血清膽汁酸水平與2 型糖尿病的相關(guān)性研究

陳麗君，林家煜，蔡清顏，楊鑫娜

福建醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院內(nèi)分泌科，福建泉州 362000

隨著人們的生活飲食結(jié)構(gòu)的改變、世界人口老齡化的加重等影響，糖尿病的患病率逐年上升[1]。作為一種多因素影響的代謝性疾病，常表現(xiàn)為慢性高血糖、胰島素分泌不足和/或作用障礙等，造成多器官的功能損傷，嚴(yán)重影響患者的身體健康、生活質(zhì)量。糖尿病作為全球性的疾病，其中又以2 型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitu, T2DM）為主要表型[2]。T2DM 是遺傳和環(huán)境因素共同作用而形成的多基因遺傳性復(fù)雜性疾病，其特征是由于靶組織對胰島素作用的抵抗引起胰島素相對的缺乏或胰腺胰島素分泌的下降。作為一種全身代謝性疾病，T2DM 在人群中的患病率及患病人數(shù)日趨嚴(yán)重，同時也加重了糖尿病患者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)和社會壓力。膽汁酸作為膽汁的主要成分，又是膽固醇的最終代謝產(chǎn)物，受膽固醇7α-羥化酶（cholesterol 7α-hydroxylase,CYP7A1）限速酶合成影響。大量的研究表明膽汁酸代謝在T2DM 中發(fā)揮重要作用，因此，調(diào)控膽汁酸的代謝可能成為控制血糖、治療T2DM 的有效途徑之一[3]。

1 T2DM 發(fā)病機(jī)制情況

T2DM 作為常見代謝性疾病，發(fā)病機(jī)制相對復(fù)雜，在中老年人群中有較高的患病率，同時出院后患者的血糖控制并未達(dá)到良好的控制效果。通常T2DM 會因為遺傳及環(huán)境因素的影響，胰島β 細(xì)胞功能缺陷、胰島素抵抗，最終導(dǎo)致T2DM 的發(fā)生[4]。同時胰島β 細(xì)胞的功能缺陷影響胰島素的缺乏也是T2DM 發(fā)生和治療的關(guān)鍵。T2DM 一直是慢性病研究中的熱點，但目前為止對T2DM 的具體發(fā)病機(jī)制仍待進(jìn)一步明確，而越來越多的研究證明胰島β細(xì)胞的功能障礙一直是治療糖尿病的關(guān)鍵所在[5-6]。對于T2DM 的治療管理也不單純限于患者血糖的控制，還需要在控制血糖的基礎(chǔ)上保證患者的血壓、血脂以及其他機(jī)體功能水平，減緩糖尿病的進(jìn)展，以及其他并發(fā)癥的發(fā)生等。

2 T2DM 治療進(jìn)展

隨著糖尿病的深入研究，例如循證醫(yī)學(xué)當(dāng)中對于糖尿病的診療依據(jù)越來越豐富，包括雙胍類藥物、格列酮類、α-糖苷酶抑制藥（α-glucosidase inhibitor, AGI）、鈉- 葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-2（sodium-dependentglucosetransporters2, SGLT-2）抑制藥物、胰島素等。例如臨床治療當(dāng)中常見的二甲雙胍口服降糖藥物，在諸多研究中均有報道對血糖控制效果明顯，同時具備用藥安全性的保障[6]。二甲雙胍治療中能夠抑制糖異生反應(yīng)，加強(qiáng)胰島素敏感性，從而達(dá)到進(jìn)一步的控制血糖水平。目前二甲雙胍治療中常采取聯(lián)合治療的方式，增強(qiáng)治療持久性，減少患者的治療周期，提升聯(lián)合作用的效力，實現(xiàn)降糖目的[7]。而胰島素治療作為控制血糖的主要藥物，通過快速增加機(jī)體胰島素水平，吸收迅速，從而達(dá)到降低血糖的作用。隨著藥物技術(shù)的發(fā)展，給藥方式的發(fā)展也越來越豐富，例如吸入、口服、含劑等，為患者帶來極大的便利性，患者配合度、依從性更高，也成為了藥物研究的熱點。同時胰島素類似物的使用，比如甘精胰島素與門冬胰島素聯(lián)合治療，均表現(xiàn)出良好的降血糖、血脂的效果，能有效降低并發(fā)癥的發(fā)生，藥物使用的安全性又高[8]。隨著今后對T2DM 病理機(jī)制認(rèn)識的加深，不同機(jī)制的藥物還會推陳出新的出現(xiàn)，滿足糖尿病患者的需求。

