奥贝胆酸治疗非酒精性脂肪肝的疗效和机制——胆汁酸药物的利和弊

陈立新，林创珍，郁冰清，梁运啸，聂 飚

非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是世界上发病率最高的肝病，在美国NAFLD所致的肝硬化已经成为肝移植的主要病因[1]。未来几十年内，在发展中国家的较发达地区，NAFLD可能会成为肝硬化和肝癌等终末期肝病的主要原因。在亚洲，中国的NAFLD相关患病率、发病率和年死亡率最高。最近的荟萃分析显示，中国NAFLD的全国流行率高达29.2%，如果这种大流行持续下去，预计中国将成为全球NAFLD和肝脏相关死亡人数最多的国家[2-3]。因此，NAFLD患者的筛查与治疗至关重要。

1 NAFLD的诊断与发病机制

NAFLD是一种排他性诊断的疾病，而在实际临床工作中，许多患者常伴有2型糖尿病、肥胖、高血压、高脂血症等代谢异常，因此，NAFLD的概念给临床诊断工作带来一定的麻烦。2020年，国内外部分专家和学者认为NAFLD是代谢综合征的肝脏表现，建议将NAFLD改名为代谢相关性脂肪肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD)，并建立了新的基于临床表现、检验、检查和病理结果的诊断标准，对NAFLD的诊断具有相当的实际意义[4]。然而遗憾的是，在治疗NAFLD方面，目前美国和欧盟尚无批准上市的药物[5]，一线的治疗方法只有早期改善生活方式及减肥[6-7]，患者难以长期坚持。美国肝病协会最近推荐分别用吡格列酮和维生素E作为经活检证实的非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)患者的治疗药物，但其长期疗效和安全性仍有待确定[7]。结合目前中国成人体质量指数越来越高的大趋势[8]，治疗NAFLD有效药物的研发迫在眉睫。目前，NAFLD的发病机制仍不明确。但有研究发现NAFLD的代谢异常与胆汁酸代谢的改变有关[9-10]，近20多年来的研究发现，胆汁酸不仅作为促进脂肪吸收的乳化剂，还与机体的多种代谢调节关系密切[11-12]。胆汁酸通过激活核受体或膜受体，如法尼醇X受体(farnesoid X receptor,FXR)、维生素D受体、孕烷X受体、武田G蛋白偶联受体5(Takeda G protein-coupled receptor 5,TGR5)、α5β1整合素和鞘氨醇-1-磷酸受体2，调节胆汁酸代谢、脂肪代谢、糖代谢、能量代谢及免疫细胞的功能等[12-13]。目前研究认为，胆汁酸治疗NAFLD是通过激活FXR，作用于下游信号通路小异二聚体伴侣(small heterodimer partner,SHP)、甾醇调节元件结合蛋白1c(sterol regulatory element binding protein 1c,SREBP-1c)及成纤维细胞生长因子15(fibroblast growth factor 15,FGF-15)/成纤维细胞生长因子-19(fibroblast growth factor 19,FGF-19)影响肝脏脂肪的合成[11]。其中值得关注的是，FXR的高效激动剂奥贝胆酸(6-乙基-鹅去氧胆酸)，其已证明在NASH、原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cholangitis,PBC)和糖尿病治疗中具有较好前景[14]，目前已被美国食品药品监督局(Food and Drug Administration，FDA)批准用于二线治疗PBC，奥贝胆酸治疗NAFLD的Ⅲ期临床试验也正在进行中，有望成为首个被FDA批准用于NAFLD的药物[15-17]。此外，有研究发现胆汁酸通过调节肝脏特异性脂肪酸转运蛋白5(fatty acid transport protein 5，FATP5)来影响肝脏的脂质代谢[18]，从而影响MAFLD的发生发展。相关的动物实验和临床研究也为FATP5改善NAFLD提供了相当的证据[19-22]。因此，FATP5也有望成为药物设计的靶点。

