黃 之,周蓉蓉

黃之,周蓉蓉,中南大學(xué)湘雅醫(yī)院感染病科 湖南省長沙市 410000

0 引言

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)區(qū)分于酒精導(dǎo)致的肝病譜,是一組以細(xì)胞代謝紊亂、脂質(zhì)在肝臟內(nèi)過多沉積(＞5%)為主要病理特征的慢性疾病,根據(jù)肝臟病變程度及臨床癥狀,NAFLD疾病譜包括非酒精性單純性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver,NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)、肝硬化,最終發(fā)展為肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)[1].據(jù)估計(jì),在2018年,世界上約有25%左右的人群患有NAFLD;亞洲地區(qū)患病率略高于全球均值,為27.37%[2].我國目前尚無全國性的NAFLD流行病學(xué)研究,但根據(jù)各地區(qū)的大樣本調(diào)查,我國NAFLD的發(fā)病率正逐年上升,較富裕地區(qū)如北京、上海等地的發(fā)病率甚至達(dá)到40%左右[3].近年研究揭示,NAFLD與血脂異常、中心性肥胖、代謝綜合征(metabolic syndrome,MS)、胰島素抵抗、2型糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病(atherosclerotic cardiovascular disease,ASCVD)、遺傳易感性、腸道菌群、免疫介導(dǎo)等諸多代謝相關(guān)的病理生理學(xué)變化密切相關(guān)[4],因此,2020年國際專家小組建議將NAFLD更名為代謝相關(guān)性脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD),并更新了診斷標(biāo)準(zhǔn),對NAFLD的后續(xù)研究有重要意義[5].然而,相關(guān)研究仍有很多謎團(tuán)待解開,人們尚未明確其具體起病機(jī)制,亦未完全理解其病程如何進(jìn)展,歐洲藥品管理局和美國食品藥品監(jiān)督管理局也尚未批準(zhǔn)實(shí)有療效的藥物.

早期Day和James提出的“二次打擊”學(xué)說[6]是闡述NAFLD發(fā)病機(jī)制的主流理論,其將胰島素抵抗為使動(dòng)因素導(dǎo)致的肝內(nèi)脂肪堆積視作NAFLD發(fā)病的“第一次打擊”,進(jìn)而觸發(fā)的一系列炎癥反應(yīng)、游離自由基的釋放、氧化應(yīng)激等即為“第二次打擊”[7].隨著研究深入,研究者們愈發(fā)重視遺傳易感性、表觀遺傳學(xué)、個(gè)人生活方式、腸道菌群、脂肪組織激素分泌等因素在NAFLD發(fā)生發(fā)展中的作用,進(jìn)而,“多重打擊”學(xué)說[8]逐漸形成,取代了“二次打擊”理論的地位[9];其亦揭示了NAFLD發(fā)病機(jī)制中的多個(gè)關(guān)鍵靶點(diǎn),為疾病的診斷和靶向治療的進(jìn)一步研究提供了更全面的指導(dǎo)與參考[10].

脂肪代謝障礙是NAFLD最直觀的病變之一,而調(diào)控肝臟脂肪累積的受體主要有二: 法尼醇X受體(farnesoid X receptor,FXR)和肝X受體(liver X receptor,LXR)[11].近年來,FXR作為多種代謝疾病的藥物靶點(diǎn)成為了熱門研究方向,大批具有潛在臨床應(yīng)用前景的FXR靶向藥物相繼出現(xiàn),有些已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段[12].FXR可介導(dǎo)多種信號通路,在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中起到關(guān)鍵作用,本文就對其調(diào)控的膽汁酸和糖、脂質(zhì)代謝進(jìn)行綜述,以闡明FXR如何作用于這些代謝通路并進(jìn)一步對NAFLD起到改善作用.

1 FXR基于“腸-肝軸”調(diào)節(jié)NAFLD發(fā)生發(fā)展中參與的多種物質(zhì)代謝

1.1 腸肝循環(huán)的膽汁酸-“腸-肝軸”中的關(guān)鍵媒介 在肝臟與腸道通過腸-肝軸的上下溝通中,膽汁酸(bile acids,BAs)是發(fā)揮主要作用的角色.膽固醇在肝臟通過關(guān)鍵酶7α-羥化酶(cholesterol 7-alpha-hydroxylase,CYP7A1)[或在替代途徑通過27α-羥化酶(cholesterol 27-alphahydroxylase,CYP27A1)]生成初級膽汁酸,形成膽汁通過膽道泌入腸道,介導(dǎo)脂質(zhì)的消化吸收;同時(shí),各種初級膽汁酸又在腸道菌群的催化下生成次級膽汁酸.腸道中這些初級和次級膽汁酸約有5%通過糞便排出體外,其余的則被重吸收.

