过氧化物酶体增殖物激活受体激动剂在非酒精性脂肪肝炎治疗中的应用

黄娜娜,庞碧滢,黄晓霞,李 馨,熊文婷,孔 波,刘吉升

(广州大学,广东 广州 510006)

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的疾病谱包括单纯性脂肪肝,由其演变的脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化和肝坏死,最终演变为肝癌[1]。非酒精性脂肪肝炎(NASH),是非酒精性脂肪肝病的恶性进展阶段,其主要特征是慢性炎性反应和伴随而来的肝细胞凋亡和纤维化[1]。据估计,全球四分之一的人口患有NAFLD,预计在2030年内NASH的患病率将增加56%[2]。然而,目前还没有经过食品和药物管理局(FDA)或欧洲药品管理局(EMA)批准的NASH治疗药物,通过饮食干预和加强运动来改善肥胖和胰岛素抵抗是对患者的主要建议[3]。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)是一种配体激活的转录因子,在体内参与脂质代谢、葡萄糖稳态、炎性反应和胰岛素信号等过程的调控[4],是开发NASH治疗药物的一个很有吸引力的靶点。PPAR激动剂在NASH治疗中进行了大量研究,本文就PPAR的作用机制以及PPAR激动剂在NASH治疗中的临床研究进展作一综述。

1 NASH发病机制

NAFLD/NASH的发病机制目前尚未完全阐明,其通常与肥胖、胰岛素抵抗、糖尿病、高血压、血脂异常、动脉粥样硬化、全身性炎性反应相关,是代谢综合征的肝脏表现。最初“二次打击”学说认为,在胰岛素抵抗情况下,肝脏脂质沉积,导致肝脏对氧化应激等二次损伤敏感,随着对NAFLD/NASH发病机制研究的不断深入,学者们认为“多重打击”学说可以更好地解释NASH的发病机制,该假说认为肝脏脂质沉积后,线粒体功能障碍、内质网应激、氧化应激、脂肪因子产生失衡、免疫调节的改变或微生物群的组成变化等多重打击作用于遗传易感人群,从而诱发NAFLD[5]。

2 PPAR在NASH中的作用

PPAR是配体激活的转录因子,属于核激素受体超家族,包括由不同基因编码的三种类型:PPARα(NR1C1)、PPARβ/δ(NR1C2)和PPARγ(NR1C3)[4]。PPARα是第一个被发现的类型,并以其在啮齿动物中诱导过氧化物酶体增殖的能力而命名[6]。三种类型的PPAR在体内的表达具有组织特异性,PPARα和PPARβ/δ在线粒体和过氧化物酶体β氧化活性高的组织中大量表达。其中PPARα主要在肝脏、心脏、肾脏和棕色脂肪组织中表达,而PPARβ/δ则普遍存在。PPARγ主要在脂肪组织和巨噬细胞中表达,是脂肪细胞分化所必需的。三种PPAR都与维甲酸X受体(RXR)以异二聚体的形式结合过氧化物酶体增殖元件(PPRE)调控一系列靶基因的表达,从而参与调控类似或不同的过程[7]。以下简要概括PPAR在NASH发病机制中的作用。

PPARα在NASH中的作用主要体现在调节脂质代谢和抑制炎性反应,其最重要的靶基因与脂肪酸β氧化、酮生成以及与炎性反应和脂肪生成相关的转录因子有关。通过调控过氧化物酶体β氧化的限速酶基因(ACOX1、EHHADH)、线粒体β氧化的关键反应酶基因(MCAD、LCAD和VLCAD)以及脂肪酸跨线粒体膜转运所需的蛋白CPT-I、CPT-Ⅱ等的转录表达,PPARa控制着脂肪酸的β氧化分解代谢[8]。除此之外,PPARα在禁食期间维持生酮和血糖的转录调节[9]。根据肝脏中的脂肪酸水平,PPARα产生不同的代谢反应,维持肝脏的脂肪酸代谢稳态。PPARα也参与脂蛋白代谢的调节,通过减少肝脏中合成的极低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)以及增加高密度脂蛋白(HDL)来改善血脂异常[8]。另外,PPARα还通过直接或间接调节固醇调节元件结合蛋白-1c(SREBP-1c)的转录活性影响肝脏脂肪生成[10]。在抑制炎性反应方面,PPARα主要通过转抑制来抑制核因子κB (NF-κB)、激活蛋白1 (AP-1)和转录信号传导和激活因子(STAT)等促炎转录因子的转录活性,从而负调控炎性反应相关基因的表达[11]。

