胆固醇7α-羟化酶在胆汁淤积中的调节机制研究进展

李会涛，林以宁

(中国药科大学中药学院，江苏 南京 211198)

人体内的胆汁酸主要由酶催化胆固醇代谢而来，生成的胆汁酸储存于胆囊，经胆管分泌到小肠，帮助机体消化吸收脂类、维生素等营养物质[1]。生理状态下，胆汁酸的合成与代谢呈动态平衡，胆汁淤积是体内胆汁酸在合成、转运、排泄等环节发生障碍而导致的胆汁酸浓度异常升高，对肝胆系统及机体造成损伤的临床病症。胆固醇7α-羟化酶(CYP7A1)是胆汁酸经典合成路径中的限速酶，其活性对体内胆汁酸的合成起制约作用，通过对CYP7A1活性的调控可以从调节合成的角度来维持体内胆汁酸稳态[2-3]。

1 胆汁淤积的发病原因

在酶的催化下合成胆汁酸是体内胆固醇的主要代谢形式，合成的胆汁酸不仅为机体消化吸收脂类、维生素等营养物质所必须，而且是一种多功能的信号调节分子，可作为配体与法尼酯衍生物X受体(FXR)以及孕甾烷X受体(PXR)等多种核受体结合，进而调控机体内众多的生理过程[4]。正常情况下，机体通过自身的反馈调节机制，调节胆汁酸的合成、转运、排泄等各个环节，从而使体内胆汁酸水平始终维持在正常范围内。胆汁淤积发生的病理机制是上述环节发生异常，导致胆汁酸异常积聚，过高浓度的胆汁酸对肝胆系统造成损伤[5]。临床常见的胆汁淤积的发病原因包括感染性疾病和病毒性肝炎的并发症等。感染性疾病所致的胆汁淤积与内毒素干扰胆红素转运、增加胆道的通透性以及减少胆汁流量有关。内毒素可引起 Na+-K+ATP 酶活性下降，胆汁酸盐和有机阴离子摄取和排出减少，同时,毛细胆管膜有机阴离子转运蛋白(cMOAT/cMRP/MRP2)表达下调[6]。上述内毒素的作用受肿瘤坏死因子α(TNF-α)和白介素6(IL-6)的调控，二者均可抑制胆汁酸的摄取，TNF-α还可抑制 ATP 依赖的胆汁酸转运。病毒性肝炎引起的胆汁淤积发病机制尚不明确，可能与机体特异性免疫反应有关，也可能与细胞因子IL-1和TNF-α的释放有关[7]。

2 CYP7A1

CYP7A1属肝脏特异性微粒体细胞色素P450酶系，其基因全长约10 kb,含6个外显子和5个内含子,共编码503个氨基酸。人类CYP7A1基因位于8号染色体的8q11～q12，在 5′非翻译区除有高度保守的调控元件TATAA和CCAAT外，还有一些能与肝脏特异转录因子结合的位点,其3′非翻译区中的9个AU富集因子(AREs)被认为是胆汁酸对CYP7A1基因表达进行负反馈调节的靶点[8]。CYP7A1在控制人体胆汁酸和胆固醇动态平衡过程中起着重要作用,生理状态下其为人体排除多余的胆固醇约400～600 mg·d-1。一般认为机体内胆汁酸的合成途径主要有两条：经典途径和替代途径。经典途径主要发生在肝脏中，是胆固醇肝脏代谢合成胆汁酸的主要路径，该过程是一个包含了14个酶促反应的级联反应过程，其中的CYP7A1是整个过程的限速酶，其作为限速酶催化胆汁酸经典合成途径合成的胆汁酸占总合成量的70%左右[9-10]。替代途径广泛发生于许多组织中，该过程主要由胆固醇27α-羟化酶(CYP27A1)催化。有研究指出，经典途径是机体在正常生理条件下合成胆汁酸的主要途径，而替代途径是患有肝胆系统疾病的患者代谢胆固醇，生成胆汁酸的主要方式[11]。

