肠道法尼醇X受体在非酒精性脂肪性肝病中的作用机制及相关靶向药物

张凯玲， 李良平

四川省医学科学院， 四川省人民医院 消化内科， 成都 610072

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)正逐渐成为慢性肝损伤的首要病因，其全球患病率约25.24%[1]，最新的一项荟萃分析[2]显示，我国NAFLD患病率高达29.2%。近年来由于生活质量的改善，NAFLD的发病率仍有上升趋势。目前认为NAFLD的主要发病机制是由于甘油三酯在肝细胞内沉积过多，使肝细胞应激、损伤和凋亡，与胰岛素抵抗及代谢综合征密切相关。NAFLD的诊断虽容易，但现阶段治疗上主要依靠调节饮食及生活方式，而非酒精性脂肪性肝炎(NASH)依然缺少有效的治疗药物。研究[3]表明，胆汁酸作为脂质代谢的关键调节剂，在NAFLD的发病机制中起着重要作用，法尼醇X受体(farnesol X receptor，FXR)主要通过调节胆汁酸的代谢来控制脂代谢，从而影响NAFLD。人类FXR的表达在回肠中最高，其次是肝脏、十二指肠、肾脏和结肠[4]，所分布的位置不一样，其功能也有所差异。肠道FXR(intestinal farnesol X receptor，iFXR)由于高表达、局限作用等优势成为NAFLD的潜在药物靶点。

1 iFXR简介

FXR于1995年被Forman等[4]正式命名，是一类可以由法尼醇及相关分子激活的核心受体，属于核受体超级家族的成员。FXR普遍的分布于影响胆汁酸代谢与转运的器官，如肝脏、肠道、肾脏，也可以分布在脂肪、心脏和肾上腺，所分布的位置不同，其功能也有所差异。

1.1 iFXR与NAFLD 研究[5-6]表明，FXR的激活能抑制脂质的合成，降低血清甘油三酯、胆固醇和肝脂肪变性、炎症及纤维化水平，FXR活化可能会减少NAFLD及NASH，而FXR的激动剂有望通过抑制肝细胞的炎症反应来抑制NAFLD进展为NASH，并应用到今后的治疗。目前，FXR激动剂包括天然配体[鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)]、半合成胆汁[厄贝酸酯(obeticholic acid，OCA)]或合成的非甾体类分子(GW4064、WAY-362450等已在临床试验中)，但OCA的Ⅲ期临床试验虽然表明能改善NASH的组织学特征，但也存在瘙痒、高胆固醇血症等不良反应[7]。而iFXR特异性激活后可局限作用于肠道，避免全身释放，从而减少全身副作用，因此具有较大的潜在药理学价值。iFXR信号传导的激活可以预防NAFLD[8]，但也有研究[9]表明，iFXR的缺乏能够改善饮食相关的肥胖、糖尿病和NAFLD。目前，关于iFXR对NAFLD及代谢性疾病的作用目前仍存在争议，且大部分实验数据源于动物研究，缺乏关于人体研究的相关数据。

1.2 iFXR与胆汁酸 胆汁酸作为FXR主要的配体，通过激活FXR和G蛋白偶联受体来调节脂质、葡萄糖和能量稳态[10]，其生理功能取决于各级胆汁酸的比例。胆酸(cholic acid，CA)和CDCA在人体内由胆固醇合成，并在经胆盐输出泵(bile salt hydrolase，BSEP)分泌到胆汁之前与甘氨酸和牛磺酸形成结合型胆汁酸。而在小鼠体内，CDCA可转化为α-和β-鼠胆酸(muricholic acid，MCA)。肠道细菌如拟杆菌等，含胆盐水解酶(bile salt hydrolase，BSH)，可分解结合型胆汁酸，含有7α-和7β-脱氢酶的肠道细菌分别将初级胆汁酸CA和CDCA转化为次级胆汁酸脱氧胆酸(deoxycholicacid，DCA)和石胆酸(lithocholicacid，LCA)，也可以将CDCA中的7α-羟基异构化为7β-羟基成为水溶性熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)[11]。

