胆汁酸代谢异常在非酒精性脂肪性肝病病程进展中的作用

高雪彬，黄国慧，辛妍 综述 郭红辉 审校

广东医科大学公共卫生学院，广东 东莞 523808

随着人们体力活动水平的不断下降和饮食能量摄入水平的持续增加，非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)正在迅速成为全世界流行的慢性肝病。世界卫生组织2014 年统计数据显示，世界范围内NAFLD 患病率约为27.4% (95%CI 23.3%～31.9%)[1]。而2019 年的一项临床流行病研究的Meta 分析结果显示，我国成人的NAFLD患病率在29.2%左右[2]。一般情况下单纯性脂肪肝预后良好，然而一旦转变为非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)情况就有可能变得严重。相关调查显示，约41%的NASH患者会发展为纤维化，15%的NASH患者发展为肝硬化，甚至发生肝功能衰竭和肝细胞癌等终末期肝病[3-4]。不仅如此，NASH还与代谢综合征、2型糖尿病、动脉硬化性心血管疾病以及结直肠肿瘤等疾病的高发密切相关[5-6]。由于NASH 的发病机制十分复杂，目前仍处于探索研究阶段，尚无定论。先前被科学界广泛接受的“二次打击”学说随着研究的深入而受到新的挑战。因此，探索NASH 的发病机理和寻找其高效的治疗措施依然是医学界高度关注的科学问题。

近些年来的研究提示，胆汁酸代谢异常可能是导致NAFLD发生、发展的重要原因。流行病学研究表明NAFLD 患者体内普遍存在胆汁酸池失衡的情况[7]。PURI等[8]证实，NAFLD与肠肝循环过程中胆汁酸的成分显著改变相关，还与NASH的组织学特征相关。其中，关键胆汁酸牛磺胆酸与脂肪变性呈明显的正相关。结合胆汁酸所占比例越高，肝脏纤维化病变的速度就越快。大量研究显示，胆汁酸作为信号分子，可以通过激活法尼醇受体(farnesol X receptor，FXR)对胆固醇、葡萄糖和脂质稳态进行调节，从而减缓NAFLD的病程进展[9]。本文就NAFLD 发病过程中胆汁酸调控FXR信号通路的作用机制做一综述。

1 胆汁酸代谢途径

胆汁酸是一类胆烷酸的总称，是由肝合成的内源性分子，在肝脏内合成后以各种钠盐或钾盐的形式存在于胆汁中。肝细胞滑面内质网上的CYP7A1和线粒体上的甾醇27α羟化酶分别启动胆汁酸合成的经典途径和替代途径。初级胆汁酸经由这两种途径在肝脏合成后，通过胆盐输出泵和多药耐药相关蛋白等转运蛋白进入胆小管并储存在胆囊中，在进食后排入肠道，参与脂质和脂溶性维生素的消化吸收。绝大部分未被利用的胆汁酸会在回肠末端被小肠刷状缘顶端钠依赖性胆汁酸转运体主动吸收进入肠上皮细胞，通过门静脉循环返回到肝脏。血液中的胆汁酸会由Na+-牛磺胆酸盐转运多肽和有机阴离子多肽主动转运到肝细胞中。而未被重新转运到肝脏的的胆汁酸则进入结肠，在肠道细菌胆盐水解酶作用下脱羟基形成次级胆汁酸，一部分被重吸收并循环利用，另一部分通过粪便排泄出体外。

2 NAFLD患者胆汁酸水平的变化

与单纯性脂肪肝患者相比，NASH 患者肝脏中初级和次级胆汁酸均增多，次级胆汁酸增加幅度更为显著。这是由于肝细胞合成的胆汁酸更多地流入了外周血中，而不是储存在胆汁中[10]。另外一项研究显示，NASH 患者空腹和餐后血清胆汁酸的水平显著升高。其中，与牛磺酸和甘氨酸结合的胆汁酸增加，次级胆汁酸也增加[11]。次级胆汁酸的增加与NASH患者的肠道菌群失调有关[12]，肠道中对初级结合型胆汁酸7α脱羟基作用的细菌增多，导致了更多的初级胆汁酸转化为次级胆汁酸。此外，在动物模型中，抑制胆汁酸合成或者促进胆汁酸排泄均可减缓NASH的病程进展[13-14]。因此，NASH患者表现出的粪便和血液中次级胆汁酸浓度较单纯性脂肪患者显著升高这一特征，有可能成为NAFLD进展为NASH的生物标志物。

