特别关注｜胆汁酸与非酒精性脂肪性肝病的关系

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是全世界最常见的慢性肝病^[1]。NAFLD包括广泛的组织病理学异常，从单纯的肝脂肪变到更具有进展性的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，其特征是脂肪变、肝细胞气球样变和炎症，通常伴有纤维化、肝硬化和进展为肝癌的风险^[2]。早期发现从脂肪变到NASH的转变，以及更好地了解所涉及的可能机制对治疗干预至关重要。

胆汁酸(BA)在NAFLD/NASH中的作用越来越得到认可^[3]。成年NAFLD患者BA代谢失衡会增加肝损伤的风险。研究^[4-5]显示高脂小鼠模型的BA和NAFLD患者的BA水平及组成较正常对照组有明显差异。最近Suga等^[6]研究显示饮食诱导的NASH小鼠总循环BA升高，并与纤维化程度密切相关。除了动物模型的观察结果，人体研究也揭示了与NAFLD相关的BA稳态重要变化，即成年NASH患者血清中的餐后和空腹总BA水平显著升高，主要是牛磺酸和甘氨酸结合的初级和次级BA增高，且甘氨酸偶联的初级BA与肝病的严重程度密切相关^[5, 7]。

此外，代谢组学研究^[8]显示，与健康对照组相比，单纯性脂肪变或NASH个体的BA组成发生了整体变化。既往机制研究认为BA与NAFLD的发生发展相关，是NAFLD潜在治疗靶点，但BA分子种类的多样性使其与NAFLD之间关系非常复杂。

BA合成

BA是胆汁的重要成分，约占胆汁中固体成分的85%^[9]。BA是两亲性类固醇分子，包括亲水基(羟基和羧基)和疏水基(烷基)，这种两性分子结构使其具有较强的表面活性。BA主要在肝脏中产生，是由肝细胞中胆固醇通过两种不同、特征明确的代谢途径合成，即经典途径(也称为中性途径)和替代途径(也称为酸性途径)。在生理条件下，大部分初级BA是由胆固醇7a-羟化酶(CYP7A1)和氧甾醇12a-羟化酶(CYP8B1)启动的经典途径产生，负责产生人类90%以上的BA库；而BA的替代途径是由氧甾醇27a-羟化酶(CYP27A1)和氧甾醇7a-羟化酶(CYP7B1)主导^[10]。初级BA如胆酸(CA)和鹅去氧胆酸(CDCA)在肝脏中的丰度是由CYP8B1决定的，与肝脏中的甘氨酸或牛磺酸结合后通过胆盐输出泵分泌到毛细胆管腔中，并在饮食后释放入肠腔。初级BA通过肠道细菌的解偶联和脱羟基酶转化为次级BA，如脱氧胆酸(DCA)和石胆酸(LCA)，以及三级BA如熊去氧胆酸(UDCA)。到达回肠末端后超过95%的BA被重吸收进入门静脉入肝，剩余的5%通过粪便排出^[11]。

BA的调节作用是通过激活特定的受体介导的，包括核受体超家族成员[法尼醇X受体(FXR)、组成性雄甾烷受体、维生素D受体和孕烷X受体]以及G蛋白偶联受体超家族(TGR5)^[12]。在这些受体中，FXR在肝细胞和肠细胞中含量丰富，是调节肝脏和肠道中关于BA合成相关基因表达的最重要受体。FXR主要通过调节BA的合成、代谢、恢复和转运进而影响BA水平。FXR主要通过3个途径调节BA肠肝循环：小异源二聚体伴侣(SHP)途径、小鼠成纤维细胞生长因子15(FGF15)或FGF19途径和c-Jun N末端激酶(c-Jun N末端激酶，JNK)途径^[13]。相比之下，TGR5在胆管细胞和胆囊上皮细胞中强烈表达，是胆汁分泌的关键调节因子，可以调节BA的分泌与重吸收^[14]。近期研究^[15]显示TGR5受体通过调节连接黏附分子A的表达和磷酸化调节胆管上皮屏障功能，从而保护肝实质免受胆汁渗漏。其他受体也在肝脏和胃肠系统之外的组织中表达，进而介导BA的全身作用。研究发现BA已成为参与能量、脂质和葡萄糖代谢、细胞增殖、解毒反应以及免疫系统调节的关键信号分子，目前被认为是真正的激素，能到达身体的几乎每个器官以微调代谢功能，其紊乱是代谢性疾病如2型糖尿病、NAFLD和其他代谢综合征相关疾病的重要驱动因素^[16]。