膽汁酸在腸道由腸上皮細(xì)胞游離面的頂端膜鈉依賴性膽汁酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(apical sodium-dependent bile acid transporter,ASBT)吸收入腸上皮細(xì)胞,在回腸膽汁酸結(jié)合蛋白(ileal bile acid binding protein,IBABP)的幫助下轉(zhuǎn)運(yùn),再由基底面的異二聚體有機(jī)溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白α/β(organic solute transporters α/β,OST α/β)將胞內(nèi)膽汁酸送入腸系膜靜脈,從而經(jīng)門靜脈系統(tǒng)重回肝臟.

回到肝血竇的膽汁酸,經(jīng)由肝細(xì)胞基底膜上鈉離子-?；悄懰峁厕D(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Na+-Taurocholate Co-transporting Polypeptide,NTCP)或有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽(organic anion transporting polypeptides,OATP)進(jìn)入肝細(xì)胞,隨肝臟新合成的初級膽汁酸一起泌入腸道,進(jìn)入下一輪腸肝循環(huán).

腸道菌群的改變會(huì)影響膽汁酸代謝,不同的次級膽汁酸,以及各種初級和次級膽汁酸的不同組成比例,會(huì)通過膽汁酸受體對機(jī)體、尤其是肝臟產(chǎn)生不同的生物學(xué)作用;而肝臟排出的膽汁酸也可以反過來作用于腸道菌群[13]-如此,以不斷循環(huán)的膽汁酸為媒介,將腸道菌群和肝臟緊密關(guān)聯(lián),形成了腸-肝軸中上下溝通的關(guān)系[14].

1.2 膽汁酸受體FXR-膽汁酸通過“腸-肝軸”調(diào)節(jié)諸多通路的作用位點(diǎn) 在腸肝循環(huán)過程中,膽汁酸除了發(fā)揮消化吸收作用外,還體現(xiàn)了信號轉(zhuǎn)導(dǎo)作用.FXR是核受體超家族成員(nuclear receptor subfamily 1,group H,member 4,NR1H4)[15],主要分布在肝臟和腸道,在腎臟、腎上腺和卵巢等組織中也有少量表達(dá).膽汁酸是FXR的天然配體[16],在膽汁酸和糖、脂質(zhì)等物質(zhì)的代謝過程中發(fā)揮了重要作用.FXR與配體結(jié)合后,可作為單體或繼續(xù)與類視黃醇X受體(retinoid X receptor,RXR)形成異二聚體形式與下游靶基因的FXR反應(yīng)元件(FXR response element,FXRE)結(jié)合,進(jìn)而調(diào)控各靶基因的表達(dá)[15].

膽汁酸在腸道與肝臟之間循環(huán),與表達(dá)在腸道和肝臟的FXR結(jié)合后,在肝臟和腸道激活多種的通路,進(jìn)而對諸多生理生化環(huán)節(jié)發(fā)揮調(diào)控作用.

2 膽汁酸介導(dǎo)FXR改善NAFLD的機(jī)制

2.1 FXR調(diào)控膽汁酸循環(huán)改善NAFLD FXR最典型的作用就是其在肝臟和腸道的多個(gè)通路減少膽汁酸合成、促進(jìn)膽汁酸排泄.加速膽汁酸的腸肝循環(huán),對膽汁酸代謝實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋調(diào)節(jié).主要涉及如下過程.

肝臟中膽汁酸增多時(shí),肝FXR激活,啟動(dòng)下游小分子異源二聚體(small heterodimer partner,SHP),其一,抑制CYP7A1(替代途徑CYP27A1),降低肝內(nèi)膽固醇向初級膽汁酸的轉(zhuǎn)化[17];其二,激活肝細(xì)胞中的膽鹽輸出泵[(bile salt export pump,BSEP),或稱ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白B11(ATP-binding cassette transporter B11,ABCB11)]并上調(diào)其表達(dá),加快肝細(xì)胞內(nèi)的膽汁酸向膽小管排出[18];其三,抑制肝細(xì)胞基底膜上NTCP的功能,減少其從門靜脈攝取膽汁酸[18].此外,2019年一項(xiàng)研究顯示,肝臟膽汁酸增多激活FXR抑制長鏈脂酰輔酶A合成酶1(long-chain acyl-CoA synthetase,ACSL1)的表達(dá)(見后文2.3.1),還可通過一些更為復(fù)雜的機(jī)制減少內(nèi)源性膽固醇的合成,從原料上抑制膽汁酸的生成,而以往的研究則未涉及ACSL參與膽汁酸代謝的證據(jù)[19].

腸道中膽汁酸增多時(shí),腸FXR激活,其一,誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞生長因子19[(fibroblast growth factor 19,FGF19);在嚙齒動(dòng)物為FGF15]的表達(dá)與分泌,通過SHPCYP7A1(CYP27A1)途徑,抑制膽汁酸合成[20];其二,下調(diào)回腸上皮細(xì)胞ASBT的表達(dá),減少其對腸腔內(nèi)膽汁酸的攝取;其三,促進(jìn)IBABP的表達(dá),促進(jìn)其在腸上皮細(xì)胞內(nèi)協(xié)助ASBT參與膽汁酸的轉(zhuǎn)運(yùn);其四,增強(qiáng)OST α/β的表達(dá),加快腸上皮細(xì)胞內(nèi)膽汁酸向靜脈系統(tǒng)排出[21],以減弱因過量膽汁酸蓄積對腸上皮細(xì)胞產(chǎn)生的毒性作用[22].見圖1.

