成纤维细胞生长因子21治疗非酒精性脂肪性肝病的临床研究进展及相关机制

安梓铭 孙沁梅 辛鑫 胡义扬 冯琴

NAFLD是指除外酒精和其他明确的肝损伤因素所致的、以肝细胞内脂肪过度沉积为主要特征的临床病理综合征，疾病谱包括非酒精性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝纤维化、肝硬化甚至肝癌(HCC)，在我国的发病率已达到29.2%，取代病毒性肝炎成为目前最常见的慢性肝病[1]。尽管在全球范围已完成多项新药研发的临床试验，并不断有新的试验开展，但尚无公认的获批的治疗药物上市。近年来，两项有关FGF21类似物(Pegbelfermin[2]和Efruxifermin[3])二期临床试验的成功，逐步证明了FGF21作为治疗NAFLD新药的潜力并使其成为新的研究热点。因此，本文通过对FGF21类似物治疗NAFLD临床研究进展及相关机制研究进展进行综述，以全面介绍FGF21在NAFLD研究领域的研究进展。

一、FGF21

FGF21为FGF家族中的一员，首次发现于2000年。人类FGF21基因(编号26291)位于第19号染色体(19q13.33)上并含有3个外显子，其编码蛋白由208个氨基酸组成[4]。FGF21主要在肝脏、脂肪组织和胰腺中表达，在骨骼肌中也有少量表达，循环中的FGF21主要来自肝脏，并与肝脏中FGF21的表达量呈正相关[5]。

作为一种多肽激素，FGF21主要通过与成纤维细胞生长因子受体(FGFR)结合以内分泌、旁分泌和自分泌的方式起作用。FGF21与FGFR的结合需要β-Klotho协同受体的参与。β-Klotho的表达具有特异性[5]，主要在脂肪组织、肝脏、胰腺和中枢神经系统中表达，导致FGF21的靶向作用也具有特异性。FGF21、FGFR和β-Klotho形成的复合物能够进一步激活细胞外信号调控蛋白激酶(ERK)1/2、Akt等信号通路，从而发挥其生物学效应[5]。此外，脂联素(adiponectin)也被证实是FGF21发挥生物学效应的重要下游因子[6]。

在禁食或者游离脂肪酸诱导时，肝脏中的FGF21会受到过氧化物酶体增殖激活物受体α(PPARα)信号通路的激活而上调。此外，在高糖状态或氨基酸缺乏时，肝脏中的FGF21还会受到碳水化合物反应元件结合蛋白(ChREBP)或一般性调控阻遏蛋白激酶2(GCN2)的调控而表达增加[7]。

在肥胖、NAFLD或2型糖尿病(T2DM)患者中，可以观察到血清中FGF21水平显著升高。NASH患者中，FGF21表达量的升高与肝纤维化的加剧呈正相关，提示FGF21可反映疾病的进展程度[8]。NAFLD或NASH患者中很可能存在与胰岛素抵抗(IR)类似的FGF21抵抗[9]。最新的研究表明[10]，肝脏p38的持续激活会导致β-Klotho的泛素化和降解，也为FGF21抵抗提供了新的证据。有关FGF21抵抗的另一种解释认为，FGF21可能被成纤维细胞活化蛋白(FAP)水解或切割影响了其完整性，进而影响了功能[11]，使其表达量升高。FGF21与NAFLD之间的关系越来越受到研究者们的关注，无论是基础研究还是临床研究都证实FGF21治疗NAFLD的疗效。

二、 FGF21类似物治疗NAFLD临床研究进展

目前，多项有关FGF21治疗NAFLD的临床研究正在进行，其中两项IIa期临床研究结果已公布。天然形式FGF21的药代动力学特性较差，半衰期只有0.5～1.5 h，并不适合直接成药应用于临床[12]。已公布结果的两项临床研究用药均为FGF21类似物，以延长其半衰期。

