IL-1β、TNF-α、IL-6、TGF-β水平高于野生型小鼠，回腸緊密連接蛋白水平低于野生型小鼠，F(xiàn)XR激動(dòng)劑可減輕野生型小鼠的回腸炎癥[42]。但也有體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示FXR激動(dòng)劑可以減緩結(jié)腸上皮細(xì)胞的損傷修復(fù)[43]。FXR受體可能也和內(nèi)臟高敏感的形成相關(guān)，既往研究[44]已顯示神經(jīng)生長(zhǎng)因子(nerve growth factor，NGF)在IBS-D內(nèi)臟高敏感的形成中具有重要作用，活化的肥大細(xì)胞可能通過(guò)釋放NGF引起局部神經(jīng)纖維重塑，進(jìn)而引起內(nèi)臟敏感性升高，而近期有研究[45]發(fā)現(xiàn)，膽汁酸可能通過(guò)激動(dòng)肥大細(xì)胞上表達(dá)的FXR參與這一過(guò)程，大鼠直腸灌注DCA、CDCA后出現(xiàn)內(nèi)臟高敏感表現(xiàn)，結(jié)腸組織中蛋白基因產(chǎn)物9.5(protein gene product 9.5，PGP9.5)、TRPV1、NGF及其受體酪氨酸激酶A(tyrosine kinase A，TrkA)表達(dá)顯著升高，緊密連接蛋白claudin-1表達(dá)減少，在PGP9.5陽(yáng)性神經(jīng)纖維附近的肥大細(xì)胞顯著增多，膽汁酸激動(dòng)FXR后經(jīng)由NF-κB通路促進(jìn)肥大細(xì)胞分泌NGF，并進(jìn)一步影響TRPV1、claudin-1的表達(dá)，促進(jìn)內(nèi)臟高敏感的形成。

4 小結(jié)與展望

目前研究顯示，在IBS-D患者中可能存在膽汁酸代謝異常，并影響排便次數(shù)、排便性狀、腹痛等癥狀，提示膽汁酸可能參與了IBS-D的發(fā)生、發(fā)展。部分IBS-D患者存在明顯的膽汁酸代謝異常，腹瀉情況相對(duì)嚴(yán)重，對(duì)于這部分患者應(yīng)用膽汁酸螯合劑治療具有一定前景，但還需更大樣本量的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)一步探究，且一些可能存在的不良反應(yīng)，例如脂肪瀉、脂溶性維生素的吸收減少等均需要進(jìn)行評(píng)估。膽汁酸對(duì)于胃腸功能的影響與膽汁酸受體FXR和TGR5密切相關(guān)，IBS-D患者腸道中初級(jí)和次級(jí)膽汁酸含量的變化可能會(huì)導(dǎo)致腸道FXR、TGR5表達(dá)發(fā)生變化，進(jìn)而影響腸道動(dòng)力、屏障功能、內(nèi)臟敏感性等方面，但關(guān)于IBS-D患者中腸道膽汁酸受體的表達(dá)情況及其與膽汁酸和臨床表現(xiàn)的關(guān)系還需更加深入的研究。