圖1 腸肝循環(huán)中FXR主導(dǎo)的膽汁酸代謝調(diào)節(jié)作用. FXR: 法尼醇X受體;SHP: 小分子異源二聚體;FC: 游離膽固醇;BSEP: 膽鹽輸出泵;IBABP: 回腸膽汁酸結(jié)合蛋白;ASBT: 頂端膜鈉離子依賴性膽鹽轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;OST α/β: 有機(jī)溶質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白α/β;FGF19: 成纖維細(xì)胞生長因子19;FGFR4: 成纖維細(xì)胞生長因子受體4;CYP7A1: 7α-羥化酶;CYP27A1: 27α-羥化酶.

除此之外,還包括抑制腸肝循環(huán)中關(guān)鍵的肝臟受體類似物1(liver receptor homolog-1,LRH-1)[23]等多個(gè)環(huán)節(jié)復(fù)雜的作用,最終達(dá)成對“腸-肝軸”中膽汁酸代謝的調(diào)節(jié).

當(dāng)前大量研究證實(shí)了NAFLD與膽汁酸代謝之間的關(guān)系,但具體機(jī)制及二者的相互作用關(guān)系還有待進(jìn)一步探究.在高脂飲食喂養(yǎng)的NAFLD造模大鼠中,以及NAFLD患者體內(nèi),都能檢測到總膽汁酸濃度升高,以次級膽汁酸濃度升高尤為顯著,且初級膽汁酸和次級膽汁酸也不再維持原有平衡的比例關(guān)系[24].在NAFLD患者,可拮抗FXR的次級膽汁酸-去氧膽酸(deoxycholic acid,DCA)含量增加,而對FXR有激動(dòng)作用的初級膽汁酸-鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)含量相對下降[24];在NASH患者,血清和尿液中以CDCA為主要的初級膽汁酸和以DCA、UDCA為主要的次級膽汁酸都檢測出含量上升,且與健康受試者相比,高脂膳食引起的膽汁酸譜變化在NASH患者中更為顯著[25],這很可能是由于FXR等調(diào)控膽汁酸代謝的關(guān)鍵通路功能障礙,進(jìn)而引起了膽汁酸穩(wěn)態(tài)失衡.一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),在NAFL和NASH患者,次級膽汁酸含量的減少與肝纖維化的進(jìn)展及分期存在反變關(guān)系[26],再結(jié)合奧貝膽酸(obeticholic acid,OCA)作為FXR激動(dòng)劑所具有的抗肝纖維化作用[27],這也進(jìn)一步印證了FXR在NAFLD疾病進(jìn)展中的重要作用,也進(jìn)而使得通過激活FXR來干擾BA合成、促進(jìn)BA代謝以治療NAFLD成為可能.

生理濃度的膽汁酸可發(fā)揮消化及信號傳導(dǎo)作用,當(dāng)體內(nèi)膽汁酸濃度升高時(shí),則將表現(xiàn)出細(xì)胞毒性[28].高濃度膽汁酸將激活炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞死亡途徑[29],且在FXR敲除小鼠,喂食膽汁酸后發(fā)生了顯著的肝細(xì)胞凋亡及肝損傷[30].因此,當(dāng)FXR激活后,其在肝臟和腸道內(nèi)發(fā)揮降膽汁酸作用,從而對抗了NAFLD病變帶來的膽汁酸升高,對MAFLD病變狀態(tài)起到改善作用.

2.2 FXR改善NAFLD中糖代謝紊亂和胰島素抵抗 NAFLD的另一大特點(diǎn)是胰島素抵抗,即機(jī)體對胰島素敏感性減弱,體細(xì)胞糖代謝功能嚴(yán)重失調(diào),對糖的攝取減弱,進(jìn)而導(dǎo)致3-磷酸甘油的耗竭;激素敏感性脂肪酶(hormone sensitive lipase,HSL)失去抑制,為能量代謝的需要,脂肪組織向血中釋放大量脂肪酸,這些脂肪酸在肝內(nèi)逐漸堆積,促進(jìn)肝臟脂肪從頭生成的進(jìn)行,并誘導(dǎo)脂肪因子和促炎因子的釋放,進(jìn)而引發(fā)NAFLD[31].

近80%的NAFLD患者都存在胰島素抵抗,這表明在研究NAFLD的治療方案時(shí),不僅追求減少肝臟中的脂肪,更重要的是了解是否存在胰島素抵抗,從根本上解決脂肪蓄積.已有文獻(xiàn)表明FXR激動(dòng)劑能改善NASH患者的胰島素敏感性[32].