PPARβ/δ 存在于大多数肝细胞类型[肝细胞、肝星状细胞 (HSC)、胆管细胞和Kupffer细胞]中,在组织发育和修复、再生、胰岛素敏感性、炎性反应、线粒体功能、能量消耗以及脂质和碳水化合物代谢中起关键作用。许多细胞或动物模型中的研究表明,PPARβ/δ的激活有助于减弱胰岛素抵抗,调节脂肪酸氧化,增加肝糖原和葡萄糖利用,减少脂肪从头合成,从而改善肝脏脂肪变性[12]。有趣的是,肝脏自噬在NAFLD进展过程中下降,PPARβ/δ配体在原代肝细胞中诱导自噬,并通过自噬-溶酶体途径介导脂肪酸氧化[13]。此外,PPARβ/δ还影响脂蛋白代谢相关基因的表达水平,改善血脂异常[14]。在抑制炎性反应方面,PPARβ/δ降低肝脏炎性反应基因的表达并减弱肝脏内质网应激。值得注意的是,PPARβ/δ促进Kupffer细胞的选择性激活,朝着抗炎M2表型发展,并在细胞因子白细胞介素4(IL-4)刺激的情况下保持肝功能[15]。除此之外,PPARβ/δ激动剂还通过减弱炎性反应小体NLRP3的激活来减少脂肪酸诱导的炎性反应和肝脏脂肪变性[16]。

PPARγ 在脂肪组织中高度表达,能够促进脂肪细胞分化,增加葡萄糖摄取,促进三酰甘油储存以及减少血浆游离脂肪酸。PPARγ在脂肪细胞中的激活诱导脂肪细胞因子(脂联素和瘦素)的分泌,这些脂肪细胞因子是外周组织中胰岛素作用的介质,因此,PPARγ的激活会增加包括肝脏在内的多个器官的胰岛素敏感性[17],但是长期激活PPARγ会导致体重增加和肥胖,导致相关疾病。PPARγ配体已被证明可抑制多种细胞类型中许多炎性反应介质和细胞因子的产生,但由于一些合成和天然PPARγ激动剂被发现能够通过 PPARγ非依赖性机制诱导抗炎反应,PPARγ在炎性反应中的作用还存在一定争议[18]。此外,在配体刺激下,PPARγ通过上调CD206和CD163来促进M2抗炎巨噬细胞表型[19]。HSC是肝纤维化的主要细胞驱动因子,研究表明PPARγ 在保持 HSC 处于静止非纤维化状态中起着关键作用[20]。

3 PPAR激动剂在NASH中的应用

3.1PPARα激动剂:贝特类(Fibrates)是几十年前开发的PPARα激动剂,目前仍用于治疗高胆固醇血症和血脂异常。作为潜在的NASH治疗药物,fenofibrate、clofibrate和gemfibrozil早期已经在临床试验中进行了评估,fenofibrate和gemfibrozil虽然改善NASH的一些症状,但是没有产生组织学上的改善,并且,贝特类药物还存在一些不良反应,如肾功能亏损、血清肌酐和同型半胱氨酸升高等,因此不是治疗NASH的良好选择[21-23]。