2 FXR

FXR是核受体超级家族中的一员，N端有高度保守的DNA结合区域，羧基末端有配体结合区域[23]。1999年，发现胆汁酸是FXR的天然配体，因此，FXR又被命名为胆汁酸受体。FXR有4个亚型，分别是FXRa1-FXRa4，并且这4个亚型表现出明显的发育和组织特异性表达模式。在人类，FXRa1/2主要在肝脏和肾上腺表达，而FXRa3/4主要在结肠、十二指肠、肾脏表达[24]。FXR有多种激活剂，天然胆汁酸主要有胆酸(cholic acid,CA)、鹅脱氧胆酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)；半合成的胆汁酸主要是奥贝胆酸；合成的非类固醇类的主要是GW4046和WAY-362450[25]。胆汁酸通过激活FXR，将配体信号转化为基因表达的变化，在调节脂代谢、糖代谢方面发挥重要作用[13]。动物实验表明，激活FXR可降低血浆葡萄糖、游离脂肪酸、甘油三酯和总胆固醇[26]。而FXR敲除小鼠的血浆高密度脂蛋白胆固醇(high-density lipoprotein-cholesterol,HDL-C)、非高密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯升高，肠道胆固醇吸收增加[27]。在胰岛素抵抗的小鼠模型中，激活FXR被证明可以提高胰岛素敏感性[28]。除了这些直接作用外，FXR还可以通过增加FGF-19分泌到小肠中来间接调节碳水化合物和脂质代谢以及胰岛素敏感性[29]。奥贝胆酸是一种半合成的胆汁酸，是一种强效且具有高选择性的FXR激动剂[14]。一些研究表明，奥贝胆酸可以改善胰岛素抵抗，降低遗传或饮食诱导的啮齿动物肥胖模型中肝脏的甘油三酯含量[30-36]。其中，奥贝胆酸改善肝脏甘油三酯的积累被认为是通过激活FXR，下调脂肪生成的相关基因的表达[37]。奥贝胆酸的Ⅱ期临床研究结果显示，奥贝胆酸组(25 mg/d)110例患者中有50例患者(45%)在第72周可以改善NAFLD的组织学特征。治疗过程中主要发生的不良事件是瘙痒[38]。目前奥贝胆酸的Ⅲ期临床研究正在进行中，其中期分析结果显示，25 mg/d的奥贝胆酸可以显著改善肝纤维化[39]。这是一个值得让人期待的药物。但是，在研究过程中，激活FXR也带来了一定的副作用，比如，小剂量和较高剂量奥贝胆酸的副作用包括了瘙痒[38]；肝脏低密度脂蛋白(low-density lipoprotein,LDL)受体表达下调，导致血液中低密度脂蛋白胆固醇(low-density lipoprotein-cholesterol,LDL-C)增高；同时下调载脂蛋白A1(apolipoprotein A1,ApoA1)，上调清道夫受体B1和胆固醇酯转移蛋白的表达，导致血液中HDL-C下降[13]，使得FXR激活对血脂的改变不利于心血管健康。而且，剂量越高，副作用越大[40]。另外，较高剂量奥贝胆酸导致晚期肝病患者和肝硬化患者出现肝功能恶化，FDA于2018年初发出“黑框警告”[41]。目前有报道称奥贝胆酸导致鼠类模型急性肝损伤的机制可能是通过FXR通路产生[42]，这些副作用被认为是全FXR激动剂的药理给药导致的[43]。由于核受体参与多种内分泌功能，FXR的调节容易引起FXR配体将信号改变转化为基因表达的改变，从而引起参与胆汁酸、葡萄糖和脂质代谢的多种基因改变所致的副作用。奥贝胆酸的临床试验已经表明，广泛的FXR激活破坏了胆固醇的稳态，FXR的激活通过SHP/FGF19的上调和胆固醇7α-羟化酶(cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1)的下调阻止了胆固醇向BAs的代谢转化[44]。由于该途径是胆固醇代谢的主要途径，其长期的药理阻断可能会产生严重后果。靶向激活肝细胞的FXR受体，而不激活促炎细胞的FXR受体，可能是安全利用FXR作为药物靶点的最佳途径。其次，可以联合使用FXR拮抗剂保护促炎细胞的FXR受体，因为这样可以减少相关的副作用。所以，为了探索这些新策略，在分子水平上更深入地探索FXR的靶向激活是必要的。目前，小剂量奥贝胆酸不完全激活FXR是可行的临床方案，显著减少了副作用的发生[40]。

