動物膽汁酸在眼病中的應用進展

鄒爭榮，李晶，解孝鋒

使用動物膽或膽汁治療眼病有著悠久的歷史，其中熊膽、羊膽、豬膽、蛇膽的應用較為多見。在中國最早的中藥古籍《神農本草經》[1]中有關于鯉魚膽治青盲的記載；《審視瑤函》[2]記載了熊膽丸治暴盲生翳；《肘后備急方》[3]有羊膽治療眼暗熱病后失明的描述。中醫學[4-5]認為，膽汁類藥物多性寒、味苦，歸心、肝、膽經，其清熱解毒、明目退翳等功效對臨床治療眼病有一定價值。膽汁酸作為膽汁的主要藥理成分，在其中發揮著關鍵的作用，現代藥理學研究[6]也證明，膽汁酸可通過不同方式發揮抗炎、抗細胞凋亡等作用，與膽汁藥性基本相同。本文總結了膽汁酸在眼科應用的現狀，包括葡萄膜炎、白內障、年齡相關性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）、視網膜色素變性（retinitis pigmentosa，RP）、糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）等，并對藥理作用進行了論述，現報道如下。

1 膽汁酸的合成與代謝

1.1 膽汁酸的合成

膽汁酸（bile acid）由肝臟中的膽固醇合成，是膽汁的重要組成部分，其合成途徑包括經典（中性）途徑和替代（酸性）途徑2種，涉及16種以上的酶[7]。經典途徑由肝細胞內質網中的限速酶細胞色素P4507A1（cytochrome P450family 7 subfamily A member 1，CYP7A1）啟動，膽固醇通過其轉化為7α-羥基膽固醇，后被特定的甾體脫氫酶轉化為等量的膽酸（cholic acid，CA）和鵝脫氧膽酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）[8]。替代途徑以細胞色素P4507B1（cytochrome P450family 7 subfamily B member 1，CYP7B1）為標志物，生成的膽汁酸以CDCA為主[9]。正常生理狀態下，機體合成的膽汁酸以經典途徑為主，約占總膽汁酸的75%[10]。二者的區別在于，肝臟是特定且唯一的合成經典途徑的場所，而替代途徑可在大腦、肝臟、結腸、腎臟等不同臟器中生成[11]。在一些病理狀態下，機體需要依靠替代途徑產生的CDCA維持膽汁酸的代謝平衡[12]。

1.2 膽汁酸的代謝

當人體攝入食物后，初級膽汁酸經膽汁酸轉運蛋白-膽鹽輸出泵（bile salt export pump，BSEP）進入膽小管并貯存于膽囊中，膽囊的收縮將膽汁酸分泌至腸道[13]。在腸道微生物的作用下，初級膽汁酸通過水解、脫羥和氧化等反應轉化為次級膽汁酸，其中CA水解成脫氧膽酸（deoxycholic acid，DCA），CDCA水解為石膽酸（lithochalic acid，LCA），這些反應的場所主要在回腸和結腸上段進行[14]。95%的膽汁酸能通過回腸末端的鈉依賴性膽汁酸轉運體（apical sodiumdependent bile acid transporter protein，ASBT）重吸收進入腸上皮細胞，在回腸膽汁酸結合蛋白的作用下，膽汁酸通過腸上皮細胞基底外側膜上的有機溶質轉運蛋白（organic solutetransporter α-β，OSTα/β）進入肝門靜脈[15]。肝細胞基底外側膜中的鈉離子-牛磺膽酸共轉運蛋白、有機陰離子轉運蛋白分別參與肝臟對結合型和游離型膽汁酸的攝取，這些重吸收的膽汁酸將與新合成的膽鹽一起開啟下一輪循環[16]。

2 膽汁酸的分類和成分

2.1 膽汁酸的分類

膽汁酸按其結構可分為游離型膽汁酸和結合型膽汁酸，前者主要包括CA、DCA、CDCA、LCA及熊去氧膽酸（ursodesoxycholic acid，UDCA）；后者主要為甘氨酸、牛磺酸與游離型膽汁酸的結合物，包括甘氨膽酸（glycocholic acid，GCA）、甘氨鵝去氧膽酸（glycochenodeoxycholic acid，GCDCA）、牛磺膽酸（taurocholic acid，TCA）、牛磺鵝去氧膽酸（taurochenodeoxycholic acid，TCDCA）、牛磺去氧膽酸（taurodeoxycholic acid，TDCA）、牛磺熊去氧膽酸（tauroursodeoxycholic acid，TUDCA）等。按其來源又可分為初級膽汁酸和次級膽汁酸：肝臟中合成的初級膽汁酸，包含CA、CDCA及甘氨酸型、牛磺酸型結合膽汁酸；腸道微生物水解脫氫形成的次級膽汁酸，包括DCA、LCA及其結合物[17]。

