胆汁酸对肝硬化疾病进展及治疗的意义

刘宁 周莹群

肝硬化已经成为全球第11个最常见的死亡原因[1]，严重影响人们的生活质量及生存时间。胆汁酸(bile acid, BA)具有促进肠道消化吸收脂肪及其他亲脂性营养物质的作用，此外，BA也是重要的信号分子，能通过活化细胞内的核受体及细胞表面G蛋白偶联的受体，调节糖代谢、能量代谢、炎症反应、肠道细菌等诸多方面[2]。近年来不少研究表明，BA还参与了肝硬化的疾病进程，与肝硬化并发症的形成有关[3-4]，通过对BA的调节能有效改善患者肝功能及预后[5]。现将从BA在肝硬化的进展以及治疗中作用进行总结和综述。

一、胆汁酸的代谢

BA由胆固醇在肝脏经一系列酶促反应生成，经典途径是其主要生成途径，其中胆固醇7α羟化酶1 (cholesterol 7α- hydroxylase 1，CYP7A1)是关键酶[6]。生成的BA与牛磺酸和甘氨酸结合成为结合型初级胆汁酸，通过转运蛋白胆盐输出泵 (bile salt export pump, BSEP)和多药耐药相关蛋白2分泌进入胆管[7]，储存入胆囊。进食后，BA随胆汁流分泌到肠道。大部分(95%)BA在末端回肠被重吸收，经过顶端钠离子依赖性胆汁酸转运体(apical sodium-dependent BA transporter, ASBT)、回肠胆汁酸载体蛋白和有机溶质转运体α/β的协调配合，完成肠细胞重吸收BA并转运入门静脉血流的过程；小部分BA经过肠道细菌的水解和脱羟基作用，形成次级胆汁酸，部分次级胆汁酸可通过被动转运重吸收，其余则经粪便排出体外。大部分门脉血流中的BA又通过钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白(Na+- taurocholate cotransporting polypeptide, NTCP)和有机阴离子转运多肽被重吸收回到肝脏(即：肠肝循环)[6-7]。

众多因素参与BA稳态的调控。核受体法尼醇X受体(farnesoid X receptor，FXR)在BA调控中起关键作用，BA通过活化FXR，抑制胆汁酸合成酶CYP7A1转录，负反馈调节BA合成[2]。FXR活化还能调节各个环节的胆汁酸转运体，如：刺激BSEP促进BA分泌入胆管，下调ASBT降低肠细胞对BA的重吸收，抑制NTCP减少肝脏对BA吸收，从而防止BA在肝内聚集[7]。此外，孕烷X受体、维生素D受体及糖皮质激素受体等也能被BA活化，进而调节BA合成和转运相关基因的表达[4]。肠道细菌能促进初级胆汁酸解离、脱氢和脱羟基作用，即在BA重吸收或转化为次级胆汁酸中有重要作用[3]。

BA在肝硬化的发生和进展中有明显改变。在合并肝硬化的非酒精性脂肪性肝炎 (nonalcoholic steatohepatitis, NASH)患者中，血清总胆汁酸和初级结合型胆汁酸水平明显高于无肝硬化的NASH患者[8]。原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis，PBC)患者也呈现显著的BA紊乱，表现为血清和粪便中的初级胆汁酸较正常对照组明显升高，而次级胆汁酸水平减少[9]。此外，随着Child-Pugh分级的增加，乙肝后肝硬化患者的血清初级结合型胆汁酸显著增高[10]。在肝硬化晚期，粪便总胆汁酸水平较疾病早期明显减少，且初级胆汁酸向次级胆汁酸转化减少[11]。血清BA水平与MELD评分及肝静脉压力梯度呈正相关，高浓度的BA可能是肝硬化发生急性失代偿性及慢加急性肝衰竭的独立预测指标[12]。这些结果提示，BA的紊乱可能对肝硬化的诊断、进展及预后评估有一定价值。

二、胆汁酸紊乱对肝硬化并发症的影响

大量研究表明[4, 13]，肝内毒性胆汁淤积能诱导细胞炎症损伤、肿瘤形成等，与肝性脑病、原发性肝癌等肝硬化并发症的发生密切相关。

(一)胆汁酸紊乱与肝性脑病 在伴发肝性脑病的肝硬化患者的脑脊液中发现，一些胆汁酸成分如牛磺胆酸和甘氨胆酸浓度明显升高[13]。在急性肝衰竭引起肝性脑病的小鼠模型中，脑组织中总胆汁酸水平明显高于对照组；而通过消胆胺处理或敲除CYP7A1来降低BA水平，能改善模型组小鼠神经功能减退[14]。这些结果提示，BA可能参与了肝性脑病的发病。