Pemafibrate是一种新型的选择性PPARα调节剂,在日本被批准用于治疗高脂血症。研究表明Pemafibrate可以在NASH小鼠模型中预防NASH的发展[24],在血脂异常的NASH患者中改善血清谷丙转氨酶(ALT)水平以及三酰甘油、高密度脂蛋白胆固醇、总脂肪酸、饱和脂肪酸 (SFA) 和不饱和脂肪酸水平[25]。在近期的一项双盲、安慰剂对照、随机多中心Ⅱ期试验(ClinicalTrials.gov number NCT03350165)中[26],Pemafibrate虽然没有降低肝脏脂肪含量,但显著降低了磁共振弹性成像(MRE)测量的肝脏硬度,这可能反映了血清肝脏标志物的显著变化导致肝纤维化和小叶炎性反应的改善。在该试验中,Pemafibrate表现出良好的耐受性,很少出现与肝脏、肾脏、骨骼肌相关的不良反应。因此Pemafibrate可能是一种很有前途的 NAFLD/NASH 治疗药物,也可能是与降低肝脏脂肪含量的药物联合治疗的候选药物。

3.2PPARβ/δ激动剂:Seladelpar (MBX-8025)是一种PPARβ/δ激动剂,目前在用于原发性胆道胆管炎(PBC)和非酒精性脂肪肝炎(NASH)的Ⅱ期临床试验中进行了评估。在早期的结果中,Seladelpar可改善血脂异常患者的血脂情况,并降低肝酶水平[27-28]。在foz/foz小鼠模型中seladelpar还逆转了脂毒性脂质的肝脏储存,改善了胰岛素敏感性和血脂谱,表现出治疗NASH的希望[29]。但是由于在NASH的Ⅱ期试验中观察到患者的肝损伤,该试验被提前终止。

3.3PPARγ激动剂:噻唑烷二酮类(TZDs)是PPARγ的配体,是一类胰岛素增敏剂,已被批准用于治疗2型糖尿病(T2DM),通常作为二线口服药物。由于TZDs主要针对胰岛素抵抗,而胰岛素抵抗在T2DM和NASH的发病机制中起着至关重要的作用,因此多项临床试验评估了TZDs治疗NASH的应用。目前美国肝病研究协会(AASLD)和欧洲肝脏研究协会(EASL)推荐使用Pioglitazone和维生素E治疗活检证实的NASH,但应先与患者讨论存在的风险[3,30]。一项PIVENS(Pioglitazone、维生素E或非酒精性脂肪性肝炎安慰剂)试验(ClinicalTrials.gov number NCT00063622)表明,在无糖尿病的NASH患者中,Pioglitazone和维生素E联合治疗可以减少肝脏脂肪变性和小叶炎性反应,但没有减少纤维化,且仅维生素E治疗就达到了组织学改善的主要结果[31]。在另一项随机对照试验(ClinicalTrials.gov number NCT01002547)中,Pioglitazone联合维生素E治疗可改善NASH和T2DM患者的肝组织[32]。维生素E和Pioglitazone的主要缺点在于缺乏对纤维化的改善,而纤维化是NASH预后的一个重要决定因素。此外,体重增加、膀胱癌和骨质流失等不良反应是Pioglitazone治疗的主要问题。Rosiglitazone也在NASH临床试验中进行了研究,在一项为期两年的随访研究(ClinicalTrial.gov number NCT00492700)中,Rosiglitazone仅在治疗的第一年表现出抗脂肪生成作用,在较长时间给药后没有额外的抗NASH作用[33]。并且Rosiglitazone对血脂有不良影响,长期使用 Rosiglitazone与心肌梗死和心力衰竭风险增加有关,因此Rosiglitazone已经被限制使用[34]。TZDs在NASH中的长期疗效和安全性还需要进一步的研究来验证。

