FXR調控膽汁酸與糖脂代謝改善NAFLD的機制

黃 之,周蓉蓉

黃之,周蓉蓉,中南大學湘雅醫(yī)院感染病科 湖南省長沙市 410000

0 引言

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)區(qū)分于酒精導致的肝病譜,是一組以細胞代謝紊亂、脂質在肝臟內過多沉積(＞5%)為主要病理特征的慢性疾病,根據(jù)肝臟病變程度及臨床癥狀,NAFLD疾病譜包括非酒精性單純性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver,NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)、肝硬化,最終發(fā)展為肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)[1].據(jù)估計,在2018年,世界上約有25%左右的人群患有NAFLD;亞洲地區(qū)患病率略高于全球均值,為27.37%[2].我國目前尚無全國性的NAFLD流行病學研究,但根據(jù)各地區(qū)的大樣本調查,我國NAFLD的發(fā)病率正逐年上升,較富裕地區(qū)如北京、上海等地的發(fā)病率甚至達到40%左右[3].近年研究揭示,NAFLD與血脂異常、中心性肥胖、代謝綜合征(metabolic syndrome,MS)、胰島素抵抗、2型糖尿病、動脈粥樣硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease,ASCVD)、遺傳易感性、腸道菌群、免疫介導等諸多代謝相關的病理生理學變化密切相關[4],因此,2020年國際專家小組建議將NAFLD更名為代謝相關性脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD),并更新了診斷標準,對NAFLD的后續(xù)研究有重要意義[5].然而,相關研究仍有很多謎團待解開,人們尚未明確其具體起病機制,亦未完全理解其病程如何進展,歐洲藥品管理局和美國食品藥品監(jiān)督管理局也尚未批準實有療效的藥物.

早期Day和James提出的“二次打擊”學說[6]是闡述NAFLD發(fā)病機制的主流理論,其將胰島素抵抗為使動因素導致的肝內脂肪堆積視作NAFLD發(fā)病的“第一次打擊”,進而觸發(fā)的一系列炎癥反應、游離自由基的釋放、氧化應激等即為“第二次打擊”[7].隨著研究深入,研究者們愈發(fā)重視遺傳易感性、表觀遺傳學、個人生活方式、腸道菌群、脂肪組織激素分泌等因素在NAFLD發(fā)生發(fā)展中的作用,進而,“多重打擊”學說[8]逐漸形成,取代了“二次打擊”理論的地位[9];其亦揭示了NAFLD發(fā)病機制中的多個關鍵靶點,為疾病的診斷和靶向治療的進一步研究提供了更全面的指導與參考[10].

脂肪代謝障礙是NAFLD最直觀的病變之一,而調控肝臟脂肪累積的受體主要有二: 法尼醇X受體(farnesoid X receptor,FXR)和肝X受體(liver X receptor,LXR)[11].近年來,FXR作為多種代謝疾病的藥物靶點成為了熱門研究方向,大批具有潛在臨床應用前景的FXR靶向藥物相繼出現(xiàn),有些已進入臨床試驗階段[12].FXR可介導多種信號通路,在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中起到關鍵作用,本文就對其調控的膽汁酸和糖、脂質代謝進行綜述,以闡明FXR如何作用于這些代謝通路并進一步對NAFLD起到改善作用.

1 FXR基于“腸-肝軸”調節(jié)NAFLD發(fā)生發(fā)展中參與的多種物質代謝

1.1 腸肝循環(huán)的膽汁酸-“腸-肝軸”中的關鍵媒介 在肝臟與腸道通過腸-肝軸的上下溝通中,膽汁酸(bile acids,BAs)是發(fā)揮主要作用的角色.膽固醇在肝臟通過關鍵酶7α-羥化酶(cholesterol 7-alpha-hydroxylase,CYP7A1)[或在替代途徑通過27α-羥化酶(cholesterol 27-alphahydroxylase,CYP27A1)]生成初級膽汁酸,形成膽汁通過膽道泌入腸道,介導脂質的消化吸收;同時,各種初級膽汁酸又在腸道菌群的催化下生成次級膽汁酸.腸道中這些初級和次級膽汁酸約有5%通過糞便排出體外,其余的則被重吸收.