當(dāng)前已有大量研究闡述FXR對糖代謝的作用.研究發(fā)現(xiàn)[33],糖尿病動(dòng)物模型中肝臟FXR的表達(dá)降低,而FXR缺陷的小鼠則表現(xiàn)為葡萄糖不耐受及胰島素抵抗[34].膽汁酸活化FXR后,其一方面通過SHP途徑抑制肝臟糖異生[35],另一方面通過FGF19途徑促進(jìn)肝臟糖原合成[36],從而降低血糖、改善胰島素敏感性.FXR基因敲除(FXR-/-)小鼠注射表達(dá)FXR的腺病毒后,小鼠血糖明顯下降;2型糖尿病造模的db/db小鼠[瘦素受體(Lepr)基因純合突變小鼠]在常規(guī)飲食喂養(yǎng)后,血漿中葡萄糖、β-羥丁酸、甘油三酯、游離脂肪酸、膽固醇等均有明顯升高,但口服FXR激動(dòng)劑GW4064后,血漿中上述代謝物的含量則顯著下降[34].這些發(fā)現(xiàn)證明了FXR在調(diào)控血糖水平中的作用.

碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(carbohydrate response element binding protein,ChREBP)調(diào)控的靶基因主要是肝臟糖酵解和脂質(zhì)生成過程中各種酶類,是促使葡萄糖酵解并向脂質(zhì)轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之一[37],其表達(dá)具有促進(jìn)肝臟脂肪合成的作用.ChREBP基因敲除小鼠在正常飲食時(shí),丙酮酸生成減少、糖酵解受到抑制,肝糖原增多,肝臟中脂質(zhì)含量增加;給予高糖飲食時(shí),糖酵解和糖異生顯著下調(diào),肝臟中由葡萄糖轉(zhuǎn)化的脂質(zhì)成分明顯減少;而ob/ob小鼠敲除ChREBP基因后,小鼠體質(zhì)量明顯下降,同時(shí)胰島素抵抗、脂肪肝及葡萄糖耐受不良等都得到明顯改善[38].使用GW4064(一種FXR激動(dòng)劑)激活FXR后,在野生型小鼠或體外培養(yǎng)的肝細(xì)胞中可誘導(dǎo)磷酸烯醇式丙酮酸碳羧化激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase,PEPCK)mRNA的表達(dá),該酶在糖異生過程中起著重要作用;但在db/db小鼠,則在不對葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(glucose transporters 2,Glut2)產(chǎn)生影響的情況下抑制了PEPCK的表達(dá)和功能,導(dǎo)致肝細(xì)胞糖原合成增加,進(jìn)而降低血糖[34].這些研究從另一個(gè)角度說明了FXR通過ChREBP等通路對糖代謝的調(diào)控作用,往往對胰島素抵抗有改善作用,因而對NAFLD的治療也是有益的.

Fexaramine(FEX)是當(dāng)前研究較多的腸道FXR激動(dòng)劑,與健康人體餐后膽汁酸釋放選擇性激活腸道FXR的效應(yīng)類似.研究發(fā)現(xiàn)FEX激活FXR后,能夠改善飲食引起的肥胖和炎癥,抑制肝臟葡萄糖生成[32];血清中胰高血糖素樣肽1、FGF21水平均增加,胰島素抵抗與葡萄糖耐量改善[39],對NAFLD等代謝紊亂疾病有顯著的改善作用.

2.3 FXR改善NAFLD中甘油三酯和脂肪酸代謝 體內(nèi)脂質(zhì)(包括甘油三酯、脂肪酸、膽固醇等物質(zhì))代謝的平衡主要由脂質(zhì)的吸收、生成、氧化、清除等環(huán)節(jié)共同維持,這些環(huán)節(jié)涉及到大量酶促反應(yīng),其中有諸多關(guān)鍵通路受到FXR的調(diào)控.FXR-/-小鼠相比野生型小鼠,可從腸道攝取更多外源性膽固醇,并可自發(fā)形成高脂血癥[40],表明了FXR在維持脂質(zhì)代謝平衡中的重要作用.

NAFLD最直接的原因是肝脂質(zhì)代謝紊亂,肝細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)過氧化,全肝甘油三酯(triglyceride,TG)異常蓄積[41];并且,堆積的脂質(zhì)還會(huì)損傷肝細(xì)胞的胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,導(dǎo)致肝細(xì)胞的胰島素抵抗;這種效應(yīng)可通過抑制肝細(xì)胞的脂質(zhì)堆積得到改善[42].這表明,減少肝臟中的脂質(zhì)蓄積可以作為改善NAFLD的治療手段,而FXR作為調(diào)控脂質(zhì)代謝的重要關(guān)節(jié)點(diǎn),也可以借以此成為對抗NAFLD病變的靶點(diǎn).

