膽汁酸及其受體在非酒精性脂肪性肝病發(fā)病機(jī)制中的作用及藥物治療的研究進(jìn)展

邵慧娟,鄭曉鳳,黃 俊,馬學(xué)鋒,于曉輝,張久聰

(1.中國(guó)人民解放軍聯(lián)勤保障部隊(duì)第九四〇醫(yī)院 消化內(nèi)科,甘肅 蘭州,730050;2.甘肅中醫(yī)藥大學(xué)第一臨床醫(yī)學(xué)院,甘肅 蘭州,730000;3.蘭州大學(xué)第二醫(yī)院 消化內(nèi)科,甘肅 蘭州,730030)

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)已成為全球慢性肝病的主要病因[1],非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是NAFLD的一種亞型[2],其特點(diǎn)是伴有細(xì)胞死亡、炎癥反應(yīng)和纖維化。NAFLD的進(jìn)展與性別、年齡和代謝狀態(tài)密切相關(guān),肝內(nèi)膽汁酸(BA)動(dòng)態(tài)平衡的破壞、先天免疫反應(yīng)的異常激活及胰島素抵抗是導(dǎo)致非酒精性脂肪肝(NAFL)發(fā)展到NASH、肝硬化和肝細(xì)胞癌(HCC)的重要原因[3]。目前NASH的治療靶點(diǎn)主要集中于與脂肪變性、炎癥或纖維化有關(guān)的核受體激動(dòng)劑,如法尼醇X受體(FXR)、甲狀腺激素受體-β(TRβ)和過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα),以及腸肝激素類(lèi)似物,包括胰高血糖素樣肽1(GLP-1)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子19(FGF19)和成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21(FGF21)。研究[4]表明,天然膽汁酸及其衍生物促進(jìn)NASH的發(fā)展,將膽汁酸或其受體的小分子用于治療NASH的臨床試驗(yàn)仍在進(jìn)行[4-5]。本文就膽汁酸的生物學(xué)和膽汁酸受體功能的研究進(jìn)展予以綜述,并介紹膽汁酸或膽汁酸受體及其藥物用于NASH治療的進(jìn)展。

1 膽汁酸的生理

膽汁酸是膽汁的重要成分,膽固醇在肝臟中通過(guò)經(jīng)典和代替途徑被轉(zhuǎn)化為兩種主要的初級(jí)膽汁酸,膽酸(CA)和鵝去氧膽酸(CDCA),進(jìn)一步與甘氨酸或牛磺酸形成結(jié)合膽汁酸,降低毒性的同時(shí)增加水溶性。分泌入腸道的初級(jí)膽汁酸在細(xì)菌酶的作用下脫氧生成次級(jí)膽汁酸,即脫氧膽酸(DCA)和石膽酸(LCA)及其結(jié)合膽汁酸[6]。值得注意的是,在小鼠肝臟中DCA和LCA在細(xì)胞色素P450 2A12(CYPA2A12)羥化生成CA和CDCA[7]。另外,膽汁酸的轉(zhuǎn)運(yùn)需要蛋白的參與,包括膽鹽輸出泵(BSEP)、多藥耐藥蛋白、腸細(xì)胞頂端鈉依賴(lài)性轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ASBT)、回腸膽汁酸結(jié)合蛋白(IBAT)、有機(jī)溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白α/β(OSTα/β)等,約95%的膽汁酸在回腸遠(yuǎn)端被腸細(xì)胞主動(dòng)重吸收,并通過(guò)門(mén)靜脈輸送到肝臟,其余5%的膽汁酸通過(guò)腸道微生物分解排泄[8]。

2 膽汁酸代謝與NAFLD

NAFLD是指從脂肪變性到脂肪性肝炎的一系列異常肝病。非酒精性脂肪肝(NAFL)是由肝細(xì)胞內(nèi)脂肪蓄積增加而導(dǎo)致的良性脂肪肝,20%～30%的NAFL患者可進(jìn)展為NASH,特征是明顯的小葉炎癥反應(yīng)和肝細(xì)胞膨脹[9]。研究[10]表明,膽汁酸代謝紊亂參與NAFLD的進(jìn)展,并且NASH患者存在特殊的膽汁酸代謝模式,與健康組相比,NASH患者血漿CDCA、DCA和熊脫氧膽酸(UDCA)濃度升高[11]。此外,NASH患者血漿甘膽酸(GCA)、甘氨酸脫氧膽酸(GDCA)、?；悄懰?TCA)、?；撬崦撗跄懰?TDCA)和UDCA水平較高[12]。NAFL進(jìn)展到NASH的特征是初級(jí)和次級(jí)以及結(jié)合和非結(jié)合膽汁酸的比率增加[13]。最近研究[14]發(fā)現(xiàn),膽汁酸升高僅見(jiàn)于有顯著胰島素抵抗的NASH患者,因此限制了其作為生物標(biāo)記物的使用。

