成纖維細胞生長因子21治療非酒精性脂肪性肝病的臨床研究進展及相關(guān)機制

安梓銘 孫沁梅 辛鑫 胡義揚 馮琴

NAFLD是指除外酒精和其他明確的肝損傷因素所致的、以肝細胞內(nèi)脂肪過度沉積為主要特征的臨床病理綜合征，疾病譜包括非酒精性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝纖維化、肝硬化甚至肝癌(HCC)，在我國的發(fā)病率已達到29.2%，取代病毒性肝炎成為目前最常見的慢性肝病[1]。盡管在全球范圍已完成多項新藥研發(fā)的臨床試驗，并不斷有新的試驗開展，但尚無公認的獲批的治療藥物上市。近年來，兩項有關(guān)FGF21類似物(Pegbelfermin[2]和Efruxifermin[3])二期臨床試驗的成功，逐步證明了FGF21作為治療NAFLD新藥的潛力并使其成為新的研究熱點。因此，本文通過對FGF21類似物治療NAFLD臨床研究進展及相關(guān)機制研究進展進行綜述，以全面介紹FGF21在NAFLD研究領(lǐng)域的研究進展。

一、FGF21

FGF21為FGF家族中的一員，首次發(fā)現(xiàn)于2000年。人類FGF21基因(編號26291)位于第19號染色體(19q13.33)上并含有3個外顯子，其編碼蛋白由208個氨基酸組成[4]。FGF21主要在肝臟、脂肪組織和胰腺中表達，在骨骼肌中也有少量表達，循環(huán)中的FGF21主要來自肝臟，并與肝臟中FGF21的表達量呈正相關(guān)[5]。

作為一種多肽激素，F(xiàn)GF21主要通過與成纖維細胞生長因子受體(FGFR)結(jié)合以內(nèi)分泌、旁分泌和自分泌的方式起作用。FGF21與FGFR的結(jié)合需要β-Klotho協(xié)同受體的參與。β-Klotho的表達具有特異性[5]，主要在脂肪組織、肝臟、胰腺和中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達，導(dǎo)致FGF21的靶向作用也具有特異性。FGF21、FGFR和β-Klotho形成的復(fù)合物能夠進一步激活細胞外信號調(diào)控蛋白激酶(ERK)1/2、Akt等信號通路，從而發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)[5]。此外，脂聯(lián)素(adiponectin)也被證實是FGF21發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)的重要下游因子[6]。

在禁食或者游離脂肪酸誘導(dǎo)時，肝臟中的FGF21會受到過氧化物酶體增殖激活物受體α(PPARα)信號通路的激活而上調(diào)。此外，在高糖狀態(tài)或氨基酸缺乏時，肝臟中的FGF21還會受到碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(ChREBP)或一般性調(diào)控阻遏蛋白激酶2(GCN2)的調(diào)控而表達增加[7]。

在肥胖、NAFLD或2型糖尿病(T2DM)患者中，可以觀察到血清中FGF21水平顯著升高。NASH患者中，F(xiàn)GF21表達量的升高與肝纖維化的加劇呈正相關(guān)，提示FGF21可反映疾病的進展程度[8]。NAFLD或NASH患者中很可能存在與胰島素抵抗(IR)類似的FGF21抵抗[9]。最新的研究表明[10]，肝臟p38的持續(xù)激活會導(dǎo)致β-Klotho的泛素化和降解，也為FGF21抵抗提供了新的證據(jù)。有關(guān)FGF21抵抗的另一種解釋認為，F(xiàn)GF21可能被成纖維細胞活化蛋白(FAP)水解或切割影響了其完整性，進而影響了功能[11]，使其表達量升高。FGF21與NAFLD之間的關(guān)系越來越受到研究者們的關(guān)注，無論是基礎(chǔ)研究還是臨床研究都證實FGF21治療NAFLD的療效。

二、 FGF21類似物治療NAFLD臨床研究進展

目前，多項有關(guān)FGF21治療NAFLD的臨床研究正在進行，其中兩項IIa期臨床研究結(jié)果已公布。天然形式FGF21的藥代動力學(xué)特性較差，半衰期只有0.5～1.5 h，并不適合直接成藥應(yīng)用于臨床[12]。已公布結(jié)果的兩項臨床研究用藥均為FGF21類似物，以延長其半衰期。

