膽汁酸代謝異常在非酒精性脂肪性肝病病程進展中的作用

高雪彬，黃國慧，辛妍 綜述 郭紅輝 審校

廣東醫(yī)科大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，廣東 東莞 523808

隨著人們體力活動水平的不斷下降和飲食能量攝入水平的持續(xù)增加，非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)正在迅速成為全世界流行的慢性肝病。世界衛(wèi)生組織2014 年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，世界范圍內(nèi)NAFLD 患病率約為27.4% (95%CI 23.3%～31.9%)[1]。而2019 年的一項臨床流行病研究的Meta 分析結(jié)果顯示，我國成人的NAFLD患病率在29.2%左右[2]。一般情況下單純性脂肪肝預(yù)后良好，然而一旦轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷凭灾拘愿窝?nonalcoholic steatohepatitis，NASH)情況就有可能變得嚴(yán)重。相關(guān)調(diào)查顯示，約41%的NASH患者會發(fā)展為纖維化，15%的NASH患者發(fā)展為肝硬化，甚至發(fā)生肝功能衰竭和肝細(xì)胞癌等終末期肝病[3-4]。不僅如此，NASH還與代謝綜合征、2型糖尿病、動脈硬化性心血管疾病以及結(jié)直腸腫瘤等疾病的高發(fā)密切相關(guān)[5-6]。由于NASH 的發(fā)病機制十分復(fù)雜，目前仍處于探索研究階段，尚無定論。先前被科學(xué)界廣泛接受的“二次打擊”學(xué)說隨著研究的深入而受到新的挑戰(zhàn)。因此，探索NASH 的發(fā)病機理和尋找其高效的治療措施依然是醫(yī)學(xué)界高度關(guān)注的科學(xué)問題。

近些年來的研究提示，膽汁酸代謝異?？赡苁菍?dǎo)致NAFLD發(fā)生、發(fā)展的重要原因。流行病學(xué)研究表明NAFLD 患者體內(nèi)普遍存在膽汁酸池失衡的情況[7]。PURI等[8]證實，NAFLD與腸肝循環(huán)過程中膽汁酸的成分顯著改變相關(guān)，還與NASH的組織學(xué)特征相關(guān)。其中，關(guān)鍵膽汁酸?；悄懰崤c脂肪變性呈明顯的正相關(guān)。結(jié)合膽汁酸所占比例越高，肝臟纖維化病變的速度就越快。大量研究顯示，膽汁酸作為信號分子，可以通過激活法尼醇受體(farnesol X receptor，F(xiàn)XR)對膽固醇、葡萄糖和脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)進行調(diào)節(jié)，從而減緩NAFLD的病程進展[9]。本文就NAFLD 發(fā)病過程中膽汁酸調(diào)控FXR信號通路的作用機制做一綜述。

1 膽汁酸代謝途徑

膽汁酸是一類膽烷酸的總稱，是由肝合成的內(nèi)源性分子，在肝臟內(nèi)合成后以各種鈉鹽或鉀鹽的形式存在于膽汁中。肝細(xì)胞滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的CYP7A1和線粒體上的甾醇27α羥化酶分別啟動膽汁酸合成的經(jīng)典途徑和替代途徑。初級膽汁酸經(jīng)由這兩種途徑在肝臟合成后，通過膽鹽輸出泵和多藥耐藥相關(guān)蛋白等轉(zhuǎn)運蛋白進入膽小管并儲存在膽囊中，在進食后排入腸道，參與脂質(zhì)和脂溶性維生素的消化吸收。絕大部分未被利用的膽汁酸會在回腸末端被小腸刷狀緣頂端鈉依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運體主動吸收進入腸上皮細(xì)胞，通過門靜脈循環(huán)返回到肝臟。血液中的膽汁酸會由Na+-牛磺膽酸鹽轉(zhuǎn)運多肽和有機陰離子多肽主動轉(zhuǎn)運到肝細(xì)胞中。而未被重新轉(zhuǎn)運到肝臟的的膽汁酸則進入結(jié)腸，在腸道細(xì)菌膽鹽水解酶作用下脫羥基形成次級膽汁酸，一部分被重吸收并循環(huán)利用，另一部分通過糞便排泄出體外。

