膽汁酸代謝異常在非酒精性脂肪性肝病發展中的作用

張學敏，田云粉

（昆明理工大學附屬醫院/云南省第一人民醫院兒科，云南 昆明 650032）

隨著生活水平的提高，非酒精性脂肪性肝?。╪on-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）逐漸成為全球范圍內最常見的慢性肝病之一，NAFLD 患病率逐年穩增其中兒童發病率占比逐漸增高。研究表明，亞洲國家的兒童NAFLD 發病率約為27.4%（95%CI23.3%～31.9%）[1]，2019 年1 項關于亞洲NFALD mate 分析顯示其患病率及發病率逐年增加[2]。從單純的脂肪變性到非酒精性脂肪性肝炎（non-alcoholic steatohepatitis，NASH）出現不同程度的纖維化逐漸進展為肝硬化和終末期肝病，并伴有包括肝細胞癌（hepatocellular carcinoma，HCC）在內的相關并發癥[3]。并且NAFLD 還與肥胖、2 型糖尿病、關節炎、腸道腫瘤密切相關。經歷“二次打擊”學說向“多重打擊”學說轉變的發病機制由于醫學的飛速發展正面臨新的挑戰，但目前仍舊沒有明確的闡述NAFLD 的發病機制。

國內外學者的現有研究表明，NAFLD 患者膽汁酸池的組成和結構變化形成其發病特點，其中?；撬峤Y合的初級膽汁酸比例與脂肪變性呈正相關[4-5]。此外，膽汁酸比例失衡及結合膽汁酸濃度越高則肝臟彌漫性纖維化程度越嚴重[6]。膽汁酸作為信號分子通過法尼醇X 受體（farnesol coupled receptor，FXR）和G 蛋白偶聯受體5（G protein coupled teceptor 5，TGR5）途徑參與糖、脂質和膽固醇的代謝，從而推動NAFLD 發展[7]。NAFLD疾病進展與膽汁酸代謝失衡及其受體通路密切相關，近年來NAFLD 的研究熱點逐漸集中在膽汁酸代謝失衡及其代謝通路方面，本文就膽汁酸代謝在NAFLD 發展中的作用，尤其是膽汁酸代謝通路中受體的作用進行綜述，為相關疾病選擇合適的治療靶點。

1 膽汁酸概述

膽汁酸在肝實質細胞內由膽固醇合成，其合成后以膽汁鹽的形式儲存在膽囊中[7]。膽汁酸以膽固醇為原料合成初級膽汁酸，在腸道中初級膽汁酸在腸道菌群的作用下合成次級膽汁酸。膽固醇通過高度調控的微粒體膽固醇7α羥化酶（CYP7A1）啟動經典中性途徑合成大部分膽汁酸，膽汁酸池中的另一部分由替代途徑合成。初級膽汁酸經過一系列酶促反應在肝臟合成后，通過膽鹽輸出泵（bile salt export pump，BSEP）和膽汁酸轉運蛋白MRP2 和MDR1A 通過膽道流入膽囊，在消化間期被儲存和濃縮，腸內分泌I 細胞攝取刺激膽囊收縮素（cholecystokinin，CCK）誘導膽囊收縮釋放膽汁和消化酶進入十二指腸促進脂肪和蛋白質消化。主動吸收與被動吸收的雙重效應是腸道吸收膽汁酸的主要途徑，在回腸末端腸細胞中95%的膽汁酸通過頂端鈉依賴性膽汁酸轉運體（apical-sodium-dependentbile acid transporter，ABST）主動吸收，5%膽汁酸被腸道菌群分解在結腸被動重吸收或流失到糞便中。重吸收的膽汁酸通過兩條靜脈通路返回肝臟，肝細胞中的活性轉運蛋白Na+-?；悄懰猁}（Na+-taurocholate cotransporter，NTCP）將血液中膽汁酸轉運至肝細胞，游離的膽汁酸經腸肝循環重吸收回肝臟與新合成的膽汁酸一起補償糞便損失[8]。

