腸道法尼醇X受體在非酒精性脂肪性肝病中的作用機制及相關靶向藥物

張凱玲， 李良平

四川省醫學科學院， 四川省人民醫院 消化內科， 成都 610072

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)正逐漸成為慢性肝損傷的首要病因，其全球患病率約25.24%[1]，最新的一項薈萃分析[2]顯示，我國NAFLD患病率高達29.2%。近年來由于生活質量的改善，NAFLD的發病率仍有上升趨勢。目前認為NAFLD的主要發病機制是由于甘油三酯在肝細胞內沉積過多，使肝細胞應激、損傷和凋亡，與胰島素抵抗及代謝綜合征密切相關。NAFLD的診斷雖容易，但現階段治療上主要依靠調節飲食及生活方式，而非酒精性脂肪性肝炎(NASH)依然缺少有效的治療藥物。研究[3]表明，膽汁酸作為脂質代謝的關鍵調節劑，在NAFLD的發病機制中起著重要作用，法尼醇X受體(farnesol X receptor，FXR)主要通過調節膽汁酸的代謝來控制脂代謝，從而影響NAFLD。人類FXR的表達在回腸中最高，其次是肝臟、十二指腸、腎臟和結腸[4]，所分布的位置不一樣，其功能也有所差異。腸道FXR(intestinal farnesol X receptor，iFXR)由于高表達、局限作用等優勢成為NAFLD的潛在藥物靶點。

1 iFXR簡介

FXR于1995年被Forman等[4]正式命名，是一類可以由法尼醇及相關分子激活的核心受體，屬于核受體超級家族的成員。FXR普遍的分布于影響膽汁酸代謝與轉運的器官，如肝臟、腸道、腎臟，也可以分布在脂肪、心臟和腎上腺，所分布的位置不同，其功能也有所差異。

1.1 iFXR與NAFLD 研究[5-6]表明，FXR的激活能抑制脂質的合成，降低血清甘油三酯、膽固醇和肝脂肪變性、炎癥及纖維化水平，FXR活化可能會減少NAFLD及NASH，而FXR的激動劑有望通過抑制肝細胞的炎癥反應來抑制NAFLD進展為NASH，并應用到今后的治療。目前，FXR激動劑包括天然配體[鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)]、半合成膽汁[厄貝酸酯(obeticholic acid，OCA)]或合成的非甾體類分子(GW4064、WAY-362450等已在臨床試驗中)，但OCA的Ⅲ期臨床試驗雖然表明能改善NASH的組織學特征，但也存在瘙癢、高膽固醇血癥等不良反應[7]。而iFXR特異性激活后可局限作用于腸道，避免全身釋放，從而減少全身副作用，因此具有較大的潛在藥理學價值。iFXR信號傳導的激活可以預防NAFLD[8]，但也有研究[9]表明，iFXR的缺乏能夠改善飲食相關的肥胖、糖尿病和NAFLD。目前，關于iFXR對NAFLD及代謝性疾病的作用目前仍存在爭議，且大部分實驗數據源于動物研究，缺乏關于人體研究的相關數據。

1.2 iFXR與膽汁酸 膽汁酸作為FXR主要的配體，通過激活FXR和G蛋白偶聯受體來調節脂質、葡萄糖和能量穩態[10]，其生理功能取決于各級膽汁酸的比例。膽酸(cholic acid，CA)和CDCA在人體內由膽固醇合成，并在經膽鹽輸出泵(bile salt hydrolase，BSEP)分泌到膽汁之前與甘氨酸和牛磺酸形成結合型膽汁酸。而在小鼠體內，CDCA可轉化為α-和β-鼠膽酸(muricholic acid，MCA)。腸道細菌如擬桿菌等，含膽鹽水解酶(bile salt hydrolase，BSH)，可分解結合型膽汁酸，含有7α-和7β-脫氫酶的腸道細菌分別將初級膽汁酸CA和CDCA轉化為次級膽汁酸脫氧膽酸(deoxycholicacid，DCA)和石膽酸(lithocholicacid，LCA)，也可以將CDCA中的7α-羥基異構化為7β-羥基成為水溶性熊去氧膽酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)[11]。