(一)聚乙二醇化FGF21類似物，Pegbelfermin (BMS-986036) Pegbelfermin(BMS-986036)是一種聚乙二醇偶聯(lián)(PEGylated)的人FGF21的重組類似物。在動物模型證實療效的前提下，Ⅱ期臨床研究結(jié)果證實FGF21治療肥胖和T2DM的療效[13]。

2018年Sanyal等報道了Pegbelfermin治療NASH的IIa期臨床試驗結(jié)果[2]。該研究是一項多中心、隨機雙盲、安慰劑對照試驗，75名受試者按照1∶1∶1的比例被隨機分配到10 mg/d用藥組(n=25)及20 mg/周用藥組(n=24)和1次/d安慰劑組(n=26)中，皮下注射給藥，持續(xù)16周。試驗的主要終點是治療16周后磁共振質(zhì)子密度脂肪分數(shù)(MRI-PDFF)所測得的肝臟脂肪含量較基線絕對值的變化以及藥物的安全性和耐受性。結(jié)果顯示，與安慰劑相比，兩用藥組受試者肝臟脂肪含量均顯著下降(10 mg/d，-6.8%vs-1.3%，P=0.0004； 20 mg/周劑量組，-5.2%vs-1.3%，P=0.008)。事后分析發(fā)現(xiàn)，兩用藥組均有50%以上的受試者肝臟脂肪含量相對減少≥30%(10 mg/d劑量組，56%，P=0.0318；20 mg/周劑量組，54%，P=0.0219)。同時，16周后用藥組受試者血清N末端III型膠原前肽(PRO-C3)水平、ALT、AST活性較安慰劑組均顯著降低，adiponectin水平明顯升高。在安全性方面，無嚴重不良事件發(fā)生。目前，Pegbelfermin的IIb期臨床試驗正在進行中。

(二)Fc-FGF21融合蛋白，Efruxifermin(EFX) Efruxifermin(EFX)是一種將人體免疫球蛋白IgG1的Fc片段與人FGF21連接所得到的融合蛋白。與大多數(shù)FGF21類似物相比，Efruxifermin的作用時間更長，半衰期為3～3.5 d。一項針對T2DM受試者的研究顯示，Efruxifermin可以降低受試者甘油三脂(TG)水平，并且改善血糖[14]。

2021年Harrison等人[3]報道了該藥物針對NASH受試者的IIa期臨床試驗的結(jié)果。在此隨機、雙盲、安慰劑對照試驗中，80名受試者按照1∶1∶1∶1的比例被隨機分配到安慰劑組(n=21)、Efruxifermin 28 mg(n=19)、50 mg(n=20)及70 mg(n=20)/周組中，皮下注射給藥16周。主要終點為治療12周時肝臟脂肪含量較基線時的絕對變化值。結(jié)果顯示，各用藥組較安慰劑組肝臟脂肪含量均有顯著的下降(-12.3%、-13.4%和-14.1%vs0.3%，P<0.0001)。同時，三組中分別有25%、53%和67%的受試者肝臟脂肪含量恢復(fù)正常(肝臟脂肪含量≤5%)。同時，用藥組受試者血清ALT、AST、GGT活性均隨時間顯著降低。在安全性方面，Efruxifermin同樣具有良好的耐受性?；谝陨涎芯拷Y(jié)果，Efruxifermin先后在2020年10月和2021年10月獲得了EMA的優(yōu)先藥物稱號以及FDA的快速通道資格，其后續(xù)的研究結(jié)果值得期待。

三、FGF21調(diào)控NAFLD的相關(guān)機制

FGF21類似物治療NAFLD臨床試驗取得良好結(jié)果，是基于前期大量基礎(chǔ)研究證實FGF21具有顯著改善NAFLD的作用，其相關(guān)的藥理機制也被逐步揭示(圖1)。

糖脂代謝異常被認為是NAFLD早期發(fā)生的病理基礎(chǔ)，會導(dǎo)致肝臟脂肪變性的發(fā)生，進一步受到內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化損傷、炎性因子、肝星狀細胞活化等因素的“多重打擊”，最終導(dǎo)致肝細胞損傷、炎癥、纖維化等改變，使疾病逐漸進展為NASH、肝纖維化、肝硬化甚至肝癌。FGF21的作用與以下機制相關(guān)：