3 核受体FXR对CYP7A1的调节机制

3.1 肝脏中的法尼酯衍生物X受体/小异二聚体伴侣(FXR/SHP)调节机制 研究证明胆汁酸是一种多功能的信号调节分子，是包括FXR等在内的多种核受体的配体，胆汁酸与相应的受体结合后会激发一系列的生理过程[12]。核受体FXR已经被证实在反馈调节CYP7A1的活性中起着重要作用，在胆汁酸的激动下FXR可以调控CYP7A1的活性，进而调节胆汁酸的合成量，维持胆汁酸的浓度在一个合理的范围内，缓解胆汁淤积对肝胆系统的损伤。近年来研究者对CYP7A1的调控机制进行了深入的研究，已经从分子水平阐明了FXR及其下游靶基因对CYP7A1活性的部分调控机制[13]。肝脏中的FXR/SHP通路是重要的调控CYP7A1活性的胆汁酸负反馈调节途径。SHP是一种缺乏DNA结合域的非典型的孤核受体，同时是多种核受体的转录抑制因子，能与受体结合，抑制其转录活性[14]。在肝细胞中，胆汁酸激动FXR，FXR被激动后诱导其下游的小异二聚体伴侣(SHP)表达，被诱导的SHP分别与肝X受体α(LXRα)、肝受体类似物1(LRH-1)、肝细胞核因子4α(HNF4α)结合，并抑制三者的表达[15-16]。正常情况下LXRα、LRH-1、HNF4α三者可以与CYP7A1的启动子结合，促进CYP7A1的表达，SHP抑制三者的表达后间接抑制了它们对CYP7A1的表达促进作用，从而减少了胆汁酸的合成，起到负反馈调节的作用，缓解了胆汁淤积症状。

3.2 肠肝通路中的法尼酯衍生物X受体/成纤维细胞因子19/成纤维生长因子受体4(FXR/FGF19/FGFR4)调节机制 体外细胞实验证实了成纤维细胞因子19(FGF19)是FXR的靶基因，人肝细胞用不同浓度的强有力的FXR的激动剂GW4064和FXR的天然激动剂鹅去氧胆酸(CDCA)处理后，FXR和FGF19的mRNA的表达量显著上升，且FGF19的表达量与GW4064和CDCA呈剂量依赖性，同时，CYP7A1的蛋白表达量也随之显著性下降[17-18]。相应地，体外细胞转染过表达FGF19后CYP7A1的表达水平也显著下降，表明FXR被激动后促进FGF19的表达，进而抑制CYP7A1的活性[19]。关于FGF19被激动后抑制CYP7A1表达的机制有研究指出，FGF19是一种内分泌激素，被FXR激动后其合成与分泌增加，并通过门静脉进入血液循环，到达肝脏后与肝细胞表面的成纤维生长因子受体4(FGFR4)结合。另外，与野生型小鼠和FGFR4基因敲除小鼠相比，特异性表达FGFR4的转基因小鼠肝细胞中磷酸化的c-Jun氨基末端激酶(JNK)和细胞外调节蛋白激酶(ERK1/2)的水平明显上调；JNK抑制剂SP600125可削弱FGF19对CYP7A1的抑制作用[20]。以上研究表明肝细胞中的JNK和ERK1/2参与了FGF19和 FGFR4对CYP7A1的调控过程，FGF19与FGFR4结合后激动了肝内的JNK以及ERK1/2信号通路，二者共同抑制了CYP7A1的表达。