3 膽汁酸受體及其在代謝紊亂和NAFLD中的作用

膽汁酸與核受體如FXR、PPARα、維生素D受體以及G蛋白偶聯(lián)受體(TGR5)相互作用來(lái)調(diào)節(jié)代謝和炎癥反應(yīng),這些膽汁酸激活的受體參與NAFLD的發(fā)展過(guò)程。

3.1 FXR調(diào)節(jié)膽汁酸的動(dòng)態(tài)平衡

FXR是首次被報(bào)道的膽汁酸激活的核受體,也是膽汁酸穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)因子,CDCA是最有效的FXR激動(dòng)劑[15],而GDCA、TDCA和?；撬?β-MCA被認(rèn)為是FXR拮抗劑[16]。FXR在肝臟和腸道均有表達(dá),其作為膽汁酸的主要感受器,可介導(dǎo)膽汁酸合成的負(fù)反饋抑制作用,并維持較低水平的肝內(nèi)膽汁酸,以防止膽汁淤積性肝損傷。此外,FXR還具有調(diào)節(jié)膽汁酸腸-肝循環(huán)的重要作用。在肝臟中,FXR抑制肝竇細(xì)胞膜上膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)體NTCP和OATPs的表達(dá),并誘導(dǎo)膽鹽輸出泵將膽汁酸輸送到膽汁中,維持肝細(xì)胞內(nèi)膽汁酸的低水平。在腸道中,FXR抑制介導(dǎo)膽汁酸重吸收的ASBT,誘導(dǎo)IBAT、OSTα和OSTβ的表達(dá),控制膽汁酸重吸收,可防止膽汁酸在腸道內(nèi)積聚,維持腸道屏障功能。位于肝臟和腸道的FXR共同作用,減少膽汁酸的合成和重吸收,以避免膽汁淤積[17]。

3.2 FXR與NAFLD

3.2.1 FXR與肝臟中糖和脂質(zhì)代謝：FXR信號(hào)通路主要參與脂肪代謝、血糖穩(wěn)態(tài)及NAFLD的進(jìn)展[18]。FXR缺失的小鼠出現(xiàn)肝脂肪變性、肝細(xì)胞內(nèi)脂滴蓄積、糖代謝紊亂和血脂水平升高,DENG W Y等[19]證實(shí)在FXR敲除細(xì)胞中丙酮酸脫氫酶激酶4(PDK4)的表達(dá)增加,抑制PDK4的表達(dá)可減輕FXR缺乏引起的肝細(xì)胞脂質(zhì)蓄積,因此,FXR可通過(guò)PDK4來(lái)調(diào)節(jié)糖脂代謝平衡。另外,FXR和小異源二聚體(SHP)參與調(diào)節(jié)肝臟糖脂代謝,部分是通過(guò)抑制微小RNA(microRNA)-802的表達(dá),FXR誘導(dǎo)的SHP對(duì)miR-802的抑制在NAFLD中失調(diào),導(dǎo)致miR-802的水平升高,從而發(fā)生脂肪肝[20],FXR-SHP-miR-802可能為治療NAFLD潛在的新靶點(diǎn)。

3.2.2 FXR與肝臟炎癥、纖維化：FXR在肝臟炎癥和纖維化中發(fā)揮重要作用[21],FXR的激活可通過(guò)泛素化[22]、增加NF-κB來(lái)抑制蛋白IκBα的水平、抑制p65核轉(zhuǎn)位的伴侶蛋白[23]、增加抗炎的二十碳三烯酸或減少炎性介質(zhì)白三烯的產(chǎn)生[24]來(lái)拮抗肝臟中NF-κB通路誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。除了典型的配體結(jié)合激活外,FXR與NLRP3、caspase 1相互作用,抑制膽汁淤積相關(guān)的炎性小體激活[25]。肝臟炎癥促使肝星狀細(xì)胞(HSC)活化,肝星狀細(xì)胞中FXR的激活通過(guò)不同的機(jī)制減輕肝纖維化。FXR激活可誘導(dǎo)HSC表達(dá)SHP,并降低HSC對(duì)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β的反應(yīng)性,還可降低轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β及其受體(TGFR βR2)的表達(dá)[26]。

