胆汁酸及其受体:肝脏炎症的调节剂和治疗靶点
摘要
胆汁酸参与肠乳、消化、吸收脂质和脂溶性维生素。当胆汁酸浓度过高时，如胆汁淤积性肝病，会损害细胞并引起炎症。在20年前发现胆汁酸受体后，胆汁酸被认为是信号分子。胆汁酸及其受体除了具有调节胆汁酸、外生物和营养物质代谢的作用外，还具有免疫调节特性，并被认为是肝脏炎症性疾病的治疗靶点。这篇综述聚焦于影响肝脏炎症的胆汁酸相关信号通路，并概述了这些通路调节剂在治疗胆汁淤积性和自身免疫性肝病中的临床前和临床应用。
-------------------------------------------------
在人体内，初级胆汁酸胆酸(CA)和鹅去氧胆酸(CDCA)在肝脏中由胆固醇合成，并作为胆汁成分分泌到十二指肠。在小肠中，胆汁酸有助于脂肪、胆固醇和脂溶性维生素的吸收，并作为胆汁酸受体的配体协调胆汁酸、脂质和能量代谢。肠道菌群将初级胆汁酸CA和CDCA分别转化为二级胆汁酸去氧胆酸(DCA)和胆石酸(LCA)。在小鼠中，CDCA也可以转化为绒毛胆酸(MCA)，这使得小鼠胆汁比人类胆汁更亲水。少量(~ 5%)胆汁酸在粪便中丢失，而剩余的在回肠中被主动再吸收(通过依赖根尖钠的胆汁酸转运体ASBT偶联胆汁酸)或在结肠中被动再吸收(去消化胆汁酸)。
当胆汁酸在回肠中重新吸收时，胆汁酸与核受体法尼索样X受体(FXR)结合，该受体调节参与胆汁酸摄取和外排的基因表达，防止胆汁酸积累，并与其他核受体交叉信号，调节胆汁酸、外源生物和营养物质的代谢。重要的是，胆汁酸结合肠道FXR诱导成纤维细胞生长因子19 (fibroblast growth factor19, FGF19)的产生，FGF19与再吸收的胆汁酸一起通过门静脉循环到达肝脏，抑制肝胆汁酸的合成，有效地提供了维持胆汁酸池稳态的负反馈机制。肝脏中表达的FXR进一步调节胆汁酸合成和营养物质信号转导。
从门静脉循环返回的胆汁酸和体循环中的胆汁酸被肝细胞Na+依赖的牛磺胆酸共运输肽(NTCP)吸收，并与新合成的胆汁酸一起通过胆盐出口泵(BSEP)分泌到小管中。从而完成其肠肝循环(图1)。
图1
胆汁经胆管上皮修饰后分泌于十二指肠完成消化功能。在肠道菌群的作用下，初级胆汁酸被修饰成二级胆汁酸。胆汁酸大部分被回肠ASBT重新吸收，通过门静脉循环返回肝脏。在肠道重新吸收时，胆汁酸激活FXR-FGF19，负向调节肝脏中胆汁酸合成。在胆汁淤积性肝病中，肠-肝循环的不同步骤可能被靶向来拮抗胆汁酸积累的影响。图中是已报道的正在试验或已批准的药物，其作用是:(1)中断肠肝循环，(2)减少胆汁酸摄取，(3)减少胆汁酸合成，(4)增加胆汁酸流量，降低胆汁酸疏水性。
ASBT:根尖钠依赖性胆汁酸转运蛋白;BAs:胆汁酸;FXR: farnesoid X受体;FGF19:成纤维细胞生长因子19;nor-UDCA: nor-ursodeoxycholic酸;NTCP: Na+依赖性牛磺胆酸共转运肽;UDCA:熊去氧胆酸。
胆汁酸及其受体除了在脂肪吸收和营养信号传导方面的作用已得到充分研究外，还有助于调节免疫。胆汁酸与免疫之间的相互作用是多方面的，包括胆汁酸与细胞以及依赖或独立于胆汁酸受体相互作用的免疫相关通路的物理化学相互作用，以及胆汁酸与肠道菌群之间的相互作用。这篇综述的范围是概述影响肝脏炎症的胆汁酸相关信号通路，并回顾这些通路和受体的调节剂在治疗胆汁淤积性和自身免疫性肝病中的临床前和临床证据。