血清中的BA可以通过脉络丛上的胆汁酸转运体[15]，或者通过活化Rac1，使紧密连接蛋白磷酸化，从而增加血脑屏障的通透性[16]，穿过血脑屏障。进入脑脊液中的BA作为信号分子与特定受体结合，进一步介导肝性脑病的发病。研究表明，BA通过活化神经元细胞的鞘氨醇1磷酸受体2，促进趋化因子受体2的表达和释放，从而活化小神经胶质细胞，进一步释放促炎因子，诱发肝性脑病[17]。此外，脑组织中FXR通路的异常活化很也可能是肝性脑病发病的重要机制。McMillin等的研究[14]发现，在急性肝衰竭早期，小鼠脑组织FXR表达明显上调；而通过特异性地减少小鼠脑组织中FXR的表达，能明显延迟神经衰退和昏迷的发生。

另一方面，肠道菌群失调也是诱发肝性脑病的重要环节。BA能通过活化FXR从而抑制肠道细菌过度生长，维持肠道菌群稳态，并且保护肠上皮细胞的完整性[3]；在肝硬化晚期，进入肠道的BA明显减少[11]，BA介导的FXR的调控作用受损，引起肠道菌群失调、细菌及有毒代谢产物易位[3, 18]，进而诱发肝性脑病。由此可见，BA紊乱在肝性脑病发病中起重要作用。

(二)胆汁酸紊乱与原发性肝癌 多项临床研究提示了BA紊乱与原发性肝癌的形成有关，特别是高浓度的初级结合型胆汁酸增加了肝癌的发生风险[19-20]。Anakk等[21]发现，在FXR和SHP缺失诱导胆汁淤积的小鼠中，肝脏明显增大，并出现自发性肝脏肿瘤形成，并且该研究证实了过量的BA能通过诱导支架蛋白IQGAP1，上调YAP表达，进而诱发肝脏肿瘤生成。Xie等[22]研究也表明，经疏水性胆汁酸处理的肝癌细胞系，细胞增殖明显增加，肿瘤抑制基因CEBPα显著下调；且动物实验发现，通过消胆胺促进BA从肠道排泄，能有效预防原发性肝癌的发生[22]。此外，BA能直接破坏质膜，引起蛋白激酶C活化，从而激活P38 MAPK通路，导致NF-κB活化，加重炎症反应，进一步诱发肝癌形成[4]；NF-κB p50/p65还能直接与FXR启动子结合，抑制FXR转录，FXR表达下调又进一步加重了胆汁淤积[4]。可见，BA紊乱是诱发原发性肝癌的重要因素。

此外，BA浓度高的原发性肝癌患者生存时间或无病生存期显著短于浓度低的患者[23]，提示BA还可能与原发性肝癌进展有关。研究发现，甘氨鹅脱氧胆酸能通过AMPK/mTOR通路诱导自噬过程，促进肝细胞肝癌入侵和转移[23]；鹅脱氧胆酸和石胆酸也可以通过刺激肝细胞肝癌的Snail通路，下调上皮蛋白钙黏蛋白表达，增加肿瘤的侵袭性[24]。结合型胆汁酸还能通过活化ERK1/2和AKT信号通路，促进胆管细胞癌浸润性生长[25]。

三、胆汁酸调控与肝硬化治疗

BA紊乱伴随肝硬化的发生和进展，与肝硬化并发症的形成有关。众多研究发现，通过调控BA代谢的关键环节可以遏制肝硬化的进程，成为治疗肝硬化的新靶点[5]。

(一)FXR激动剂 大量动物和细胞研究证实了FXR激动剂对肝硬化的治疗作用。FXR激动剂奥贝胆酸(obeticholic acid，OCA)能降低肝硬化大鼠的肝内血管阻力，改善门脉高压[26]，其作用机制与内皮型一氧化氮合酶的激活有关。Schwabl等[27]的研究也发现FXR激动剂PX20606能抑制血窦重构，从而降低肝硬化门脉高压。此外，病理性的细菌易位能诱发肝硬化并发症如肝性脑病、自发性细菌性腹膜炎等，显著增高了肝硬化的死亡率。研究发现，在肝硬化小鼠模型中，OCA能稳固肠道-血管屏障，减少肠道细菌经门脉途径易位至肝脏[28]，因此，OCA还可能对防止细菌易位引起的肝硬化并发症有重要意义。