3 长链脂肪酸转运蛋白

MAFLD的最大特点就是肝细胞有过量的脂质富集和蓄积，这主要是由于肝脏对于脂肪的吸收与利用不平衡所导致的。近年来研究显示，游离长链脂肪酸(long chain fatty acids,LCFAs)跨过细胞膜进入细胞是需要脂肪酸转运蛋白(fatty acid transporter protein,FATP)介导的主动转运过程。目前认为，细胞膜上的脂肪酸转运体主要有脂肪酸移位酶(CD36/fatty acid translocase,CD36/FAT)、质膜脂肪酸结合蛋白(plasma membrane fatty acid-binding protein,FABPpm)及FATP[45]。FATP家族包含6个成员，其编码为FATP1-6[46]。FATP是必不可少的膜蛋白，具有跨膜结构域[47-48]。所有FATP成员的特征是存在一个高度保守的311个氨基酸的序列(称为FATP序列)以及一个位于C末端的一磷酸腺苷(adenosine monophosphate,AMP)结合域(292-303),该区域负责LCFAs的结合和吸收[49-51]。FATP家族各成员的表达具有一定的组织特异性。FATP1在骨骼肌、心脏、白色脂肪组织及棕色脂肪组织高表达；FATP2主要在肝脏及肾脏表达；FATP3在小鼠肾上腺、睾丸、卵巢及肺表达；FATP4主要在小肠、皮肤表达；而FATP6则主要在心脏表达；FATP5仅在肝脏高表达[46]。FATP5主要是在肝脏调节胆汁酸合成和LCFAs转运中发挥组织特异性作用，并减少脂质蓄积，它的分子机制是通过胆汁酸辅酶A(bile acid-coenzyme A,BA-CoA)酶促活性缀合胆汁酸。胆汁酸以FATP5依赖性方式抑制LCFAs的摄取，并降低肝脏中的甘油三酯水平，维持肝脏中的脂质稳态[44]。但抑制CD36没有改善肝脏内脂肪蓄积的作用[52]，表明FATP5在MAFLD中比其他转运蛋白在脂肪酸转运功能上具有更重要的作用。有报道脂肪摄取因子如CD36、FATP2和FATP5在脂肪摄取过多或肥胖时起作用，但在血液脂肪酸正常时不起作用，这说明FATP5在高脂饮食或肥胖患者中，对肝脏的脂肪酸摄取过程起重要作用，对脂肪肝的发展和(或)加重有促进作用。此外，研究还发现NAFLD中肝脏FATP5表达的降低与NASH进展为肝硬化过程中的肝脏脂肪丢失有关[53]。体内和体外实验还发现FATP5作为肿瘤抑制因子在肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)中的作用，包括脂质代谢紊乱和氧化还原稳态之间的机制起到相互联系作用[54]。FATP5在哺乳动物细胞中的过表达增加了肝脏对LCFAs的摄取。相反，在FATP5基因敲除小鼠中，FATP5的缺失使得LCFAs的吸收显著降低，小鼠表现出较低水平的肝甘油三酯，这表明肝细胞能够有效地摄取LCFAs，从而实现肝脂质稳态，很大程度上依赖于FATP5[19-20]。此外，敲除FATP5基因的动物模型(喂养高脂肪饲料)的葡萄糖稳态显著改善，而MAFLD与2型糖尿病和胰岛素抵抗也是息息相关[55]。因此，FATP5有望成为药物设计的潜在靶点[18]。目前我们已知的FATP5抑制分子很少，但有一些次级胆汁酸如熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid,UDCA)和脱氧胆酸(deoxycholic acid,DCA)可以作用于FATP5，从而抑制甘油三酯的富集[18]。UDCA已经被批准用于PBC的一线治疗，并被应用于NASH患者的临床研究。其中一项为期18个月、随机、双盲、安慰剂对照的多中心试验中，根据改良Brunt评分和非酒精性脂肪性肝病活动性评分(NAFLD Activity Score，NAS)对185例NASH患者进行了肝组织学评价，结果显示，与安慰剂相比，高剂量的UDCA[23～28 mg/(kg·d)]显著改善了NASH患者的小叶炎症，但无法改善整体肝脏组织学，对丙氨酸转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、天冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)也没有显著改善[21]。然而，与该结果相反的是，在另一项对126例接受UDCA[28～35 mg/(kg·d)]治疗的NASH和ALT升高的患者进行12个月的研究中，UDCA显著改善了治疗组ALT、AST水平。并且，与接受安慰剂的患者相比，治疗组患者的血清纤维化标志物、血清葡萄糖、糖化血红蛋白和血清胰岛素水平以及稳态模型评估评分均显著降低[22]。其中，ALT是评估肝脏坏死性炎症改善的有效指标[56]。根据上述研究结论可以推测出高剂量UDCA可能会改善肝脏坏死性炎症。另外，MAFLD是以代谢异常为特征的疾病，与2型糖尿病关系密切，在该研究中治疗组血清葡萄糖、糖化血红蛋白和血清胰岛素水平的显著降低无疑为进一步探索高剂量UDCA的有益代谢作用提供了依据。值得一提的是，在两项高剂量UDCA研究中，腹泻和腹部不适是治疗组的主要不良反应，但都没有出现死亡、肝硬化并发症(包括进展为肝功能衰竭)或HCC。虽然目前UDCA在NASH中的疗效数据有限且相互矛盾，但是在不同的研究中，患者数量、治疗时间、药物剂量、是否设置对照组都对实验结果造成影响。除此之外，有些NASH可能为不均匀分布的组织学损害的局灶病变[57-58]，这也可能导致肝脏活检结果的偏差。总的来说，UDCA在更大规模的NASH患者中深入研究是值得肯定的。