膽汁酸在腸道由腸上皮細胞游離面的頂端膜鈉依賴性膽汁酸轉運蛋白(apical sodium-dependent bile acid transporter,ASBT)吸收入腸上皮細胞,在回腸膽汁酸結合蛋白(ileal bile acid binding protein,IBABP)的幫助下轉運,再由基底面的異二聚體有機溶質轉運蛋白α/β(organic solute transporters α/β,OST α/β)將胞內膽汁酸送入腸系膜靜脈,從而經門靜脈系統(tǒng)重回肝臟.

回到肝血竇的膽汁酸,經由肝細胞基底膜上鈉離子-?；悄懰峁厕D運蛋白(Na+-Taurocholate Co-transporting Polypeptide,NTCP)或有機陰離子轉運多肽(organic anion transporting polypeptides,OATP)進入肝細胞,隨肝臟新合成的初級膽汁酸一起泌入腸道,進入下一輪腸肝循環(huán).

腸道菌群的改變會影響膽汁酸代謝,不同的次級膽汁酸,以及各種初級和次級膽汁酸的不同組成比例,會通過膽汁酸受體對機體、尤其是肝臟產生不同的生物學作用;而肝臟排出的膽汁酸也可以反過來作用于腸道菌群[13]-如此,以不斷循環(huán)的膽汁酸為媒介,將腸道菌群和肝臟緊密關聯(lián),形成了腸-肝軸中上下溝通的關系[14].

1.2 膽汁酸受體FXR-膽汁酸通過“腸-肝軸”調節(jié)諸多通路的作用位點 在腸肝循環(huán)過程中,膽汁酸除了發(fā)揮消化吸收作用外,還體現(xiàn)了信號轉導作用.FXR是核受體超家族成員(nuclear receptor subfamily 1,group H,member 4,NR1H4)[15],主要分布在肝臟和腸道,在腎臟、腎上腺和卵巢等組織中也有少量表達.膽汁酸是FXR的天然配體[16],在膽汁酸和糖、脂質等物質的代謝過程中發(fā)揮了重要作用.FXR與配體結合后,可作為單體或繼續(xù)與類視黃醇X受體(retinoid X receptor,RXR)形成異二聚體形式與下游靶基因的FXR反應元件(FXR response element,FXRE)結合,進而調控各靶基因的表達[15].

膽汁酸在腸道與肝臟之間循環(huán),與表達在腸道和肝臟的FXR結合后,在肝臟和腸道激活多種的通路,進而對諸多生理生化環(huán)節(jié)發(fā)揮調控作用.

2 膽汁酸介導FXR改善NAFLD的機制

2.1 FXR調控膽汁酸循環(huán)改善NAFLD FXR最典型的作用就是其在肝臟和腸道的多個通路減少膽汁酸合成、促進膽汁酸排泄.加速膽汁酸的腸肝循環(huán),對膽汁酸代謝實現(xiàn)負反饋調節(jié).主要涉及如下過程.

肝臟中膽汁酸增多時,肝FXR激活,啟動下游小分子異源二聚體(small heterodimer partner,SHP),其一,抑制CYP7A1(替代途徑CYP27A1),降低肝內膽固醇向初級膽汁酸的轉化[17];其二,激活肝細胞中的膽鹽輸出泵[(bile salt export pump,BSEP),或稱ATP結合盒轉運蛋白B11(ATP-binding cassette transporter B11,ABCB11)]并上調其表達,加快肝細胞內的膽汁酸向膽小管排出[18];其三,抑制肝細胞基底膜上NTCP的功能,減少其從門靜脈攝取膽汁酸[18].此外,2019年一項研究顯示,肝臟膽汁酸增多激活FXR抑制長鏈脂酰輔酶A合成酶1(long-chain acyl-CoA synthetase,ACSL1)的表達(見后文2.3.1),還可通過一些更為復雜的機制減少內源性膽固醇的合成,從原料上抑制膽汁酸的生成,而以往的研究則未涉及ACSL參與膽汁酸代謝的證據(jù)[19].

