膽汁酸免疫調(diào)節(jié)作用及其與腸道、肝臟炎癥性疾病相關(guān)性的研究進(jìn)展①

于 爽 顧志敏 樊亞?wèn)| 李玲玲 邊育紅 （天津中醫(yī)藥大學(xué)，天津 301600）

膽汁酸是一類具有類固醇結(jié)構(gòu)的有機(jī)酸，由肝細(xì)胞以膽固醇為底物合成，在膽囊中儲(chǔ)存，并在腸道與肝臟間不斷循環(huán)，主要功能為促進(jìn)脂類物質(zhì)的消化吸收［1］。近年來(lái)，大量研究表明膽汁酸具有多種生理功能，不僅參與機(jī)體脂類物質(zhì)的代謝，還具有免疫調(diào)節(jié)作用，對(duì)維持腸道、肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定具有重要意義［2］。腸道及肝臟是機(jī)體內(nèi)外環(huán)境之間的主要界面，為進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的交換，長(zhǎng)期直接或間接與食物、腸道微生物及其代謝產(chǎn)物等腸源性抗原物質(zhì)接觸，依賴腸道微生物群、腸上皮屏障、腸道免疫系統(tǒng)間的相互作用，對(duì)無(wú)害共生抗原保持免疫耐受，對(duì)有害危險(xiǎn)抗原產(chǎn)生免疫反應(yīng)，以形成穩(wěn)定平衡的內(nèi)環(huán)境［3-4］。膽汁酸可在腸肝循環(huán)過(guò)程中通過(guò)抑制腸道致病菌，維護(hù)腸上皮屏障來(lái)預(yù)防腸道、肝臟炎癥反應(yīng)的發(fā)生，同時(shí)也可通過(guò)調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞功能，維持腸道、肝臟對(duì)無(wú)害抗原的免疫耐受，在腸道、肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)維持中起到關(guān)鍵作用［2，5-6］。研究表明，多種腸道、肝臟炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展可能與膽汁酸參與的免疫調(diào)節(jié)作用失調(diào)有關(guān)［2］。本文就膽汁酸對(duì)肝及腸道的免疫調(diào)節(jié)作用進(jìn)行綜述，為進(jìn)一步明確膽汁酸在相關(guān)腸道、肝臟炎癥性疾病的發(fā)病機(jī)制及治療作用提供參考。

1 膽汁酸的腸肝循環(huán)過(guò)程

膽固醇在肝細(xì)胞內(nèi)直接轉(zhuǎn)化為兩種初級(jí)游離膽汁酸：膽酸（cholic acid，CA）和鵝脫氧膽酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）。CA和CDCA分別與牛磺酸（Taurine，T）或甘氨酸（Glycine，G）結(jié)合，于肝臟內(nèi)形成初級(jí)結(jié)合膽汁酸：T/GCA和T/GCDCA，經(jīng)膽管分泌至膽囊儲(chǔ)存，隨進(jìn)食排入十二指腸。約90%的初級(jí)結(jié)合膽汁酸在回腸末端經(jīng)主動(dòng)重吸收機(jī)制返回肝臟，小部分經(jīng)腸道菌群去結(jié)合作用還原為初級(jí)游離膽汁酸，再經(jīng)腸道菌群脫羥基作用形成次級(jí)游離膽汁酸：脫氧膽酸（deoxycholic acid，DCA）、石膽酸（lithocholic acid，LCA）。初級(jí)和次級(jí)游離膽汁酸經(jīng)被動(dòng)重吸收在小腸前段及結(jié)腸各部回到肝臟。返回至肝臟的游離膽汁酸轉(zhuǎn)化成結(jié)合膽汁酸：T/GDCA和T/GLCA，與重吸收和新合成的結(jié)合膽汁酸一起隨膽汁排入腸道，由此形成膽汁酸的腸肝循環(huán)（圖1）。在腸、肝、膽管、膽囊的共同作用下，腸肝循環(huán)每日進(jìn)行6～12次，每次均有約95%的膽汁酸被重吸收。腸肝循環(huán)的最大意義在于使有限的膽汁酸得到充分利用，以滿足機(jī)體日常消化吸收的需求［1，7］。

圖1 膽汁酸的腸肝循環(huán)［7］Fig.1 Enterohepatic circulation of bile acids［7］

2 膽汁酸的免疫調(diào)節(jié)作用

膽汁酸在進(jìn)行腸肝循環(huán)的過(guò)程中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用，可通過(guò)抑制腸道致病菌，維護(hù)腸上皮屏障來(lái)預(yù)防腸道、肝臟炎癥反應(yīng)的發(fā)生，也可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道、肝臟免疫細(xì)胞功能維持腸道及肝臟對(duì)無(wú)害抗原的免疫耐受，以此維持腸道、肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。