(一)改善脂質(zhì)代謝 FGF21被證實能從多個方面改善肝臟脂質(zhì)代謝：①抑制肝臟脂肪從頭合成。Zhang等人[15]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21可以抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(SREBP-1c)加工和核易位關(guān)鍵基因的轉(zhuǎn)錄水平，降低成熟SREBP-1c蛋白量，從而抑制脂肪的從頭合成；②促進肝臟脂肪酸的氧化。Fisher等[16]研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21能夠激活兩個關(guān)鍵過程，促進肝細胞脂肪酸氧化：①上調(diào)長鏈脂酰輔酶A合成酶(ACSL)和脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白(FATP)表達，增加胞質(zhì)中?；鵆oA合成酶的活性，從而更有效地將脂肪酸激活為?；鵆oA；②提高過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子-1α(PGC-1α)和PPARα的表達，從而促進脂肪酸線粒體的β氧化；③抑制脂質(zhì)向肝臟輸送。Zarei等人[17]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21能夠抑制肝臟極低密度脂蛋白受體(VLDLR)的表達，從而減少肝臟中TG的積累；④促進肝臟脂肪細胞的脂噬，減少脂肪沉積。Zhu等人[18]觀察到，F(xiàn)GF21能夠顯著提高脂噬相關(guān)的關(guān)鍵基因如自噬效應(yīng)蛋白(Beclin-1)、 自噬相關(guān)蛋白12(ATG12)和微管相關(guān)蛋白1輕鏈3B(LC3B)的mRNA水平；⑤除直接調(diào)控肝臟脂肪代謝之外，F(xiàn)GF21還能夠促進白色脂肪棕色化[19]，上調(diào)棕色脂肪中產(chǎn)熱基因如解偶聯(lián)蛋白1(UCP1)的表達，增加能量消耗，進而調(diào)節(jié)全身脂質(zhì)代謝，改善NAFLD。

圖1 FGF21調(diào)控NAFLD相關(guān)機制

(二)改善糖代謝 FGF21可以作用于脂肪組織、胰腺、肝臟、骨骼肌、下丘腦等器官，多途徑調(diào)控機體糖代謝：①增加脂肪細胞對葡萄糖的攝取，改善糖代謝和胰島素抵抗(IR)[5]。研究發(fā)現(xiàn)[20]，F(xiàn)GF21可激活脂肪細胞中PPARγ，進而激活脂肪細胞中adiponectin表達，促進脂肪細胞葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4(GLUT-4)由細胞質(zhì)遷移到細胞膜，增加脂肪細胞對葡萄糖的攝取，降低血糖水平。同時，F(xiàn)GF21還可以通過上調(diào)脂肪細胞中葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1(GLUT-1)的表達，以不依賴胰島素信號通路的方式增加脂肪細胞對葡萄糖的攝取，發(fā)揮降糖作用[21]；②保護胰島β細胞，F(xiàn)GF21被證實能夠抑制細胞因子誘導(dǎo)的胰島β細胞的凋亡[22]。此外，Singhal等人[23]發(fā)現(xiàn)FGF21還能夠改善高脂誘導(dǎo)的胰島β細胞損傷；③在肝臟中，F(xiàn)GF21能夠刺激下游Ras-Raf-絲裂原活化蛋白激酶信號通路，誘導(dǎo)肝臟內(nèi)PGC-1α基因的表達，進一步激活PPARα的轉(zhuǎn)錄活性，從而調(diào)節(jié)糖異生，以維持血糖的穩(wěn)定[21]；④促進骨骼肌對葡萄糖的攝取[9]；⑤作用于神經(jīng)系統(tǒng)，通過抑制下丘腦室旁核(PVN)，以減少糖的攝入[9]。

(三)改善炎癥與應(yīng)激損傷 FGF21被證實可以通過抑制炎癥相關(guān)通路和調(diào)節(jié)免疫細胞等方式改善炎癥。①Yu等人[24]的研究結(jié)果顯示，在脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的巨噬細胞激活模型中，F(xiàn)GF21可以通過增強核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)介導(dǎo)的抗氧化能力和抑制核因子κB(NF-κB)信號通路發(fā)揮抗炎作用；②FGF21在體內(nèi)還能夠抑制免疫細胞的招募和激活。Bao等人[25]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21能夠抑制NASH模型小鼠輔助性T細胞17(Th17)的募集以及白細胞介素17(IL17A)的分泌，并且此過程由adiponectin介導(dǎo)。