腸道中膽汁酸增多時,腸FXR激活,其一,誘導成纖維細胞生長因子19[(fibroblast growth factor 19,FGF19);在嚙齒動物為FGF15]的表達與分泌,通過SHPCYP7A1(CYP27A1)途徑,抑制膽汁酸合成[20];其二,下調回腸上皮細胞ASBT的表達,減少其對腸腔內膽汁酸的攝取;其三,促進IBABP的表達,促進其在腸上皮細胞內協(xié)助ASBT參與膽汁酸的轉運;其四,增強OST α/β的表達,加快腸上皮細胞內膽汁酸向靜脈系統(tǒng)排出[21],以減弱因過量膽汁酸蓄積對腸上皮細胞產生的毒性作用[22].見圖1.

圖1 腸肝循環(huán)中FXR主導的膽汁酸代謝調節(jié)作用. FXR: 法尼醇X受體;SHP: 小分子異源二聚體;FC: 游離膽固醇;BSEP: 膽鹽輸出泵;IBABP: 回腸膽汁酸結合蛋白;ASBT: 頂端膜鈉離子依賴性膽鹽轉運蛋白;OST α/β: 有機溶質轉運蛋白α/β;FGF19: 成纖維細胞生長因子19;FGFR4: 成纖維細胞生長因子受體4;CYP7A1: 7α-羥化酶;CYP27A1: 27α-羥化酶.

除此之外,還包括抑制腸肝循環(huán)中關鍵的肝臟受體類似物1(liver receptor homolog-1,LRH-1)[23]等多個環(huán)節(jié)復雜的作用,最終達成對“腸-肝軸”中膽汁酸代謝的調節(jié).

當前大量研究證實了NAFLD與膽汁酸代謝之間的關系,但具體機制及二者的相互作用關系還有待進一步探究.在高脂飲食喂養(yǎng)的NAFLD造模大鼠中,以及NAFLD患者體內,都能檢測到總膽汁酸濃度升高,以次級膽汁酸濃度升高尤為顯著,且初級膽汁酸和次級膽汁酸也不再維持原有平衡的比例關系[24].在NAFLD患者,可拮抗FXR的次級膽汁酸-去氧膽酸(deoxycholic acid,DCA)含量增加,而對FXR有激動作用的初級膽汁酸-鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)含量相對下降[24];在NASH患者,血清和尿液中以CDCA為主要的初級膽汁酸和以DCA、UDCA為主要的次級膽汁酸都檢測出含量上升,且與健康受試者相比,高脂膳食引起的膽汁酸譜變化在NASH患者中更為顯著[25],這很可能是由于FXR等調控膽汁酸代謝的關鍵通路功能障礙,進而引起了膽汁酸穩(wěn)態(tài)失衡.一項研究發(fā)現(xiàn),在NAFL和NASH患者,次級膽汁酸含量的減少與肝纖維化的進展及分期存在反變關系[26],再結合奧貝膽酸(obeticholic acid,OCA)作為FXR激動劑所具有的抗肝纖維化作用[27],這也進一步印證了FXR在NAFLD疾病進展中的重要作用,也進而使得通過激活FXR來干擾BA合成、促進BA代謝以治療NAFLD成為可能.

生理濃度的膽汁酸可發(fā)揮消化及信號傳導作用,當體內膽汁酸濃度升高時,則將表現(xiàn)出細胞毒性[28].高濃度膽汁酸將激活炎癥反應和氧化應激介導的細胞死亡途徑[29],且在FXR敲除小鼠,喂食膽汁酸后發(fā)生了顯著的肝細胞凋亡及肝損傷[30].因此,當FXR激活后,其在肝臟和腸道內發(fā)揮降膽汁酸作用,從而對抗了NAFLD病變帶來的膽汁酸升高,對MAFLD病變狀態(tài)起到改善作用.

2.2 FXR改善NAFLD中糖代謝紊亂和胰島素抵抗 NAFLD的另一大特點是胰島素抵抗,即機體對胰島素敏感性減弱,體細胞糖代謝功能嚴重失調,對糖的攝取減弱,進而導致3-磷酸甘油的耗竭;激素敏感性脂肪酶(hormone sensitive lipase,HSL)失去抑制,為能量代謝的需要,脂肪組織向血中釋放大量脂肪酸,這些脂肪酸在肝內逐漸堆積,促進肝臟脂肪從頭生成的進行,并誘導脂肪因子和促炎因子的釋放,進而引發(fā)NAFLD[31].