2 膽汁酸代謝與NAFLD

NAFLD 的發病機尚未完全明確，且隨著研究進展發現NAFLD 患者初級膽汁酸水平和次級膽汁酸水平均升高[9]。1 項在高脂飲食喂養的NAFLD大鼠研究中表明膽汁酸池主要以次級膽汁酸增高為主，并且初級膽汁酸和次級膽汁酸比例明顯失衡[10]，而病情嚴重程度與標志性膽汁酸合成及血清膽汁酸水平呈正相關。關鍵膽汁酸的增加與脂肪變性、匯管區和小葉內炎癥以及肝臟纖維化高度相關。膽汁酸代謝與NAFLD 相關性隨著研究深入逐漸被證實，隨著對其發病機制的進一步探索，潛在代謝生物標志物篩選可能為NAFLD 的治療提供有力量證據。

3 膽汁酸代謝在NAFLD 發病機制中的作用

3.1 膽汁酸與脂質代謝

脂質代謝失衡和肝細胞脂肪堆積是NAFLD的前驅因素，膽汁酸作為肝臟和肝外組織的代謝因子及信號因子，在腸肝循環途徑中激活核受體如FXR 及TGR5[11]參與機體脂質代謝。1 項關于敲除FXR 受體（FXR-KO）小鼠實驗發現，小鼠表現出促動脈粥樣硬化血清脂蛋白譜升高，循環中的血脂水平和肝臟膽固醇水平明顯提高。FXRKO 小鼠膽汁酸運輸蛋白表達減少導致膽汁酸池及糞便膽汁酸排泄減少，這些結果均表明FXR 可作為膽汁酸濃度的細胞感受器調節脂質的平衡[12]。FXR 對脂質代謝的影響是通過膽汁酸FXR-非典型核受體小異質二聚體（SHP）信號通路來調節的，FXR 受體激動后通過的SHP 途徑抑制固醇調節元件結合蛋白1c（SPERBP-1c）的表達，同時依賴誘導過氧化物酶體增殖物激活受體（PPARα）上調，增加了脂肪酸β 氧化過程，限制肝脂質積累[13]。肝臟FXR 受體活化的負性作用通過間接誘導SHP，SHP 通過抑制微粒體膽固醇7α羥化酶mRNA 表達，膽固醇轉化為膽汁酸減少，導致肝細胞內膽固醇水平的增加，低密度脂蛋白（LDL）受體的下調，并增加血清LDL 膽固醇水平，加劇甘油三酯聚集[14]，最近發現的膽汁酸激活的鞘氨醇-1-磷酸受體2（S1P2）也可能在脂質代謝中發揮作用。2022 年1 項關于FXR 基因敲除小鼠實驗證明，丙酮酸脫氫激酶4（pyruvate dehydrogenase kinase 4，PDK4）在FXR 基因敲除細胞中表達增加，FXR 缺乏時通過抑制PDK4 的表達可以減少肝細胞脂質積聚[15]。相較于FXR 人體內TGR5 分布范圍更為廣泛，其在脂肪組織、肌肉組織、免疫細胞、Kupffer 細胞中均有表達。人體脂肪細胞分化速度越快則TGR5 在脂肪細胞中表達越顯著，二者呈正相關，甘油三酯和脂肪酸通過腺苷酸環化酶（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）通路隨著活化的TGR5 表達水平的增加而分解和氧化增多。其機制為活化的TGR5 通過濃度變化介導激酶磷酸化，驅使cAMP 反應元件結合蛋白（CREB）聚集到靶基因啟動子的cAMP 反應元件（CRE）上介導轉錄，調節能量消耗[16-17]。TGR5 通過信號調節激酶（extracellul-arsignal-regulated kinase，ERK）/線粒體動力相關蛋白1（dynamin-1-like protein 1，Drp1）通路誘導線粒體分裂，線粒體分裂作為一種代償機制增加了脂肪酸β 氧化，從而將白色脂肪重塑為消耗能量的棕色脂肪，膽汁酸作為代謝通路上的信號分子起到重要作用，加速棕色脂肪組織的能量消耗，減輕體內脂質累積[18]。腸道胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）的釋放受TGR5 信號通路調節，其靶向作用可能增加胰島素敏感性，在信號通路激活后增加脂肪分解[19]。因此FXR-SHP代謝通路和TGR5 介導的ERK/Drp1 通路可能為治療NAFLD 提供潛在靶點。