FXR激动剂在许多临床试验中获得很好的疗效，特别是对胆汁淤积性肝硬化及非酒精性脂肪性肝病(Nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)。其中，OCA是目前研究较多FXR激动剂。在熊去氧胆酸不应答的PBC患者中，大约50%患者在OCA治疗后肝脏生化指标得到明显改善[29]。因此，在2016年，美国食品药品监督管理局已经批准OCA作为PBC的治疗药物。此外，OCA对NAFLD 治疗作用的研究也获得了一定成果。一项纳入了1 968例非肝硬化NASH患者的Ⅲ期临床研究的中期分析结果提示[30]，在对照组、10 mg OCA治疗组和25 mg OCA治疗组中，分别有12%、18%和23%的患者的肝纤维得到显著组织学改善，可见OCA很可能是NASH的有效治疗药物。另一项关于FXR激动剂GS-9674的Ⅱ期临床研究也表明[31]，GS-9674治疗能显著改善NASH患者肝脏脂肪变性，且具有良好耐受性。

尽管FXR激动剂对肝硬化的治疗在动物、细胞试验以及临床研究取得了一些成果，但仍存在一些问题。首先，FXR激动剂(如OCA)在治疗中出现瘙痒症、低密度脂蛋白胆固醇升高等不良反应[29]，仍然是需要解决的问题；并且FXR激动剂对合并肝硬化的NASH患者，以及对病毒性、酒精性等病因相关肝硬化的治疗作用的临床研究仍是缺乏的。此外，FXR活化能诱导具有促癌作用的纤维生长因子19表达增多[8]，其长期使用是否增加肝癌的风险也值得关注。

(二)肠道菌群 肠道细菌的失调是肝硬化BA紊乱的重要因素[8]，BA紊乱又与肝硬化病情进展密切相关，提示通过调节肠道菌群从而调整BA代谢，可能是改善肝硬化进程的有效措施。动物实验发现，益生菌能调控BA代谢，通过抑制BA合成、促进其从粪便和尿液排出，从而改善胆汁淤积引起的肝损伤和纤维化[32]。Ma等研究[33]发现，服用万古霉素可以通过抑制肠道中革兰氏阳性细菌生长，阻碍其介导的初级胆汁酸向次级胆汁酸的转化，进而诱导肝脏NKT细胞聚集，抑制肝脏肿瘤生长。另外，近年来，很多研究提示通过肠道益生菌或菌群移植等方式调节肠道菌群，能改善肝硬化患者认知功能，减少肝性脑病的发生[34-35]。尽管不少研究提示了BA调控能改善肝性脑病[14]，但是调节肠道菌群改善肝性脑病的作用是否与BA调控相关仍有待研究。

总之，调控肠道菌群可能成为肝硬化及并发症治疗的有效方案，具体的运用时机、疗效等仍需要大样本随机对照研究去探索。

(三)胆汁酸转运体 胆汁酸转运体是BA实现有效肝肠循环的基础，其中，ASBT和NTCP分别负责肠道和肝脏对BA的重吸收。通过阻断ASBT、NTCP抑制BA的重吸收，可以减轻肝内胆汁淤积[36]。硬化性胆管炎的小鼠模型证实了，使用ASBT抑制剂能有效降低血清BA水平，抑制炎症反应，改善疾病的进程[37]。临床研究也表明，ASBT抑制剂能降低PBC患者血清BA水平，并改善患者瘙痒症状[38]。但是，ASBT抑制导致肠道BA浓度增加，可能引起肠道菌群紊乱、腹泻，甚至增加结肠癌的发生风险[36]。总之，胆汁酸转运体可能成为治疗肝硬化(特别是胆汁淤积性肝硬化)的潜在药物，具体疗效和安全性仍待更多的研究验证。

四、总结

肝硬化常伴有BA代谢紊乱，一方面，BA紊乱可能对肝硬化的进展及预后的评估有一定意义；另一方面，肝内胆汁淤积进一步诱发肝硬化并发症的发生及病情进展。调控BA代谢的关键环节，如：核受体、肠道菌群、胆汁酸转运体等，可能成为治疗肝硬化的有效途径，其进一步的临床运用仍值得更多的研究去探索。