近80%的NAFLD患者都存在胰島素抵抗,這表明在研究NAFLD的治療方案時,不僅追求減少肝臟中的脂肪,更重要的是了解是否存在胰島素抵抗,從根本上解決脂肪蓄積.已有文獻表明FXR激動劑能改善NASH患者的胰島素敏感性[32].

當前已有大量研究闡述FXR對糖代謝的作用.研究發(fā)現(xiàn)[33],糖尿病動物模型中肝臟FXR的表達降低,而FXR缺陷的小鼠則表現(xiàn)為葡萄糖不耐受及胰島素抵抗[34].膽汁酸活化FXR后,其一方面通過SHP途徑抑制肝臟糖異生[35],另一方面通過FGF19途徑促進肝臟糖原合成[36],從而降低血糖、改善胰島素敏感性.FXR基因敲除(FXR-/-)小鼠注射表達FXR的腺病毒后,小鼠血糖明顯下降;2型糖尿病造模的db/db小鼠[瘦素受體(Lepr)基因純合突變小鼠]在常規(guī)飲食喂養(yǎng)后,血漿中葡萄糖、β-羥丁酸、甘油三酯、游離脂肪酸、膽固醇等均有明顯升高,但口服FXR激動劑GW4064后,血漿中上述代謝物的含量則顯著下降[34].這些發(fā)現(xiàn)證明了FXR在調控血糖水平中的作用.

碳水化合物反應元件結合蛋白(carbohydrate response element binding protein,ChREBP)調控的靶基因主要是肝臟糖酵解和脂質生成過程中各種酶類,是促使葡萄糖酵解并向脂質轉化的關鍵轉錄因子之一[37],其表達具有促進肝臟脂肪合成的作用.ChREBP基因敲除小鼠在正常飲食時,丙酮酸生成減少、糖酵解受到抑制,肝糖原增多,肝臟中脂質含量增加;給予高糖飲食時,糖酵解和糖異生顯著下調,肝臟中由葡萄糖轉化的脂質成分明顯減少;而ob/ob小鼠敲除ChREBP基因后,小鼠體質量明顯下降,同時胰島素抵抗、脂肪肝及葡萄糖耐受不良等都得到明顯改善[38].使用GW4064(一種FXR激動劑)激活FXR后,在野生型小鼠或體外培養(yǎng)的肝細胞中可誘導磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)mRNA的表達,該酶在糖異生過程中起著重要作用;但在db/db小鼠,則在不對葡萄糖轉運蛋白2(glucose transporters 2,Glut2)產生影響的情況下抑制了PEPCK的表達和功能,導致肝細胞糖原合成增加,進而降低血糖[34].這些研究從另一個角度說明了FXR通過ChREBP等通路對糖代謝的調控作用,往往對胰島素抵抗有改善作用,因而對NAFLD的治療也是有益的.

Fexaramine(FEX)是當前研究較多的腸道FXR激動劑,與健康人體餐后膽汁酸釋放選擇性激活腸道FXR的效應類似.研究發(fā)現(xiàn)FEX激活FXR后,能夠改善飲食引起的肥胖和炎癥,抑制肝臟葡萄糖生成[32];血清中胰高血糖素樣肽1、FGF21水平均增加,胰島素抵抗與葡萄糖耐量改善[39],對NAFLD等代謝紊亂疾病有顯著的改善作用.

2.3 FXR改善NAFLD中甘油三酯和脂肪酸代謝 體內脂質(包括甘油三酯、脂肪酸、膽固醇等物質)代謝的平衡主要由脂質的吸收、生成、氧化、清除等環(huán)節(jié)共同維持,這些環(huán)節(jié)涉及到大量酶促反應,其中有諸多關鍵通路受到FXR的調控.FXR-/-小鼠相比野生型小鼠,可從腸道攝取更多外源性膽固醇,并可自發(fā)形成高脂血癥[40],表明了FXR在維持脂質代謝平衡中的重要作用.

NAFLD最直接的原因是肝脂質代謝紊亂,肝細胞發(fā)生脂質過氧化,全肝甘油三酯(triglyceride,TG)異常蓄積[41];并且,堆積的脂質還會損傷肝細胞的胰島素信號轉導通路,導致肝細胞的胰島素抵抗;這種效應可通過抑制肝細胞的脂質堆積得到改善[42].這表明,減少肝臟中的脂質蓄積可以作為改善NAFLD的治療手段,而FXR作為調控脂質代謝的重要關節(jié)點,也可以借以此成為對抗NAFLD病變的靶點.

