胆汁酸及其受体与腹泻型肠易激综合征的相关研究进展

魏 薇，姚树坤

1.中国医学科学院 北京协和医学院，北京 100032； 2.中日友好医院消化内科

肠易激综合征(irritable bowel syndrome，IBS)是一种常见的功能性肠病，以反复发作的腹痛伴随排便习惯/粪便性状改变为主要表现。根据粪便性状可将IBS分为IBS腹泻型(IBS with predominant diarrhea，IBS-D)、IBS便秘型(IBS with predominant constipation，IBS-C)、IBS混合型(IBS with mixed bowel habits，IBS-M)和IBS不定型(IBS unclassified，IBS-U)，其中以IBS-D最为常见，所占比例接近50%[1]。IBS发病机制复杂，目前认为可能是多种因素共同作用的结果，包括内脏高敏感、肠道菌群紊乱、肠道动力异常、肠道炎症状态、肠道黏膜通透性改变、自主神经功能障碍、食物不耐受、应激等[2]。既往对IBS发病机制的研究主要集中于肠道动力异常、内脏高敏感、脑-肠互动、负性心理-社会因素，近来则开始关注肠道免疫的激活、肠道通透性、肠道菌群变化[3]。

目前已有较多研究显示，IBS-D患者肠道菌群与健康对照者相比存在差异[4-8]。肠道菌群在人体的物质代谢过程中有重要作用，胆汁酸的代谢即依赖于肠道菌群。除了辅助脂质的吸收外，胆汁酸还具有类似于胃肠激素的作用，并参与肠道细胞的信号传导过程，对肠道动力、肠黏膜的分泌、肠屏障功能等均有影响[9]。研究显示，胆汁酸可能参与多种消化道疾病的发病，包括食管癌、结肠癌、炎症性肠病、功能性胃肠病等。胆汁酸在IBS-D相关的研究中已受到越来越多的关注，现对胆汁酸及其受体对IBS-D的影响作一综述。

1 胆汁酸的代谢过程

胆汁酸是存在于胆汁中一大类胆烷酸的总称，以钠盐或钾盐的形式存在。人体内胆汁酸按结构可分为两大类：一类为游离型胆汁酸，包括胆酸(cholic acid，CA)、鹅脱氧胆酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)、脱氧胆酸(deoxycholic acid，DCA)和石胆酸(lithochalic acid，LCA)，另一类是上述游离胆汁酸与甘氨酸或牛磺酸结合的产物，称结合型胆汁酸。从来源上可分为初级胆汁酸(primary bile acid)和次级胆汁酸(secondary bile acid)。初级胆汁酸可以促进肠道水电解质和黏液分泌并促进结肠蠕动，次级胆汁酸可以促进细胞增殖、抑制细胞凋亡[9]。在肝细胞胞液和微粒体中，以胆固醇为原料直接合成的胆汁酸称为初级胆汁酸，包括CA和CDCA，初级胆汁酸在肝脏内进一步与甘氨酸或牛磺酸结合，分泌至胆道储存于胆囊中。血清7α-羟基-4-胆甾烯-3-酮(C4)是胆汁酸合成过程中的限速酶7α羟化酶的可靠标志物，可反映肝脏合成胆汁酸的速率。回肠上皮细胞分泌的成纤维细胞生长因子19(fibroblast growth factor 19，FGF19)对胆汁酸的合成有负反馈调节作用，当回肠上皮细胞内存在高浓度胆汁酸时会促进FGF19的分泌，随血液循环至肝脏可抑制胆汁酸的合成。初级结合型胆汁酸在小肠下段及结肠受细菌作用转变为次级胆汁酸，包括DCA和LCA，以解离和脱羟基为主要步骤。解离步骤所依赖的胆盐水解酶(bile salt hydrolase，BSH)在肠道菌群中分布广泛，双歧杆菌属、乳杆菌属、肠球菌属、梭菌属、李斯特菌属、拟杆菌属等均含有BSH，它可以催化连结甘氨酸或牛磺酸与胆盐甾核的酰胺键水解，使结合型胆汁酸转变为游离型胆汁酸[10]。但目前发现只有少数菌群具有7α脱羟基活性，可将初级胆汁酸转变为次级胆汁酸，包括拟杆菌属、梭菌属、优杆菌属、乳杆菌属、埃希菌属[11]。此外，CDCA经过细菌作用可产生少量其7β异构体熊脱氧胆酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)[12]。结合胆汁酸随胆汁排入小肠后，90%以上在回肠末端由顶膜钠依赖性胆盐转运体重吸收，游离胆汁酸可通过被动扩散经由小肠上皮重吸收[9]，其余胆汁酸进入结肠随粪便排出，小肠重吸收的胆汁酸经门脉回到肝，这一过程为胆汁酸的肠-肝循环。LCA主要以游离型存在，有肝毒性，大部分随粪便排出，少部分进入肝脏通过硫酸盐化解毒并随胆汁分泌。正常人每日从粪便排出的胆汁酸为0.2～0.6 g[13]。硒75牛磺酸试验(75selenium homotaurocholic acid test，75SeHCAT)可反映胆汁酸吸收情况，口服75Se标记的牛磺胆酸胶囊，7 d后通过γ射线检测血液里剩余的比例，<15%可诊断为胆汁酸吸收不良[14-15]。

