动物胆汁酸在眼病中的应用进展

邹争荣，李晶，解孝锋

使用动物胆或胆汁治疗眼病有着悠久的历史，其中熊胆、羊胆、猪胆、蛇胆的应用较为多见。在中国最早的中药古籍《神农本草经》[1]中有关于鲤鱼胆治青盲的记载；《审视瑶函》[2]记载了熊胆丸治暴盲生翳；《肘后备急方》[3]有羊胆治疗眼暗热病后失明的描述。中医学[4-5]认为，胆汁类药物多性寒、味苦，归心、肝、胆经，其清热解毒、明目退翳等功效对临床治疗眼病有一定价值。胆汁酸作为胆汁的主要药理成分，在其中发挥着关键的作用，现代药理学研究[6]也证明，胆汁酸可通过不同方式发挥抗炎、抗细胞凋亡等作用，与胆汁药性基本相同。本文总结了胆汁酸在眼科应用的现状，包括葡萄膜炎、白内障、年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration，AMD）、视网膜色素变性（retinitis pigmentosa，RP）、糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）等，并对药理作用进行了论述，现报道如下。

1 胆汁酸的合成与代谢

1.1 胆汁酸的合成

胆汁酸（bile acid）由肝脏中的胆固醇合成，是胆汁的重要组成部分，其合成途径包括经典（中性）途径和替代（酸性）途径2种，涉及16种以上的酶[7]。经典途径由肝细胞内质网中的限速酶细胞色素P4507A1（cytochrome P450family 7 subfamily A member 1，CYP7A1）启动，胆固醇通过其转化为7α-羟基胆固醇，后被特定的甾体脱氢酶转化为等量的胆酸（cholic acid，CA）和鹅脱氧胆酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）[8]。替代途径以细胞色素P4507B1（cytochrome P450family 7 subfamily B member 1，CYP7B1）为标志物，生成的胆汁酸以CDCA为主[9]。正常生理状态下，机体合成的胆汁酸以经典途径为主，约占总胆汁酸的75%[10]。二者的区别在于，肝脏是特定且唯一的合成经典途径的场所，而替代途径可在大脑、肝脏、结肠、肾脏等不同脏器中生成[11]。在一些病理状态下，机体需要依靠替代途径产生的CDCA维持胆汁酸的代谢平衡[12]。

1.2 胆汁酸的代谢

当人体摄入食物后，初级胆汁酸经胆汁酸转运蛋白-胆盐输出泵（bile salt export pump，BSEP）进入胆小管并贮存于胆囊中，胆囊的收缩将胆汁酸分泌至肠道[13]。在肠道微生物的作用下，初级胆汁酸通过水解、脱羟和氧化等反应转化为次级胆汁酸，其中CA水解成脱氧胆酸（deoxycholic acid，DCA），CDCA水解为石胆酸（lithochalic acid，LCA），这些反应的场所主要在回肠和结肠上段进行[14]。95%的胆汁酸能通过回肠末端的钠依赖性胆汁酸转运体（apical sodiumdependent bile acid transporter protein，ASBT）重吸收进入肠上皮细胞，在回肠胆汁酸结合蛋白的作用下，胆汁酸通过肠上皮细胞基底外侧膜上的有机溶质转运蛋白（organic solutetransporter α-β，OSTα/β）进入肝门静脉[15]。肝细胞基底外侧膜中的钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白、有机阴离子转运蛋白分别参与肝脏对结合型和游离型胆汁酸的摄取，这些重吸收的胆汁酸将与新合成的胆盐一起开启下一轮循环[16]。

2 胆汁酸的分类和成分

2.1 胆汁酸的分类

胆汁酸按其结构可分为游离型胆汁酸和结合型胆汁酸，前者主要包括CA、DCA、CDCA、LCA及熊去氧胆酸（ursodesoxycholic acid，UDCA）；后者主要为甘氨酸、牛磺酸与游离型胆汁酸的结合物，包括甘氨胆酸（glycocholic acid，GCA）、甘氨鹅去氧胆酸（glycochenodeoxycholic acid，GCDCA）、牛磺胆酸（taurocholic acid，TCA）、牛磺鹅去氧胆酸（taurochenodeoxycholic acid，TCDCA）、牛磺去氧胆酸（taurodeoxycholic acid，TDCA）、牛磺熊去氧胆酸（tauroursodeoxycholic acid，TUDCA）等。按其来源又可分为初级胆汁酸和次级胆汁酸：肝脏中合成的初级胆汁酸，包含CA、CDCA及甘氨酸型、牛磺酸型结合胆汁酸；肠道微生物水解脱氢形成的次级胆汁酸，包括DCA、LCA及其结合物[17]。