2 NAFLD患者膽汁酸水平的變化

與單純性脂肪肝患者相比，NASH 患者肝臟中初級和次級膽汁酸均增多，次級膽汁酸增加幅度更為顯著。這是由于肝細(xì)胞合成的膽汁酸更多地流入了外周血中，而不是儲存在膽汁中[10]。另外一項研究顯示，NASH 患者空腹和餐后血清膽汁酸的水平顯著升高。其中，與?；撬岷透拾彼峤Y(jié)合的膽汁酸增加，次級膽汁酸也增加[11]。次級膽汁酸的增加與NASH患者的腸道菌群失調(diào)有關(guān)[12]，腸道中對初級結(jié)合型膽汁酸7α脫羥基作用的細(xì)菌增多，導(dǎo)致了更多的初級膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級膽汁酸。此外，在動物模型中，抑制膽汁酸合成或者促進膽汁酸排泄均可減緩NASH的病程進展[13-14]。因此，NASH患者表現(xiàn)出的糞便和血液中次級膽汁酸濃度較單純性脂肪患者顯著升高這一特征，有可能成為NAFLD進展為NASH的生物標(biāo)志物。

3 膽汁酸代謝異常通過FXR相關(guān)信號通路促進NAFLD病程進展

FXR是核受體家族中的一員，在人體的各個器官和組織廣泛表達(dá)，主要以肝臟和胃腸道的表達(dá)量較多。它主要由非配體依賴性的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)合結(jié)構(gòu)域、DNA 結(jié)合域、鉸鏈區(qū)、配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域及配體依賴性的轉(zhuǎn)錄激活結(jié)構(gòu)域組成。FXR 的配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域在與相關(guān)配體結(jié)合后，空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生改變。然后會進入細(xì)胞核與視黃醛衍生物X受體結(jié)合，再與靶基因的啟動子結(jié)合，最終達(dá)到調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)的目的[15]。

多項研究表明，腸肝循環(huán)過程中的膽汁酸可以通過調(diào)節(jié)FXR 活性使體內(nèi)的膽汁酸含量處于正常的動態(tài)平衡狀態(tài)。一旦肝臟中膽汁酸過量蓄積，就會激活FXR，促使小異二聚體伴侶與肝受體同系物-1 (liver receptor homolog-1，LRH-1)以及肝細(xì)胞核因子4α相互結(jié)合形成復(fù)合物，進而抑制膽汁酸合成的限速酶CYP7A1 的表達(dá)。腸道中的FXR 被激活后，可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞生長因子15/19 (fibroblast growth factor 15/19，F(xiàn)GF15/19)的形成。FGF15/19 會選擇性地結(jié)合肝FGF 受體4 (FGF receptor 4，F(xiàn)GFR4)，并激活c-Jun 氨基末端激酶信號路徑，從而抑制CYP7A1 表達(dá)和膽汁酸合成[16]。此外，F(xiàn)XR還可以調(diào)控膽汁酸的轉(zhuǎn)運，通過激活肝臟的膽汁鹽輸出蛋白、多藥耐藥相關(guān)蛋白的表達(dá)來促進肝臟的膽汁酸排泄；抑制膽汁鹽重吸收轉(zhuǎn)運蛋白的基因轉(zhuǎn)錄來抑制膽汁酸重攝取回肝臟；抑制具有關(guān)鍵調(diào)控作用的LRH-1 的表達(dá)來減少腸道上皮細(xì)胞重吸收膽汁酸[17]。然而，當(dāng)膽汁酸含量異常時，特別是對FXR有強激動作用的膽汁酸減少時，會導(dǎo)致FXR調(diào)節(jié)膽汁酸的合成和轉(zhuǎn)運失衡，最終導(dǎo)致高濃度的膽汁酸蓄積并對肝臟造成傷害。由此可見，F(xiàn)XR調(diào)節(jié)機制在維持膽汁酸正常腸肝循環(huán)的過程中的作用不容忽視。