胆汁淤积与胆汁酸积累的关系
在胆汁淤积性疾病中，肝脏内胆汁酸水平升高会导致损伤和炎症，进而发展为纤维化和肝硬化。胆汁酸积累导致肝损伤的确切机制尚未完全阐明，可能是多因素的，在不同类型的胆汁淤积疾病中是不同的。胆汁酸是具有不同疏水性的两亲性分子，其中熊去氧胆酸(UDCA)亲水性最强，CA、CDCA、DCA、LCA疏水性逐渐增强。
总之，有证据支持胆汁酸对肝细胞的直接细胞毒性作用，特别是在胆汁淤积性损伤的急性期，而对胆管细胞的损伤似乎主要是针对紧密连接和基底膜。肝细胞死亡可能引发影响其他肝细胞类型的炎症反应，进而进一步放大炎症。与细胞死亡无关，有证据支持胆汁酸在肝细胞中诱导前炎症反应，以及在胆管细胞和星状细胞增殖中发挥作用。有趣的是，在不同的细胞类型中描述了不同的信号通路，强调了对胆汁酸过载的反应的多因子性，最终导致胆汁淤积性肝损伤(图2)。
图2
胆汁淤积性和自身免疫性肝病中的胆汁酸受体与炎症
胆汁酸的免疫调节机制是最近才被研究的，因为人们发现胆汁酸的大部分生物作用是通过调节胆汁酸受体介导的。本文回顾了胆汁酸受体(FXR, TGR5和PXR)在调节炎症中的作用，以及评估胆汁酸受体在肝脏疾病治疗中的效用的临床前和临床证据。
FXR
Farnesoid X受体(FXR, NR1H4)是一种核受体，对营养稳态至关重要。其主要的内源性配体是胆汁酸，其FXR的激活效力顺序为CDCA > DCA > LCA > CA
图（3）
FXR活化对肝脏炎症的影响。黑色是激活箭头，红色是抑制箭头。
临床前研究
FXR激动剂被认为是一种治疗胆汁淤积性肝病的干预手段，因为它有可能通过调节胆汁酸的合成和转运体来阻止胆汁酸的积累。在胆汁淤积期间，胆汁酸转运蛋白的表达被调节，以防止胆汁酸在肝细胞中积累。
临床研究
已经进行或正在进行临床试验的FXR激活剂是甾体FXR激动剂obetomcholic acid (OCA)和非甾体FXR激动剂cilofexor, tropifexor和MET409。
到目前为止，在对UDCA反应不足的PBC患者中进行的大量OCA临床试验显示，OCA改善了肝酶。因此，对于对UDCA反应不充分的PBC患者，OCA被推荐作为UDCA之外的二线治疗，对于对UDCA不耐受的患者，OCA被推荐作为一线治疗。FDA不建议对晚期肝硬化的PBC患者使用OCA，因为有25例报告与OCA使用相关的肝功能失代偿或衰竭。
FXR调节是治疗各种肝脏疾病的一个很有前途的治疗途径，OCA批准PBC和许多正在进行的临床试验都强调了这一点。然而，FXR激动剂的副作用是一个挑战，其长期疗效仍需进一步研究。FXR调节在各种肝脏疾病中的作用机制也有待进一步阐明。
FGF19
胆汁酸信号传导并不局限于肝脏。实际上，主要的部分是在肠道中进行的。FGF19是一种重要的激素，可以充分了解胆汁酸激活(盘和肠道)FXR的影响，因为它主要是在回肠中响应胆汁酸激活FXR而产生的。从回肠经肠肝循环到达肝脏后，FGF19通过结合成纤维细胞生长因子受体4 (FGFR4)及其辅受体β-klotho (KLB)发挥作用，这两种受体大多在肝脏中共同表达。在肝细胞中，FGF19通过抑制主要胆汁酸合成酶胆固醇7-a-羟化酶(CYP7A1)下调胆汁酸合成[113]，这一特性可用于预防胆汁酸超载相关的肝损伤。
TGR5