4 核受体PXR对CYP7A1的调节机制

与FXR类似，孕甾烷X受体(PXR)也是一种配体激活的核受体，编码人类PXR的基因位于3号染色体的3q11-q13，包含10个外显子和9个内含子[21]。PXR主要负责调控机体代谢酶以及药物转运蛋白的转录表达，是一个广泛的外源性药物和内源性物质的受体，比如抗生素、抗癌药、抗高血压药以及内源性的胆汁酸等都是PXR的配体[22]。研究表明，PXR广泛参与了机体药物以及葡萄糖、脂类、胆固醇和胆汁酸的代谢过程。深入研究发现，PXR调控胆汁酸合成的作用机制与PXR竞争性结合共激活因子有关。共激活因子机体内是一种广泛的转录因子激动剂，参与众多的生理过程，PXR需要与共激活因子结合才可以反式激活下游的靶基因，继而发挥其应有的生理作用[23]。PGC-1α是一种广泛的核受体的共激活因子。研究表明，肝细胞中的PGC-1α与HNF4α结合后能促进HNF4α的表达，进而增强转录因子HNF4α对CYP7A1的表达促进作用，使得胆汁酸的合成增加，而PXR可以与HNF4α竞争共激活因子PGC1α，当PXR表达增多，PXR就占据了更多的PGC1α，则与HNF4α结合的PGC1α就会变少，进而HNF4α的活性就会减低，间接地抑制了CYP7A1的表达[24]。利福平是一个典型的PXR外源性配体，是目前临床治疗胆汁淤积的常用药物，它的治疗原理就是通过激活PXR，而使得PXR与HNF4α竞争性结合PGC1α，导致与HNF4α结合的PGC1α减少，进而使HNF4α活性降低，CYP7A1表达减少，胆汁酸合成量降低，从而起到治疗胆汁淤积的作用[25]。

5 中药对胆汁淤积的治疗作用

中药具有多组分协同作用，疗效温和等特点，在治疗慢性消耗性疾病的胆汁瘀积上有着独特的优势。在中医理论中胆汁淤积属于“黄疸”，以身黄、目黄、小便黄为主要症状，尤其以目睛黄染为主要特征。多数中医名家认为湿、热、瘀、毒为本病的四大病理因素[26]。在我国，中药治疗胆汁淤积有着悠久的历史，经典名方包括《茵陈汤》《栀子柏皮汤》《大黄汤》等,其中的茵陈、栀子、黄芩、大黄等是常用的治疗肝胆系统疾病的药味。现代药理研究表明中药可以通过多靶点、多途径作用，针对主要发病机制的同时，兼顾次要发病机制，从而可以在肝内胆汁瘀积的治疗方面取得显著疗效。在对中药治疗胆汁淤积的机制研究中发现，栀子中的栀子苷通过激活肝脏和小肠中的FXR而下调CYP7A1的表达减少胆汁酸的合成[27]。黄芩中的黄芩苷和大黄中的大黄素亦是通过干预FXR，上调SHP的表达进而抑制CYP7A1的表达来治疗胆汁淤积[28-29]。由上可知，中药治疗胆汁淤积疗效确切，且其机制研究已经取得了突破性进展，核受体FXR,PXR等作为中药治疗胆汁淤积的靶点，能调控核受体下游的SHP、PGC1α、FGFR4，以及HNF4α、LXRα、LRH-1、CYP7A1等靶基因的转录表达，进而发挥中药的治疗作用[30]。

6 结语

综上所述，胆汁淤积的发生，发展是一个十分复杂的过程，对于胆汁淤积的干预治疗也可以从多方面开展，目前从调控CYP7A1的活性以调节胆汁酸合成的角度所涉及的机制有：①肝脏中的FXR/SHP通路以及PXR对共激活因子PGC1α的竞争性结合；②在小肠中FXR激活FGF19，FGF19以内分泌的形式入血并在肝脏激活FGFR4，FGFR4激动ERK1/2和JNK，二者共同作用抑制CYP7A1的表达，从而减少胆汁酸的合成,维持胆汁酸的内平衡。中药因其多靶点协同作用，在治疗胆汁淤积上有着独特的优势，而且现代药理研究越来越多地发现了中药提取物或有效成分治疗肝内胆汁瘀积的作用机制和靶点，为中药治疗胆汁淤积提供了科学依据，也为中药现代化和国际化奠定了基础。