DOI:10.20047/j.issn1673-7210.25081986
中图分类号:R575
刘攀攀, 辛婧, 吴静, 赵利军, 朱丹, 李志国, 门秀丽
| 【作者机构】 | 华北理工大学基础医学院; 华北理工大学公共卫生学院 |
| 【分 类 号】 | R575 |
| 【基 金】 | 中央引导地方共建项目(236Z7712G)。 |
目前,随着生活方式和饮食结构的改变,代谢相关脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD)的发病率逐年上升,已成为全球最常见的慢性肝病之一。MAFLD常伴随肥胖和代谢异常,可通过脂质处理障碍、慢性炎症反应及肠-肝轴异常等途径损伤肝功能。猪虽易肥胖,但较少发生代谢紊乱性疾病,提示具有独特的代谢保护机制[1]。猪体内含量最高的胆汁酸——猪胆酸类物质可能在维持代谢稳态中发挥重要作用。猪胆酸类物质以猪胆酸及其衍生物为主,在人体中亦存在,具有调节血糖与脂质代谢的潜能,并被视为代谢紊乱生物标志物[2]。在结构上,猪胆酸类物质具有特征性的6α-羟基,主要包括猪胆酸、猪脱氧胆酸,以及其与甘氨酸、牛磺酸结合形成的甘氨猪胆酸、甘氨猪脱氧胆酸、牛磺猪胆酸和牛磺猪脱氧胆酸。但人体内的猪胆酸类物质主要由猪胆酸、猪脱氧胆酸、甘氨猪胆酸和甘氨猪脱氧胆酸构成[3]。近年来,猪胆酸类物质在糖脂代谢调控、胰岛素敏感性及肝脏脂质代谢中的作用备受关注,可能影响MAFLD的发生和发展。本文主要综述猪胆酸类物质在MAFLD中的作用及潜在机制。
猪胆酸是猪胆汁的主要成分之一,本质上属于胆固醇的衍生物,是动物体内胆汁酸代谢的关键产出物,在脂肪和脂溶性维生素的吸收中发挥重要作用,据《本草纲目》记载,猪胆自古被用于治疗“消渴症”,提示其可能具有调节代谢的潜在作用。猪胆酸约占胆汁酸总量的76%,在猪体内含量显著高于其他动物,可能与其不易发生代谢紊乱性疾病有关。猪胆酸是一种与人类胆汁酸结构和功能高度相似的天然胆汁酸,在动物实验和临床研究中具有重要价值。猪胆酸及其衍生物通过多靶点调控、对肠-肝轴的干预及菌群重塑等机制,为代谢性疾病治疗提供安全的新途径[4]。相关药物已迈入临床试验阶段,且呈现出相较于现有疗法的潜在优势。
猪胆酸的生物合成起始于肝脏胆固醇代谢,主要依赖于细胞色素P450酶系进行催化,胆固醇7α-羟化酶作为关键催化酶,催化胆固醇生成7α-羟基胆固醇,启动胆汁酸合成反应[5]。经由固醇12α-羟化酶和固醇7α-羟化酶等关键羟化酶,依次合成初级胆汁酸,主要有胆酸和鹅去氧胆酸[6]。猪胆酸类化合物及其衍生产物,如猪去氧胆酸,是通过鹅去氧胆酸的6α-羟化反应进一步合成,其特征性6α-羟基结构使其在化学性质上区别于人类常见胆汁酸[7]。相比人类的经典与替代途径,猪胆酸合成在酶的调控、底物偏好和产物比例等方面均展现独特性,提示其在胆汁酸代谢与信号调控中具有特殊生理意义[8]。
胆汁酸由胆固醇在肝脏合成并经肠道微生物修饰,是调控脂质、糖代谢及能量代谢的重要信号分子[9]。猪胆酸中的猪脱氧胆酸可上调替代合成途径关键酶胆固醇7α-羟化酶的表达,促进胆汁酸稳态的维持[10]。研究显示,猪脱氧胆酸可抑制肠道法尼酯X受体(farnesoid X receptor,FXR)信号,下调胆固醇7α-羟化酶表达,减少过量胆汁酸生成,缓解对肝细胞的毒性,同时激活肝细胞PPARα信号通路,增强脂肪酸氧化并抑制炎症反应[11-12]。在MAFLD患者中,血清猪脱氧胆酸水平显著下降,提示猪脱氧胆酸可能通过调控FXR/PPARα信号轴改善胆汁酸代谢失衡,从而减轻MAFLD的发生和进展。