3.1 對葡萄糖代謝的干擾作用 膽汁酸的代謝異常會改變膽汁酸活化受體的信號通路，從而導(dǎo)致肝臟內(nèi)糖的代謝異常，升高的葡萄糖會損害由負(fù)反饋調(diào)控的脂肪酸β氧化的過程，促進肝臟對脂肪酸和甘油三酯的攝取，導(dǎo)致肝臟脂肪變性[18]。在動物實驗中，給FXR-/-的小鼠注射表達(dá)成型活性FXR的腺病毒后，血糖呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，這證明了FXR的存在可以改善小鼠的血糖水平[19-20]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸可以提高6-磷酸酶(glucose-6-phosphatase，G6Pase)和磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK)的mRNA表達(dá)。可能是FGF19通過抑制過氧化物酶體增殖物，從而激活受體γ的轉(zhuǎn)錄共激活因子1α來降低其靶基因G6Pase和PEPCK的表達(dá)，進而抑制糖異生和降低血糖水平[21]。除此之外，也有研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖可以通過表觀遺傳機制增加CYP7A1 基因啟動子的組蛋白乙?；癄顟B(tài)誘導(dǎo)CYP7A1 高度表達(dá)，從而增加膽汁酸的合成[22]。盡管膽汁酸調(diào)控人體的血糖水平的機制仍存在許多爭議點，但膽汁酸與葡萄糖兩者間存在的相互調(diào)節(jié)作用已經(jīng)得到印證。

3.2 對膽固醇代謝的干擾作用 膽固醇生物轉(zhuǎn)化的一個重要去向就是降解為膽汁酸[23]，如果肝臟中的膽固醇沒有及時轉(zhuǎn)化為膽汁酸，膽固醇在肝臟中的蓄積會超過肝臟的代償能力，從而導(dǎo)致一系列不良后果。例如，肝細(xì)胞中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和線粒體氧化應(yīng)激、膽固醇結(jié)晶激活巨噬細(xì)胞的炎癥小體以及庫普弗細(xì)胞中溶酶體的激活等，導(dǎo)致NASH的形成[24]。因此，減少肝臟中的膽固醇的蓄積至關(guān)重要。膽固醇主要以低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)的形式進入肝臟，也可以高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)的形式逆向轉(zhuǎn)運進入肝臟。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，使用奧貝膽酸處理小鼠可增加循環(huán)中的LDL-C 并降低循環(huán)中的HDL-C 水平[25]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，鵝去氧膽酸作為FXR 的激動劑，能夠減少肝臟LDL-C 受體的表達(dá)，從而減少LDL-C 的肝臟回收。FXR 還可以抑制HDL-C當(dāng)中載脂蛋白1、清道夫受體B1和膽固醇酯轉(zhuǎn)運蛋白的表達(dá)[26]，從而減少HDL-C 的合成和逆向轉(zhuǎn)運。Chennamsetty 等通過FXR 基因敲除小鼠證明，高膽汁酸飲食激活FXR后能抑制載脂蛋白基因表達(dá)，進一步降低血漿膽固醇水平[27]。DE BOER等[28]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)XR可以激活FGF15/19，從而激活腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運體(ATP binding cassette transport，ABC)超 家 族 成 員ABCG5 和ABCG8，促使體內(nèi)的膽固醇轉(zhuǎn)運至腸腔并排出體外。由此可見，調(diào)節(jié)膽固醇吸收和排出也是維持膽汁酸穩(wěn)態(tài)的重要途徑之一。