2.3.1 FXR激活后抑制脂肪酸和甘油三酯的合成: 研究表明[43],FXR能通過減少脂肪酸合成和吸收來維持肝臟脂含量,這對于改善NAFLD肝脂質蓄積有著積極作用.脂肪酸是人體合成甘油三酯的基本原料,而體內的脂肪酸則主要有兩種來源: 其一,外源性脂肪酸在膽汁酸的介導下由腸道消化食物吸收而來,其二,內源性脂肪酸則利用糖代謝的中間產物乙酰輔酶A合成.

催化脂肪酸合成的酶體系通常稱為脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FAS)復合體,主要存在于細胞質中,在肝、腎、腦、乳腺、脂肪等不同組織均有表達,以肝中活性最高.葡萄糖在線粒體內氧化分解產生乙酰輔酶A后,通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)進入胞質,由乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC)轉化為丙二酸單酰輔酶A,繼而進入一系列以縮合-加氫-脫水-加氫為基本反應的循環(huán)中,進而合成脂肪酸.FAS體系中,ACC是催化脂肪合成多個步驟中的首個限速酶.

FAS是已知的FXR靶基因,FXR激活后可下調FAS的表達,以促進脂肪分解過程[44].肝臟內的膽汁酸激活FXR后,通過SHP(在LXR/RXR/LRH-1的協(xié)同下)抑制固醇元件結合蛋白-1c(sterol regulatory element-binding protein-1c,SREBP-1c),降低脂肪酸合酶體系中關鍵酶的表達,如乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC),以及催化飽和脂肪酸轉化為不飽和脂肪酸的關鍵酶硬脂酰輔酶A去飽和酶1(stearoyl-CoA desaturase-1,SCD1)[45],降低脂肪酸的合成,減少了甘油三酯合成的原料.但這種作用對于FXR來說可能為間接的,因而,也可將ACC和SCD1作為獨立的靶點開展研究,針對此兩個酶的抑制劑在改善脂質代謝方面或也具有較好前景[46].此外值得一提的是,研究發(fā)現(xiàn)[47],FXR與LXR、PPARα(見下文2.3.2)、SREBP-1c、ChREBP之間存在大量相互重疊的結合位點,使得其間幾種轉錄因子的激活也會串擾另幾種轉錄因子,形成了頗為復雜的激活關系網,這種網絡結構可以對物質代謝實現(xiàn)更為精細的調控,同時,對其的靶向干預則有可能牽一發(fā)而動全身,更深入的機制還需進一步深入研究去厘清.

脂肪酸需要經過脂酰輔酶A合成酶(acyl-CoA synthase,ACS)活化為脂酰輔酶A,才能進入各種代謝途徑,如甘油三酯、膽固醇酯、磷脂的合成,以及脂肪酸β氧化等.長鏈脂酰輔酶A合成酶(long-chain acyl-CoA synthetase,ACSL)家族的5個成員(ACSL1、3、4、5和6)中,已知ACSL1可被PPARα和SREBP-2激活[48],ACSL4可被PPARδ激活[49],ACSL5可被PPARα激活[50],2019年一項研究顯示,ACSL1或為膽汁酸激活FXR后的新作用靶點:OCA作用于野生型小鼠激活FXR后可下調ACSL1的表達,而FXR敲除小鼠中則無此效應;ACSL家族其它亞型也不會受到FXR激活的影響;這一調控效應與SHP無關,ACSL1啟動子中也并無FXR反應元件(FXRE),因此這一效應或為轉錄后機制(如mRNA)的作用[19],具體仍待進一步研究.FXR將ACSL1抑制后,脂肪酸活化參與甘油三酯合成的反應就會受阻,表明了FXR激活對脂質合成的抑制,起到對抗NAFLD脂質堆積的作用.

然而,有趣的是,不僅TG合成需要ACS活化脂肪酸,脂肪酸的氧化分解同樣需要ACS的作用,而除了FXR通過上述未探明的機制抑制ACSL1(抑制脂肪酸合成)外,FXR還可間接地通過PPARα和SREBP促進ACSL家族部分成員酶的表達(促進脂肪酸分解,見下文2.3.2),這兩種作用似乎是相互矛盾的,但其整體上對脂質代謝的調控形成的平衡在FXR激活后改善NAFLD病變的作用依然占據(jù)重要地位.