(一)聚乙二醇化FGF21类似物，Pegbelfermin (BMS-986036) Pegbelfermin(BMS-986036)是一种聚乙二醇偶联(PEGylated)的人FGF21的重组类似物。在动物模型证实疗效的前提下，Ⅱ期临床研究结果证实FGF21治疗肥胖和T2DM的疗效[13]。

2018年Sanyal等报道了Pegbelfermin治疗NASH的IIa期临床试验结果[2]。该研究是一项多中心、随机双盲、安慰剂对照试验，75名受试者按照1∶1∶1的比例被随机分配到10 mg/d用药组(n=25)及20 mg/周用药组(n=24)和1次/d安慰剂组(n=26)中，皮下注射给药，持续16周。试验的主要终点是治疗16周后磁共振质子密度脂肪分数(MRI-PDFF)所测得的肝脏脂肪含量较基线绝对值的变化以及药物的安全性和耐受性。结果显示，与安慰剂相比，两用药组受试者肝脏脂肪含量均显著下降(10 mg/d，-6.8%vs-1.3%，P=0.0004； 20 mg/周剂量组，-5.2%vs-1.3%，P=0.008)。事后分析发现，两用药组均有50%以上的受试者肝脏脂肪含量相对减少≥30%(10 mg/d剂量组，56%，P=0.0318；20 mg/周剂量组，54%，P=0.0219)。同时，16周后用药组受试者血清N末端III型胶原前肽(PRO-C3)水平、ALT、AST活性较安慰剂组均显著降低，adiponectin水平明显升高。在安全性方面，无严重不良事件发生。目前，Pegbelfermin的IIb期临床试验正在进行中。

(二)Fc-FGF21融合蛋白，Efruxifermin(EFX) Efruxifermin(EFX)是一种将人体免疫球蛋白IgG1的Fc片段与人FGF21连接所得到的融合蛋白。与大多数FGF21类似物相比，Efruxifermin的作用时间更长，半衰期为3～3.5 d。一项针对T2DM受试者的研究显示，Efruxifermin可以降低受试者甘油三脂(TG)水平，并且改善血糖[14]。

2021年Harrison等人[3]报道了该药物针对NASH受试者的IIa期临床试验的结果。在此随机、双盲、安慰剂对照试验中，80名受试者按照1∶1∶1∶1的比例被随机分配到安慰剂组(n=21)、Efruxifermin 28 mg(n=19)、50 mg(n=20)及70 mg(n=20)/周组中，皮下注射给药16周。主要终点为治疗12周时肝脏脂肪含量较基线时的绝对变化值。结果显示，各用药组较安慰剂组肝脏脂肪含量均有显著的下降(-12.3%、-13.4%和-14.1%vs0.3%，P<0.0001)。同时，三组中分别有25%、53%和67%的受试者肝脏脂肪含量恢复正常(肝脏脂肪含量≤5%)。同时，用药组受试者血清ALT、AST、GGT活性均随时间显著降低。在安全性方面，Efruxifermin同样具有良好的耐受性。基于以上研究结果，Efruxifermin先后在2020年10月和2021年10月获得了EMA的优先药物称号以及FDA的快速通道资格，其后续的研究结果值得期待。

三、FGF21调控NAFLD的相关机制

FGF21类似物治疗NAFLD临床试验取得良好结果，是基于前期大量基础研究证实FGF21具有显著改善NAFLD的作用，其相关的药理机制也被逐步揭示(图1)。

糖脂代谢异常被认为是NAFLD早期发生的病理基础，会导致肝脏脂肪变性的发生，进一步受到内质网应激、氧化损伤、炎性因子、肝星状细胞活化等因素的“多重打击”，最终导致肝细胞损伤、炎症、纤维化等改变，使疾病逐渐进展为NASH、肝纤维化、肝硬化甚至肝癌。FGF21的作用与以下机制相关：