2 IBS-D患者中的胆汁酸代谢异常

研究显示，IBS-D患者粪便胆汁酸总量与健康对照者差异无统计学意义[16-18]，但粪便中胆汁酸的不同组分含量与健康对照者存在差异，主要表现为初级胆汁酸显著升高[17-19]，亦有研究显示粪便中UDCA和硫酸化胆汁酸升高[18]。粪便胆汁酸与IBS-D症状有相关性，目前有较多证据支持结肠传输速度与粪便总胆汁酸呈正相关[19-21]，粪便Bristol评分、排便次数亦和粪便初级胆汁酸含量呈正相关[17,19]，这可能与初级胆汁酸尤其是CDCA具有的导泻作用有关。患者腹痛程度亦与粪便中CDCA呈正相关[18]，而在IBS-D患者中腹痛发生的主要病理生理机制为内脏高敏感，提示胆汁酸除了影响结肠动力外亦可能影响内脏敏感性。既往在健康志愿者中亦发现，用生理剂量的CDCA对健康志愿者灌肠后可促进近端结肠蠕动，并可引起内脏敏感性升高，表现为直肠扩张试验时排便急迫感和最大耐受量阈值降低[22]。此外，有研究显示，IBS-D患者中粪便总胆汁酸更高者肠屏障功能受损更严重[20-21]。目前未发现胆汁酸与患者焦虑抑郁情绪有明确相关性[15,19]。

按照粪便总胆汁酸将IBS-D患者分成不同亚组，有助于更深入地探索胆汁酸在IBS-D发病机制中的作用。Zhao等[23]将粪便总胆汁酸高于健康对照者粪便总胆汁酸第90百分位数以上的IBS-D患者定义为BA+IBS-D患者，发现在290例IBS-D患者中，有71例(24.5%)为BA+IBS-D患者，与健康对照者相比，BA+IBS-D患者血清C4升高、FGF19降低，粪便中的CA、CDCA、DCA、LCA、UDCA亦显著升高，而BA-IBS-D患者的粪便胆汁酸情况与健康对照者类似，说明在BA+IBS-D患者中存在胆汁酸合成增加。BA+IBS-D患者较BA-IBS-D患者腹泻症状更明显，但两类患者IBS-SSS(IBS symptom severity scale)评分差异无统计学意义。此外，BA+IBS-D患者与BA-IBS-D患者的粪便菌群也存在差异，BA+IBS-D患者粪便中梭菌属显著增加，梭菌属的丰度与粪便总胆汁酸和C4呈正相关，与血清FGF19水平呈负相关，证实了梭菌属在胆汁酸代谢中的重要作用。胆汁酸吸收不良是慢性腹泻的病因之一，一项Meta分析显示，IBS-D患者中有28.1%合并胆汁酸吸收不良(bile acid malabsorption，BAM)[24]，但即使在除外BAM的IBS-D患者中，与健康对照者相比，IBS-D患者的粪便总胆汁酸差异虽无统计学意义，但仍存在CDCA和CA升高，且结肠传输速度与粪便总胆汁酸和初级胆汁酸水平呈正相关[25]，提示胆汁酸组分含量异常在IBS-D患者中可能普遍存在。