3 T2DM 糖脂代謝異常

糖尿病是糖脂代謝紊亂性疾病，易引起血脂、脂蛋白的異常，有研究表明在脂代謝異常顯著影響糖尿病大血管疾病的發(fā)生，增加心血管疾病的發(fā)生和死亡風(fēng)險[9]。在發(fā)病機(jī)制上，與肥胖、胰島素抵抗等密切相關(guān)。近年來研究報道膽汁酸作為一種信號分子，通過法尼醇X 受體（farnesoid X receptor,FXR）及G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體（Takeda G proteincoupled receptor, TGR5）在糖代謝、脂代謝發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用[10]。

4 膽汁酸代謝概述

膽汁酸由一個24 碳類固醇核和一個帶羧基的側(cè)鏈組成，形成一側(cè)疏水一側(cè)親水的分子，其性質(zhì)由羥基在類固醇核的位置和數(shù)量決定。因此，膽汁酸具有較強(qiáng)的表面活性，能降低水油兩相間的表面張力，促進(jìn)脂肪乳化。同時在高濃度時又具有細(xì)胞毒作用。由于膽汁酸的生物活性取決于其化學(xué)結(jié)構(gòu)，膽汁酸池的組分可能進(jìn)一步?jīng)Q定了其激活不同的信號通路[11]。

膽汁酸合成中，膽固醇7α-羥化酶（CYP7A1）催化膽固醇在肝臟合成膽汁酸，是膽汁酸合成經(jīng)典途徑的限速酶，受基因多態(tài)性、飲食、激素、細(xì)胞因子及藥物等多種因素調(diào)節(jié)。大部分膽汁酸的形成通過經(jīng)典途徑，一小部分（人類中估計約6%）通過替代途徑。CYP7A1 催化經(jīng)典途徑第一步并參與由膽汁酸自身介導(dǎo)的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。CYP7A1 缺乏的老鼠在出生后3 周內(nèi)死于肝衰竭,替代途徑的關(guān)鍵酶是甾醇27A 羥化酶（sterol 27α-hydroxylase, CYP27A1）和氧化甾醇7α-羥化酶CYP7B1。CYP7B1 缺陷的小鼠能夠維持正常的膽汁酸池。人類新生兒CYP7B1 基因突變將導(dǎo)致嚴(yán)重的肝損害。雖然CYP7A1 限制了膽汁酸池的大小，但其組分很大程度通過固醇-12α羥化酶（sterol 12α-hydroxylase,CYP8B1）調(diào)控膽酸/鵝脫氧膽酸的比值來實現(xiàn)[12]。膽汁酸是肝臟利用膽固醇為原料合成的最終代謝產(chǎn)物。膽汁酸隨膽汁進(jìn)入腸道，遠(yuǎn)端小腸的頂端鈉依賴膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（apical sodium-dependent bile acid transporter，ABST）保證了約95%膽汁酸被重吸收回肝臟。在人體內(nèi)的膽汁酸每天經(jīng)歷約12 次肝腸循環(huán)。

5 膽汁酸合成調(diào)節(jié)

5.1 膽汁酸自身調(diào)節(jié)

膽汁酸是其自身合成的強(qiáng)效調(diào)節(jié)劑，通過多個途徑限制循環(huán)中過多的膽汁酸合成。膽汁酸作為信號分子參與代謝，是FXR 的天然配體，F(xiàn)XR 高表達(dá)于肝臟、腸道、腎臟和腎上腺。研究表明FXR 敲除的小鼠膽汁酸合成增加并且CYP7A1 基因表達(dá)增強(qiáng)。驗證了FXR 在CYP7A1 的抑制中起重要作用[13]。FXR 能直接抑制CYP7A1 的表達(dá)，也能通過誘導(dǎo)小異源二聚體（small heterodi mer partner,SHP）、肝細(xì)胞核因子（hepatic nuclear factor 4α,HNF4α）和肝受體類似物-1（1iver receptor homolog-1, LRH-1）間接抑制CYP7A1 和CYP8B1 的轉(zhuǎn)錄。FXR 增強(qiáng)膽汁酸與肝臟基底膜轉(zhuǎn)運(yùn)體的接合并上調(diào)轉(zhuǎn)運(yùn)體基因的表達(dá)，促進(jìn)膽汁酸從肝細(xì)胞排入膽汁。此外，F(xiàn)XR 還通過調(diào)節(jié)纖維母細(xì)胞生長因子（fibroblast growth factors, FGFs）抑制膽汁酸的合成。膽汁酸激活FXR，促進(jìn)FGF-19 從肝細(xì)胞和腸道分泌，F(xiàn)GF-19 與位于肝細(xì)胞上的FGFR4 結(jié)合，通過JNK 途徑而非SHP 依賴途徑來抑制CYP7A1 的表達(dá)和膽汁酸的合成。FGFR4 敲除的老鼠能增加CYP7A1 的表達(dá)，并增加了膽汁酸合成。不同膽汁酸成分在激活FXR 的強(qiáng)度不同，鵝脫氧膽酸是激活FXR 的最強(qiáng)配體，其次是石膽酸、脫氧膽酸和膽酸，親水性膽汁酸熊去氧膽酸不激活FXR[14]。