3.2 膽汁酸與葡萄糖代謝

FXR 不僅存在于膽汁酸受體信號通路中，而且在葡萄糖穩態中也發揮重要作用。特異性靶向FXR 受體可能是治療肥胖性代謝性疾病的有效途徑。FXR 激動劑（fexaramine，Fex）穩健地促進腸成纖維細胞生長因子15/19（FGF15/19）合成，其可以在不改變食物攝入的情況下增加代謝率維持葡萄糖穩態是能量消耗調節的重要因子。Fex 減緩體重增加程度以及肝臟葡萄糖生成減少，通過激活FXR 受體調節糖的代謝過程[20]。FXR-SHP 通過調節微小RNA（microRNA）-802 表達維持脂代謝平衡，FXR-SHP 對miR-802 抑制在NAFLD 表達失衡，導致脂質和葡萄糖代謝紊亂[21]。1 項關于小鼠的研究發現，膽汁酸降低了磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK）和葡萄糖-6-磷酸酶（glucose-6-phosphatase，G6Pase）的基因表達，肝糖原的合成是通過FGF15/19 提高糖原合成酶激酶3（GSK3）活性調節的，并下調cAMP 調節元件結合蛋白（CREB）-過氧化物酶增殖物-激活受體γ 共激活蛋白-1α（PGC-1α）通路來抑制肝臟糖異生[22]。同時，TGR5 通過腸道內腸內分泌L 細胞的作用參與葡萄糖穩態，這些細胞中的TGR5 激活后驅動cAMP/PKA 途徑，觸發L 型Ca2+通道電活動，誘導GLP-1 釋放，GLP-1 促進胰島素分泌協調葡萄糖的分解[23-24]。膽汁酸激活TGR5 信號途徑誘導腸內分泌細胞內cAMP 水平快速增長。例如，使用腺苷酸環化酶抑制劑MDL12330A 顯著減少了石膽酸所誘發的cAMP 累積進一步抑制GLP-1 分泌，表明膽汁酸通過細胞內cAMP 的產生誘導腸內分泌細胞分泌GLP-1，調節機體的糖代謝[25]。已有研究發現，肝細胞中TGR5 表達作為調節全身葡萄糖穩態的調節器，在使用TGR5 激動劑化合物18 提高TGR5HEP+/+小鼠的胰島素敏感性，并發現這種效應獨立于體重的增加及GLP-1 分泌[26]。所以膽汁酸介導的葡萄糖代謝的調節是復雜的。

3.3 膽汁酸與膽固醇代謝

NASH 形成的重要因素為脂毒性，而當膽固醇未能及時在肝臟中轉化為膽汁酸而在肝臟內過量蓄積從而導致肝臟損傷加速NASH 的進程。微粒體膽固醇7α合成酶可促進膽汁酸的合成過程，導致肝微粒體膽固醇含量相對減少，進而上調低密度脂蛋白受體（low-density lipoprotein-R，LDLR）的表達和活性，降低血漿低密度脂蛋白膽固醇（low-density lipoprotein-C，LDL-C）水平，通過此機制降低血膽固醇。Lefebvre 等[27]發現，在FXR-/-小鼠中觀察到的血漿高密度脂蛋白膽固醇（highdensity lipoprotein-C，HDL-C）水平升高，并且清除率受體B1（SRB1）表達減少，肝臟對高密度脂蛋白膽固醇酯的選擇性攝取減少而不是HDL-C 增多。奧貝膽酸（obeticholic acid，OCA）作為FXR 激動劑有助于改善NASH 脂質累積與減輕纖維化[28]。1項關于在金色敘利亞倉鼠的脂蛋白代謝模擬人類血脂異常的研究中發現其體內表達膽固醇酯轉運蛋白（cholesterolester transfer protien，CETP），加入奧貝膽酸飲食的倉鼠顯著提高了CETP 活性并增加循環中的LDL 而降低循環中的HDL 水平，在膽固醇代謝中發揮重要作用，可延緩NAFLD 疾病進程[29]。高脂飲食喂養小鼠肝細胞的線粒體DNA（mtDNA）誘導培養的Kupffer 細胞表達TNF-α 和IL-6，并且肝細胞來源的mtDNA 激活巨噬細胞中的Toll 樣受體9（toll-like receptors，TLR9）誘導各種炎癥細胞因子和趨化因子的表達增加了肝細胞內的甘油三酯蓄積，激活星狀細胞的纖維化加速NASH疾病進展[30]。TGR5 在NAFLD 患者體內表達呈減少的趨勢，而表現出Caspase-1 激活增加和肝臟脂肪酸氧化率增加、攝取率減少，增加脂肪變性。