TGR5 (GPBAR1)是普遍表达的g蛋白偶联受体。GPBAR1 mRNA在胆囊和单核细胞中表达最高。在肝脏中，GPBAR1由胆管细胞、肝内和肝外、Kupffer细胞、窦状内皮细胞、活化的肝干细胞、NTK细胞和肝细胞表达。在肠道中，GPBAR1主要由结肠的肠道内分泌细胞和小肠的杯状和Paneth细胞表达。已知的内源性TGR5配体是胆汁酸，具有激活TGR5的活性LCA > DCA > CDCA > CA。肠道菌群产生的次级胆汁酸是TGR5的首选配体。
临床前研究
Tgr5 /小鼠对lps诱导的肝炎症更敏感，相反，野生型小鼠经Tgr5激动剂治疗后肝炎症得到改善。Tgr5 /小鼠具有更小、更疏水的胆汁酸池，在部分肝切除术后也表现出更严重的肝损伤和炎症，可通过消胆胺治疗(一种胆汁酸结合树脂，可中断胆汁酸的肠肝循环)和Kupffer细胞耗尽来减轻。
临床前研究令人鼓舞的结果表明，由于其抗炎特性，TGR5激动剂是治疗自身免疫性肝病的一种有吸引力的治疗方法。需要进一步的研究来确定肝脏疾病中TGR5的表达水平，这可能决定了TGR5激动作用的成功。在多囊性肝病中，TGR5的拮抗作用而非激动作用可能有助于减少囊肿的生长，在胆管癌中可能有助于减少细胞增殖和细胞凋亡的抵抗。不幸的是，TGR5调节剂的临床应用由于其无处不在的表达而产生的潜在的系统性副作用而受到阻碍，因此，临床前结果的转化在很大程度上尚不确定。
PXR
孕烯激活受体(PXR, NR1I1)是一种核受体，主要在肠上皮细胞和肝细胞中高度表达。PXR可以被多种结构上不同的配体激活，如外来生物、天然和合成类固醇，包括次级胆汁酸胆石酸(LCA)。众所周知，PXR信号通路可以调节药物代谢酶和转运蛋白(DMET)的表达，从而促进异种生物的代谢、转运和清除，这一功能与雄甾烷受体(CAR, NR1I3)共享。PXR除调节DMET外，还参与能量稳态、胆汁酸代谢、炎症调节等。
胆汁淤积性肝病的胆汁酸相关治疗
对于胆汁淤积性肝病，与胆汁酸相关的治疗旨在(a)减少肝胆汁酸积累，(b)降低胆汁酸毒性，(c)促进胆汁流动，(d)减少炎症。
至于(a)减少肝脏胆汁酸积累,一种方法是减少胆汁酸池大小通过打断胆汁酸肝肠循环(图1)。这可以通过胆汁酸结合树脂(如消胆胺,用于胆汁郁积的瘙痒和高胆固醇血症)或通过抑制肠道ASBT,这些处理增加了粪便中胆汁酸的流失。这种治疗策略类似于在PFIC和Alagille病患儿中实施的部分胆道外转流。ASBT抑制剂可改善小鼠的胆汁淤积性损伤和PBC患者的胆汁淤积性瘙痒。ASBT抑制剂maralixibat最近被批准用于治疗Alagille综合征患者的胆汁淤积性瘙痒症，而用于其他胆汁淤积性疾病的试验正在进行中。最常见的副作用是腹泻和腹痛。脂溶性维生素缺乏也有报道，肠道吸收需要胆汁酸。除了胆汁酸结合树脂和ASBT抑制外，抑制肝脏NTCP可能会减少肝细胞对胆汁酸的摄取。由于肝细胞NTCP是D型肝炎病毒(HDV)的入口受体，NTCP抑制剂bulevirtide最近在欧洲被批准用于治疗伴有代偿性肝病的HDV RNA阳性患者的慢性HDV感染。在胆汁淤积性肝损伤小鼠模型中，布利韦肽通过减少胆汁酸排出量和增加胆道脂质排出量来减轻肝损伤。如前所述，可以通过FXR和PXR激动剂和重组FGF19来降低肝脏胆汁酸的合成(图1)。FXR激动剂OCA已被批准用于PBC患者，如前所述。