MSDC-0602 K是第二代TZD,旨在优先靶向线粒体丙酮酸载体(MPC),同时最大限度地减少与转录因子 PPARγ的直接结合,从而减少第一代TZD(Pioglitazone, Rosiglitazone)中存在的不良反应。MPC是一种调节丙酮酸(细胞溶质葡萄糖代谢的终产物)进入线粒体的蛋白复合物,TZD 能够通过减缓丙酮酸进入线粒体的速度来协调细胞代谢。EMMINENCE是一项为期1年的Ⅱ期随机对照试验(ClinicalTrials.gov number NCT02784444),旨在评估 MSDC-0602 K 在NASH患者中的疗效和安全性。在中期(6个月)的分析中,MSDC0602 K改善了肝功能减退和无创纤维化指标[35]。在最后的分析中,与安慰剂相比,125mg和250mg剂量的MSDC-0602 K 显著降低了空腹血糖、胰岛素、糖化血红蛋白(HbA1c)和肝损伤标志物,并且没有剂量限制性不良反应[36]。虽然该试验未能达到研究的主要终点(NASH至少改善2个点,肿胀或小叶炎性反应减少≥1个点,纤维化阶段不增加),但是MSDC0602 K对肝细胞损伤和葡萄糖代谢的影响支持其在伴有T2D的NAFLD/NASH患者中继续进行Ⅲ期临床开发(ClinicalTrials.gov number NCT03970031)。

INT131(原AMG131)是一种有效的选择性PPARγ调节剂,在结构上不同于 TZDs,代表一类新的非TZD PPARγ配体。INT131专门设计用于保留 PPARγ全激动剂的胰岛素增敏和降糖作用,同时减轻或消除其不良反应[37]。在一项为期24 w的随机、双盲、安慰剂和活性药物对照研究中,INT131以剂量依赖的方式降低HbA1c,显著改善了血糖控制,且与同等疗效的Pioglitazone相比,液体潴留和体重增加减少[38]。在NASH患者中使用INT131进行试验,有望在没有Rosiglitazone和Pioglitazone不良反应的情况下证明对肝脏组织学的有益影响。

3.4PPARα/δ双激动剂:Elafibranor (GFT505)是PPARα/δ双激动剂,与其他靶向PPAR的小分子药物不同,Elafibranor没有表现出与PPARγ激活相关的不良反应,在患者中具有良好的安全性和耐受性。一项大型国际II b期临床试验(ClinicalTrials.gov number NCT01694849)评估了Elafibranor 的安全性和有效性,该研究表明Elafibranor在未恶化纤维化的情况下解决了NASH,并改善了胰岛素敏感性、葡萄糖稳态、脂质代谢,以及降低了全身炎性反应标志物[39]。然而不幸的是,在后来一项72 w的Ⅲ期RESOLVE-IT临床试验(ClinicalTrials.gov number NCT02704403)中,Elafibranor没有达到其关键的主要终点,在120mg Elafibranor的治疗中,患者NASH得到解决的比率以及纤维化改善的比率均与安慰剂组无明显差异,其他的生化指标也无明显的改善[40]。因此,Genfit公司提前终止了RESOLVE-IT Ⅲ期试验,Elafibranor将继续开发用于治疗原发性胆道胆管炎(PBC)[41]。

3.5PPARα/γ双激动剂:PPARα/γ双激动剂具有同时改善脂质和葡萄糖代谢的独特机制,PPARα激动剂作用可以改善血脂谱,而PPARγ激动剂作用可以改善糖尿病血脂异常患者的葡萄糖谱。Saroglitazar是由 Zydus Cadila 开发的PPARα和γ的双激动剂,具有主要的PPARα活性,对PPARγ的激活效应较弱,因此可以减少与PPARγ激活相关的不良反应。在体外和体内模型中,Saroglitazar显示出对NASH 的整体改善,且效果优于PPARα激动剂(fenofibrate)和PPARγ激动剂(Pioglitazone)[42]。Saroglitazar最早于2013年在印度获批,用于治疗非他汀类药物控制的2型糖尿病患者的糖尿病血脂异常和高甘油三酯血症。在糖尿病血脂异常患者中,Saroglitazar对血脂、HbA1c、谷丙转氨酶(ALT)和肝脏影像学均有改善作用,且不影响体重,无重大不良事件[43]。