FXR作為一種感受器主要以負反饋的方式調節膽汁酸的腸肝循環。膽汁酸在腸道經基底外側局部轉運蛋白α/β(organic solute transporter α and β dimer，OSTα/β)從腸上皮細胞進入血液，隨后通過基底鈉離子-牛磺膽酸共轉運蛋白吸收至肝臟，肝細胞內的膽汁酸再激活肝臟FXR通過小異二聚體配體(small heterodimer partner，SHP)途徑抑制膽固醇合成膽汁酸的關鍵酶——膽固醇7α-羥化酶(CYP7Al)和甾醇12α-羥化酶(CYP8B1)來調節膽汁酸合成[12]。在腸道，iFXR激活誘導成纖維細胞生長因子(fibroblast growth factor，FGF)15/19在腸上皮表達，經門靜脈循環轉運至肝臟與成纖維細胞生長因子受體4(fibroblast growth factor receptor 4，FGFR4)和β-klotho受體結合，從而抑制CYP7A1來抑制膽汁酸合成[5,13]。iFXR也可以通過誘導頂膜鈉依賴性膽汁酸轉運體和OST α/β的表達來增加膽汁酸在腸道的回吸收[14]。在NAFLD患者中，肝臟對FGF19的應答受損，而腸道中FGF19的產生不受影響，這種反應降低可能導致NAFLD肝臟脂質代謝進一步紊亂。

2 iFXR在NAFLD中的作用機制

2.1 iFXR對脂代謝的調節 iFXR缺乏的小鼠相比野生型在高脂喂養(high fat fed，HFD)時肝臟甘油三酯水平更低[9]。Jiang等[9]發現用抗生素或Tempol處理的HFD小鼠通過調節腸道微生物菌群，改變膽汁酸代謝，升高牛磺-β-鼠膽酸(tauro-β-amuricholic acid，T-β-MCA)水平抑制iFXR，進而減少血清神經酰胺水平及肝臟中的脂肪酸合成達到預防NAFLD的目的。腸道微生物菌群的改變可導致膽汁酸的種類改變，尤其是可以拮抗FXR的牛磺結合型膽汁酸[15]。肥胖人群腸道中富含厚壁菌，能代謝食物中難消化的多糖，產生短鏈脂肪酸，從而提高腸內容物的產能，并加速NAFLD相關的肥胖。厚壁菌與擬桿菌的比例增加可能是肥胖發病的主要機制[16]。此外，神經酰胺通過調節膽固醇調節原件結合蛋白(sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c)影響脂質的代謝，其水平與肝臟甘油三酯水平呈正相關[17]。iFXR激活誘導的FGF15/19除增加肝臟FGFR4/β-klotho信號減少膽汁酸合成外，通過抑制脂肪酸轉位酶的表達減少甘油三脂的合成[18]。

由于疏水性膽汁酸脂溶性更強，故腸道膽汁酸的疏水性也會影響脂質的吸收。腸道直接分泌(transintestinal cholesterol efflux，TICE)通路是膽固醇由血液隨糞便排除體外的途徑，也是腸道調節膽固醇的轉化的方式，糞便排泄膽固醇中約30%由此途徑排出[19]。de Boer等[20]發現iFXR通過調節FGF15/19刺激TICE通路引起的膽固醇大量排泄，主要與親水性膽汁酸比例增加后通過膽固醇轉運異二聚體ATP結合盒亞家族G成員5/8的方式很大程度提高了通過TICE途徑的膽固醇通量。同時，iFXR介導 FGF15/19信號傳導致SHP磷酸化，從而抑制固醇調節轉錄因子2活性以抑制尼曼匹克c1型類似蛋白1的表達，從而抑制膽固醇的吸收[21]。