(一)改善脂质代谢 FGF21被证实能从多个方面改善肝脏脂质代谢：①抑制肝脏脂肪从头合成。Zhang等人[15]发现，FGF21可以抑制固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP-1c)加工和核易位关键基因的转录水平，降低成熟SREBP-1c蛋白量，从而抑制脂肪的从头合成；②促进肝脏脂肪酸的氧化。Fisher等[16]研究发现，FGF21能够激活两个关键过程，促进肝细胞脂肪酸氧化：①上调长链脂酰辅酶A合成酶(ACSL)和脂肪酸转运蛋白(FATP)表达，增加胞质中酰基CoA合成酶的活性，从而更有效地将脂肪酸激活为酰基CoA；②提高过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子-1α(PGC-1α)和PPARα的表达，从而促进脂肪酸线粒体的β氧化；③抑制脂质向肝脏输送。Zarei等人[17]发现，FGF21能够抑制肝脏极低密度脂蛋白受体(VLDLR)的表达，从而减少肝脏中TG的积累；④促进肝脏脂肪细胞的脂噬，减少脂肪沉积。Zhu等人[18]观察到，FGF21能够显著提高脂噬相关的关键基因如自噬效应蛋白(Beclin-1)、 自噬相关蛋白12(ATG12)和微管相关蛋白1轻链3B(LC3B)的mRNA水平；⑤除直接调控肝脏脂肪代谢之外，FGF21还能够促进白色脂肪棕色化[19]，上调棕色脂肪中产热基因如解偶联蛋白1(UCP1)的表达，增加能量消耗，进而调节全身脂质代谢，改善NAFLD。

图1 FGF21调控NAFLD相关机制

(二)改善糖代谢 FGF21可以作用于脂肪组织、胰腺、肝脏、骨骼肌、下丘脑等器官，多途径调控机体糖代谢：①增加脂肪细胞对葡萄糖的摄取，改善糖代谢和胰岛素抵抗(IR)[5]。研究发现[20]，FGF21可激活脂肪细胞中PPARγ，进而激活脂肪细胞中adiponectin表达，促进脂肪细胞葡萄糖转运蛋白4(GLUT-4)由细胞质迁移到细胞膜，增加脂肪细胞对葡萄糖的摄取，降低血糖水平。同时，FGF21还可以通过上调脂肪细胞中葡萄糖转运蛋白1(GLUT-1)的表达，以不依赖胰岛素信号通路的方式增加脂肪细胞对葡萄糖的摄取，发挥降糖作用[21]；②保护胰岛β细胞，FGF21被证实能够抑制细胞因子诱导的胰岛β细胞的凋亡[22]。此外，Singhal等人[23]发现FGF21还能够改善高脂诱导的胰岛β细胞损伤；③在肝脏中，FGF21能够刺激下游Ras-Raf-丝裂原活化蛋白激酶信号通路，诱导肝脏内PGC-1α基因的表达，进一步激活PPARα的转录活性，从而调节糖异生，以维持血糖的稳定[21]；④促进骨骼肌对葡萄糖的摄取[9]；⑤作用于神经系统，通过抑制下丘脑室旁核(PVN)，以减少糖的摄入[9]。

(三)改善炎症与应激损伤 FGF21被证实可以通过抑制炎症相关通路和调节免疫细胞等方式改善炎症。①Yu等人[24]的研究结果显示，在脂多糖(LPS)诱导的巨噬细胞激活模型中，FGF21可以通过增强核因子E2相关因子2(Nrf2)介导的抗氧化能力和抑制核因子κB(NF-κB)信号通路发挥抗炎作用；②FGF21在体内还能够抑制免疫细胞的招募和激活。Bao等人[25]发现，FGF21能够抑制NASH模型小鼠辅助性T细胞17(Th17)的募集以及白细胞介素17(IL17A)的分泌，并且此过程由adiponectin介导。