5.2 葡萄糖對膽汁酸合成的調(diào)節(jié)

研究表明糖尿病患者的脫氧膽酸較正常人高1.6 倍。相似的研究顯示T2DM 的12-α羥基化物（膽酸、脫氧膽酸和其共軛形式）顯著增加。而且，12-α羥基化膽汁酸與胰島素抵抗相關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致出現(xiàn)高胰島素、高胰島素原、高血糖、高三酰甘油（triglyceride, TG）和低的高密度脂蛋白（high-level data link control, HDL-C）水平。有關(guān)學(xué)者證明了T2DM個體有更高的膽汁酸合成率和更大的脫氧膽酸池[15]。有研究顯示在T2DM 患者和糖耐量受損的個體中，總?；撬峤Y(jié)合膽汁酸的濃度升高[16]。在原代人肝細(xì)胞中，胰島素和葡萄糖促進(jìn)CYP7A1 的表達(dá)，反之，胰高血糖素抑制CYP7A1 的表達(dá)。

6 膽汁酸對血糖穩(wěn)態(tài)影響的機(jī)制

6.1 直接影響

膽汁酸與葡萄糖代謝調(diào)控相關(guān)，增加肝臟膽汁酸的合成能抑制糖異生和刺激糖酵解而降低血糖水平。由于膽汁酸作用于糖原代謝的機(jī)制較為復(fù)雜，有研究表明，膽汁酸刺激糖原磷酸化酶（glycogen phosphorylase, GP），使糖原分解為1-磷酸-葡萄糖。而其他數(shù)據(jù)表明膽汁酸還能激活糖原合成（glycogen synthase，GS）[17]。膽汁酸減輕胰島素抵抗可能是通過減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激實現(xiàn)的，因為部分膽汁酸可以充當(dāng)分子伴侶，幫助蛋白質(zhì)正確折疊，從而減輕非蛋白折疊反應(yīng)。

6.2 通過活化FXR

膽汁酸對葡萄糖代謝的效應(yīng)還可以通過FXR介導(dǎo)。FXR 是葡萄糖代謝的重要調(diào)節(jié)劑，在體內(nèi)，用藥理激活肥胖小鼠模型和T2DM 模型的FXR 導(dǎo)致抑制糖異生，低血糖，并增加胰島素敏感性。在FXR 無效的大鼠，其血糖和肝糖原水平的減少[18]。然而，與這一結(jié)論不一致的是，在細(xì)胞水平大鼠原代肝細(xì)胞的FXR 活化磷酸烯醇丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶，這些酶主要參與肝葡萄糖的輸出。因此，F(xiàn)XR 可能在抑制糖尿病的糖異生起了主導(dǎo)作用。作用機(jī)制可能是通過SHP 依賴性抑制HNF4a 和Fox01 來抑制磷酸烯醇式丙酮酸?；罨腇XR 也能促進(jìn)胰島素/AKT 途徑，促進(jìn)肝糖原的合成、胰島β細(xì)胞中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（glucose transporter-2,GLUT2）的活化、改善肥胖的ob/ob 大鼠的胰島素抵抗[19]。因此，抑制糖異生、改善胰島素作用和刺激糖原合成可能協(xié)同改善血糖、胰島素分泌、胰島素敏感性和葡萄糖耐受。

6.3 通過膜結(jié)合G 蛋白偶聯(lián)膽汁酸受體（TGR5）介導(dǎo)