在印度的一项Ⅲ期EVIDENCES Ⅱ临床研究中,Saroglitazar治疗52 w后改善了NASH患者的组织学信号,达到试验的主要和次要终点。因此Saroglitazar在2020年获得印度药物管理局(DCGI)批准,用于治疗非肝硬化性非酒精性脂肪性肝炎(Non-Cirrhotic NASH)患者。在西方的试验中,Saroglitazar也表现出有希望的结果,一项II期临床试验表明Saroglitazar治疗能够改善NASH患者的组织学信号,且耐受性良好,无直接相关的不良反应,不过该研究存在样本量较小的局限性[44]。在另一项Ⅱ期EVIDENCES Ⅳ试验(ClinicalTrials.gov number NCT03061721)中,Saroglitazar 4 mg可显著改善 NAFLD/NASH 患者的谷丙转氨酶(ALT)、肝脏脂肪含量(LFC)、胰岛素抵抗和致动脉粥样硬化性血脂异常,达到了研究的主要终点[45]。

Lobeglitazone是另一种双PPARα/γ激动剂,目前在韩国用于治疗T2D,一项以肝脏组织学为终点的随机对照试验(ClinicalTrials.gov number NCT02285205)证明了Lobeglitazone能够减少患有NAFLD的2型糖尿病患者的肝内脂肪含量,降低血糖以及改善肝酶和脂质谱[46]。

3.6PPAR泛激动剂:Lanifibranor(IVA377)是法国Inventiva公司研发的一种口服小分子药物,对三种类型的PPAR具有中等的激活效力且平衡良好,是目前临床开发的NASH治疗药物中唯一的泛PPAR激动剂。在NASH和纤维化小鼠模型中,Lanifibranor表现出对NASH的治疗潜力,且比单一的选择性PPAR激动剂具有更高的效力[47]。一项名为NATIVE的Ⅱb临床试验(ClinicalTrials.gov number NCT03008070)评估了Lanifibranor在成人非肝硬化NASH患者中连续治疗24 w的安全性和有效性[48]。试验结果表明,在接受Lanifibranor剂量为1 200 mg/d的患者中,49%达到了主要终点(肝细胞炎性反应和肝细胞气球样变的SAF评分降低2分,且肝纤维化无恶化),与安慰剂组(27%)具有显著差异。同时,该研究还达到了多个次要终点,包括:①两个剂量组(80 mg/d、120 mg/d)的NASH均无纤维化恶化;②在12 00 mg/d的剂量中,纤维化至少改善了一个阶段,且NASH没有恶化;③两个剂量组(80 mg/d、120 mg/d)的NASH缓解和纤维化改善。此外,Lanifibranor在该试验中显示出总体良好的耐受性。基于Ⅱb临床试验的积极结果,美国FDA已授予候选药Lanifibranor突破性疗法认定,用于治疗NASH,并鼓励Lanifibranor开展Ⅲ期临床试验。

4 小结与展望

NASH患病率逐年升高,已经成为危害人类健康的世界性公共卫生问题。目前许多治疗NASH的药物正在进行研究,但是在临床研究中证明新药对NASH的疗效还具有较大的挑战性。由于小鼠和人的疾病启动机制存在差异,且NASH患者的异质性较高,许多动物模型中的发现不能完全在临床试验中重现。除此之外,NASH的病因复杂,发病的具体机制仍未阐明,涉及许多通路的相互作用,针对某一通路的调节可能会激活其他代偿通路,导致治疗效果减弱或产生副作用。目前许多强效PPAR激动剂停产的原因,可能是由于强大的激活作用调节多种基因的表达并激活许多途径,其中某些途径与毒性相关。而中等强度的 PPAR激动剂则表现出良好的耐受性和安全性。因此减轻PPAR激动剂副作用的有效方法可能是开发中等效力和均衡激活的双或三联合PPAR激动剂,Lanifibranor是目前最成功的案例。同时考虑到NASH复杂的病理机制,针对疾病的不同阶段,使用不同作用机制的联合药物靶向治疗或许是NASH治疗药物今后的发展方向之一。此外,进一步探索NASH的发病机制将为NASH的治疗提供更多的理论依据,促进创新疗法的产生。