1.3.1 猪胆酸对血糖稳态的调控机制 研究显示,猪胆酸类物质可显著激活肠上皮细胞的G蛋白偶联受体5(Takeda G protein-coupled receptor 5,TGR5),从而上调胰高血糖素样肽-1的分泌[13]。胰高血糖素样肽-1作为肠源性促胰岛素激素,可促进胰岛素释放,并抑制胰高血糖素分泌,实现血糖稳态调控。同时,猪胆酸类物质通过抑制肠道FXR信号,解除对胰高血糖素样肽-1合成的抑制,进一步增强胰高血糖素样肽-1的生成[14]。这两条通路协同作用,可能构成猪胆酸类物质调控代谢稳态的重要机制。
1.3.2 猪胆酸对脂质代谢的影响 猪胆酸类物质改善脂质代谢主要通过调控胆汁酸合成途径、肠道菌群及相关信号通路发挥作用。猪脱氧胆酸可抑制肠道FXR信号通路,从而减少脂质的合成与堆积。猪胆酸通过上调肝脏替代合成途径关键酶固醇7α-羟化酶并抑制经典合成途径中胆固醇7α-羟化酶的表达,进一步优化胆汁酸代谢平衡,减少肝内脂质积聚[10]。Zhong等[12]研究显示,猪脱氧胆酸能通过靶向RAN蛋白激活PPARα信号通路,作为调控脂质代谢的核心转录因子,PPARα被激活后缓解肝脏脂质积累。猪胆酸通过多途径协同发力,有效增进机体代谢平衡。
在MAFLD的病理进展过程中,机体长期处于慢性炎症状态,免疫细胞如巨噬细胞、淋巴细胞等被激活,释放肿瘤坏死因子-α和白细胞介素-6等促炎性细胞因子,分别通过胱天蛋白酶级联反应诱导肝细胞凋亡和JAK/STAT信号通路干扰代谢功能,加重肝损伤[15-16]。长期炎症可引发氧化应激,过量活性氧损伤脂质、蛋白质和DNA,削弱肝脏稳态。
猪胆酸能通过多条信号通路发挥保护作用。在MAFLD动物模型中,猪胆酸可通过激活FXR上调FGF15/19,经FGFR4/ERK1/2信号通路抑制胆固醇7α-羟化酶的表达,减少胆汁酸合成,从而减轻肝脏负担和炎症反应[10]。此外,猪胆酸可抑制NF-κB信号过度激活,通过FXR与NF-κB p65相互作用阻止其入核,抑制促炎基因转录,并通过TGR5提高环磷腺苷水平,抑制IκB激酶复合物活性,从而减少肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β与白细胞介素-6等炎症因子产生[17]。体外研究显示,猪胆酸能降低ERK、JNK及p38 MAPK的磷酸化水平,进一步减轻炎症反应[18]。
综上所述,猪胆酸通过调控FXR/FGF15/19与TGR5信号轴,协同抑制胆汁酸过度合成和NF-κB介导的炎症反应,从而有效改善MAFLD相关肝损伤。
在MAFLD患者中,肝脏脂肪酸摄取与合成增强,脂肪组织脂解活性上升,导致大量游离脂肪酸进入肝内并形成脂肪滴,造成肝脏沉积。胰岛素抵抗破坏肝脏的胰岛素信号,抑制糖原合成并促进糖异生和脂质堆积,从而加速脂肪肝进展[19]。
猪胆酸作为FXR的内源性配体,可通过协调肝脏和肠道信号改善胰岛素抵抗。在肝脏中,抑制糖异生关键基因PEPCK与G6Pase的转录,激活PI3K/Akt信号通路,并增强葡萄糖摄取及代谢效率[20]。在肠道中,FXR激动剂Fexaramine可诱导FGF15和胰高血糖素样肽-1分泌,促进胰岛素分泌、改善葡萄糖耐量,并调节胆汁酸稳态。FXR抑制剂Gly-MCA可通过降低肠道神经酰胺水平,缓解肝脏内质网应激和促炎反应。此外,提高胆汁酸水平或使用TUDCA同样可减轻内质网应激,从而改善胰岛素敏感性和代谢稳态[21-22]。然而,内质网应激过度激活PERK信号通路导致胰岛β细胞凋亡和分泌障碍,加重胰岛素抵抗。
综上所述,猪胆酸可能通过肝脏作用、肠-肝轴调节及缓解内质网应激等多条途径改善胰岛素抵抗,虽缺乏直接证据,但可推测改善胰岛素抵抗的作用,有利于减轻MAFLD的发展进程。