2.3.2 FXR激活后促進甘油三酯的分解與氧化: 甘油三酯的分解從脂肪動員起始,逐步分解為甘油和游離脂肪酸,后者與血漿中的清蛋白結合,從脂肪組織運送至全身,經ACS活化后,通過關鍵酶-肉堿脂酰轉移酶1(carnitine palmitoyltransferase Ⅰ,CPT1)即肉堿棕櫚酰轉移酶1,介導的限速步驟進入線粒體進行β氧化.包括CPT1[51]在內的多個參與脂肪酸氧化的酶,如ACS[48]、脂酰輔酶A脫氫酶1[即脂酰輔酶A氧化酶1(acyl coenzyme a oxidase 1,ACOX1)]等,均受到過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)的調控.

PPAR家族包含三個亞型(α、β/δ、γ),是一類配體依賴性的轉錄調節(jié)因子,當其與配體結合激活后,PPARs與RXR異二聚化,結合至靶基因特定位點的PPAR反應元件(PPARE),啟動目的基因的轉錄[52].脂肪酸是PPARα的內源性配體,當前已有充分證據(jù)表明,PPARα的激活可以促進脂肪酸的β氧化,其主要涉及PPARα對ACSL1的上調[53].研究發(fā)現(xiàn),PPARα[54]和PPARγ[55]啟動子區(qū)的同向/反向重復序列是FXR的直接結合位點,FXR的啟動子中也包含PPARE[56],因而FXR激活后可在轉錄水平上誘導PPARα和PPARγ的表達,進而提高脂肪酸氧化過程中多環(huán)節(jié)的酶的表達[57],間接地促進脂肪酸進入線粒體β氧化[58].

此外,ACSL1的表達也可通過SREBP-2的激活而上調[59],先前研究也表明,SREBP-1c也可在糖尿病小鼠促進肝臟ACSL5的表達[60];這兩點都是通過促進脂肪酸活化作為脂肪酸氧化前置反應的進行,以實現(xiàn)對脂肪酸代謝的調控.

另有研究發(fā)現(xiàn),禁食可誘導肝臟FXR和PPARγ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorgamma coactivator 1α,PGC-1α)的表達,而后者對于FXR發(fā)揮其調控糖、脂、膽汁酸物質代謝功能也有著重要作用-PGC-1α可以在cAMP的作用下,作為協(xié)同激活因子[61]顯著地分別誘導FXR和SHP的表達,這種誘導在PPARγ和肝細胞核因子4α(hepatocyte nuclear factor 4alpha,HNF4α)的存在下作用更強,且誘導后,可進一步促進FXR靶基因如IBABP、BSEP等的表達,亦可通過FXRSHP途徑降低SREBP-1c的表達,發(fā)揮降脂作用60.見圖2.

圖2 FXR通過多種通路抑制FA與TG的合成、促進FA的氧化分解,發(fā)揮降脂作用.FXR: 法尼醇X受體;SHP: 小分子異源二聚體;FA: 脂肪酸;FFA: 游離脂肪酸;Glu: 葡萄糖;CoA: 輔酶A;TG: 甘油三酯;ACSL: 長鏈脂酰CoA合成酶;FAS: 脂肪酸合酶;CPT1: 肉堿棕櫚酰轉移酶1;SREBP-1c: 固醇元件結合蛋白-1c;PPARα;過氧化物酶體增殖物激活受體α.

總地來說,FXR激活后,可抑制內源性脂肪酸及甘油三酯的合成,促進脂肪酸的氧化分解,從而起到改善脂質代謝的作用,該作用能夠對抗NAFLD發(fā)生發(fā)展中典型的脂質沉積,對NAFLD機體的病理變化起到改善作用.