T-β-MCA為小鼠主要膽汁酸成分，而人體主要的膽汁酸是CA和CDCA，基于人和小鼠之間膽汁酸池組成差異顯著，iFXR對脂質的調節是否也同樣適用于人類尚待明確。倉鼠的膽汁酸及脂代謝較小鼠相比與人體更相似，最近一項關于倉鼠的研究[22]表明，抑制iFXR表達可以調節腸道微生物菌群介導的膽汁酸代謝從而改善肝脂肪變性。實際上，相比于體型偏瘦的人群，肥胖者iFXR的表達更高[23]。

2.2 iFXR對葡萄糖代謝的調節 用Tempol處理的HFD小鼠胰島素抵抗及血糖水平改善，而iFXR缺陷小鼠給予Tempol治療后未觀察到此類現象，表明了iFXR在血糖及胰島素調節中的重要作用[24]。iFXR缺陷小鼠表現出較低的HFD誘導的肥胖和胰島素抵抗[9]。van Dijk等[25]發現全身FXR缺陷型小鼠口服葡萄糖吸收明顯延遲，提示iFXR在近端小腸中葡萄糖吸收動力學中的作用，認為與大量葡萄糖進入腸黏膜細胞經葡萄糖-6-磷酸途徑及FXR缺陷型小鼠中己糖激酶1和2高表達有關。iFXR和G蛋白偶聯受體5(takeda G protein-coupled receptor 5，TGR5)在腸道L細胞中共表達，iFXR可通過調節TGR5表達刺激胰高血糖素樣肽1(glucagon-like peptide 1，GLP-1)在腸內產生，從而促進胰島素分泌并維持葡萄糖穩態[26]。但也有研究[27]顯示，iFXR可抑制糖酵解作用來降低編碼GLP-1的前胰高血糖素的表達。

血清FGF19水平與空腹血糖呈負相關[28]。FGF19被iFXR激活后可直接作用于肝細胞β-Klotho受體參與糖原合成[29]。近年來FGF19在減輕體質量、血糖及胰島素的長期作用中相比肝臟、脂肪組織更依賴中樞神經的β-Klotho受體，FGF19用于治療代謝性疾病藥物也取決于他們進入和激活神經系統的能力，而急性降糖時在脂肪組織中β-Klotho受體的作用更顯著[30]。缺乏iFXR的小鼠腸道厚壁菌群減少，尤其是具有BSH的乳酸桿菌[9]。研究[31]表明iFXR被激活后可調節腸道微生物菌群誘導擬桿菌的生長，由于擬桿菌其具有高BSH和7α-和7β-脫羥基酶活性，使CDCA和UDCA產生LCA，LCA再激活TGR5-cAMP信號傳導以刺激L細胞分泌GLP-1，導致脂肪組織褐變，并改善胰島素抵抗和葡萄糖代謝。腸道微生物菌群-FXR信號軸經神經酰胺影響糖代謝也通過誘導內質網應激減弱線粒體檸檬酸合酶活性，增加肝線粒體乙酰輔酶A水平和丙酮酸羧化酶活性，從而增加空腹血糖水平[32]。

2.3 iFXR對NASH的調節作用 全身FXR缺乏的小鼠在iFXR激活后可通過減少cyclinD1的表達，減少信號傳導和轉錄激活因子3的激活，并減少膠原蛋白的沉積，以減少肝臟的炎癥和纖維化[33]。最近一項研究[34]發現，肝活檢診斷為NASH的肥胖女性患者iFXR表達水平明顯低于肝組織正常的肥胖女性。既往研究[35]表明，NASH患者循環中的FGF19水平下降，進一步表明失調的FGF19表達可能有助于控制NASH相關進行性肝病的機制。最近一項關于NASH患者的Ⅱ期臨床試驗[36]表明，用FGF19類似物NGM282可減少肝臟脂肪含量及肝酶。與FGF19類似，NGM282通過FGFR4/β-klotho受體復合物有效抑制CYP7A1的表達，降低膽固醇分解代謝[37]。動物實驗[38]表明，NGM282不僅抑制膽汁酸合成的經典途徑，還抑制脂肪酸合成，再通過消除或降低肝臟膽汁酸毒性和脂毒性預防NAFLD的進展，明顯改善NAFLD相關的所有組織學特征。