2.1 膽汁酸抑制腸道致病菌 哺乳動(dòng)物的胃腸道內(nèi)寄生著大量菌群。這些菌群參與宿主的消化、代謝、能量轉(zhuǎn)化等生理活動(dòng)，與宿主共同進(jìn)化、互利共生，各類菌群在數(shù)量、比例及定位上保持動(dòng)態(tài)平衡［8］。腸道致病菌是菌群中能夠引起疾病的一類菌群，正常情況下難以在宿主腸道內(nèi)定植，以少量形式存在，大量增殖將損傷腸上皮細(xì)胞，使腸黏膜通透性增加。菌體及毒素進(jìn)入腸黏膜后將激活免疫細(xì)胞，誘發(fā)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)，造成腸道、肝臟組織損傷［9-10］。膽汁酸可直接作用于致病菌，通過(guò)減少致病菌的過(guò)度增殖，抵御腸道致病菌感染，防止感染引起的腸道、肝臟內(nèi)環(huán)境紊亂［11］。膽汁酸抑制致病菌增殖的主要方式為破壞菌體細(xì)胞膜完整性［12］。研究表明，不同濃度的CA、CDCA對(duì)金黃色葡萄球菌等致病菌的增殖均有抑制作用。低濃度的膽汁酸即可降低菌體內(nèi)pH值、影響細(xì)菌細(xì)胞膜流動(dòng)性及滲透性，而高濃度的膽汁酸則直接溶解細(xì)菌外膜，導(dǎo)致內(nèi)容物滲漏，促使細(xì)菌死亡［13］。膽汁酸還可促使致病菌發(fā)生基因突變、染色體重排，通過(guò)直接損傷DNA的方式誘導(dǎo)大腸桿菌、沙門(mén)氏菌等致病菌死亡，從而抑制其在腸道內(nèi)生長(zhǎng)增殖［14］。除直接損傷細(xì)菌結(jié)構(gòu)外，膽汁酸還可影響條件致病菌的毒力和侵襲能力。HAMNER等［15］發(fā)現(xiàn)膽汁酸可下調(diào)大腸桿菌毒力相關(guān)基因mRNA表達(dá)，影響其鞭毛及趨化性基因的轉(zhuǎn)錄。臨床研究表明，肝硬化患者常伴有腸道致病菌的過(guò)度生長(zhǎng)、菌群失調(diào)，易引發(fā)腸道局部及全身的炎癥反應(yīng)，可能與膽汁酸不能正常排泄發(fā)揮抗菌作用有關(guān)［16］。膽汁酸對(duì)腸道益生菌損傷則非常小，可能與乳酸桿菌、雙歧桿菌可通過(guò)外排泵、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等抵消膽汁酸的有害作用有關(guān)［17］。

2.2 膽汁酸維護(hù)腸上皮屏障 腸上皮屏障由腸道上皮細(xì)胞、細(xì)胞間緊密連接及細(xì)胞表面黏液層構(gòu)成，在防止致病菌及其內(nèi)毒素等有害物質(zhì)侵入機(jī)體、維護(hù)腸道、肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定方面發(fā)揮極重要的作用［18］。腸道上皮細(xì)胞及細(xì)胞間的緊密連接是保證機(jī)械屏障功能正常發(fā)揮的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，覆蓋在腸上皮細(xì)胞表面的黏液層則可通過(guò)物理隔絕作用有效阻止致病菌和腸上皮細(xì)胞的接觸，腸道上皮細(xì)胞中的潘氏細(xì)胞還可通過(guò)分泌抗菌肽降低致病菌豐度［19-20］。膽汁酸可通過(guò)維護(hù)腸上皮屏障阻止致病菌入侵，間接防御致病菌感染，保持腸道、肝臟穩(wěn)態(tài)平衡［21］。膽汁酸對(duì)腸道上皮細(xì)胞的增殖具有促進(jìn)作用。研究表明，TDCA可通過(guò)增加細(xì)胞增殖基因C-myc表達(dá)促進(jìn)腸上皮細(xì)胞增殖，TCA可通過(guò)激活表皮生長(zhǎng)因子受體EGFR誘導(dǎo)細(xì)胞增殖［22-23］。膽汁酸可促進(jìn)緊密連接蛋白表達(dá)。將膽汁酸與大鼠小腸隱窩上皮細(xì)胞IEC-6共同培養(yǎng)，可發(fā)現(xiàn)膽汁酸通過(guò)激活有絲分裂活化蛋白激酶ERK1/2增加ZO-1等緊密連接蛋白的表達(dá)，降低上皮細(xì)胞通透性［24］。膽汁酸可增加黏液層厚度。在大鼠和兔的結(jié)腸中，游離膽汁酸可直接刺激杯狀細(xì)胞分泌黏液，使結(jié)腸黏液層增厚［21］。膽汁酸還可促進(jìn)抗菌肽合成。用含CDCA的飼料喂食小鼠，可上調(diào)α-防御素、Reg3b、Reg3g等抗菌肽的轉(zhuǎn)錄與表達(dá)，在基因和蛋白水平上促進(jìn)抗菌肽合成［25］。

