胆汁酸在肝硬化心肌病中的作用

梁世洋， 林 强， 宋俊良， 王景杰

空军军医大学唐都医院 消化内科， 西安 710038

肝硬化心肌病(cirrhosis cardiomyopathy，CCM)是指肝硬化患者在无其他原因(如缺血)引起心脏结构和功能明显异常的情况下，其心脏内在状况的亚临床改变[1]。根据26项研究的系统回顾分析[2]统计，CCM在肝硬化患者中的发病率为26%～81%，然而在实际工作中这一并发症时常被忽视，这主要跟其临床特点有关。CCM的主要临床特点为心脏储备功能下降，在正常状况下对肝硬化患者并无太大影响，然而在肝硬化患者经历各种手术后会因CCM出现心脏系统继发问题。约50%的肝硬化患者在肝移植术后会出现心脏功能失代偿，此外，约20%的肝硬化患者在经颈静脉肝内门体分流术后会出现心脏功能失代偿[3-4]，研究CCM的发病机制并及时进行干预可以降低肝硬化患者的术后病死率。胆汁酸是胆固醇代谢的主要终产物，正常情况下胆汁酸随胆汁进入肠道，在脂肪代谢中发挥重要作用。高浓度的胆汁酸具有心脏毒性，而肝硬化患者血清总胆汁酸长期处于高水平，且胆汁酸组成发生改变。许多证据表明，胆汁酸在CCM的发病过程中发挥着重要作用[5-7]。

1 肝硬化患者胆汁酸代谢的改变

肝硬化的病因有多种，例如病毒感染(包括HBV、HCV和HDV)、酒精相关(酒精相关性肝病)、代谢与遗传因素[包括非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)、血色病与威尔逊病)]、自身免疫因素[包括自身免疫性肝炎、原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cirrhosis，PBC)与原发性硬化性胆管炎(primary sclerosing cholangitis，PSC)]、血管因素(包括布加综合征、静脉闭塞性疾病、心源性肝硬化)、长期使用肝毒性药物等[8]。其中，PBC和PSC等疾病会导致明显的胆汁淤积，胆汁酸代谢的改变与其他病因导致的肝硬化较为不同。因此，本文将胆汁淤积性肝病与非胆汁淤积性肝病导致的肝硬化分别进行总结。

1.1 胆汁淤积性肝病 胆汁淤积是指胆汁的形成和排泌障碍，可由肝细胞或胆管上皮的胆汁形成、分泌障碍或胆汁流的阻断引起，随着病情的进展和慢性化，胆汁淤积性肝病可以发展为胆汁淤积性肝硬化[9]。PBC的特征是肝内小胆管被破坏。由于肝内胆管的破坏，PBC患者胆汁排出受阻，形成明显的胆汁淤积[10]。最新临床研究[11-12]显示，PBC组患者的血清总胆汁酸水平约为正常对照组的6倍，且血清总胆汁酸水平升高的情况会随着病情进展而加重。除了血清总胆汁酸水平升高，PBC患者的胆汁酸组成也会发生改变，结合胆汁酸与未结合胆汁酸的比值大幅提升。这主要是由于结合胆汁酸随胆汁排入肠道的过程发生障碍，导致结合胆汁酸淤积在肝脏，并进入血液，而由于血清总胆汁酸水平的升高，未结合胆汁酸的合成受到抑制，因此，结合胆汁酸与未结合胆汁酸的比值大幅提升。PSC患者胆汁酸的改变与PBC类似，由于胆汁淤积，血清总胆汁酸水平明显升高。在胆汁酸的组成方面，PSC患者的初级胆汁酸浓度升高明显，而次级胆汁酸浓度略有下降，这主要是由于胆汁酸随胆汁进入肠道的量减少，且肝肠循环过程中，由于血清总胆汁酸浓度过高，次级胆汁酸在空肠末端或回肠重吸收减少[12]。