2.2 膽汁酸的成分

不同的動物品種，其膽汁中膽汁酸的種類、成分和含量也不盡相同。臨床上對熊、羊、豬、蛇等動物的膽汁酸進行了鑒定，發現牛磺結合型膽汁酸是羊膽汁的主要成分，其中以TDCA、TCA含量最高，此外還包含CA、GCA、GDCA、GCDCA、TCDCA和TLCA[18]。TUDCA、TCDCA為熊膽汁中主要膽汁酸成分，約占41%～59%，此外還有少量的CA、TCA、UDCA、CDCA[19]。而UDCA、CDCA、TUDCA和TCDCA是熊膽粉與其他膽類中藥主要不同的成分[20]。豬膽汁中共有14種膽汁酸[21]，其中甘氨豬去氧膽酸（glycohyodeoxycholic acid，GHDCA）、GCDCA含量最高，豬去氧膽酸（hyodeoxycholic acid，HDCA）是其特有成分[22]。蛇膽汁中膽汁酸類成分種類較多，約57種，其中牛磺酸型膽汁酸高達30多種，以TCA含量最高，此外還含有GCA、GCDCA、GDCA等甘氨酸型膽汁酸11余種[23]。

3 膽汁酸在眼病中的研究

3.1 葡萄膜炎

葡萄膜炎是一種眼內炎癥性疾病，約占全球視力受損性疾病的5%～10%，其中高達35%的患者視力受到了嚴重的損害，甚至是致盲[24]。HU J等[25]發現，在實驗性自身免疫性葡萄膜炎（experimental autoimmune uveitis，EAU）小鼠模型中，LCA能通過抑制樹突狀細胞（dendritic cell，DC）中的氧化損傷來下調核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）的表達，同時阻斷其下游絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的激活，發揮其抗炎、抗氧化損傷的作用。研究[26]發現，腸道微生物相關的膽汁酸代謝異常與多種炎癥性自身免疫性疾病有關，膽汁酸在肝臟中產生，由腸道細菌產生的酶代謝，并被證明參與免疫系統的調控[27]。HU J等[28]研究發現，在EAU小鼠模型中，EAU組糞便中次級膽汁酸的含量較正常組低，予次級膽汁酸喂食后其EAU的嚴重程度能被顯著抑制，其可能是通過抑制DC中NF-κB通路中的白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的釋放，控制葡萄膜炎的發展。因此，次級膽汁酸的抗炎作用可為今后臨床葡萄膜炎的治療提供新的希望。

3.2 白內障

白內障是導致全球失明的主要原因之一，影響全球超過3,500萬人，約2,000萬人失明[29]。人晶狀體上皮細胞（human lens epithelial cell，HLEC）的過度增殖和分化可導致白內障，和上皮-間充質轉化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）與HLEC向肌成纖維細胞的轉化有關。ZHOU S等[30]發現，內質網應激是HLEC中EMT的重要調節因子，TUDCA能抑制HLEC到成纖維細胞的形態變化，下調內質網應激引起的EMT標記物纖維連接蛋白、波形蛋白、α平滑肌肌動蛋白和神經鈣黏蛋白的表達，減輕白內障引起的纖維化混濁。ABDEL-GHAFFAR等[31]發現，在果糖/鏈脲菌素誘導的糖尿病性白內障大鼠中，UDCA通過維持機體的抗氧化狀態、降低內質網應激、抑制晶狀體可溶性蛋白的結構變化，降低了糖尿病性白內障的發生率。以上研究結果表明，TUDCA、UDCA在實驗室階段可通過抑制內質網應激，減緩白內障的形成與發展。

3.3 AMD

AMD是視力損害和嚴重視力喪失的主要原因之一，影響全球約8.7%的中老年患者，隨著老齡化程度的加劇，其發病率可能會進一步上升[32]。視網膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）層功能損傷和脈絡膜新生血管是晚期濕性AMD的特征之一，當病變累及黃斑中央凹時，會導致嚴重的視力喪失[33]。氧化應激可誘導RPE的損傷及新生血管的形成，線粒體中過量活性氧（reactive oxygen species，ROS）的產生是導致氧化應激最主要原因，ROS的過度堆積會造成生物毒性，引起細胞死亡[34]。ALHASANI RH等[35]發現，TUDCA可通過降低ROS的生成，上調抗氧化基因的表達，使RPE細胞免受炎癥和氧化損傷的影響，從而抑制黃斑區色素上皮的損傷。WOO SJ等[36]發現，將UDCA、TUDCA腹腔注射到激光誘導脈絡膜新生血管模型大鼠中，可有效抑制視網膜早期血管內皮生長因子的表達，減少脈絡膜新生血管。MAHARJAN P等[37]予濕性AMD動物模型UDCA口服，結果顯示，125 mg/kg的UDCA能有效通過血—視網膜屏障進入眼內，對脈絡膜新生血管的形成具有抑制作用。WARDEN C等[38]發現，甘氨結合型膽汁酸GCA、GDCA、GUDCA均能通過保護RPE緊密連接，減輕氧化損傷，但在抑制新生血管方面，GCA、GUDCA的效果明顯優于GDCA。以上研究表明，UDCA、TUDCA及甘氨結合型膽汁酸可通過抑制RPE層的氧化應激及脈絡膜新生血管形成，控制AMD的發展，為臨床藥物研發提供新的方向。