2.3 膽汁酸對(duì)腸道、肝臟免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用腸腔內(nèi)存在大量的共生菌群及食物蛋白，腸道、肝臟需要對(duì)這些無(wú)害抗原保持免疫耐受才能在滿足機(jī)體需求的同時(shí)維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。腸道、肝臟對(duì)無(wú)害抗原免疫耐受機(jī)制的形成依賴于多種免疫細(xì)胞的共同作用［6-7，26］。膽汁酸可通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞功能及促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化維持腸道及肝臟的免疫耐受狀態(tài)。膽汁酸對(duì)巨噬細(xì)胞功能的抑制作用主要通過(guò)激活膽汁酸受體實(shí)現(xiàn)。膽汁酸受體主要包括法尼醇X受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）等核受體，以及G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1（G protein-coupled bile acid receptor 1，GPBAR1，TGR5）等膜受體，巨噬細(xì)胞主要表達(dá)TGR5［27］。研究表明，膽汁酸激活巨噬細(xì)胞TGR5受體后，主要發(fā)揮抑制性調(diào)節(jié)作用，可降低外周血及腸道、肝臟來(lái)源巨噬細(xì)胞的吞噬能力，減少其TNF-α、IL-1α、IL-1β和IL-6等促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，同時(shí)促進(jìn)巨噬細(xì)胞由促炎型M1（高IL-12）向抗炎型M2（高IL-10）轉(zhuǎn)變［28-29］。此外，巨噬細(xì)胞激活后可通過(guò)促進(jìn)炎癥小體的生成加劇炎癥反應(yīng)，LCA可通過(guò)TGR5-cAMP-PKA通路抑制炎癥小體NLRP3活化，阻斷NLRP3依賴的caspase-1活化和IL-1β分泌［30］。腸道固有層中的調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Tregs）是具有預(yù)防、減弱、終止炎癥反應(yīng)功能的免疫細(xì)胞，是維持腸道免疫穩(wěn)態(tài)的重要因素［31］。膽汁酸可通過(guò)影響Tregs的分化，維持腸道、肝臟對(duì)無(wú)害抗原的免疫耐受。HANG等［32］將小鼠初始T細(xì)胞與LCA代謝產(chǎn)物3-oxoLCA、isoalloLCA共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)isoalloLCA可通過(guò)產(chǎn)生線粒體活性氧的方式促進(jìn)Treg特異性轉(zhuǎn)錄因子FoxP3表達(dá)，增強(qiáng)Treg分化；而3-oxoLCA則直接與輔助性T細(xì)胞17（Th17）特異性轉(zhuǎn)錄因子RORγt結(jié)合，抑制具有促炎作用的Th17分化。SONG等［33］在小鼠飲用水中加入不同類別的膽汁酸，發(fā)現(xiàn)CA、CDCA、LCA等均可使小鼠體內(nèi)RORγ+Treg細(xì)胞數(shù)量增加。在硫酸葡聚糖鈉（dextran sulfate sodium，DSS）誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎模型中，補(bǔ)充含有膽汁酸的飼料及飲用水可通過(guò)增加小鼠腸道中的RORγ+Treg細(xì)胞數(shù)量緩解小鼠的腸炎癥狀。

3 膽汁酸免疫調(diào)節(jié)作用與腸道、肝臟相關(guān)炎癥性疾病

膽汁酸的免疫調(diào)節(jié)作用對(duì)腸道、肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)維持具有重要意義。炎癥性腸?。╥nflammatory bowel disease，IBD）、腸源性內(nèi)毒素血癥、非酒精性脂肪肝等腸道、肝臟相關(guān)炎癥性疾病的發(fā)生發(fā)展可能與膽汁酸參與的免疫調(diào)節(jié)作用發(fā)揮失調(diào)有關(guān)。