BA对体内不同代谢功能的影响

2.1   BA在葡萄糖代谢中的作用

食物摄入是肠道BA释放、再循环和溢出到体外循环的主要触发因素。因此BA作为餐后信使，通过多个器官中FXR和TGR5的协调激活来调节全身代谢。全身FXR敲除小鼠表现出胰岛素敏感性降低，相反，使用选择性非甾体FXR激动剂GW4064治疗可改善肥胖ob/ob和糖尿病db/db小鼠的胰岛素抵抗及葡萄糖稳态，表明胰岛素敏感性受FXR受体调节^[17]。BA通过FXR依赖性和FXR非依赖性机制抑制磷酸烯醇丙酮酸羧激酶、葡萄糖6-磷酸酶和果糖1, 6-二磷酸酶基因表达来抑制糖异生^[18]，也可能通过FXR依赖性诱导肠道FGF15/19来间接调节葡萄糖稳态，如FGF15(人源性，FGF19)在肝脏和其他器官中有直接调节糖原代谢作用^[19]。BA还可通过TGR5激活胰高血糖素样肽1(GLP-1)促进胰岛素合成和释放，并通过抑制β细胞凋亡和刺激β细胞增殖来保护胰腺β细胞，减少胰岛素抵抗^[20]。最近也有研究^[21]显示，TGR5也由胰腺β细胞表达以调节胰岛素分泌。因此BA介导的肝脏糖代谢调节是复杂的。

2.2   BA在脂肪代谢中的作用

FXR敲除(FXR-KO)小鼠显示出肝脏和血浆中的胆固醇和甘油三酯明显升高^[22]，给予FXR激动剂可降低db/db小鼠血浆中胆固醇、甘油三酯和游离脂肪酸水平，而对于FXR-KO小鼠无影响^[17]，说明FXR在调节脂肪代谢中不可或缺。FXR激动剂降低甘油三酯的机制有多种，包括非典型核受体小异二聚体的途径抑制甾醇调节元件结合蛋白1c(SREBP-1c)^[23]和FXR依赖性诱导过氧化物酶体增殖物激活受体a(PPARa)^[18, 24]。此外FXR还调节与甘油三酯代谢相关的其他几个关键基因，例如微粒体甘油三酯转移蛋白、极低密度脂蛋白受体、FA转运蛋白、CD36和载脂蛋白(Apo)CⅡ和CⅢ^[24]，因此FXR可以通过诱导脂蛋白脂肪酶激活剂ApoCⅡ的表达和抑制脂蛋白脂肪酶活性抑制剂ApoCⅢ的表达来促进血浆极低密度脂蛋白胆固醇和甘油三酯的清除。近期研究^[25]显示FXR激动剂GSK2324激活FXR通过减少吸收和选择性减少脂肪酸合成以控制肝脂质合成，全面脂质组学分析显示FXR在小鼠或人类中的激活会特异性降低肝脏中单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的水平。此外，Watanabe等^[26]在高脂饮食中补充CA后可激活TGR5信号增强线粒体功能，促进产热和能量消耗，防止饮食引起的脂肪量增加。

BA与肠道微生物的双向调节

3.1   肠道微生物对BA的影响

肠道微生物与BA之间是双向调节。BA是肠道细菌平衡的非常重要的调节剂，积极塑造肠道微生物；而BA池也受到肠道细菌的积极调节，微生物将初级BA转化为次级BA，增加了BA的多样性，促进BA池的疏水性。研究^[27]显示无菌小鼠或抗生素处理小鼠BA池发生量和质的变化，其特征是BA池大小的整体扩大和BA比例改变。TGR5信号通路特别受微生物组的影响，因为次级BA LCA和DCA的共轭形式是有效的TGR5激活剂。事实上，初级到次级BA的微生物转化代表了BA 7α-脱羟基化肠道菌群与宿主健康之间最直接的联系^[28]。因此，膳食或药物干预(如抗生素)可以调节具有7α-脱羟基化活性的肠道细菌比例，从而改变内源性TGR5配体的有效性^[29]。微生物还直接影响BA池的大小，如研究显示微生物群的缺失导致具有FXR拮抗特性的BA积累，牛磺酸-β-鼠胆酸的积累增强了BA的合成和循环^[30]。此外鼠李糖乳杆菌GG补充剂通过促进FXR激动剂的合成来降低肝脏BA水平，从而防止小鼠过度BA积累诱导的肝损伤和纤维化^[31]。