4 总结与展望

MAFLD的发病机制复杂，其中包括肝细胞摄取过多的LCFAs[59-60]。FATP5只在肝脏中表达，而且在体内和体外实验都证实了FATP5在转运LCFAs中的重要作用，并和胆汁酸的代谢密切相关[18，61]。由此猜想，胆汁酸是连接FXR和FATP5的一个调节剂，虽然FXR和FATP5介导的肝肠相互作用调节胆汁酸水平的机制尚未完全阐明，但是现有的证据已经为其提供了一定的理论基础。UDCA和奥贝胆酸目前已经分别被批准用于PBC的一线治疗和二线治疗，并被应用于NASH患者的临床研究中。UDCA主要通过抑制FATP5改善NAFLD，其作用机制与FXR激活无关，因为UDCA对FXR没有亲和力[62]。奥贝胆酸目前被认为是一种选择性FXR激动剂，而我们未发表的数据显示，奥贝胆酸也是FATP5的强效抑制剂，目前很少有化合物作为FXR的激动剂[63]、FATP5的拮抗剂[18]，也很少有内源性胆汁酸分别作为FXR和FATP5的激动剂和拮抗剂发挥双重作用的报道[18，64]。因此，探索奥贝胆酸在治疗NAFLD过程中，明确FXR和FATP5之间的功能和分子机制是非常有必要的。展望未来，小剂量奥贝胆酸可能通过不完全激活FXR和抑制FATP5发挥治疗MAFLD的作用，有望被FDA批准用于MAFLD的治疗。除此之外，探索各种新型合成胆汁酸抑制FATP5与MAFLD之间的联系也可能为MAFLD的治疗带来新的突破口。