FXR作为一种感受器主要以负反馈的方式调节胆汁酸的肠肝循环。胆汁酸在肠道经基底外侧局部转运蛋白α/β(organic solute transporter α and β dimer，OSTα/β)从肠上皮细胞进入血液，随后通过基底钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白吸收至肝脏，肝细胞内的胆汁酸再激活肝脏FXR通过小异二聚体配体(small heterodimer partner，SHP)途径抑制胆固醇合成胆汁酸的关键酶——胆固醇7α-羟化酶(CYP7Al)和甾醇12α-羟化酶(CYP8B1)来调节胆汁酸合成[12]。在肠道，iFXR激活诱导成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor，FGF)15/19在肠上皮表达，经门静脉循环转运至肝脏与成纤维细胞生长因子受体4(fibroblast growth factor receptor 4，FGFR4)和β-klotho受体结合，从而抑制CYP7A1来抑制胆汁酸合成[5,13]。iFXR也可以通过诱导顶膜钠依赖性胆汁酸转运体和OST α/β的表达来增加胆汁酸在肠道的回吸收[14]。在NAFLD患者中，肝脏对FGF19的应答受损，而肠道中FGF19的产生不受影响，这种反应降低可能导致NAFLD肝脏脂质代谢进一步紊乱。

2 iFXR在NAFLD中的作用机制

2.1 iFXR对脂代谢的调节 iFXR缺乏的小鼠相比野生型在高脂喂养(high fat fed，HFD)时肝脏甘油三酯水平更低[9]。Jiang等[9]发现用抗生素或Tempol处理的HFD小鼠通过调节肠道微生物菌群，改变胆汁酸代谢，升高牛磺-β-鼠胆酸(tauro-β-amuricholic acid，T-β-MCA)水平抑制iFXR，进而减少血清神经酰胺水平及肝脏中的脂肪酸合成达到预防NAFLD的目的。肠道微生物菌群的改变可导致胆汁酸的种类改变，尤其是可以拮抗FXR的牛磺结合型胆汁酸[15]。肥胖人群肠道中富含厚壁菌，能代谢食物中难消化的多糖，产生短链脂肪酸，从而提高肠内容物的产能，并加速NAFLD相关的肥胖。厚壁菌与拟杆菌的比例增加可能是肥胖发病的主要机制[16]。此外，神经酰胺通过调节胆固醇调节原件结合蛋白(sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c)影响脂质的代谢，其水平与肝脏甘油三酯水平呈正相关[17]。iFXR激活诱导的FGF15/19除增加肝脏FGFR4/β-klotho信号减少胆汁酸合成外，通过抑制脂肪酸转位酶的表达减少甘油三脂的合成[18]。

由于疏水性胆汁酸脂溶性更强，故肠道胆汁酸的疏水性也会影响脂质的吸收。肠道直接分泌(transintestinal cholesterol efflux，TICE)通路是胆固醇由血液随粪便排除体外的途径，也是肠道调节胆固醇的转化的方式，粪便排泄胆固醇中约30%由此途径排出[19]。de Boer等[20]发现iFXR通过调节FGF15/19刺激TICE通路引起的胆固醇大量排泄，主要与亲水性胆汁酸比例增加后通过胆固醇转运异二聚体ATP结合盒亚家族G成员5/8的方式很大程度提高了通过TICE途径的胆固醇通量。同时，iFXR介导 FGF15/19信号传导致SHP磷酸化，从而抑制固醇调节转录因子2活性以抑制尼曼匹克c1型类似蛋白1的表达，从而抑制胆固醇的吸收[21]。