TGR5 在很多器官和組織表達(dá)，在巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞、胎盤、膽囊、肝和腸中高表達(dá)。有報道提示，膽汁酸促進(jìn)胰高血糖素樣肽-1（glucogon like pep tide-1, GLP-1）分泌是通過TGR5 介導(dǎo)的。GLP-1 是腸道L 細(xì)胞分泌的，通過抑制食欲、減緩胃排空，促進(jìn)胰島素分泌、抑制胰高血糖素分泌來降低血糖水平，用于治療T2DM。有關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，在體外，石膽酸和脫氧膽酸通過TGR5 依賴促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)cAMP 濃度升高，促進(jìn)腸道L 細(xì)胞分泌GLP-1。在高脂飲食的小鼠，TGR5 過表達(dá)，可促進(jìn)GLP-1 依賴的胰島素分泌，改善糖耐量。反之，敲除TGR5 則出現(xiàn)高血糖或葡萄糖耐量降低。此外，在肥胖小鼠中，TGR5 半合成激動劑INT777 也能激活TGR5，促進(jìn)GLP-1 分泌，增加胰島素敏感性。TGR5 促進(jìn)GLP-1 分泌，主要通過增加細(xì)胞內(nèi)ATP/ADP 比率和促進(jìn)鈣離子內(nèi)流這一機(jī)制。在外周組織，TGR5 失活還可能抑制了2 型脫碘酶的活性，減弱了活性的甲狀腺激素和線粒體氧化能力，促進(jìn)能量消耗，參與肥胖的發(fā)病過程[20]。一項人類基因研究說明TGR5 單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism, SNP）軌跡與體質(zhì)指數(shù)（body mass index, BMI）、腰圍、肌細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)和空腹GLP-1 水平有關(guān)[21]。TGR5 缺失的大鼠膽汁酸庫大小下降25%，雌性TGR5 缺失大鼠顯示在高脂飲食后體質(zhì)量增加并且脂肪堆積。

另有證據(jù)表明在遺傳性的肥胖小鼠中，?；撬峤Y(jié)合的熊去氧膽酸能通過降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激來增加胰島素的敏感性，改善胰島素抵抗。上述作用主要發(fā)生在肝臟和肌肉中，在脂肪組織中尚未得到證實。

6.4 膽汁酸螯合劑的應(yīng)用

膽汁酸螯合劑（考來烯胺、考來維綸、考來替蘭、考來替泊）是結(jié)合腸道中帶負(fù)電荷膽鹽的不可吸收樹脂，已用于治療高膽固醇血癥。膽汁酸螯合劑中斷腸腔的膽汁酸的肝腸循環(huán)使膽汁酸的排泄率提高10 倍之多，增加腸道膽汁酸濃度，而血中膽汁酸降低，反饋地促進(jìn)膽固醇合成膽汁酸，提高血清膽汁酸水平。已有研究證實，膽汁酸螯合劑可改善T2DM 患者血糖代謝。在美國，膽汁酸螯合劑已被FDA 批準(zhǔn)用于T2DM 的治療。一個多中心、隨機(jī)、平行、雙盲、安慰劑對照的研究表明T2DM 患者中用考來維綸（3.75 g/d）治療12 周后，GLP-1 濃度增加并且改善空腹和餐后血糖。作用機(jī)制很可能是通過膽汁酸激活TGR5 來促進(jìn)GLP-1 的分泌實現(xiàn)的[22]。

6.5 減肥手術(shù)后膽汁酸增加

胃旁路手術(shù)越來越被認(rèn)為是一種可靠的減肥手術(shù)，不僅減輕體質(zhì)量，還能降血糖和減少藥物需求。這研究顯示，在減肥手術(shù)的早期，體質(zhì)量尚未減輕時膽汁酸已顯著增加。膽汁酸與餐后血糖、三酰甘油呈負(fù)相關(guān)，和脂聯(lián)素和GLP-1 峰值水平呈正相關(guān)。提示手術(shù)增加血清膽汁酸可以改善胰島素敏感性、增加腸促胰素分泌，更好地控制餐后血糖[23]。胃小腸解剖位置的改變直接調(diào)節(jié)膽汁酸的水平和成分。中間到遠(yuǎn)端小腸切除，保留回腸末端，膽汁酸水平增加。節(jié)段性小腸的解剖位置的改變，或腸道菌群的變化使血清膽汁酸水平發(fā)生變化可能是改善糖代謝的主要原因之一。

綜上所述，膽汁酸主要通過FXR 活化和TGR5促進(jìn)GLP-1 的分泌，改善血糖代謝，調(diào)節(jié)機(jī)體消化、代謝和能量平衡。解開胃腸激素的相互作用可能是闡明人類最大內(nèi)分泌器官—腸道復(fù)雜性的關(guān)鍵。針對TGR5 信號通路可能是腸促胰素治療T2DM 的機(jī)制之一。然而，膽汁酸信號傳導(dǎo)通路及效應(yīng)的研究成果主要來自細(xì)胞、小鼠、大鼠研究，其在人體生理代謝、調(diào)節(jié)功能仍需要進(jìn)一步研究。