3.4 膽汁酸與腸道菌群

腸道菌群是人體內正常的微生物，其與人體共生并大量存在于腸道中被稱為“人體最大的器官”，腸道屏障功能可以維持腸道菌群和宿主免疫系統之間的平衡。大量研究證明，NAFLD、腸道菌群和膽汁酸代謝構成一個閉環的惡性循環，在腸道菌群失調或者膽汁酸代謝紊亂的小鼠中。研究表明[31]，進食高飽和脂肪酸，可以改變腸道菌群生存條件使腸道菌群豐度降低導致宿主膽汁酸池組成變化，造成人體生態失衡，擾亂免疫穩態從而促進NAFLD 發生。通過宏基因組分析，腸道微生物的基因組攜帶有膽酸鹽水解酶功能基因，且膽鹽水解酶（BSHs）在腸道微生物組中富集，BSH 活性通過提高腸道菌群的存活、菌群定植、膽汁酸代謝通路調節腸道黏膜的防御機制以及膽汁酸自身的抗菌特性阻止腸道菌群過度生長，減輕菌群紊亂對宿主的影響[32]。膽汁酸譜組成的差異與腸道菌群多樣性密切相關，同時腸道菌群失調可導致初級膽汁酸與次級膽汁酸比例失衡，膽汁酸比例失衡導致信號代謝通路紊亂促進NAFLD疾病進程[33]。研究顯示，將肥胖小鼠和正常組小鼠的糞便分別移植到2 組無菌小鼠腸道內，發現接受前者糞便移植的小鼠明顯肥胖，猜測可能與擬桿菌門減少及厚壁菌門增加相關，并且肥胖小鼠存在膽汁酸池的異常，在其回腸中觀察到FXR mRNA、FGF-15 mRNA 表達增加和肝臟微粒體膽固醇7α羥化酶mRNA 表達減少[34]。近年來發現腸道菌群依賴FXR 受體通路參與調節肝臟脂肪變性，經過抗生素處理的高脂飲食小鼠出現膽汁酸池成分的改變，其中抑制FXR 信號傳導的結合膽汁酸增加顯著[35]。血清神經酰胺的釋放受腸道FXR 受體激活，并且FXR 受體促進肝臟SREBP1C基因表達促進脂質合成的過程導致過多脂質沉積在肝臟加速NAFLD 病程進展[36]。腸道菌群缺乏導致體內膽汁酸池增加，膽汁酸池組成增加介導TGR5 信號通路表達上調，GLP-1 表達升高，減少脂質聚集作為無菌小鼠抵御肥胖的重要原因[37]。因此通過腸道菌群宏基因組的分析和膽汁酸含量變化可能作為NAFLD 無創診斷的方法。