T-β-MCA为小鼠主要胆汁酸成分，而人体主要的胆汁酸是CA和CDCA，基于人和小鼠之间胆汁酸池组成差异显著，iFXR对脂质的调节是否也同样适用于人类尚待明确。仓鼠的胆汁酸及脂代谢较小鼠相比与人体更相似，最近一项关于仓鼠的研究[22]表明，抑制iFXR表达可以调节肠道微生物菌群介导的胆汁酸代谢从而改善肝脂肪变性。实际上，相比于体型偏瘦的人群，肥胖者iFXR的表达更高[23]。

2.2 iFXR对葡萄糖代谢的调节 用Tempol处理的HFD小鼠胰岛素抵抗及血糖水平改善，而iFXR缺陷小鼠给予Tempol治疗后未观察到此类现象，表明了iFXR在血糖及胰岛素调节中的重要作用[24]。iFXR缺陷小鼠表现出较低的HFD诱导的肥胖和胰岛素抵抗[9]。van Dijk等[25]发现全身FXR缺陷型小鼠口服葡萄糖吸收明显延迟，提示iFXR在近端小肠中葡萄糖吸收动力学中的作用，认为与大量葡萄糖进入肠黏膜细胞经葡萄糖-6-磷酸途径及FXR缺陷型小鼠中己糖激酶1和2高表达有关。iFXR和G蛋白偶联受体5(takeda G protein-coupled receptor 5，TGR5)在肠道L细胞中共表达，iFXR可通过调节TGR5表达刺激胰高血糖素样肽1(glucagon-like peptide 1，GLP-1)在肠内产生，从而促进胰岛素分泌并维持葡萄糖稳态[26]。但也有研究[27]显示，iFXR可抑制糖酵解作用来降低编码GLP-1的前胰高血糖素的表达。

血清FGF19水平与空腹血糖呈负相关[28]。FGF19被iFXR激活后可直接作用于肝细胞β-Klotho受体参与糖原合成[29]。近年来FGF19在减轻体质量、血糖及胰岛素的长期作用中相比肝脏、脂肪组织更依赖中枢神经的β-Klotho受体，FGF19用于治疗代谢性疾病药物也取决于他们进入和激活神经系统的能力，而急性降糖时在脂肪组织中β-Klotho受体的作用更显著[30]。缺乏iFXR的小鼠肠道厚壁菌群减少，尤其是具有BSH的乳酸杆菌[9]。研究[31]表明iFXR被激活后可调节肠道微生物菌群诱导拟杆菌的生长，由于拟杆菌其具有高BSH和7α-和7β-脱羟基酶活性，使CDCA和UDCA产生LCA，LCA再激活TGR5-cAMP信号传导以刺激L细胞分泌GLP-1，导致脂肪组织褐变，并改善胰岛素抵抗和葡萄糖代谢。肠道微生物菌群-FXR信号轴经神经酰胺影响糖代谢也通过诱导内质网应激减弱线粒体柠檬酸合酶活性，增加肝线粒体乙酰辅酶A水平和丙酮酸羧化酶活性，从而增加空腹血糖水平[32]。

2.3 iFXR对NASH的调节作用 全身FXR缺乏的小鼠在iFXR激活后可通过减少cyclinD1的表达，减少信号传导和转录激活因子3的激活，并减少胶原蛋白的沉积，以减少肝脏的炎症和纤维化[33]。最近一项研究[34]发现，肝活检诊断为NASH的肥胖女性患者iFXR表达水平明显低于肝组织正常的肥胖女性。既往研究[35]表明，NASH患者循环中的FGF19水平下降，进一步表明失调的FGF19表达可能有助于控制NASH相关进行性肝病的机制。最近一项关于NASH患者的Ⅱ期临床试验[36]表明，用FGF19类似物NGM282可减少肝脏脂肪含量及肝酶。与FGF19类似，NGM282通过FGFR4/β-klotho受体复合物有效抑制CYP7A1的表达，降低胆固醇分解代谢[37]。动物实验[38]表明，NGM282不仅抑制胆汁酸合成的经典途径，还抑制脂肪酸合成，再通过消除或降低肝脏胆汁酸毒性和脂毒性预防NAFLD的进展，明显改善NAFLD相关的所有组织学特征。