2.3.1 FXR激活后抑制脂肪酸和甘油三酯的合成: 研究表明[43],FXR能通過減少脂肪酸合成和吸收來維持肝臟脂含量,這對于改善NAFLD肝脂質(zhì)蓄積有著積極作用.脂肪酸是人體合成甘油三酯的基本原料,而體內(nèi)的脂肪酸則主要有兩種來源: 其一,外源性脂肪酸在膽汁酸的介導(dǎo)下由腸道消化食物吸收而來,其二,內(nèi)源性脂肪酸則利用糖代謝的中間產(chǎn)物乙酰輔酶A合成.

催化脂肪酸合成的酶體系通常稱為脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FAS)復(fù)合體,主要存在于細(xì)胞質(zhì)中,在肝、腎、腦、乳腺、脂肪等不同組織均有表達(dá),以肝中活性最高.葡萄糖在線粒體內(nèi)氧化分解產(chǎn)生乙酰輔酶A后,通過檸檬酸-丙酮酸循環(huán)進(jìn)入胞質(zhì),由乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC)轉(zhuǎn)化為丙二酸單酰輔酶A,繼而進(jìn)入一系列以縮合-加氫-脫水-加氫為基本反應(yīng)的循環(huán)中,進(jìn)而合成脂肪酸.FAS體系中,ACC是催化脂肪合成多個(gè)步驟中的首個(gè)限速酶.

FAS是已知的FXR靶基因,FXR激活后可下調(diào)FAS的表達(dá),以促進(jìn)脂肪分解過程[44].肝臟內(nèi)的膽汁酸激活FXR后,通過SHP(在LXR/RXR/LRH-1的協(xié)同下)抑制固醇元件結(jié)合蛋白-1c(sterol regulatory element-binding protein-1c,SREBP-1c),降低脂肪酸合酶體系中關(guān)鍵酶的表達(dá),如乙酰輔酶A羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC),以及催化飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為不飽和脂肪酸的關(guān)鍵酶硬脂酰輔酶A去飽和酶1(stearoyl-CoA desaturase-1,SCD1)[45],降低脂肪酸的合成,減少了甘油三酯合成的原料.但這種作用對于FXR來說可能為間接的,因而,也可將ACC和SCD1作為獨(dú)立的靶點(diǎn)開展研究,針對此兩個(gè)酶的抑制劑在改善脂質(zhì)代謝方面或也具有較好前景[46].此外值得一提的是,研究發(fā)現(xiàn)[47],FXR與LXR、PPARα(見下文2.3.2)、SREBP-1c、ChREBP之間存在大量相互重疊的結(jié)合位點(diǎn),使得其間幾種轉(zhuǎn)錄因子的激活也會(huì)串?dāng)_另幾種轉(zhuǎn)錄因子,形成了頗為復(fù)雜的激活關(guān)系網(wǎng),這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可以對物質(zhì)代謝實(shí)現(xiàn)更為精細(xì)的調(diào)控,同時(shí),對其的靶向干預(yù)則有可能牽一發(fā)而動(dòng)全身,更深入的機(jī)制還需進(jìn)一步深入研究去厘清.

脂肪酸需要經(jīng)過脂酰輔酶A合成酶(acyl-CoA synthase,ACS)活化為脂酰輔酶A,才能進(jìn)入各種代謝途徑,如甘油三酯、膽固醇酯、磷脂的合成,以及脂肪酸β氧化等.長鏈脂酰輔酶A合成酶(long-chain acyl-CoA synthetase,ACSL)家族的5個(gè)成員(ACSL1、3、4、5和6)中,已知ACSL1可被PPARα和SREBP-2激活[48],ACSL4可被PPARδ激活[49],ACSL5可被PPARα激活[50],2019年一項(xiàng)研究顯示,ACSL1或?yàn)槟懼峒せ頕XR后的新作用靶點(diǎn):OCA作用于野生型小鼠激活FXR后可下調(diào)ACSL1的表達(dá),而FXR敲除小鼠中則無此效應(yīng);ACSL家族其它亞型也不會(huì)受到FXR激活的影響;這一調(diào)控效應(yīng)與SHP無關(guān),ACSL1啟動(dòng)子中也并無FXR反應(yīng)元件(FXRE),因此這一效應(yīng)或?yàn)檗D(zhuǎn)錄后機(jī)制(如mRNA)的作用[19],具體仍待進(jìn)一步研究.FXR將ACSL1抑制后,脂肪酸活化參與甘油三酯合成的反應(yīng)就會(huì)受阻,表明了FXR激活對脂質(zhì)合成的抑制,起到對抗NAFLD脂質(zhì)堆積的作用.

然而,有趣的是,不僅TG合成需要ACS活化脂肪酸,脂肪酸的氧化分解同樣需要ACS的作用,而除了FXR通過上述未探明的機(jī)制抑制ACSL1(抑制脂肪酸合成)外,FXR還可間接地通過PPARα和SREBP促進(jìn)ACSL家族部分成員酶的表達(dá)(促進(jìn)脂肪酸分解,見下文2.3.2),這兩種作用似乎是相互矛盾的,但其整體上對脂質(zhì)代謝的調(diào)控形成的平衡在FXR激活后改善NAFLD病變的作用依然占據(jù)重要地位.