3.5 膽汁酸與宿主免疫

肝臟作為人體內最復雜的免疫器官，其免疫細胞構成一個復雜的免疫協調網絡，其中包含Kupffer 細胞、樹突狀細胞、自然殺傷細胞、中性粒細胞、調節性T 淋巴細胞等先天免疫細胞。同時各種炎性因子及代謝紊亂刺激先天免疫細胞通過相關信號通路激活免疫系統從而影響NAFLD病程進展，先天性免疫激活促進NAFLD 向NASH的演化[30]。當宿主代謝紊亂時先天性細胞免疫和免疫信號調節途徑被激活，產生大量炎癥細胞因子損傷肝臟加速NAFLD 疾病進程[38]。宿主免疫失調與膽汁酸代謝紊亂密切相關，膽汁酸激活FXR 及TGR5 受體參與宿主的先天免疫系統，這2 種受體有助于維持肝臟和腸道免疫的耐受狀態。FXR 和TGR5 受體敲除小鼠的免疫學特征表明這些小鼠在穩態時均傾向于促炎表型，并且在炎癥模型中比同期的小鼠更容易出現嚴重的免疫功能障礙[39]。研究表明[40]，FXR-Cyp4f 軸可降低細胞內1-脫氧鞘脂水平，主要保護肝細胞免受其細胞毒性減少細胞凋亡。最近，mtDNA 被認為是內源性損傷相關分子模式（damage-associated molecular patterns，DAMPs）之一，當釋放到細胞質和細胞外環境時，激活固有免疫反應和促進炎癥[30]。在宿主免疫中，Toll 樣受體（Toll-like receptors，TLRs）和NOD 樣受體（nucleotide-binding and oligomerization domain-like receptors，NLRs）在宿主免疫調節中起關鍵作用，其中NOD 樣受體中研究最為廣泛的是NLRP3 介導的炎癥小體。膽汁酸通過TGR5-cAMP-PKA 軸抑制NLRP3 激活，TGR5 膽汁酸受體誘導的PKA 激酶激活導致NLRP3 泛素化，膽汁酸和TGR5 激活阻斷了NLRP3 炎癥小體依賴的炎癥。肝臟中，TGR5-cAMP 信號通過抑制核因子NF-κb 介導的炎性細胞因子產生發揮抗炎作用[14]。同時先天性免疫激活通過促進活化Kupffer細胞活化NF-κB，誘導TNF-α 和IL-6 參與肝臟炎癥反應。當代謝失衡以及脂質累積導致脂毒性，介導應激信號釋放觸發無菌炎癥通路加速NAFLD 疾病進程[41]。TGR5-/-小鼠介導NLRP3 炎癥小體活導致促炎因子升高，巨噬細胞M1 型極化增強，增加脂肪炎癥反應[42]。

3.6 遺傳因素

有報道證明，Patatin 樣磷脂結構域蛋白質3（patatin-like phospholipase domain-containing 3，PNPLA3）基因變異與脂肪肝存在較強的聯系，NAFLD 疾病進展可能與PNPLA3 的不同等位基因突變體之間相互作用密切相關，其可能通過影響脂滴中甘油三酯釋放加速NAFLD 過程。同時PNPLA3I148M 突變體通過調節肝星狀細胞活性，導致促炎和促纖維化的表型和含膜結合O-?；D移酶結構域7（membrane-bound O-acyitransferase 7，MBOAT7）的遺傳風險變異體引起脂肪變性同時參與NAFLD 病變全程[43]。近年來發現，跨膜6 超家族成員2（transmembrane 6 superfamily member，TM6SF2）變異由編碼E167K 替換后成為NAFLD肝臟脂肪變性的遺傳決定因素，全基因外顯子研究表明TM6SF2 E167K 替代部分可以通過改變TM6SF2 和微粒體甘油三酯轉運蛋白表達促進脂肪變性和脂質異常，影響NAFLD 的發生發展[44]。

4 小結

隨著臨床研究及動物實驗研究的推進，膽汁酸代謝紊亂促進NAFLD 疾病發展，而膽汁酸通過FXR 及TGR5 受體調節糖脂代謝、宿主免疫以及腸道菌群的代謝從而延緩NAFLD 病程進展的發病機制逐漸明確。膽汁酸調控的信號代謝通路錯綜復雜關聯在一起，使得許多環節可能未被完全闡述，而一些代表性膽汁酸受體，如FXR、TGR5 等其受體具有靶點作用，未來可通過對膽汁酸受體激動劑及位點藥物的研究為NAFLD 治療提供新的方向。綜上所述，膽汁酸信號代謝通路是NAFLD 疾病發展過程中重要的靶點，但對于其具體作用仍需要深入研究。