2.4 FXR通過多種途徑調控膽固醇穩(wěn)態(tài) 新的研究表明,與NAFLD發(fā)生發(fā)展相關的因素中,除了常常討論的胰島素抵抗、脂質代謝紊亂等,肝臟游離膽固醇的聚積和肝臟膽固醇穩(wěn)態(tài)的破壞也是重要的一環(huán)[62]: 其可導致肝Kupffer細胞氧化應激[63],通過toll樣受體4(TLR4)依賴性信號通路誘導肝臟星狀細胞的活化,促進肝纖維化的發(fā)展[64],還可在肝細胞內引發(fā)內質網應激、線粒體功能障礙,導致細胞凋亡[65].

ATP結合盒轉運蛋白A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)在體內廣泛分布,主要介導胞內膽固醇外流;其也是肝細胞基底膜上重要的游離膽固醇外排蛋白,低表達會導致肝膽固醇流出受阻,使NAFLD病情惡化[66];研究發(fā)現(xiàn)NAFLD患者肝ABCA1的表達則顯著低于正常人[67],證實了上述觀點;ABCA1過表達則可增加肝內膽固醇的流出,減少肝內脂質蓄積,對高脂飲食(high-fat diet,HFD)誘導的NAFLD有改善作用[68,69];他汀類和依折麥布等降脂藥也是通過降低肝臟膽固醇水平從而展現(xiàn)出潛在的對NAFLD防治效果[70,71].因而,對肝臟膽固醇代謝的調節(jié),也可對NAFLD產生一定的有益作用,或可成為新的治療靶點,FXR在調節(jié)膽固醇代謝方面的作用也成為了其改善NAFLD并發(fā)揮潛在治療作用的重要一環(huán).

2.4.1 FXR通過多個通路調節(jié)肝臟膽固醇向膽汁酸的轉化: 膽固醇或經肝生化合成向膽汁酸轉化,或直接經膽道腸道通過糞便排出體外,此為體內膽固醇的兩個主要去路.

如前文所述,FXR的激活可由SHP通路減小膽汁酸池,并改變膽汁酸的組成-其中一條調控途徑是以膽汁酸合成的關鍵酶,7α-羥化酶(CYP7A1)和/或替代途徑的27α-羥化酶(CYP27A1)為靶點的-FXR激活后,該酶的表達降低,膽汁酸合成減少;而膽固醇正是這一系列酶催化生成膽汁酸的合成原料.從這一方面講,是減弱了膽固醇向膽汁酸的轉化.但是另一方面,膽汁酸在合成后排入腸道,又可激活腸道FXR,進而通過RXR-SR-BI通路,抑制肝細胞對膽固醇的重攝取.因而,FXR激活后,可通過多種通路對膽固醇的去向加以調節(jié),但整體結果是降低肝內膽固醇含量的.

2.4.2 FXR通過上調ABCG5/ABCG8的表達促進肝臟膽固醇排泄: 肝細胞的膽小管面,ATP結合盒轉運蛋白G亞家族(ATP-binding cassette,subfamily G,ABCG)的兩個半轉運蛋白成員ABCG5和ABCG8以異二聚體的形式將肝細胞中的膽固醇泵入膽道[72],其功能占據(jù)了膽汁膽固醇分泌的70%到90%[73].

在肥胖小鼠模型中,若敲除ABCG5/ABCG8,會導致膽汁膽固醇排泄減少,可加劇NAFLD發(fā)展[74];而ABCG5/ABCG8過表達,則能改善肝臟的脂肪變性和胰島素抵抗,對NAFLD有改善作用[75].ABCG5/ABCG8是肝細胞X受體(LXR)α和β的直接轉錄靶點[76],LXR激活可顯著提高其表達[77];而FXR則可與LXRα共同作用,調節(jié)肝臟ABCG5/ABCG8的表達-由腸道中膽汁酸含量升高引起的肝臟ABCG5/ABCG8的mRNA水平增加似乎是由FXR介導的,但具體機制目前尚不清楚[78].

2.4.3 FRX與LXR協(xié)同誘導SR-BI的表達促進肝對血漿膽固醇的攝取: 通過食物攝入的外源性膽固醇隨乳糜微粒(chylomicron,CM)、體內合成的內源性膽固醇隨低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL),經血液運送至除肝以外的全身組織加以利用,多余的膽固醇則由高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)接收并酯化,運送回肝臟,此即膽固醇由體細胞向肝內的逆向轉運(reverse cholesterol transport,RCT).在此運送過程中,HDL中的膽固醇酯(cholesteryl ester,CE)又可在血漿膽固醇酯轉運蛋白(cholesteryl ester transfer protein,CETP)的作用下傳遞至VLDL,后者又進而轉變?yōu)長DL.最后,HDL和LDL中的CE由肝臟B類Ⅰ型清道夫受體[(scavenger receptor class B type I,SR-BI),也稱為高密度脂蛋白受體(high density lipoprotein receptor,HDLR)]和低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor,LDLR)介導,轉運入肝細胞.