胆汁酸对IBS-D症状的影响为IBS-D的治疗提供了新思路。胆汁酸螯合剂如考来烯胺、考来替泊、考来维仑等可以减少肠道内胆汁酸，有研究显示，考来维仑可减少IBS-D患者排便次数[26]，另一项随机双盲对照研究显示，考来维仑可减缓IBS-D患者结肠传输时间、减少排便次数[27]，这两项研究均发现基线血清C4升高者治疗效果更明显。Bajor等[28]发现，75SeHCAT残留率低的IBS-D患者应用考来替泊可显著降低IBS-SSS评分。以上研究提示，IBS-D患者中存在胆汁酸合成增加或胆汁酸吸收不良者可能对胆汁酸螯合剂的治疗反应更好，但因样本量均较小，还需其他研究进一步验证。

3 胆汁酸受体在IBS-D发病机制中的参与

胆汁酸受体包括核受体、膜受体，前者包括法尼醇受体(farnesoid X receptor，FXR)、孕烷X受体(pregnane X receptor，PXR)、维生素D受体(Vitamin D receptor，VDR)，后者指G蛋白耦联胆汁酸受体1(G protein coupled bile acid receptor 1，GpBAR1)，也称为TGR5(Takeda G-protein-coupled receptor 5)。目前与TGR5和FXR相关的研究较多，大多数研究均为动物实验，在IBS-D患者中的研究尚处于初步阶段。有研究显示，IBS-D患者结肠传输速度及粪便总胆汁酸与TGR5的单核苷酸多态性有关[29-30]。IBS-D患者的胆汁酸受体在肠道的表达亦可能与健康对照者存在差异，Horikawa等[31]发现，IBS患者回肠的FXR mRNA水平显著高于健康对照者，Camilleri等[32-33]发现，IBS-D患者的乙状结肠FXR mRNA水平亦高于健康对照者，但TGR5mRNA水平差异无统计学意义。TGR5和FXR对肠道正常功能的维持有重要作用，胆汁酸通过激活胆汁酸受体影响肠道功能。