3 胆汁酸代谢异常通过FXR相关信号通路促进NAFLD病程进展

FXR是核受体家族中的一员，在人体的各个器官和组织广泛表达，主要以肝脏和胃肠道的表达量较多。它主要由非配体依赖性的转录激活结合结构域、DNA 结合域、铰链区、配体结合结构域及配体依赖性的转录激活结构域组成。FXR 的配体结合结构域在与相关配体结合后，空间结构会发生改变。然后会进入细胞核与视黄醛衍生物X受体结合，再与靶基因的启动子结合，最终达到调节靶基因转录表达的目的[15]。

多项研究表明，肠肝循环过程中的胆汁酸可以通过调节FXR 活性使体内的胆汁酸含量处于正常的动态平衡状态。一旦肝脏中胆汁酸过量蓄积，就会激活FXR，促使小异二聚体伴侣与肝受体同系物-1 (liver receptor homolog-1，LRH-1)以及肝细胞核因子4α相互结合形成复合物，进而抑制胆汁酸合成的限速酶CYP7A1 的表达。肠道中的FXR 被激活后，可诱导成纤维细胞生长因子15/19 (fibroblast growth factor 15/19，FGF15/19)的形成。FGF15/19 会选择性地结合肝FGF 受体4 (FGF receptor 4，FGFR4)，并激活c-Jun 氨基末端激酶信号路径，从而抑制CYP7A1 表达和胆汁酸合成[16]。此外，FXR还可以调控胆汁酸的转运，通过激活肝脏的胆汁盐输出蛋白、多药耐药相关蛋白的表达来促进肝脏的胆汁酸排泄；抑制胆汁盐重吸收转运蛋白的基因转录来抑制胆汁酸重摄取回肝脏；抑制具有关键调控作用的LRH-1 的表达来减少肠道上皮细胞重吸收胆汁酸[17]。然而，当胆汁酸含量异常时，特别是对FXR有强激动作用的胆汁酸减少时，会导致FXR调节胆汁酸的合成和转运失衡，最终导致高浓度的胆汁酸蓄积并对肝脏造成伤害。由此可见，FXR调节机制在维持胆汁酸正常肠肝循环的过程中的作用不容忽视。

3.1 对葡萄糖代谢的干扰作用 胆汁酸的代谢异常会改变胆汁酸活化受体的信号通路，从而导致肝脏内糖的代谢异常，升高的葡萄糖会损害由负反馈调控的脂肪酸β氧化的过程，促进肝脏对脂肪酸和甘油三酯的摄取，导致肝脏脂肪变性[18]。在动物实验中，给FXR-/-的小鼠注射表达成型活性FXR的腺病毒后，血糖呈现明显的下降趋势，这证明了FXR的存在可以改善小鼠的血糖水平[19-20]。进一步研究发现，胆汁酸可以提高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表达。可能是FGF19通过抑制过氧化物酶体增殖物，从而激活受体γ的转录共激活因子1α来降低其靶基因G6Pase和PEPCK的表达，进而抑制糖异生和降低血糖水平[21]。除此之外，也有研究发现葡萄糖可以通过表观遗传机制增加CYP7A1 基因启动子的组蛋白乙酰化状态诱导CYP7A1 高度表达，从而增加胆汁酸的合成[22]。尽管胆汁酸调控人体的血糖水平的机制仍存在许多争议点，但胆汁酸与葡萄糖两者间存在的相互调节作用已经得到印证。