3.1 炎癥性腸病 IBD包括克羅恩病和潰瘍性結(jié)腸炎，是一種慢性腸道炎癥性疾病，近年來(lái)我國(guó)患病率顯著增高。IBD患者常伴有致病菌大量增殖、腸上皮細(xì)胞損傷、腸黏膜組織炎癥細(xì)胞大量浸潤(rùn)等病理表現(xiàn)，腸道穩(wěn)態(tài)環(huán)境破壞是IBD發(fā)病及持續(xù)進(jìn)展的重要原因［34］。研究表明，與健康人相比，IBD患者血清膽汁酸譜發(fā)生明顯改變，膽汁酸代謝紊亂可能在IBD進(jìn)展中起到關(guān)鍵作用，補(bǔ)充膽汁酸可有效改善炎癥性腸病［35］。在用三硝基苯磺酸（trinitrobenzene sulfonic acid，TNBS）和DSS誘導(dǎo)的急慢性結(jié)腸炎中，膽汁酸明顯改善了小鼠結(jié)腸組織的炎癥性損傷。奧貝膽酸（obeticholic acid，OCA）是一種人工合成膽汁酸，結(jié)構(gòu)與CDCA相類似。OCA與TNBS一同喂養(yǎng)小鼠可有效預(yù)防TNBS誘導(dǎo)結(jié)腸炎的發(fā)生。用OCA治療TNBS、DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠，可減輕體重減少、腸道長(zhǎng)度縮短及潰瘍出血的癥狀，改善其炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、腸黏膜通透性增加、杯狀細(xì)胞丟失的病理狀態(tài)［36-37］。熊去氧膽酸（ursodeoxycholic acid，UDCA）在人體內(nèi)含量較少，主要在動(dòng)物膽汁中提取，可人工合成，UDCA及LCA均可在DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎癥模型中減輕炎癥因子的釋放，從而減輕結(jié)腸炎的發(fā)展［38］。雖然膽汁酸對(duì)IBD的治療作用在實(shí)驗(yàn)室研究中已得到初步驗(yàn)證，但目前還缺乏臨床相關(guān)證據(jù)。

3.2 非酒精性脂肪肝 非酒精性脂肪性肝?。╪onalcoholic fatty liver disease，NAFLD）是一種非酒精因素造成的以肝臟中脂質(zhì)沉積、肝細(xì)胞脂肪變性為特征的慢性肝病，全球患病率高達(dá)25%［39］。一般情況下NAFLD進(jìn)展較為緩慢，一旦發(fā)展為非酒精性脂肪型肝炎，則可迅速演變至肝硬化、肝癌。迄今為止，肝移植是NAFLD肝硬化患者唯一的治療方法，因此亟需明確其疾病進(jìn)展原因并應(yīng)用藥物延緩其發(fā)展［40］。研究表明，腸道菌群失調(diào)、腸上皮屏障受損等腸道穩(wěn)態(tài)失衡是NAFLD病情進(jìn)展的重要原因。大量腸源性抗原隨門(mén)靜脈進(jìn)入肝臟后，氧自由基、脂多糖將會(huì)直接作用于肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞或庫(kù)普弗細(xì)胞，促使炎癥、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生，造成肝臟進(jìn)一步損傷［41］。有證據(jù)表明，NAFLD疾病狀態(tài)下發(fā)生的膽汁酸代謝異常、膽汁酸組成改變可能是腸道穩(wěn)態(tài)失衡、促進(jìn)NAFLD進(jìn)展的重要原因［42］。人工合成的膽汁酸OCA可使NAFLD肝臟病變明顯改善，減緩非酒精性脂肪性肝炎、肝硬化進(jìn)展，其治療作用與改善腸道微生態(tài)環(huán)境密切相關(guān)［43-44］。目前美國(guó)正在進(jìn)行多中心的Ⅲ期臨床試驗(yàn)（NCT02548351、NCT03439254）以評(píng)估OCA的安全性及有效性，推動(dòng)OCA成為治療NAFLD的一線用藥［42］。