3.1TGR5TGR5在全消化道均有分布，尤其是肠神经系统[34]，动物实验显示,在肠神经元、结肠嗜铬细胞、结肠L细胞上均有TGR5受体表达[35-36]。不同种类胆汁酸对TGR5的激动效应不同，LCA>DCA>CDCA>UDCA>CA[12]。在结肠动力方面，Alemi等[35]发现,TGR5-/-小鼠全消化道传输时间和结肠传输时间均延长，排便频率和粪便含水量均减低，在TGR5-/-小鼠中无法观察到胆汁酸对结肠蠕动性收缩的促进作用，说明这一作用依赖于TGR5，且该研究进一步发现胆汁酸通过激活内源性初级传入神经元和肠嗜铬细胞上的TGR5，刺激降钙素基因相关肽和5-羟色胺的释放，通过直接作用和间接作用两方面促进结肠蠕动性收缩。此外，胰高血糖素样肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)对结肠传输有促进作用[37]，胆汁酸可以刺激结肠分泌GLP-1, 在TGR5-/-小鼠未观察到这种作用，而TGR5激动剂可以促进GLP-1的分泌[36,38]，说明胆汁酸对GLP-1分泌的促进作用依赖于TGR5。TGR5也表达于巨噬细胞，与肠道炎症反应相关，TGR5激动剂可以减轻结肠炎模型小鼠的症状、降低炎症因子水平，激动TGR5后的抗炎作用由IL-10介导[39]。此外，TGR5亦与内脏高敏感相关，Castro等[36]研究发现，在野生型小鼠以TGR5激动剂灌肠后，通过直肠扩张实验观察到小鼠内脏敏感性升高，但在TGR5-/-小鼠无此现象，且在IBS模型鼠中应用TGR5激动剂灌肠可以引起内脏敏感性进一步升高；体外实验显示TGR5激动剂激起了小鼠结肠传入神经的高反应，并且由TRPA1介导；此外，在人背根神经节神经元中，38%表达TGR5，在TGR5阳性的神经元中，97%表达TRPV1，56%表达TRPA1，而TRPV1和TRPA1在IBS的内脏高敏感形成中有重要作用[40]。

3.2 FXRFXR在肝脏和全消化道均有表达，主要表达于肝脏和回肠[41]，肠道FXR激活后诱导FGF-19表达，FXR-FGF19通路可调节肝脏对胆汁酸的合成[11]。不同种类胆汁酸对FXR的激动效应亦有差异，CDCA>CA>LCA>DCA[12]。FXR与肠道炎症水平和肠屏障功能有关。FXR-/-小鼠回肠巨噬细胞增加，IL-1β、TNF-α、IL-6、TGF-β水平高于野生型小鼠，回肠紧密连接蛋白水平低于野生型小鼠，FXR激动剂可减轻野生型小鼠的回肠炎症[42]。但也有体外细胞实验显示FXR激动剂可以减缓结肠上皮细胞的损伤修复[43]。FXR受体可能也和内脏高敏感的形成相关，既往研究[44]已显示神经生长因子(nerve growth factor，NGF)在IBS-D内脏高敏感的形成中具有重要作用，活化的肥大细胞可能通过释放NGF引起局部神经纤维重塑，进而引起内脏敏感性升高，而近期有研究[45]发现，胆汁酸可能通过激动肥大细胞上表达的FXR参与这一过程，大鼠直肠灌注DCA、CDCA后出现内脏高敏感表现，结肠组织中蛋白基因产物9.5(protein gene product 9.5，PGP9.5)、TRPV1、NGF及其受体酪氨酸激酶A(tyrosine kinase A，TrkA)表达显著升高，紧密连接蛋白claudin-1表达减少，在PGP9.5阳性神经纤维附近的肥大细胞显著增多，胆汁酸激动FXR后经由NF-κB通路促进肥大细胞分泌NGF，并进一步影响TRPV1、claudin-1的表达，促进内脏高敏感的形成。

4 小结与展望

目前研究显示，在IBS-D患者中可能存在胆汁酸代谢异常，并影响排便次数、排便性状、腹痛等症状，提示胆汁酸可能参与了IBS-D的发生、发展。部分IBS-D患者存在明显的胆汁酸代谢异常，腹泻情况相对严重，对于这部分患者应用胆汁酸螯合剂治疗具有一定前景，但还需更大样本量的随机对照试验进一步探究，且一些可能存在的不良反应，例如脂肪泻、脂溶性维生素的吸收减少等均需要进行评估。胆汁酸对于胃肠功能的影响与胆汁酸受体FXR和TGR5密切相关，IBS-D患者肠道中初级和次级胆汁酸含量的变化可能会导致肠道FXR、TGR5表达发生变化，进而影响肠道动力、屏障功能、内脏敏感性等方面，但关于IBS-D患者中肠道胆汁酸受体的表达情况及其与胆汁酸和临床表现的关系还需更加深入的研究。