1.2 非胆汁淤积性肝病 非胆汁淤积性肝病是指不以胆汁淤积为主要致病因素而导致的肝硬化，主要包括慢性病毒性肝炎、非酒精性脂肪性肝病等，在非胆汁淤积性肝病导致的肝硬化患者中，胆汁酸的代谢也发生明显改变[13]。乙型肝炎是我国肝硬化的主要原因之一。SLC10A1基因编码的钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白(sodium taurocholate cotransporting polypeptide，NTCP)最初被认为是肝肠循环过程中胆汁酸进入肝细胞的重要受体，李文辉教授团队[14]研究显示，NTCP同时也是HBV进入肝细胞的关键受体。正常情况下，肝细胞内的胆汁酸经过一系列过程，可以激活肝细胞内的法尼酯X受体(farnesoid X receptor，FXR)，FXR的激活可以抑制胆汁酸合成的限速酶细胞色素P450家族成员7A1(recombinant cytochrome P450 7A1，CYP7A1)，从而减少胆汁酸的合成。在HBV感染后，HBsAg pre-S1多肽通过NTCP进入肝细胞，竞争性抑制胆汁酸的转运[15]，导致肝细胞内胆汁酸浓度降低，这最终会解除FXR对CYP7A1的抑制，从而促进胆汁酸的合成[16-17]。临床研究[18-20]显示，随着乙型肝炎病程进展，并逐渐发展为乙型肝炎肝硬化的过程中，患者的血清总胆汁酸水平在逐步升高。NAFLD是世界范围内最常见的慢性肝病，包括非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎以及相关的肝硬化，NAFLD是肝硬化最常见的病因[21]。在NAFLD患者的胆汁酸谱研究中发现，与正常对照组相比，NAFLD患者组几乎所有种类的胆汁酸都有明显升高，并且随着病程的进展，NAFLD患者血清总胆汁酸升高的情况会加重，多种胆汁酸的血浆含量会随着纤维化严重程度的增加而显著升高[22]。

总之，无论是胆汁淤积性肝病导致的肝硬化，还是非胆汁淤积性肝病导致的肝硬化，都伴有血清总胆汁酸浓度的升高和胆汁酸组成的改变，且以胆汁淤积性肝病导致的肝硬化的胆汁酸改变更为明显[20]。

2 胆汁酸对心脏功能的影响

早在1863年，胆汁酸的心脏毒性就已经被观察到，研究人员发现，注射胆汁酸可以导致兔子心率过缓，并可以导致兔子心脏骤停。同时期的研究表明，在去除心脏的支配神经后，胆汁酸诱导心动过缓的现象仍然存在，提示胆汁酸对心脏具有直接抑制作用。1978年，Joubert等研究显示，给大鼠输注胆酸，可以导致大鼠剂量依赖性心动过缓。Desai等[6]通过基因敲除构建胆汁酸超载模型，与野生型小鼠相比，基因敲除小鼠心脏功能发生以下异常：心肌细胞变大，左室收缩压下降，心输出量下降，心电图QT间期和PR间期延长，心肌细胞凋亡增加，血清肌钙蛋白-2升高。近些年，胆汁酸对心脏功能的影响重新受到研究人员的重视，这主要归功于对妊娠期肝内胆汁淤积症(intrahepatic cholestasis of pregnancy，ICP)研究的深入，因此笔者从胆汁酸对ICP患者胎儿心脏的影响出发，逐步深入讨论胆汁酸在CCM中的作用以及胆汁酸促进CCM发病的分子机制。

2.1 胆汁酸对ICP患者胎儿心脏的影响 ICP是妊娠期最常见的肝脏疾病，其最主要临床特征是产妇瘙痒和血清总胆汁酸浓度升高，与死产、早产和新生儿病房入院率增加有关，而心脏功能不全可能是导致胎儿不良后果的主要原因[23-24]。近些年来，研究人员发现，ICP患者胎儿心脏功能障碍与产妇血清总胆汁酸浓度升高具有明确的临床相关性，其特征是随着胆汁酸浓度的升高，心室功能障碍的标志物N端前B型利钠肽、PR间期长度和心率变异性增加[25]。这一现象证实了在人体内高浓度胆汁酸对心脏功能的影响，基于此现象，研究人员后续开展了数项胆汁酸与CCM相关性的临床研究。

2.2 胆汁酸在CCM中的作用 在由慢性肝病逐渐发展为肝硬化，以及肝硬化逐渐进展的过程中，患者的血清总胆汁酸长期处于较高水平，胆汁酸组成也发生巨大改变。首先，对于胆汁淤积性肝病，PBC患者的血清胆汁酸浓度明显升高，校正QT(QTc)间期显著延长。PBC患者的心血管疾病患病率高于非PBC患者，与对照组相比，PBC患者组心血管事件的风险比为2.2[26-27]。胆总管结扎模型是通过手术将大鼠或小鼠的胆总管进行结扎，可以在一定程度上模拟人类PBC。Nam等[28]研究发现，胆总管结扎模型大鼠血清总胆汁酸浓度明显升高，同时心肌细胞中凋亡标志物显著增加，而假手术组并未观察到该现象 。