除抑制炎癥外，F(xiàn)GF21還能夠減少線粒體氧化、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等損傷而改善NAFLD：①抗線粒體氧化應(yīng)激。Yu等人[26]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(PKB/Akt)信號通路，增強Nrf2介導(dǎo)的抗氧化能力和細胞凋亡，從而保護小鼠肝臟免受氧化應(yīng)激的影響。Chau等[27]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21能夠激活腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)-沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1 (SIRT1)信號通路，從而增強線粒體活性及其氧化能力；②減輕內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。Jiang等人[28]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21能夠抑制真核啟始因子2α(eIF2α)-激活轉(zhuǎn)錄因子4(ATF4)信號通路，從而減輕由于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激而導(dǎo)致的脂毒性和TG的積累。

(四)改善纖維化 FGF21還能夠起到改善肝纖維化的作用。Xu等人[29]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21可以減輕二甲基亞硝胺(DMN)誘導(dǎo)的小鼠肝纖維化。使用FGF-21處理后轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)的表達、Smad2/3的磷酸化、NF-κB的活化和NF-κB抑制蛋白(IκBα)的表達水平均出現(xiàn)了顯著的下調(diào)，進而抑制肝星狀細胞(HSC)的活化。此外，Meng等[30]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21可以改善血小板衍生生長因子-BB(PDGF-BB)誘導(dǎo)的HSC激活模型，阻斷PDGF-BB-瘦素(leptin)軸。研究顯示，F(xiàn)GF21能夠顯著下調(diào)leptin信號通路相關(guān)蛋白如細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3(STAT3)和TGF-β的表達，同時能夠上調(diào)上游Nrf2和細胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)負調(diào)控因子3(SOCS3)的表達。推測FGF21在可以通過Nrf2和SOCS3途徑調(diào)控leptin-STAT3軸抑制HSC活化。同時Xu等[29]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21還能夠增加半胱氨酸蛋白酶3(Caspase-3)的表達，降低B淋巴細胞瘤2基因(Bcl-2)/Bcl2-associated X蛋白(Bax)比值，使活化的HSC發(fā)生凋亡，從而抑制纖維化。

(五)抑制NASH相關(guān)肝細胞癌的發(fā)生 FGF21被證實參與NASH相關(guān)肝細胞癌的發(fā)生。Singhal等人[31]發(fā)現(xiàn)，在FGF21敲除的小鼠中，經(jīng)過52周的高脂高蔗糖飼料喂養(yǎng)，敲除組小鼠(78%)進展為肝細胞癌(HCC)的比例明顯高于野生型小鼠(6%)。Zheng等人[32]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)GF21敲除后加重了Toll樣受體4(TLR4)介導(dǎo)的肝細胞IL-17A上調(diào)，進而促進NASH向HCC轉(zhuǎn)化，提示了FGF21潛在的抗癌機制。

四、總結(jié)

NAFLD的發(fā)病率逐年升高，針對不同靶點的藥物開發(fā)正在不斷開展。雖然FGF21的生物學(xué)機制(如FGF21抵抗)及調(diào)控NAFLD的相關(guān)原理尚未被完全揭示，但現(xiàn)有研究已證實FGF21治療NAFLD的機制具有多途徑調(diào)節(jié)的特點，調(diào)控糖脂代謝異常的同時，還能改善炎癥、抗應(yīng)激損傷、抗纖維化和抑制NASH相關(guān)的HCC的發(fā)生。更為重要的是，已公布的結(jié)果顯示FGF21類似物治療NAFLD有顯著的臨床療效，提示其成為NAFLD新藥的潛力。在這兩項臨床試驗中，Pegbelfermin和Efruxifermin均能夠在較短時間內(nèi)顯著減少受試者的肝臟脂肪含量，并且對轉(zhuǎn)氨酶活性也都有著明顯的抑制作用。通過比較兩研究發(fā)現(xiàn)，相較于Pegbelfermin，Efruxifermin表現(xiàn)出更為優(yōu)異并且更快速降低肝臟脂肪含量的能力。安全性方面，雖然有研究報道在動物模型中FGF21干預(yù)會導(dǎo)致小鼠骨丟失[33]，但兩臨床研究中均未提示發(fā)生骨密度減少的情況。盡管如此，F(xiàn)GF21長期用藥的安全性還需通過更長時間的隊列研究來證實。雖然Pegbelfermin和Efruxifermin都達到了各自的主要療效評價指標(biāo)，然而現(xiàn)階段研究只處于IIa期的臨床試驗階段，受試者樣本量相對較少，試驗終點也為探索性臨床試驗終點，并且缺少組織學(xué)評價。綜上，F(xiàn)GF21相關(guān)臨床與基礎(chǔ)研究值得繼續(xù)開展，F(xiàn)GF21類似物能否最終成藥獲批上市值得期待。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。