3.4 RP

RP是一種能引起視力進行性損害的遺傳性視網膜疾病，在全球范圍內，RP的患病率約為1/4,000，意味著目前有超過100萬人患有RP[39]。大量光感受器的變性和死亡是RP的主要特征，小膠質細胞的活化也與RP的發病有關，活化的膠質細胞可誘發機體炎癥反應從而引起器的變性[40]。FERNáNDEZ-SáNCHEZ等[41]發現，TUDCA治療可增加RP模型大鼠外層視網膜星形膠質細胞的數量，防止神經膠質變性，同時能較好地保護大鼠視網膜深層毛細血管袢，抑制光感受器變性。ZHANG X等[42]同樣發現，TUDCA可通過抑制視網膜色素變性GTP酶調節因子條件性敲除（retinitis pigmentosa GTPase regulator-conditional knockout，Rpgr-cko）小鼠視網膜小膠質細胞活化產生的炎癥反應，防止血管層萎縮，保護視網膜結構的完整性。

在保護光感受器方面，TAO Y等[43]發現，皮下注射TUDCA可有效抑制N -甲基亞硝基脲（N-methyl-Nnitrosourea，MNU）誘導小鼠錐體光感受器的丟失和視覺損傷。ZHANG X等[42]發現，TUDCA處理后的小鼠視網膜外核層（outer nuclear layer，ONL）厚度較對照組增加，且光感受器數量更多，分析發現TUDCA通過抑制感光細胞凋亡因子半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）的表達，降低光感受器的死亡率。

3.5 DR

隨著糖尿病患病率的不斷增加，DR已成為全球致盲尤其是工齡階群視力障礙的主要原因之一[44]。DR是糖尿病最常見的一種微血管并發癥，視網膜細胞長期處于高糖環境中從而引起一系類眼底改變，如新生血管、視網膜炎癥等。有研究[45]發現，TUDCA可阻止線粒體中細胞凋亡誘導因子（apoptosis-inducing factor，AIF）的釋放，一定程度上保護視網膜神經細胞免受長期暴露于高糖環境引起的細胞死亡。SHIRAYA T等[46]發現，經UDCA干預后的糖尿病模型小鼠可保護視網膜血管系統的完整性，減輕黃斑水腫，降低巨噬細胞和炎癥因子的表達，維持血管穩態。CHUNG YR等[47]同樣證明，UDCA可通過抑制視網膜周細胞中的內質網應激，減輕糖尿病模型小鼠眼底熒光滲漏，從而維持血視網膜屏障穩態，延緩早期DR發展。WANG CF等[48]發現，500 mg/kg劑量的TUDCA可下調視網膜中血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達，抑制視網膜微血管內皮細胞的增殖，對增殖期DR干預效果明顯。綜上，UDCA可通過維持視網膜血管穩態、減輕內質網應激、降低炎癥因子的表達，發揮延緩DR發展的作用。

4 小結

膽汁酸已在實驗室階段被證明可通過直接或間接的方式來減輕炎癥，抑制細胞凋亡和內質網應激，保護光感受器來治療眼病。TUDCA、UDCA等膽汁酸由于其較好的親水性和更少的細胞毒性，被廣泛研究。然而，其他膽汁酸如GCA、GDCA、GUDCA等甘氨結合型膽汁酸在眼科應用中的研究仍非常有限，且相關作用靶點尚不明確，因此需要進行更全面、更深入地研究。目前常用的動物類膽汁酸如熊膽汁，由于其藥源的稀缺性在臨床使用中受到限制，按照不同物種膽汁酸成分的差異，針對性地提取或人工合成目標膽汁酸類成分，有助于保護保護瀕危動物和其他新型藥物的開發，為后續研究提供思路和方向。但目前的研究大多都處于實驗室階段，膽汁酸類藥物能否最終應用于臨床，還需要研究者們不斷推進。