3.3 腸源性內(nèi)毒素血癥 腸源性內(nèi)毒素血癥是一種由于腸道穩(wěn)態(tài)環(huán)境破壞，腸道細(xì)菌及內(nèi)毒素突破腸上皮屏障進(jìn)入全身血循環(huán)的病理表現(xiàn)，可出現(xiàn)在梗阻性黃疸、肝硬化等多種疾病進(jìn)程中，易誘發(fā)全身炎癥反應(yīng)、多器官功能衰竭［45-46］。研究表明，腸腔中缺乏膽汁酸可能為梗阻性黃疸、肝硬化患者易發(fā)展為內(nèi)毒素血癥的主要原因［47-48］。病理組織檢查顯示，梗阻性黃疸患者腸上皮細(xì)胞可見(jiàn)大量空泡、腸絨毛稀疏水腫，實(shí)施膽道內(nèi)引流術(shù)恢復(fù)腸道內(nèi)膽汁酸循環(huán)后，可明顯減輕梗阻性黃疸患者腸上皮細(xì)胞損傷，而將膽汁體外引流出的手術(shù)方式則無(wú)此治療效果［47］。肝硬化患者及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型常伴有腸道菌群過(guò)度增殖、上皮細(xì)胞間緊密連接受損、抗菌肽合成障礙等異常表現(xiàn)?？诜﨩CA可糾正肝硬化模型大鼠的菌群失調(diào)，上調(diào)腸上皮細(xì)胞緊密連接蛋白ZO-1及血管生長(zhǎng)素-1表達(dá)，減輕大鼠腸道炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)及全身炎癥反應(yīng)［48］。因此，通過(guò)手術(shù)或口服藥物的方法維持膽汁酸的腸肝循環(huán)可有效預(yù)防、治療腸源性內(nèi)毒素血癥。

4 小結(jié)

膽汁酸在肝臟中合成，在肝及腸道中不斷循環(huán)。臨床及實(shí)驗(yàn)研究初步證實(shí)，膽汁酸在循環(huán)過(guò)程中可通過(guò)抑制腸道致病菌、維護(hù)腸上皮屏障來(lái)預(yù)防腸道、肝臟炎癥反應(yīng)的發(fā)生，也可通過(guò)調(diào)節(jié)腸道、肝臟免疫細(xì)胞的功能維持腸道及肝臟對(duì)無(wú)害抗原的免疫耐受，以此維持腸道、肝臟內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定。膽汁酸的免疫調(diào)節(jié)作用與多種腸道、肝臟炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展、治療均有密切聯(lián)系。膽汁酸有望成為相關(guān)炎癥性疾病的新型治療靶點(diǎn)。

盡管膽汁酸對(duì)腸、肝組織的免疫調(diào)節(jié)作用已逐步引起國(guó)內(nèi)外研究者的關(guān)注，但當(dāng)前階段的研究仍然存在很多不足，需要通過(guò)體內(nèi)及體外試驗(yàn)進(jìn)一步探究、驗(yàn)證膽汁酸的免疫調(diào)節(jié)作用及機(jī)制，不斷開(kāi)發(fā)其治療腸道、肝臟炎癥性疾病的潛力，同時(shí)努力促進(jìn)已有實(shí)驗(yàn)室研究成果向臨床轉(zhuǎn)化，推動(dòng)膽汁酸類新型藥物的研發(fā)與應(yīng)用。在研究和臨床應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)關(guān)注膽汁酸本身的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)。膽汁酸是具有親水基團(tuán)（羥基、羧基）和疏水基團(tuán)（烷基）的兩性分子，有親水和疏水兩種構(gòu)型。疏水性膽汁酸（DCA/CDCA等）具有細(xì)胞膜破壞作用，刺激細(xì)胞因子及趨化因子的釋放，并可引起線粒體氧化應(yīng)激造成細(xì)胞凋亡，且親水性膽汁酸（UDCA）在超過(guò)一定濃度時(shí)也會(huì)產(chǎn)生明顯的細(xì)胞毒性作用［49］。因此在臨床應(yīng)用過(guò)程中要全面考慮膽汁酸種類、濃度與作用的關(guān)系，保證藥物的安全性，使膽汁酸得到最大程度的利用。

目前應(yīng)用于臨床的膽汁酸類藥物主要為OCA和UDCA，其中UDCA主要來(lái)源于熊、牛等動(dòng)物的膽汁［50］。熊膽汁的干燥品——熊膽粉，是一味珍貴的傳統(tǒng)中藥，具有清熱解毒、保肝利膽、豁痰開(kāi)竅等多重功效?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，熊膽粉具有保肝、利膽、抗菌、抗病毒、抗炎、抗肝纖維化等多種藥理作用，常用于治療病毒性肝炎、肝硬化、膽囊炎等多種肝膽系統(tǒng)疾病［51］。有研究表明，熊膽粉可減輕NAFLD肝臟損傷，延緩肝纖維化及肝硬化的發(fā)生［52］，但機(jī)制尚未明確。進(jìn)一步研究熊膽粉是否通過(guò)其主要藥效成分膽汁酸發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用而延緩NAFLD疾病進(jìn)展，將有利于明確熊膽粉治療NAFLD的物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制，對(duì)中醫(yī)藥現(xiàn)代化的研究與應(yīng)用具有重要意義。