3.2.3 FXR與細(xì)胞凋亡、自噬：細(xì)胞凋亡是慢性肝損傷的標(biāo)志,并與肝纖維化和炎癥的發(fā)生直接相關(guān)。為了維持機(jī)體平衡,肝臟主要通過(guò)死亡受體(DRS)介導(dǎo)細(xì)胞凋亡來(lái)清除受損的肝細(xì)胞。研究[27]表明肝細(xì)胞過(guò)度凋亡會(huì)放大炎癥損傷,并促進(jìn)纖維化的發(fā)展。FXR與細(xì)胞質(zhì)中的caspase 8相互作用,抑制死亡受體(DRS)參與的細(xì)胞凋亡,來(lái)減輕小鼠的急性肝損傷和慢性肝纖維化[28]。FXR-CyP4f軸還可降低細(xì)胞內(nèi)1-脫氧神經(jīng)鞘糖脂水平,保護(hù)肝細(xì)胞免受其誘導(dǎo)凋亡[29]。自噬可以清除多余的脂滴,調(diào)節(jié)脂質(zhì)的動(dòng)態(tài)平衡,抑制自噬可減少甘油三酯(TG)的降解,導(dǎo)致脂質(zhì)的過(guò)度蓄積[30]。研究[31]發(fā)現(xiàn),脂肪酸(FA)抑制自噬,自噬又通過(guò)減少TG的分解來(lái)降低細(xì)胞內(nèi)游離FA水平,FXR-CREB軸是調(diào)節(jié)FA誘導(dǎo)自噬的關(guān)鍵點(diǎn)。FXR的藥物激活降低了禁食小鼠的自噬能力,敲除FXR減弱了進(jìn)食狀態(tài)的自噬抑制,其機(jī)制為激活的FXR通過(guò)抑制CREBP(可上調(diào)自噬基因)的轉(zhuǎn)錄活性來(lái)阻止自噬,在進(jìn)食或藥物激活時(shí),FXR通過(guò)破壞CREBP及其共激活蛋白CREBP調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄共激活因子2(CRTC2)之間的相互作用來(lái)介導(dǎo)自噬的抑制[32]。研究已經(jīng)證明,FXR直接與調(diào)控自噬基因的啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合,導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄抑制,PPARα也可與這些位點(diǎn)結(jié)合并通過(guò)禁食被激活。PPARα也可誘導(dǎo)自噬基因的表達(dá),該作用被可FXR抑制。因此,這兩個(gè)因子通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合自噬基因啟動(dòng)子上的共同位點(diǎn)并相反地調(diào)節(jié)自噬活性[33]。

3.3 過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體PPARα

PPAR是核受體超家族中的配體激活的轉(zhuǎn)錄因子,PPAR有3種亞型,PPARα、PPARβ/δ和PPARγ,其中PPARα表達(dá)最廣泛,參與調(diào)節(jié)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)、β氧化和酮的生成及肝臟脂質(zhì)代謝[34]。更重要的是,PPARα在人體肝臟中起抗炎作用。研究[35]表明,PPARα通過(guò)上調(diào)長(zhǎng)的非編碼β基因Gm15441來(lái)被激活,進(jìn)而抑制炎性小體NLRP3的激活、促炎因子IL1β的成熟。在高脂誘導(dǎo)的肥胖中,肝臟PPARα的缺失會(huì)促進(jìn)炎癥反應(yīng)和高脂血癥[36]。以PPARα為靶點(diǎn)治療NAFLD可減少肝細(xì)胞脂質(zhì)蓄積、促進(jìn)TG氧化、抑制肝臟炎癥,并抑制肝纖維化發(fā)展[37]。PPARα選擇性激動(dòng)劑培馬貝特被證明顯著改善了NASH模型小鼠的肝細(xì)胞氣球樣變、NAFLD炎癥和纖維化的標(biāo)志物,但未減少肝細(xì)胞中TG的蓄積,其機(jī)制是通過(guò)與肝竇內(nèi)皮細(xì)胞的相互作用來(lái)減少HSC的募集[38]。

3.4 維生素D受體(VDR)