2.2 胆汁酸的成分

不同的动物品种，其胆汁中胆汁酸的种类、成分和含量也不尽相同。临床上对熊、羊、猪、蛇等动物的胆汁酸进行了鉴定，发现牛磺结合型胆汁酸是羊胆汁的主要成分，其中以TDCA、TCA含量最高，此外还包含CA、GCA、GDCA、GCDCA、TCDCA和TLCA[18]。TUDCA、TCDCA为熊胆汁中主要胆汁酸成分，约占41%～59%，此外还有少量的CA、TCA、UDCA、CDCA[19]。而UDCA、CDCA、TUDCA和TCDCA是熊胆粉与其他胆类中药主要不同的成分[20]。猪胆汁中共有14种胆汁酸[21]，其中甘氨猪去氧胆酸（glycohyodeoxycholic acid，GHDCA）、GCDCA含量最高，猪去氧胆酸（hyodeoxycholic acid，HDCA）是其特有成分[22]。蛇胆汁中胆汁酸类成分种类较多，约57种，其中牛磺酸型胆汁酸高达30多种，以TCA含量最高，此外还含有GCA、GCDCA、GDCA等甘氨酸型胆汁酸11余种[23]。

3 胆汁酸在眼病中的研究

3.1 葡萄膜炎

葡萄膜炎是一种眼内炎症性疾病，约占全球视力受损性疾病的5%～10%，其中高达35%的患者视力受到了严重的损害，甚至是致盲[24]。HU J等[25]发现，在实验性自身免疫性葡萄膜炎（experimental autoimmune uveitis，EAU）小鼠模型中，LCA能通过抑制树突状细胞（dendritic cell，DC）中的氧化损伤来下调核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）的表达，同时阻断其下游丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）的激活，发挥其抗炎、抗氧化损伤的作用。研究[26]发现，肠道微生物相关的胆汁酸代谢异常与多种炎症性自身免疫性疾病有关，胆汁酸在肝脏中产生，由肠道细菌产生的酶代谢，并被证明参与免疫系统的调控[27]。HU J等[28]研究发现，在EAU小鼠模型中，EAU组粪便中次级胆汁酸的含量较正常组低，予次级胆汁酸喂食后其EAU的严重程度能被显著抑制，其可能是通过抑制DC中NF-κB通路中的白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）的释放，控制葡萄膜炎的发展。因此，次级胆汁酸的抗炎作用可为今后临床葡萄膜炎的治疗提供新的希望。

3.2 白内障

白内障是导致全球失明的主要原因之一，影响全球超过3,500万人，约2,000万人失明[29]。人晶状体上皮细胞（human lens epithelial cell，HLEC）的过度增殖和分化可导致白内障，和上皮-间充质转化（epithelial-to-mesenchymal transition，EMT）与HLEC向肌成纤维细胞的转化有关。ZHOU S等[30]发现，内质网应激是HLEC中EMT的重要调节因子，TUDCA能抑制HLEC到成纤维细胞的形态变化，下调内质网应激引起的EMT标记物纤维连接蛋白、波形蛋白、α平滑肌肌动蛋白和神经钙黏蛋白的表达，减轻白内障引起的纤维化混浊。ABDEL-GHAFFAR等[31]发现，在果糖/链脲菌素诱导的糖尿病性白内障大鼠中，UDCA通过维持机体的抗氧化状态、降低内质网应激、抑制晶状体可溶性蛋白的结构变化，降低了糖尿病性白内障的发生率。以上研究结果表明，TUDCA、UDCA在实验室阶段可通过抑制内质网应激，减缓白内障的形成与发展。

3.3 AMD

AMD是视力损害和严重视力丧失的主要原因之一，影响全球约8.7%的中老年患者，随着老龄化程度的加剧，其发病率可能会进一步上升[32]。视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）层功能损伤和脉络膜新生血管是晚期湿性AMD的特征之一，当病变累及黄斑中央凹时，会导致严重的视力丧失[33]。氧化应激可诱导RPE的损伤及新生血管的形成，线粒体中过量活性氧（reactive oxygen species，ROS）的产生是导致氧化应激最主要原因，ROS的过度堆积会造成生物毒性，引起细胞死亡[34]。ALHASANI RH等[35]发现，TUDCA可通过降低ROS的生成，上调抗氧化基因的表达，使RPE细胞免受炎症和氧化损伤的影响，从而抑制黄斑区色素上皮的损伤。WOO SJ等[36]发现，将UDCA、TUDCA腹腔注射到激光诱导脉络膜新生血管模型大鼠中，可有效抑制视网膜早期血管内皮生长因子的表达，减少脉络膜新生血管。MAHARJAN P等[37]予湿性AMD动物模型UDCA口服，结果显示，125 mg/kg的UDCA能有效通过血—视网膜屏障进入眼内，对脉络膜新生血管的形成具有抑制作用。WARDEN C等[38]发现，甘氨结合型胆汁酸GCA、GDCA、GUDCA均能通过保护RPE紧密连接，减轻氧化损伤，但在抑制新生血管方面，GCA、GUDCA的效果明显优于GDCA。以上研究表明，UDCA、TUDCA及甘氨结合型胆汁酸可通过抑制RPE层的氧化应激及脉络膜新生血管形成，控制AMD的发展，为临床药物研发提供新的方向。