在(b)降低胆汁酸毒性和(c)促进胆汁流动方面，胆胆汁酸成分可以通过UDCA、TUDCA和norUDCA调节，使胆汁疏水性降低，从而降低细胞毒性，也可以通过NTCP抑制，提高磷脂/胆汁酸比值[200，(T)UDCA和norUDCA进一步促进富含碳酸氢盐的胆汁流动。特别是，norUDCA可以脱离肝接合，因此可以被动地被胆道上皮细胞重新吸收，并返回肝细胞进行再分泌(胆肝分流)。无论是肝细胞的再分泌，还是norUDCA再吸收后碳酸氢盐分泌进入胆汁，都可以增加胆汁流量。UDCA被批准用于PBC、妊娠胆汁淤积和胆固醇胆囊结石溶解。UDCA也用于PFIC3、囊性纤维化相关肝病(CFLD)和PSC，但由于缺乏大型临床试验，长期疗效不确定。norUDCA作为PSC的一种治疗方法正在一项3期研究(NCT03872921)中进行评估，该研究在一项2期研究中取得了良好的结果。(d)减轻炎症，除抗炎和免疫调节剂外，胆汁酸相关靶点包括肝脏FXR、PXR和TGR5激动剂，如前几节所述。有趣的是，norUDCA的免疫调节作用最近在Mdr2 - / -小鼠和感染非溶细胞淋巴细胞性脉络脑膜炎病毒(LCMV)的小鼠(非胆汁淤积性肝损伤模型)中得到证实。norUDCA通过调节CD8+细胞中mTORC1的活性，削弱了活化诱导的CD8+细胞代谢重编程，并显著缓解肝脏炎症。UDCA也有抗炎作用，其他文献报道。除了胆汁淤积性疾病，靶向FXR、FGF19和TGR5信号通路也显示出对NASH治疗的重要疗效。
根据胆汁淤积的类型，结合几种治疗方法可能会获得最大的好处。在适当的时间选择正确的治疗方法也很重要。因此，在肝脏对胆汁淤积的适应(包括抑制胆汁酸合成)尚未建立的时候，最好尽早使用降低胆汁酸合成的药物。
胆汁酸通过提供饲料基质和发挥抗菌活性来塑造肠道微生物群。反过来，肠道微生物组通过进行改变初级胆汁酸的酶活性(例如去连接和去羟化)塑造胆汁酸池组成，导致胆汁酸与胆汁酸受体具有不同的亲和性，从而影响胆汁酸受体信号转导。肠-肝轴与几种肝脏疾病的病理生理学有关，肠道微生物群在几种肝脏疾病中发生改变。因此，调节肠道微生物群是一种潜在的治疗方法，可以通过饮食变化、益生元、益生菌、抗生素以及粪便微生物群移植和噬菌体来实现。肠道菌群在肝脏疾病中的相关性最近被回顾。
结论
胆汁酸及其受体在肝脏疾病中调节炎症。一方面，胆汁淤积导致肝细胞损伤，具有促炎作用(图2)。另一方面，胆汁酸激活胆汁酸受体，通过抑制NF-κB信号通路和NLRP3炎症小体发挥抗炎作用。其他途径(图3和图4)。临床前研究发现，通过调节胆汁酸受体获得的其他抗炎作用来自于其调节胆汁酸稳态的作用，这有可能减轻胆汁淤积。临床研究批准了几种胆汁酸受体和胆汁酸相关治疗，如奥贝胆酸、UDCA和ASBT抑制剂maralixibat。大量的临床试验正在进行中，特别是FXR激动剂和重组FGF19(图1)。然而，胆汁酸受体调节剂和其他胆汁酸相关治疗的临床使用受到其(潜在的，长期的)副作用的阻碍，这些副作用源于无处不存在的胆汁酸受体表达。目标信号通路的宽度，或两者兼有。这对TGR5调制器来说是一个挑战。随着特定通路调节器的开发，克服这些挑战的第一步正在进行中。核受体配体和胆汁酸的联合治疗具有不同的治疗效果也可能是有趣的。在设计胆汁淤积性肝病临床试验时需要考虑的另一个方面是疾病过程的解剖异质性和胆汁淤积性肝病的“上升”发病机制，如Jansen etal.[11]所讨论。与临床试验一样，临床前研究对于进一步表征胆汁酸受体调节的下游作用以及阐明各种肝脏疾病中的作用机制仍然至关重要。
联系客服