SR-BI廣泛分布于人體眾多組織,但以肝臟中表達最為豐富,主要存在于肝細胞血竇面和膽小管面[79];肝外主要存在于類固醇合成組織如腎上腺、睪丸、卵巢等,其負責攝取HDL中的CE,供肝細胞轉化為膽汁酸,或供上述組織合成類固醇激素.

有研究發(fā)現(xiàn),上調SR-BI表達可改善NAFLD[80].使用FXR激動劑治療NASH倉鼠模型后,可觀察到倉鼠體重減輕,CYP7A1表達降低,SR-BI表達升高,同時使得NASH的炎癥指標也有所好轉[81].在FXR缺陷小鼠能觀察到SR-BI表達減少、血脂水平升高[82],表明了FXR在調節(jié)脂代謝、改善NAFLD方面的作用.高脂飲食喂食小鼠后可檢測到肝臟SR-BI的mRNA和蛋白水平顯著升高[83],可能與NAFLD發(fā)生發(fā)展起到拮抗作用;但在血脂正常的倉鼠,則未觀察到SR-BI表達的改變[84],說明這一機制并不單純由FXR激活主導.

FXR對SR-BI的調節(jié)機制較為復雜,有研究認為,與通過SHP-CYP7A1通路抑制膽固醇向膽汁酸的轉化類似,FXR同樣通過FXR/RXR異二聚體形式誘導SHP表達,與LRH-1結合,進而抑制SR-BI的表達;同時,在SR-BI的啟動子區(qū)域并沒有發(fā)現(xiàn)FXR/RXR的反應元件[85];另一項研究發(fā)現(xiàn),FXR的激活繼而增加了HNF4α的蛋白質水平,其可通過小鼠SR-BI啟動子區(qū)和內含子序列上的HNF4α結合位點激活SR-BI的表達[86].

更多研究表明,SR-BI表達的調節(jié)可能與肝X受體/類視黃醇X受體(LXR/RXR)關系更為密切.在血脂正常的倉鼠,無論是單獨使用FXR激動劑還是LXR激動劑,都無法提高肝臟SR-BI的基因表達;而二者聯(lián)用則可顯著提高;該研究進而發(fā)現(xiàn),FXR可與LXR協(xié)同,促進肝臟SR-BI的轉錄,從而誘導其表達、增加肝臟膽固醇外排,且這種協(xié)同作用需在LXR激活狀態(tài)下由FXR介導[87].

此外,SR-BI還接受肝受體同系物-1(LRH-1)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)、SREBP等的調節(jié),如HNF4α可上調PPARγ1和PPARγ2,進而上調SR-BI[88];另外,受SREBP-2調控的肝臟Niemann-Pick C1樣1蛋白(Niemann-Pick C1 like 1,NPC1L1)也對膽固醇代謝有重要作用,但相關研究并不充足[89].這些途徑則似乎與FXR無關,具體機制還有待進一步研究.

3 結論

肥胖和代謝疾病頻發(fā)的背景下,國內外的NAFLD發(fā)病率都呈現(xiàn)逐年增高的趨勢.NAFLD的治療策略主要在于改善物質代謝、肝臟炎癥、脂肪變性、肝纖維化等方面.針對NAFLD暫未特效藥物獲批上市,現(xiàn)臨床上使用的藥物大多是減輕癥狀,并努力抑制病程進展,但并未根除病因.FXR是一個非常有希望的治療靶點,在體內調控著膽汁酸和糖脂相關的重要代謝,且這些生理生化過程直接或間接地參與了NAFLD的發(fā)生與發(fā)展.以FXR為治療靶點將會是一個行之有效的干預手段.目前雖然FXR針對性藥物層出不窮,但大都還在臨床試驗階段,要真正應用于臨床還需要進行更深入的探索.