3.3 對脂肪代謝的干擾作用 脂質(zhì)合成和代謝的失衡是導(dǎo)致肝臟脂肪變性的直接原因?？刂聘闻K的脂質(zhì)蓄積可以有效降低肝細(xì)胞的脂肪變性，同時可以避免肝細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激與脂質(zhì)過氧化損傷，進而避免肝細(xì)胞炎癥、肝纖維化甚至肝硬化的發(fā)生。目前的研究顯示，F(xiàn)XR 可以通過三個途徑減少脂質(zhì)生成：①FXR被膽汁酸激活后，可以降低固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c (sterol regulatory element-binding transcription factor 1，SREBP-1c)的表達(dá)水平[29]。SREBP-1c的靶基因包括脂肪酸合成關(guān)鍵酶、乙酰輔酶A羧化酶和硬脂酰輔酶A去飽和酶，這些酶被限制后脂肪酸的合成就會減少，血漿和肝臟中甘油三酯和脂肪酸的水平也會降低。②FXR可以提高極低密度脂蛋白受體的表達(dá)，并激活多配體蛋白聚糖-1，從而促使極低密度脂蛋白和富含甘油三酯的乳糜微粒清除，減少脂肪合成[30]。③激活的FXR 還可以抑制碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白,降低其下游基因肝臟丙酮酸激酶表達(dá)水平，從而抑制糖類轉(zhuǎn)化為脂類[31]。

膽汁酸還可調(diào)控脂肪酸的代謝途徑，使脂肪酸排泄加快。鵝去氧膽酸和GW4064 作為FXR 激動劑會使過氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome proliferator activated receptor alpha，PPARα)的表達(dá)增加，減少脂肪酸的β氧化。PPARα 啟動子的同向重復(fù)序列是FXR的直接結(jié)合位點，所以FXR可以在轉(zhuǎn)錄水平誘導(dǎo)PPARα 的表達(dá)[32]，并且能使PPARα的靶基因肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1 (carnitine palmitoyl transferase 1，CPT1)表達(dá)也增加，CPT1是脂肪酸氧化的限速酶，CPT1表達(dá)的增加可以加速脂肪酸的氧化[33]。此外，脂蛋白脂肪酶(lipoprteinlipase，LPL)是甘油三酯水解的限速酶，F(xiàn)XR 通過上調(diào)載脂蛋白C-Ⅱ、抑制載脂蛋白C-Ⅲ的表達(dá)等方式來增強LPL 的活性[34]，并且進一步激活細(xì)胞黏附分子syndecan-1 去清除脂蛋白的殘余部分[30]。所以，膽汁酸通過FXR 調(diào)節(jié)脂質(zhì)合成和代謝，可以降低體內(nèi)脂肪酸和甘油三酯水平，從而減少肝臟脂肪的吸收和蓄積。

4 結(jié)語

膽汁酸通過FXR 調(diào)節(jié)葡萄糖、膽固醇、脂肪酸的代謝來延緩NAFLD進展為NASH等更嚴(yán)重的肝臟疾病。膽汁酸調(diào)控的這些通路錯綜復(fù)雜地關(guān)聯(lián)在一起，膽汁酸的水平和組成成分的改變會引起FXR正、負(fù)反饋機制的失調(diào)，從而影響疾病的發(fā)生、發(fā)展。一些FXR 激動劑，例如奧貝膽酸，開始在臨床中用于治療NAFLD，盡管仍有一些副作用的發(fā)生，但是該藥物顯著改善患者的肝臟脂肪變性、減輕肝臟炎癥和纖維化的作用已經(jīng)被證實[35]。綜上所述，膽汁酸在NAFLD的治療中是十分關(guān)鍵的靶點，但對于不同膽汁酸分子在NAFLD病程進展中起到的具體作用仍需更深入的探究，以提供更多的治療靶點。