3.4 RP

RP是一种能引起视力进行性损害的遗传性视网膜疾病，在全球范围内，RP的患病率约为1/4,000，意味着目前有超过100万人患有RP[39]。大量光感受器的变性和死亡是RP的主要特征，小胶质细胞的活化也与RP的发病有关，活化的胶质细胞可诱发机体炎症反应从而引起器的变性[40]。FERNÁNDEZ-SÁNCHEZ等[41]发现，TUDCA治疗可增加RP模型大鼠外层视网膜星形胶质细胞的数量，防止神经胶质变性，同时能较好地保护大鼠视网膜深层毛细血管袢，抑制光感受器变性。ZHANG X等[42]同样发现，TUDCA可通过抑制视网膜色素变性GTP酶调节因子条件性敲除（retinitis pigmentosa GTPase regulator-conditional knockout，Rpgr-cko）小鼠视网膜小胶质细胞活化产生的炎症反应，防止血管层萎缩，保护视网膜结构的完整性。

在保护光感受器方面，TAO Y等[43]发现，皮下注射TUDCA可有效抑制N -甲基亚硝基脲（N-methyl-Nnitrosourea，MNU）诱导小鼠锥体光感受器的丢失和视觉损伤。ZHANG X等[42]发现，TUDCA处理后的小鼠视网膜外核层（outer nuclear layer，ONL）厚度较对照组增加，且光感受器数量更多，分析发现TUDCA通过抑制感光细胞凋亡因子半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）的表达，降低光感受器的死亡率。

3.5 DR

随着糖尿病患病率的不断增加，DR已成为全球致盲尤其是工龄阶群视力障碍的主要原因之一[44]。DR是糖尿病最常见的一种微血管并发症，视网膜细胞长期处于高糖环境中从而引起一系类眼底改变，如新生血管、视网膜炎症等。有研究[45]发现，TUDCA可阻止线粒体中细胞凋亡诱导因子（apoptosis-inducing factor，AIF）的释放，一定程度上保护视网膜神经细胞免受长期暴露于高糖环境引起的细胞死亡。SHIRAYA T等[46]发现，经UDCA干预后的糖尿病模型小鼠可保护视网膜血管系统的完整性，减轻黄斑水肿，降低巨噬细胞和炎症因子的表达，维持血管稳态。CHUNG YR等[47]同样证明，UDCA可通过抑制视网膜周细胞中的内质网应激，减轻糖尿病模型小鼠眼底荧光渗漏，从而维持血视网膜屏障稳态，延缓早期DR发展。WANG CF等[48]发现，500 mg/kg剂量的TUDCA可下调视网膜中血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表达，抑制视网膜微血管内皮细胞的增殖，对增殖期DR干预效果明显。综上，UDCA可通过维持视网膜血管稳态、减轻内质网应激、降低炎症因子的表达，发挥延缓DR发展的作用。

4 小结

胆汁酸已在实验室阶段被证明可通过直接或间接的方式来减轻炎症，抑制细胞凋亡和内质网应激，保护光感受器来治疗眼病。TUDCA、UDCA等胆汁酸由于其较好的亲水性和更少的细胞毒性，被广泛研究。然而，其他胆汁酸如GCA、GDCA、GUDCA等甘氨结合型胆汁酸在眼科应用中的研究仍非常有限，且相关作用靶点尚不明确，因此需要进行更全面、更深入地研究。目前常用的动物类胆汁酸如熊胆汁，由于其药源的稀缺性在临床使用中受到限制，按照不同物种胆汁酸成分的差异，针对性地提取或人工合成目标胆汁酸类成分，有助于保护保护濒危动物和其他新型药物的开发，为后续研究提供思路和方向。但目前的研究大多都处于实验室阶段，胆汁酸类药物能否最终应用于临床，还需要研究者们不断推进。