人类肠道中存在大量微生物群落,经过长期同步演化,其在宿主体内发挥类似“器官”的关键作用,肠道微生物与宿主基因组及环境因素相互作用,对机体的代谢过程影响深远。肠道菌群失衡与肥胖、2型糖尿病和MAFLD等代谢性疾病密切相关,并被认为是推动MAFLD发展的关键因素之一[23]。
近年来,胆汁酸作为信号分子在肠-肝轴调控中的作用逐渐受到关注。猪胆酸通过激活FXR信号通路,上调紧密连接蛋白-1、闭合蛋白和密封蛋白等表达,改善肠屏障功能。同时诱导分泌型免疫球蛋白A的生成,增强免疫防御。FXR激活可上调肠道杯状细胞黏蛋白基因,增加黏液分泌稳固肠屏障,还促进小异源二聚体伴侣基因、回肠胆汁酸结合蛋白及有机溶质转运蛋白表达,维持胆汁酸吸收与转运[24-25]。猪胆酸还可通过激活TGR5受体发挥代谢调节作用,促进L细胞分泌胰高血糖素样肽-1,改善肝脏与胰腺功能,增强葡萄糖的耐受水平[26]。Kuang等[10]研究显示,口服猪胆酸可调节肠道菌群组成,并通过影响肝脏PPARα和固醇7α-羟化酶表达,显著减轻MAFLD症状。
综上所述,猪胆酸通过FXR和TGR5信号通路协调肠屏障完整性、肠道微生物生态、代谢平衡及免疫防御,在MAFLD的预防与治疗上具有潜在价值。
长期高热量饮食、缺乏运动及遗传因素可导致脂质代谢紊乱,使肝脏摄取过多脂肪酸合成,同时β-氧化和甘油三酯的输出不足,导致肝脏内堆积,引发脂肪变性,是MAFLD发生的核心机制和关键危险因子[27]。
猪胆酸可通过多重机制维持肝脏脂质稳态。猪胆酸激活FXR可抑制SREBP-1c转录活性,下调脂肪酸合成酶和乙酰辅酶A羧化酶的表达,同时激活PPARα信号通路促进脂肪酸氧化,有效缓解血脂异常积聚[28]。进一步研究显示,猪胆酸可能通过抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白及其下游分子S6K1和4E-BP1的磷酸化,减少蛋白质合成,间接减少脂肪酸合成[29]。此外,内质网应激被认为是促进脂肪生成的重要因素。牛磺熊脱氧胆酸作为内质网应激抑制剂,可降低C/EBP同源蛋白水平,抑制PERK/eIF2α/ATF4信号通路,减少脂肪聚集[30]。猪胆酸类物质可促进脂质转运,FXR激活上调清道夫受体B1、肝细胞核因子4α表达,增强高密度脂蛋白胆固醇清除,同时载脂蛋白CⅡ可诱导脂蛋白酯酶生成,加速甘油三酯的水解,并上调磷脂转移蛋白表达,优化脂质代谢[31-32]。
综上所述,猪胆酸通过抑制脂肪合成,促进氧化与改善脂质转运等多环节协同维持肝脏脂质稳态,其多通路调控机制可能是延缓MAFLD发生和发展的关键因素。
猪胆酸在MAFLD的发生和发展中发挥重要作用,可通过抑制炎症反应、改善胰岛素抵抗、调控肠道菌群及优化脂质代谢等多种机制,有效缓解MAFLD的病理进程,共同维持肝脏的代谢平衡及免疫稳态。尽管相关研究已取得初步进展,但整体仍处于初步探索阶段,尚有诸多关键科学问题待解。未来研究应聚焦机制阐释、临床试验优化及药物研发,以全面揭示猪胆酸与MAFLD的复杂关联,预防和治疗提供理论依据与创新策略。
利益冲突声明:本文所有作者均声明不存在利益冲突。
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Research progress on hyocholic acid related substances and metabolic associated fatty liver disease
刘攀攀(1997.10-),男,华北理工大学基础医学院2024级病理学与病理生理学专业在读硕士研究生;研究方向:代谢相关性疾病发生机制与预防。
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