VDR是腸道膽汁酸感受器的一種,也是次級(jí)膽汁酸LCA的受體。VDR激活會(huì)抑制Th1、促進(jìn)Th2細(xì)胞因子產(chǎn)生[39],減弱對(duì)效應(yīng)T淋巴細(xì)胞的應(yīng)答,抑制炎癥反應(yīng)發(fā)生。研究[40]發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充VitD可通過(guò)激活VDR對(duì)高脂飲食(HFD)誘導(dǎo)的NAFLD起到保護(hù)作用,肝臟特異性VDR敲除加重了HFD誘導(dǎo)的肝細(xì)胞脂肪變性,HFD導(dǎo)致VDR表達(dá)代償性增加,并與HNF4相互作用,保護(hù)肝臟免受脂肪蓄積的損害。VDR基因的廣泛敲除減少了HFD相關(guān)小鼠的肝脂肪變性[41],由于VDR在各種組織中廣泛表達(dá),VDR的敲除可引起機(jī)體系統(tǒng)變化,因此,VDR的整體敲除可能不是探討肝臟VDR對(duì)NAFLD影響的最佳模型。值得注意的是,除了VitD外,VDR還可以與其他配體如膽汁酸相互作用,其表達(dá)可被脂肪酸和胰島素誘導(dǎo),此外,肝巨噬細(xì)胞和星狀細(xì)胞中VDR的激活可減輕肝臟炎癥和纖維化,肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞中VDR的激活可加速脂質(zhì)蓄積[42]。因此,在評(píng)估VDR作為NASH治療潛在藥物靶點(diǎn)的有效性時(shí),必須考慮VDR配體的多樣性以及VDR激活的細(xì)胞類(lèi)型特異性。

3.5 G蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體1(TGR5)

TGR5是一種細(xì)胞表面受體,參與多種代謝途徑。研究[43]發(fā)現(xiàn)TGR5在NASH的人體內(nèi)和小鼠的肝組織中表達(dá)均減少,TGR5可減輕NASH中肝脂肪變性和炎癥,并抑制炎性小體NLRP3介導(dǎo)的M1巨噬細(xì)胞極化。激活TGR5可以保護(hù)肝臟免受膽汁酸超載的影響[44],抑制肝纖維化和炎癥反應(yīng)[45]。XIE G X等[46]研究發(fā)現(xiàn),給予小鼠12α-OH膽汁酸如TDCA和GDCA,可通過(guò)TGR5介導(dǎo)的p38絲裂原活化蛋白激酶和ERK1/2信號(hào)通路顯著誘導(dǎo)HSC的增殖和纖維化。

4 膽汁酸或受體的NASH治療藥物

4.1 FXR激動(dòng)劑

乙酰膽酸(OCA)是一種選擇性的FXR激動(dòng)劑,是CDCA的衍生物,在臨床中已被證明可改善NASH患者的肝功能,在第2階段研究中,OCA改善了NASH患者的纖維化[47]。Regenerate的第3階段試驗(yàn)顯示,在OCA治療18個(gè)月,患者的肝纖維化改善程度超過(guò)了1級(jí)(OCA 10 mg和25 mg組分別為18%和23%,安慰劑組為12%),與安慰劑組相比,OCA治療組中癥狀未加重的NASH患者占比更高,減輕了肝小葉的炎癥反應(yīng)和肝細(xì)胞腫脹,并促進(jìn)轉(zhuǎn)氨酶下降[48-49]。然而,OCA也有嚴(yán)重的副作用,如劑量依賴(lài)性瘙癢和低密度脂蛋白升高[47],這可能是由于其選擇性較低從而限制了OCA的臨床應(yīng)用。

ITG是一種非固醇類(lèi)FXR選擇性激動(dòng)劑,體外實(shí)驗(yàn)表明其對(duì)NAFLD小鼠具有治療作用。ITG可改善不含膽堿飲食喂養(yǎng)的小鼠和四氯化碳處理小鼠的肝脂肪變性、炎癥和纖維化,與OCA不同的是,ITG可通過(guò)FXR的部分激活減輕膽管結(jié)扎誘導(dǎo)小鼠的膽汁淤積性肝損傷和纖維化[50]。另外,Cilofexor 在不改變血脂的情況下可顯著改善肝脂肪變性、血清膽汁酸水平和肝臟生化指標(biāo),在Ⅱ期隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中,服用Cilofexor 100 mg的NASH患者在24周后與安慰劑相比,39%的患者肝脂肪含量可降低30%[51]。