3.2 对胆固醇代谢的干扰作用 胆固醇生物转化的一个重要去向就是降解为胆汁酸[23]，如果肝脏中的胆固醇没有及时转化为胆汁酸，胆固醇在肝脏中的蓄积会超过肝脏的代偿能力，从而导致一系列不良后果。例如，肝细胞中内质网应激和线粒体氧化应激、胆固醇结晶激活巨噬细胞的炎症小体以及库普弗细胞中溶酶体的激活等，导致NASH的形成[24]。因此，减少肝脏中的胆固醇的蓄积至关重要。胆固醇主要以低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)的形式进入肝脏，也可以高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol，HDL-C)的形式逆向转运进入肝脏。有学者发现，使用奥贝胆酸处理小鼠可增加循环中的LDL-C 并降低循环中的HDL-C 水平[25]。进一步研究发现，鹅去氧胆酸作为FXR 的激动剂，能够减少肝脏LDL-C 受体的表达，从而减少LDL-C 的肝脏回收。FXR 还可以抑制HDL-C当中载脂蛋白1、清道夫受体B1和胆固醇酯转运蛋白的表达[26]，从而减少HDL-C 的合成和逆向转运。Chennamsetty 等通过FXR 基因敲除小鼠证明，高胆汁酸饮食激活FXR后能抑制载脂蛋白基因表达，进一步降低血浆胆固醇水平[27]。DE BOER等[28]发现，FXR可以激活FGF15/19，从而激活腺苷三磷酸结合盒转运体(ATP binding cassette transport，ABC)超 家 族 成 员ABCG5 和ABCG8，促使体内的胆固醇转运至肠腔并排出体外。由此可见，调节胆固醇吸收和排出也是维持胆汁酸稳态的重要途径之一。

3.3 对脂肪代谢的干扰作用 脂质合成和代谢的失衡是导致肝脏脂肪变性的直接原因。控制肝脏的脂质蓄积可以有效降低肝细胞的脂肪变性，同时可以避免肝细胞发生氧化应激与脂质过氧化损伤，进而避免肝细胞炎症、肝纤维化甚至肝硬化的发生。目前的研究显示，FXR 可以通过三个途径减少脂质生成：①FXR被胆汁酸激活后，可以降低固醇调节元件结合蛋白1c (sterol regulatory element-binding transcription factor 1，SREBP-1c)的表达水平[29]。SREBP-1c的靶基因包括脂肪酸合成关键酶、乙酰辅酶A羧化酶和硬脂酰辅酶A去饱和酶，这些酶被限制后脂肪酸的合成就会减少，血浆和肝脏中甘油三酯和脂肪酸的水平也会降低。②FXR可以提高极低密度脂蛋白受体的表达，并激活多配体蛋白聚糖-1，从而促使极低密度脂蛋白和富含甘油三酯的乳糜微粒清除，减少脂肪合成[30]。③激活的FXR 还可以抑制碳水化合物反应元件结合蛋白,降低其下游基因肝脏丙酮酸激酶表达水平，从而抑制糖类转化为脂类[31]。

胆汁酸还可调控脂肪酸的代谢途径，使脂肪酸排泄加快。鹅去氧胆酸和GW4064 作为FXR 激动剂会使过氧化物酶体增殖物激活受体α(peroxisome proliferator activated receptor alpha，PPARα)的表达增加，减少脂肪酸的β氧化。PPARα 启动子的同向重复序列是FXR的直接结合位点，所以FXR可以在转录水平诱导PPARα 的表达[32]，并且能使PPARα的靶基因肉毒碱棕榈酰转移酶1 (carnitine palmitoyl transferase 1，CPT1)表达也增加，CPT1是脂肪酸氧化的限速酶，CPT1表达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，FXR 通过上调载脂蛋白C-Ⅱ、抑制载脂蛋白C-Ⅲ的表达等方式来增强LPL 的活性[34]，并且进一步激活细胞黏附分子syndecan-1 去清除脂蛋白的残余部分[30]。所以，胆汁酸通过FXR 调节脂质合成和代谢，可以降低体内脂肪酸和甘油三酯水平，从而减少肝脏脂肪的吸收和蓄积。

4 结语

胆汁酸通过FXR 调节葡萄糖、胆固醇、脂肪酸的代谢来延缓NAFLD进展为NASH等更严重的肝脏疾病。胆汁酸调控的这些通路错综复杂地关联在一起，胆汁酸的水平和组成成分的改变会引起FXR正、负反馈机制的失调，从而影响疾病的发生、发展。一些FXR 激动剂，例如奥贝胆酸，开始在临床中用于治疗NAFLD，尽管仍有一些副作用的发生，但是该药物显著改善患者的肝脏脂肪变性、减轻肝脏炎症和纤维化的作用已经被证实[35]。综上所述，胆汁酸在NAFLD的治疗中是十分关键的靶点，但对于不同胆汁酸分子在NAFLD病程进展中起到的具体作用仍需更深入的探究，以提供更多的治疗靶点。