3 iFXR靶向药物研究现状

3.1 iFXR激动剂 Fexaramine(Fex)为目前常用的肠道限制性FXR激动剂，口服基本不吸收。Fang等[8]用FEX激活iFXR后，通过增加产热、线粒体生物合成和脂肪酸氧化基因的表达来控制饮食导致的体质量增加；同时降低炎性细胞因子水平，上调β-肾上腺素能信号传导来促使白色脂肪的褐变。而最近一项研究[31]发现，与对照组相比，FEX组小鼠血清GLP-1、FGF21水平增加，胰岛素和葡萄糖耐量改善和白色脂肪组织的褐变，而口服抗生素治疗后消除了FEX对GLP-1的诱导和脂肪组织褐变。FEX作为iFXR的激动剂还通过调节肠道微生物菌群激活TGR5-GLP-1信号传导改善代谢，成为NAFLD、糖尿病和肥胖症潜在的靶向药物。Wang等[39]提出一种新型的iFXR激动剂FEX-3，作为FEX的一种衍生物具有更好的肠道限制性和组织选择性，主要于回肠吸收，仅激活肠道FXR不影响肝脏及其他组织的FXR，且不进入血液循环。此外，FEX-3诱导FXR下游基因SHP和BSEP的表达较FEX显著，对CYP7A1的抑制作用也更明显，目前药理学动物实验也正在进行中。

3.2 iFXR抑制剂 研究[9]发现，T-β-MCA通过抑制iFXR减少血清神经酰胺水平及肝脏中的脂肪酸合成，进而预防HFD诱导的NAFLD。T-β-MCA是小鼠中的天然FXR拮抗剂，改善肝脏脂肪样变性与胰岛素抵抗，也有报道[40]显示，甘氨熊去氧胆酸脱氧胆酸在人体中充当FXR拮抗剂。用Tempol或者抗生素处理的HFD小鼠同对照组相比，肝脏甘油三酯含量、iFXR及血清神经酰胺水平减少，T-β-MCA增加；而缺乏iFXR的HFD小鼠甘油三酯在肝脏积聚的水平明显低于未敲除iFXR的小鼠[9]。神经酰胺与胰岛素抵抗、肝脏甘油三酯水平相关[17]。使用iFXR抑制剂及iFXR缺乏的小鼠其体内米色脂肪(同棕色脂肪类似，米色脂肪亦能增加代谢、减少肥胖)含量增多[14]。研究者[9,11,14]认为，iFXR的缺乏能预防NAFLD形成，主要是通过更改胆汁酸组分、肠道菌群比、脂肪类型，调整神经酰胺水平以增加FXR抑制剂T-β-MCA从而减少脂肪酸在肝脏的合成。作为T-β-MCA的衍生物，甘氨酸-β-巯基乙酸被证明是一种肠选择性FXR抑制剂，可减少降低厚壁菌门与拟杆菌的比例并抑制BSH活性使肝脏甘油三酯的生成减少来改善HFD诱导的肥胖和胰岛素抵抗，也通过降低神经酰胺水平降低来预防或逆转HFD诱发的肥胖、胰岛素抵抗和肝脂肪变性[21]。

4 小结

综上所述，iFXR的激活有利于改善NAFLD肝脏的脂肪变性及炎症。但人类FXR与小鼠FXR存在物种差异，其对于NAFLD及NASH进展也有差异，不宜完全采用小鼠的模型来模拟人体。iFXR激动和(或)拮抗作用的长期影响尚待进一步评估，目前药物的发现及发展均依赖于啮齿动物模型，这样的研究可能存在一定的缺陷性，需要大量人体相关的数据进一步明确iFXR与NAFLD的关系，以拓展iFXR的实际药用价值。