此外，非胆汁淤积性肝硬化患者血清总胆汁酸水平与心脏功能也存在明确的相关性。具体表现为肝硬化患者的血清总胆汁酸水平与左房容积指数、心输出量等心脏指标存在显著相关性[29]。在小鼠饲料中添加3,5-二乙氧基羰基-1,4-二氢-2,4,6-三甲基吡啶(DDC)，可以引起小鼠肝硬化，且该种肝硬化模型小鼠的心脏结构与功能发生类似于人类CCM的改变[7]。DDC小鼠模型研究[30]发现，肝硬化小鼠的心率降低、射血分数升高，且这些心脏指标的改变都与血清总胆汁酸水平相关。以上临床研究和动物实验表明，胆汁酸浓度升高与CCM具有相关性，而其中具体机制可能与心脏表达的两种胆汁酸受体有关。

2.3 胆汁酸促进CCM发病的分子机制 在心肌细胞中表达并发挥作用的胆汁酸受体主要为FXR与G蛋白偶联受体5(takeda G protein-coupled receptor 5，TGR5)，FXR为一种核受体，主要被脂溶性分子激活，一般来说，疏水性胆汁酸脂溶性较强，不同胆汁酸对FXR的作用从强到弱依次为鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)、胆酸(cholic acid，CA)、石胆酸(lithocholic acid，LCA)、去氧胆酸(deoxycholic acid，DCA)[31]。胆汁酸对心肌细胞的损害作用，主要是通过脂溶性胆汁酸激活FXR产生的，细胞实验[32]显示，疏水性较强的胆汁酸(例如CDCA)通过激活心肌细胞的FXR，可以促进心肌细胞炎症反应与凋亡。TGR5是一种膜受体，可以被多种胆汁酸所激活，不同胆汁酸对TGR5作用从强到弱依次为LCA、DCA、CDCA、熊去氧胆酸(ursodeoxycholic acid，UDCA)、CA[31]，在心肌细胞中，TGR5被胆汁酸激活后可以缓解心肌细胞炎症反应和损伤[33]。肝硬化患者血清胆汁酸长期处于较高水平，可以导致FXR与TGR5激活失调，从而促进CCM的发展。

3 UDCA为CCM的潜在治疗药物

UDCA是亲水性最强的胆汁酸，具有抗氧化、抗炎和细胞保护作用，临床上常用于PBC、PSC和胆固醇结石等疾病的治疗[34-36]。近年来，学者发现UDCA具有一定的心脏保护功能。例如，在ICP的临床研究[24]中发现，使用UDCA可以保护胎儿心脏功能。此外，UDCA还可以改善慢性心力衰竭患者的外周血流量并保护心脏免受再灌注损伤[37]。作为一种胆汁酸，UDCA的心脏保护作用可能也与FXR和TGR5两种胆汁酸受体有关。UDCA可以竞争性的减少其他胆汁酸在肝肠循环过程的重吸收，经UDCA治疗后，患者血清中FXR的强激动剂CDCA和CA浓度降低，而亲水性的UDCA浓度升高[38]，因此，笔者猜想，UDCA可以通过两个方面改善肝硬化患者的心脏功能，一是降低CDCA和CA的浓度，从而减少FXR激活引起的心脏损伤；二是增加UDCA含量，直接激活TGR5，发挥心脏保护作用。

4 小结

从慢性肝病发展至肝硬化，以及肝硬化病程进展的过程中，患者血清总胆汁酸长期处于高水平，且胆汁酸组成发生改变。而在一系列胆汁淤积性疾病的研究中可以发现，较高水平的胆汁酸可以引起心肌细胞损伤。在CCM患者以及动物模型的研究中，胆汁酸水平与肝硬化患者心脏功能的相关性得到了验证。心肌细胞中发挥作用的胆汁酸受体为FXR与TGR5，FXR为一种核受体，主要接受脂溶性信号，易被疏水性胆汁酸激活，FXR被激活后，可以诱导心肌细胞炎症损伤和凋亡反应。TGR5为膜受体，可以被多种胆汁酸激活，TGR5激活后可以抑制心肌细胞的损伤与炎症反应。使用UDCA可以改变体内胆汁酸的组成，减少FXR激活，增加TGR5激活，UDCA为CCM的潜在治疗药物。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：梁世洋负责课题选题，搜集分析资料，撰写论文；林强、宋俊良负责课题选题，资料搜集；王景杰负责拟定写作思路，指导撰写文章并最终定稿。