3.2   BA对肠道微生物的影响

BA通过直接抗菌作用和FXR诱导的抗菌作用重塑微生物并改变细菌门的比例^[28]。低BA水平似乎减少了革兰阳性菌的数量^[32]，受肠道细菌影响的次级BA比初级BA更能激活FXR和TGR5^[33]。大鼠饲喂BA后，肠道菌群发生了复杂而显著的变化。高胆酸(5 mmol/kg)饮食显著改变了肠道微生物组在门水平上的分布，可明显抑制拟杆菌门和放线菌门^[34]。最近有研究^[35]表明，奥贝胆酸(OCA)激活FXR可以降低内源性BA水平，增加革兰阳性菌的比例，表明BA可以动态调节肠道微生物群。因此，BA池的大小和组成似乎是调节肠道微生物密度、群落和结构的一些最重要的宿主因素。

3.3   NAFLD与BA和肠道微生物的关系

高脂饮食喂养除了对肠道微生物群有显著影响外，还明显影响着BA池的大小和组成。越来越多证据表明，NAFLD患者原发性和继发性BA增加，其中FXR拮抗剂DCA增加，而FXR激动剂CDCA减少，此外NAFLD患者肠道中牛磺酸和甘氨酸代谢细菌增加，反映了继发性BA产生增加^[36]。肠道菌群在健康个体和NAFLD患者之间存在显著差异。肠道菌群的变化可能对肝纤维化、脂肪变和炎症的进展产生影响^[37]。在高脂饮食或遗传诱导的肥胖小鼠中，使用甘氨酸β鼠李酸抑制肠道FXR信号传导可预防或逆转胰岛素抵抗和NAFLD，因此FXR信号可塑造肠道微生物群并控制肝脂质代谢^[38-39]。粪便微生组的宏基因组特征可用于区分轻度/中度NAFLD和进展期纤维化，对于开发NAFLD纤维化的无创检测方法很有前景^[40]。

靶向BA治疗NAFLD

4.1   药物干预

BA通过FXR和TGR5参与了自身代谢以及脂质、葡萄糖和全身能量代谢，BA稳态受损和成分的变化参与NAFLD的发病机制和进展。因此BA受体是主要的药理学靶点。目前许多FXR激动剂已在NAFLD的临床试验中进行了研究^[41]，其中CDCA半合成衍生物OCA，已被美国食品药品监督管理局批准作为UDCA无反应或不耐受PBC患者的二线治疗^[42]。在非肝硬化NASH患者中，OCA治疗是有益的，可以减少肝脏脂肪变性、炎症和纤维化，同时提高胰岛素敏感性，然而，FXR激活也增加了NASH患者的总胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇，并降低了高密度脂蛋白胆固醇，需要进行长期研究以进一步评估这种血脂异常的临床相关性^[43]。除了OCA外，包括Tropifexor、Nidufexor、EDP305和Cilofexor在内的几种非甾体FXR激动剂已进入Ⅱ期临床试验，并有可能成为NASH、PSC和PBC的新型治疗剂。同样，FGF19类似物NGM282也已在临床试验中进行了评估，并在PSC、PBC和NASH中证明了疗效^[28]。

4.2   手术治疗

除了靶向BA代谢外，减肥手术常伴随着循环BA水平的显著变化，可能是其在肥胖、NAFLD和/或NASH中具有疗效的机制。目前Roux-en-Y胃旁路术(RYGB)、垂直袖状胃切除术(VSG)和胆汁分流至回肠(GB-IL)是促进患者体质量减轻的外科手术^[16]。在FXR-KO小鼠中，VSG手术明显降低了体质量并改善了葡萄糖耐量，支持了BA-FXR信号级联在代谢手术介导作用中的有益作用^[44]。减肥手术深刻地改变了人类肠道微生物组。两种不同类型的减肥手术，即RYGB和VSG，导致肠道微生物组的长期改变，这些改变调节宿主代谢和脂肪量沉积。从机制上讲，手术后循环结合BA水平增加与GLP1增加以及随后的葡萄糖和甘油三酯水平降低有关。此外，手术后患者出现明显的餐后BA反应，导致FGF19水平升高，增强了FXR信号传导增加^[45]。总之，这些研究表明不同的减肥手术存在不同的分子调节机制。

总结和展望

尽管BA-FXR和BA-TGR5轴的调节对NAFLD具有良好的治疗潜力，但BA信号传导的多个方面仍然未知，且临床尚无BA类似物或靶向BA信号传导的药物用于治疗NAFLD。因此，迫切需要更多的研究挖掘BA在NAFLD进展中的相关分子机制，进而转化在临床靶向治疗中。

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http://www.lcgdbzz.org/cn/article/doi/10.3969/j.issn.1001-5256.2023.05.026.