4.2 FXR拮抗劑

人體內(nèi)的GUDCA和小鼠體內(nèi)的T-βMCA是天然的FXR拮抗劑,但會(huì)被BSHs(膽鹽水解酶)迅速水解,降低其抑制作用。Gly MCA是T-βMCA的衍生物,選擇性作用于腸道對(duì)抗BSH的水解作用,改善NAFL小鼠的脂肪蓄積[52]。另外,研究[53]發(fā)現(xiàn)Tempol、二甲雙胍和茶堿可降低腸道細(xì)菌豐度,咖啡酸苯乙酯可直接抑制BSH的活性,減少膽汁酸的水解,并提升內(nèi)源性FXR拮抗劑的水平。然而,這種拮抗劑只能作用于腸道,否則會(huì)抑制肝臟FXR,導(dǎo)致膽汁淤積和HCC[54]。

4.3 FXR和TGR5的雙激動(dòng)劑

INT-767為FXR-TGR5的雙激動(dòng)劑,在一項(xiàng)治療高脂飲食誘導(dǎo)的NASH大鼠肝損傷模型中,INT-767通過(guò)上調(diào)FXR水平并恢復(fù)肝臟代謝中其靶基因的失調(diào),可阻止高脂飲食誘導(dǎo)的肝脂肪變性、炎癥和纖維化的進(jìn)展,INT-767也通過(guò)抑制TNF-α和NF-κB信號(hào)通路來(lái)減弱促炎反應(yīng),此外,在FXR缺失小鼠中,INT-767在抑制NASH進(jìn)展方面幾乎不起作用,但在TGR5缺失小鼠中仍然存在,這表明雙激動(dòng)劑INT-767在抑制高脂飲食誘導(dǎo)NASH的進(jìn)展,是以FXR依賴(lài)性、TGR5非依賴(lài)性機(jī)制介導(dǎo)的[55-56]。

4.4 其他治療

NGM282是成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子19(FGF19)的類(lèi)似物,HARRISON S A等[57]研究發(fā)現(xiàn)NGM282治療NASH患者12周后,可顯著降低肝脂肪含量,在為期24周的Ⅱ期臨床試驗(yàn)中,NGM282 顯著改善NASH患者的纖維化進(jìn)展[58]。目前一些中草藥被證明對(duì)治療NAFLD有效[59],LZG通過(guò)PPARα信號(hào)通路改善NAFLD小鼠或細(xì)胞模型的脂代謝,抑制炎癥反應(yīng)[60]。RSV是一種多酚化合物,HUANG Y J等[61]研究發(fā)現(xiàn)RSV通過(guò)PKA/AMPK/PPARα途徑改善脂代謝和氧化還原的動(dòng)態(tài)平衡,從而對(duì)高脂誘導(dǎo)的NAFLD產(chǎn)生保護(hù)作用。LNT對(duì)肝損傷和HCC患者具有保護(hù)作用,DU T Y等[62]研究發(fā)現(xiàn),LNT可能通過(guò)激活PPARα減輕肝脂肪變性,減少氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡的發(fā)生。水飛薊賓通過(guò)激活PPARα,抑制脂肪酸合成酶和乙酰輔酶A羧基酶α的表達(dá),減少脂質(zhì)的蓄積,而GW6471(PPARα拮抗劑)可抑制水飛薊賓作用,與PPARα發(fā)揮對(duì)NAFLD的保肝作用。值得注意的是,水飛薊賓作為PPARα的部分激動(dòng)劑,與非諾貝特(PPARα激動(dòng)劑)聯(lián)合應(yīng)用可減弱非諾貝特的降脂作用[63]。

5 小結(jié)及展望

綜上所述,NAFLD是一種具有復(fù)雜全身代謝異常的異質(zhì)性疾病,膽汁酸代謝變化參與NAFLD疾病發(fā)生、發(fā)展的始終,促炎細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞的激活和肝纖維化尚不完全清楚。目前臨床研究表明膽汁酸受體激動(dòng)劑如OCA是治療NAFLD的有效藥物,但仍有許多挑戰(zhàn)需要克服,如FXR/TGR5的組織選擇性及其代謝的副作用,需要更大樣本量的臨床數(shù)據(jù)來(lái)證實(shí)有效性和安全性。由于NAFLD發(fā)病機(jī)制的特殊性,建議多靶點(diǎn)治療,特別是FXR激動(dòng)劑與血脂調(diào)節(jié)劑、胰島素增敏劑聯(lián)合應(yīng)用來(lái)調(diào)節(jié)糖脂代謝。