2.3.2 FXR激活后促進(jìn)甘油三酯的分解與氧化: 甘油三酯的分解從脂肪動(dòng)員起始,逐步分解為甘油和游離脂肪酸,后者與血漿中的清蛋白結(jié)合,從脂肪組織運(yùn)送至全身,經(jīng)ACS活化后,通過關(guān)鍵酶-肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶1(carnitine palmitoyltransferase Ⅰ,CPT1)即肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1,介導(dǎo)的限速步驟進(jìn)入線粒體進(jìn)行β氧化.包括CPT1[51]在內(nèi)的多個(gè)參與脂肪酸氧化的酶,如ACS[48]、脂酰輔酶A脫氫酶1[即脂酰輔酶A氧化酶1(acyl coenzyme a oxidase 1,ACOX1)]等,均受到過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)的調(diào)控.

PPAR家族包含三個(gè)亞型(α、β/δ、γ),是一類配體依賴性的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子,當(dāng)其與配體結(jié)合激活后,PPARs與RXR異二聚化,結(jié)合至靶基因特定位點(diǎn)的PPAR反應(yīng)元件(PPARE),啟動(dòng)目的基因的轉(zhuǎn)錄[52].脂肪酸是PPARα的內(nèi)源性配體,當(dāng)前已有充分證據(jù)表明,PPARα的激活可以促進(jìn)脂肪酸的β氧化,其主要涉及PPARα對ACSL1的上調(diào)[53].研究發(fā)現(xiàn),PPARα[54]和PPARγ[55]啟動(dòng)子區(qū)的同向/反向重復(fù)序列是FXR的直接結(jié)合位點(diǎn),FXR的啟動(dòng)子中也包含PPARE[56],因而FXR激活后可在轉(zhuǎn)錄水平上誘導(dǎo)PPARα和PPARγ的表達(dá),進(jìn)而提高脂肪酸氧化過程中多環(huán)節(jié)的酶的表達(dá)[57],間接地促進(jìn)脂肪酸進(jìn)入線粒體β氧化[58].

此外,ACSL1的表達(dá)也可通過SREBP-2的激活而上調(diào)[59],先前研究也表明,SREBP-1c也可在糖尿病小鼠促進(jìn)肝臟ACSL5的表達(dá)[60];這兩點(diǎn)都是通過促進(jìn)脂肪酸活化作為脂肪酸氧化前置反應(yīng)的進(jìn)行,以實(shí)現(xiàn)對脂肪酸代謝的調(diào)控.

另有研究發(fā)現(xiàn),禁食可誘導(dǎo)肝臟FXR和PPARγ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorgamma coactivator 1α,PGC-1α)的表達(dá),而后者對于FXR發(fā)揮其調(diào)控糖、脂、膽汁酸物質(zhì)代謝功能也有著重要作用-PGC-1α可以在cAMP的作用下,作為協(xié)同激活因子[61]顯著地分別誘導(dǎo)FXR和SHP的表達(dá),這種誘導(dǎo)在PPARγ和肝細(xì)胞核因子4α(hepatocyte nuclear factor 4alpha,HNF4α)的存在下作用更強(qiáng),且誘導(dǎo)后,可進(jìn)一步促進(jìn)FXR靶基因如IBABP、BSEP等的表達(dá),亦可通過FXRSHP途徑降低SREBP-1c的表達(dá),發(fā)揮降脂作用60.見圖2.

圖2 FXR通過多種通路抑制FA與TG的合成、促進(jìn)FA的氧化分解,發(fā)揮降脂作用.FXR: 法尼醇X受體;SHP: 小分子異源二聚體;FA: 脂肪酸;FFA: 游離脂肪酸;Glu: 葡萄糖;CoA: 輔酶A;TG: 甘油三酯;ACSL: 長鏈脂酰CoA合成酶;FAS: 脂肪酸合酶;CPT1: 肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1;SREBP-1c: 固醇元件結(jié)合蛋白-1c;PPARα;過氧化物酶體增殖物激活受體α.

總地來說,FXR激活后,可抑制內(nèi)源性脂肪酸及甘油三酯的合成,促進(jìn)脂肪酸的氧化分解,從而起到改善脂質(zhì)代謝的作用,該作用能夠?qū)筃AFLD發(fā)生發(fā)展中典型的脂質(zhì)沉積,對NAFLD機(jī)體的病理變化起到改善作用.

2.4 FXR通過多種途徑調(diào)控膽固醇穩(wěn)態(tài) 新的研究表明,與NAFLD發(fā)生發(fā)展相關(guān)的因素中,除了常常討論的胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝紊亂等,肝臟游離膽固醇的聚積和肝臟膽固醇穩(wěn)態(tài)的破壞也是重要的一環(huán)[62]: 其可導(dǎo)致肝Kupffer細(xì)胞氧化應(yīng)激[63],通過toll樣受體4(TLR4)依賴性信號通路誘導(dǎo)肝臟星狀細(xì)胞的活化,促進(jìn)肝纖維化的發(fā)展[64],還可在肝細(xì)胞內(nèi)引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、線粒體功能障礙,導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[65].

ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)在體內(nèi)廣泛分布,主要介導(dǎo)胞內(nèi)膽固醇外流;其也是肝細(xì)胞基底膜上重要的游離膽固醇外排蛋白,低表達(dá)會(huì)導(dǎo)致肝膽固醇流出受阻,使NAFLD病情惡化[66];研究發(fā)現(xiàn)NAFLD患者肝ABCA1的表達(dá)則顯著低于正常人[67],證實(shí)了上述觀點(diǎn);ABCA1過表達(dá)則可增加肝內(nèi)膽固醇的流出,減少肝內(nèi)脂質(zhì)蓄積,對高脂飲食(high-fat diet,HFD)誘導(dǎo)的NAFLD有改善作用[68,69];他汀類和依折麥布等降脂藥也是通過降低肝臟膽固醇水平從而展現(xiàn)出潛在的對NAFLD防治效果[70,71].因而,對肝臟膽固醇代謝的調(diào)節(jié),也可對NAFLD產(chǎn)生一定的有益作用,或可成為新的治療靶點(diǎn),FXR在調(diào)節(jié)膽固醇代謝方面的作用也成為了其改善NAFLD并發(fā)揮潛在治療作用的重要一環(huán).

2.4.1 FXR通過多個(gè)通路調(diào)節(jié)肝臟膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化: 膽固醇或經(jīng)肝生化合成向膽汁酸轉(zhuǎn)化,或直接經(jīng)膽道腸道通過糞便排出體外,此為體內(nèi)膽固醇的兩個(gè)主要去路.

如前文所述,FXR的激活可由SHP通路減小膽汁酸池,并改變膽汁酸的組成-其中一條調(diào)控途徑是以膽汁酸合成的關(guān)鍵酶,7α-羥化酶(CYP7A1)和/或替代途徑的27α-羥化酶(CYP27A1)為靶點(diǎn)的-FXR激活后,該酶的表達(dá)降低,膽汁酸合成減少;而膽固醇正是這一系列酶催化生成膽汁酸的合成原料.從這一方面講,是減弱了膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化.但是另一方面,膽汁酸在合成后排入腸道,又可激活腸道FXR,進(jìn)而通過RXR-SR-BI通路,抑制肝細(xì)胞對膽固醇的重?cái)z取.因而,FXR激活后,可通過多種通路對膽固醇的去向加以調(diào)節(jié),但整體結(jié)果是降低肝內(nèi)膽固醇含量的.

2.4.2 FXR通過上調(diào)ABCG5/ABCG8的表達(dá)促進(jìn)肝臟膽固醇排泄: 肝細(xì)胞的膽小管面,ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白G亞家族(ATP-binding cassette,subfamily G,ABCG)的兩個(gè)半轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白成員ABCG5和ABCG8以異二聚體的形式將肝細(xì)胞中的膽固醇泵入膽道[72],其功能占據(jù)了膽汁膽固醇分泌的70%到90%[73].

在肥胖小鼠模型中,若敲除ABCG5/ABCG8,會(huì)導(dǎo)致膽汁膽固醇排泄減少,可加劇NAFLD發(fā)展[74];而ABCG5/ABCG8過表達(dá),則能改善肝臟的脂肪變性和胰島素抵抗,對NAFLD有改善作用[75].ABCG5/ABCG8是肝細(xì)胞X受體(LXR)α和β的直接轉(zhuǎn)錄靶點(diǎn)[76],LXR激活可顯著提高其表達(dá)[77];而FXR則可與LXRα共同作用,調(diào)節(jié)肝臟ABCG5/ABCG8的表達(dá)-由腸道中膽汁酸含量升高引起的肝臟ABCG5/ABCG8的mRNA水平增加似乎是由FXR介導(dǎo)的,但具體機(jī)制目前尚不清楚[78].

2.4.3 FRX與LXR協(xié)同誘導(dǎo)SR-BI的表達(dá)促進(jìn)肝對血漿膽固醇的攝取: 通過食物攝入的外源性膽固醇隨乳糜微粒(chylomicron,CM)、體內(nèi)合成的內(nèi)源性膽固醇隨低密度脂蛋白(low density lipoprotein,LDL),經(jīng)血液運(yùn)送至除肝以外的全身組織加以利用,多余的膽固醇則由高密度脂蛋白(high density lipoprotein,HDL)接收并酯化,運(yùn)送回肝臟,此即膽固醇由體細(xì)胞向肝內(nèi)的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)(reverse cholesterol transport,RCT).在此運(yùn)送過程中,HDL中的膽固醇酯(cholesteryl ester,CE)又可在血漿膽固醇酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(cholesteryl ester transfer protein,CETP)的作用下傳遞至VLDL,后者又進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)長DL.最后,HDL和LDL中的CE由肝臟B類Ⅰ型清道夫受體[(scavenger receptor class B type I,SR-BI),也稱為高密度脂蛋白受體(high density lipoprotein receptor,HDLR)]和低密度脂蛋白受體(low density lipoprotein receptor,LDLR)介導(dǎo),轉(zhuǎn)運(yùn)入肝細(xì)胞.