除抑制炎症外，FGF21还能够减少线粒体氧化、内质网应激等损伤而改善NAFLD：①抗线粒体氧化应激。Yu等人[26]发现，FGF21可以激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(PKB/Akt)信号通路，增强Nrf2介导的抗氧化能力和细胞凋亡，从而保护小鼠肝脏免受氧化应激的影响。Chau等[27]发现，FGF21能够激活腺苷酸激活蛋白激酶(AMPK)-沉默信息调节因子2相关酶1 (SIRT1)信号通路，从而增强线粒体活性及其氧化能力；②减轻内质网应激。Jiang等人[28]发现，FGF21能够抑制真核启始因子2α(eIF2α)-激活转录因子4(ATF4)信号通路，从而减轻由于内质网应激而导致的脂毒性和TG的积累。

(四)改善纤维化 FGF21还能够起到改善肝纤维化的作用。Xu等人[29]发现，FGF21可以减轻二甲基亚硝胺(DMN)诱导的小鼠肝纤维化。使用FGF-21处理后转化生长因子-β(TGF-β)的表达、Smad2/3的磷酸化、NF-κB的活化和NF-κB抑制蛋白(IκBα)的表达水平均出现了显著的下调，进而抑制肝星状细胞(HSC)的活化。此外，Meng等[30]发现，FGF21可以改善血小板衍生生长因子-BB(PDGF-BB)诱导的HSC激活模型，阻断PDGF-BB-瘦素(leptin)轴。研究显示，FGF21能够显著下调leptin信号通路相关蛋白如细胞外调节蛋白激酶(ERK)、信号传导及转录激活蛋白3(STAT3)和TGF-β的表达，同时能够上调上游Nrf2和细胞因子信号转导负调控因子3(SOCS3)的表达。推测FGF21在可以通过Nrf2和SOCS3途径调控leptin-STAT3轴抑制HSC活化。同时Xu等[29]发现，FGF21还能够增加半胱氨酸蛋白酶3(Caspase-3)的表达，降低B淋巴细胞瘤2基因(Bcl-2)/Bcl2-associated X蛋白(Bax)比值，使活化的HSC发生凋亡，从而抑制纤维化。

(五)抑制NASH相关肝细胞癌的发生 FGF21被证实参与NASH相关肝细胞癌的发生。Singhal等人[31]发现，在FGF21敲除的小鼠中，经过52周的高脂高蔗糖饲料喂养，敲除组小鼠(78%)进展为肝细胞癌(HCC)的比例明显高于野生型小鼠(6%)。Zheng等人[32]发现，FGF21敲除后加重了Toll样受体4(TLR4)介导的肝细胞IL-17A上调，进而促进NASH向HCC转化，提示了FGF21潜在的抗癌机制。

四、总结

NAFLD的发病率逐年升高，针对不同靶点的药物开发正在不断开展。虽然FGF21的生物学机制(如FGF21抵抗)及调控NAFLD的相关原理尚未被完全揭示，但现有研究已证实FGF21治疗NAFLD的机制具有多途径调节的特点，调控糖脂代谢异常的同时，还能改善炎症、抗应激损伤、抗纤维化和抑制NASH相关的HCC的发生。更为重要的是，已公布的结果显示FGF21类似物治疗NAFLD有显著的临床疗效，提示其成为NAFLD新药的潜力。在这两项临床试验中，Pegbelfermin和Efruxifermin均能够在较短时间内显著减少受试者的肝脏脂肪含量，并且对转氨酶活性也都有着明显的抑制作用。通过比较两研究发现，相较于Pegbelfermin，Efruxifermin表现出更为优异并且更快速降低肝脏脂肪含量的能力。安全性方面，虽然有研究报道在动物模型中FGF21干预会导致小鼠骨丢失[33]，但两临床研究中均未提示发生骨密度减少的情况。尽管如此，FGF21长期用药的安全性还需通过更长时间的队列研究来证实。虽然Pegbelfermin和Efruxifermin都达到了各自的主要疗效评价指标，然而现阶段研究只处于IIa期的临床试验阶段，受试者样本量相对较少，试验终点也为探索性临床试验终点，并且缺少组织学评价。综上，FGF21相关临床与基础研究值得继续开展，FGF21类似物能否最终成药获批上市值得期待。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。