3 iFXR靶向藥物研究現狀

3.1 iFXR激動劑 Fexaramine(Fex)為目前常用的腸道限制性FXR激動劑，口服基本不吸收。Fang等[8]用FEX激活iFXR后，通過增加產熱、線粒體生物合成和脂肪酸氧化基因的表達來控制飲食導致的體質量增加；同時降低炎性細胞因子水平，上調β-腎上腺素能信號傳導來促使白色脂肪的褐變。而最近一項研究[31]發現，與對照組相比，FEX組小鼠血清GLP-1、FGF21水平增加，胰島素和葡萄糖耐量改善和白色脂肪組織的褐變，而口服抗生素治療后消除了FEX對GLP-1的誘導和脂肪組織褐變。FEX作為iFXR的激動劑還通過調節腸道微生物菌群激活TGR5-GLP-1信號傳導改善代謝，成為NAFLD、糖尿病和肥胖癥潛在的靶向藥物。Wang等[39]提出一種新型的iFXR激動劑FEX-3，作為FEX的一種衍生物具有更好的腸道限制性和組織選擇性，主要于回腸吸收，僅激活腸道FXR不影響肝臟及其他組織的FXR，且不進入血液循環。此外，FEX-3誘導FXR下游基因SHP和BSEP的表達較FEX顯著，對CYP7A1的抑制作用也更明顯，目前藥理學動物實驗也正在進行中。

3.2 iFXR抑制劑 研究[9]發現，T-β-MCA通過抑制iFXR減少血清神經酰胺水平及肝臟中的脂肪酸合成，進而預防HFD誘導的NAFLD。T-β-MCA是小鼠中的天然FXR拮抗劑，改善肝臟脂肪樣變性與胰島素抵抗，也有報道[40]顯示，甘氨熊去氧膽酸脫氧膽酸在人體中充當FXR拮抗劑。用Tempol或者抗生素處理的HFD小鼠同對照組相比，肝臟甘油三酯含量、iFXR及血清神經酰胺水平減少，T-β-MCA增加；而缺乏iFXR的HFD小鼠甘油三酯在肝臟積聚的水平明顯低于未敲除iFXR的小鼠[9]。神經酰胺與胰島素抵抗、肝臟甘油三酯水平相關[17]。使用iFXR抑制劑及iFXR缺乏的小鼠其體內米色脂肪(同棕色脂肪類似，米色脂肪亦能增加代謝、減少肥胖)含量增多[14]。研究者[9,11,14]認為，iFXR的缺乏能預防NAFLD形成，主要是通過更改膽汁酸組分、腸道菌群比、脂肪類型，調整神經酰胺水平以增加FXR抑制劑T-β-MCA從而減少脂肪酸在肝臟的合成。作為T-β-MCA的衍生物，甘氨酸-β-巰基乙酸被證明是一種腸選擇性FXR抑制劑，可減少降低厚壁菌門與擬桿菌的比例并抑制BSH活性使肝臟甘油三酯的生成減少來改善HFD誘導的肥胖和胰島素抵抗，也通過降低神經酰胺水平降低來預防或逆轉HFD誘發的肥胖、胰島素抵抗和肝脂肪變性[21]。

4 小結

綜上所述，iFXR的激活有利于改善NAFLD肝臟的脂肪變性及炎癥。但人類FXR與小鼠FXR存在物種差異，其對于NAFLD及NASH進展也有差異，不宜完全采用小鼠的模型來模擬人體。iFXR激動和(或)拮抗作用的長期影響尚待進一步評估，目前藥物的發現及發展均依賴于嚙齒動物模型，這樣的研究可能存在一定的缺陷性，需要大量人體相關的數據進一步明確iFXR與NAFLD的關系，以拓展iFXR的實際藥用價值。