SR-BI廣泛分布于人體眾多組織,但以肝臟中表達(dá)最為豐富,主要存在于肝細(xì)胞血竇面和膽小管面[79];肝外主要存在于類固醇合成組織如腎上腺、睪丸、卵巢等,其負(fù)責(zé)攝取HDL中的CE,供肝細(xì)胞轉(zhuǎn)化為膽汁酸,或供上述組織合成類固醇激素.

有研究發(fā)現(xiàn),上調(diào)SR-BI表達(dá)可改善NAFLD[80].使用FXR激動(dòng)劑治療NASH倉鼠模型后,可觀察到倉鼠體重減輕,CYP7A1表達(dá)降低,SR-BI表達(dá)升高,同時(shí)使得NASH的炎癥指標(biāo)也有所好轉(zhuǎn)[81].在FXR缺陷小鼠能觀察到SR-BI表達(dá)減少、血脂水平升高[82],表明了FXR在調(diào)節(jié)脂代謝、改善NAFLD方面的作用.高脂飲食喂食小鼠后可檢測到肝臟SR-BI的mRNA和蛋白水平顯著升高[83],可能與NAFLD發(fā)生發(fā)展起到拮抗作用;但在血脂正常的倉鼠,則未觀察到SR-BI表達(dá)的改變[84],說明這一機(jī)制并不單純由FXR激活主導(dǎo).

FXR對SR-BI的調(diào)節(jié)機(jī)制較為復(fù)雜,有研究認(rèn)為,與通過SHP-CYP7A1通路抑制膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化類似,FXR同樣通過FXR/RXR異二聚體形式誘導(dǎo)SHP表達(dá),與LRH-1結(jié)合,進(jìn)而抑制SR-BI的表達(dá);同時(shí),在SR-BI的啟動(dòng)子區(qū)域并沒有發(fā)現(xiàn)FXR/RXR的反應(yīng)元件[85];另一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),FXR的激活繼而增加了HNF4α的蛋白質(zhì)水平,其可通過小鼠SR-BI啟動(dòng)子區(qū)和內(nèi)含子序列上的HNF4α結(jié)合位點(diǎn)激活SR-BI的表達(dá)[86].

更多研究表明,SR-BI表達(dá)的調(diào)節(jié)可能與肝X受體/類視黃醇X受體(LXR/RXR)關(guān)系更為密切.在血脂正常的倉鼠,無論是單獨(dú)使用FXR激動(dòng)劑還是LXR激動(dòng)劑,都無法提高肝臟SR-BI的基因表達(dá);而二者聯(lián)用則可顯著提高;該研究進(jìn)而發(fā)現(xiàn),FXR可與LXR協(xié)同,促進(jìn)肝臟SR-BI的轉(zhuǎn)錄,從而誘導(dǎo)其表達(dá)、增加肝臟膽固醇外排,且這種協(xié)同作用需在LXR激活狀態(tài)下由FXR介導(dǎo)[87].

此外,SR-BI還接受肝受體同系物-1(LRH-1)、過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)、SREBP等的調(diào)節(jié),如HNF4α可上調(diào)PPARγ1和PPARγ2,進(jìn)而上調(diào)SR-BI[88];另外,受SREBP-2調(diào)控的肝臟Niemann-Pick C1樣1蛋白(Niemann-Pick C1 like 1,NPC1L1)也對膽固醇代謝有重要作用,但相關(guān)研究并不充足[89].這些途徑則似乎與FXR無關(guān),具體機(jī)制還有待進(jìn)一步研究.

3 結(jié)論

肥胖和代謝疾病頻發(fā)的背景下,國內(nèi)外的NAFLD發(fā)病率都呈現(xiàn)逐年增高的趨勢.NAFLD的治療策略主要在于改善物質(zhì)代謝、肝臟炎癥、脂肪變性、肝纖維化等方面.針對NAFLD暫未特效藥物獲批上市,現(xiàn)臨床上使用的藥物大多是減輕癥狀,并努力抑制病程進(jìn)展,但并未根除病因.FXR是一個(gè)非常有希望的治療靶點(diǎn),在體內(nèi)調(diào)控著膽汁酸和糖脂相關(guān)的重要代謝,且這些生理生化過程直接或間接地參與了NAFLD的發(fā)生與發(fā)展.以FXR為治療靶點(diǎn)將會(huì)是一個(gè)行之有效的干預(yù)手段.目前雖然FXR針對性藥物層出不窮,但大都還在臨床試驗(yàn)階段,要真正應(yīng)用于臨床還需要進(jìn)行更深入的探索.