【原】膽汁酸的肝腸迴圈及腸道微生態在膽汁淤積性肝病發病和治療中的作用

初級膽汁酸有幾種

賈昊宇， 楊長青

同濟大學附屬同濟醫院

膽汁淤積是指肝內外各種原因造成膽汁形成、分泌和排洩障礙，膽汁不能正常流入十二指腸進行代謝的病理狀態。膽汁淤積性肝病是指因各種原因導致的以膽汁淤積為主要表現的肝膽疾病的統稱。膽汁淤積性肝病的成因有很多，包括病毒、細菌、寄生蟲、藥物、毒物、自身免疫、酒精、結石、腫瘤、遺傳代謝等。近年來針對膽汁酸的肝腸迴圈、腸道微生物群與膽汁淤積性肝病之間關係的研究日漸深入，為膽汁淤積性肝病的發病機制及治療提供了一些新的研究方向。

關於膽汁淤積性肝病的研究，從病因分類來講，各種型別均有其原發的基礎因素，例如病毒性肝炎、藥物性肝損傷、脂肪性肝病等。若要解決這些疾病的膽汁淤積問題，還需從疾病的發病因素考慮，需要研究的內容也十分廣泛。本文結合自身免疫性膽汁淤積性肝病［包括原發性膽汁性膽管炎（PBC）和原發性硬化性膽管炎（PSC）］，瞭解膽汁淤積性肝病近年的研究進展。目前的研究表明，PBC和PSC是包含了遺傳、免疫和環境等各種病因的複雜性疾病，對於二者病因和發病機制的認識仍然比較模糊，且缺乏有效的治療手段。從膽汁淤積性肝病的發病來講，膽汁酸的肝腸迴圈及腸道微生態環境均起到了重要作用。內源性膽汁酸的分泌障礙或流量阻斷導致了慢性膽汁淤積從而影響膽汁酸轉運蛋白和核受體的表達，進而導致肝損傷。另一方面，腸道微生物群是存在於人體胃腸道中的100萬億個細菌組成的群體，人類微生物組的一項指數研究將其稱為“被遺忘的器官”，對於腸道微生物群的一系列新發現已經逐漸轉變了研究者們對人類疾病發病機制中宿主-微生物關係的認識。從肝臟區域性的角度看，腸道微生物群可影響腸道訊號傳導和肝腸迴圈，且越來越多的證據表明腸道微生物群可能參與肝臟疾病的發生與發展。此外，膽汁酸與腸道微生物群之間的相互作用也是雙向的。透過調控宿主的腸道免疫組群，膽汁酸可以影響腸道微生物群的組成。反之，腸道微生物群的改變也能夠影響膽汁酸的代謝，並進而影響透過膽汁酸受體的訊號傳導作用。因此，在開展膽汁淤積性肝病的相關研究時，不能忽視膽汁酸的肝腸迴圈、腸道微生物群對於疾病的影響，更應關注到從膽汁酸的肝腸迴圈、腸道微生物群的角度探索膽汁淤積性肝病新的發病機制和治療靶點。

1 膽汁淤積性肝病中膽汁酸的肝腸迴圈

膽汁酸是膽汁的主要有機溶質，其可作為洗滌劑，促進膳食脂質和脂溶性維生素的吸收，並維持體內膽固醇的穩態。膽汁酸是肝臟膽固醇代謝的終產物，膽固醇透過細胞色素P450進行的一系列反應，在周圍肝細胞中合成初級膽汁酸，包括鵝去氧膽酸（CDCA）和膽酸（CA）。膽固醇7α羥化酶（CYP7A1）是膽汁酸合成的限速酶。在肝臟中，大多數初級膽汁酸與甘氨酸、牛磺酸結合，透過膽鹽輸出泵（BSEP）從肝細胞分泌至膽管中，在透過膽管排入肝管後，膽汁酸再由Oddi括約肌調節的交界處釋放到十二指腸中。進入小腸後，初級膽汁酸分別轉化為次級膽汁酸石膽酸（LCA）和脫氧膽酸（DCA）。在膽汁酸的代謝過程中，約有95%的膽汁酸在末段小腸被重吸收並透過門靜脈系統進入肝細胞，重新結合並分泌到膽汁中，從而完成肝腸迴圈。膽汁酸的肝腸迴圈對營養物質的吸收以及隨膽汁消化排洩的脂質、毒性代謝產物和外源性物質都有重要的生理作用。有研究顯示，膽汁酸和（或）其代謝物在肝內的過量積聚被認為在介導膽汁淤積性疾病的肝損傷中起關鍵作用。

1.1 膽汁酸具有細胞毒性

一些試驗表明，疏水性膽汁酸會誘導肝細胞損傷，但這種毒性所涉及的機制尚不完全清楚。嚴重膽汁淤積性肝病細胞死亡的主要機制是由於較高濃度的膽汁酸引起的細胞壞死。目前的研究發現，疏水性膽汁酸主要透過兩種機制引發壞死：氧化應激誘導的脂質過氧化和肝細胞質膜的溶解。當膽汁酸在肝細胞中積累超過其生理濃度範圍時，可觀察到臨床肝毒性。膽汁酸還可透過其對脂質成分的洗滌劑作用破壞細胞膜，並導致線粒體和細胞腫脹、質膜破壞及細胞裂解釋放細胞內容物。

1.2 膽汁酸介導炎症介質產生

炎症在膽汁淤積期間導致肝損傷。然而，膽汁淤積在肝臟中引發炎症反應的機制尚未完全清楚。膽汁酸可作為炎症刺激因子來刺激許多炎症介質的產生，包括細胞因子、趨化因子、黏附分子、花生四烯酸代謝中的酶和影響免疫細胞水平的其他蛋白質。膽汁酸可直接啟用肝細胞中的訊號傳導網路，在膽汁淤積期間促進肝臟炎症。近年的一項研究發現，細胞內膽汁酸的積累導致線粒體損傷和內質網應激，並透過啟用Toll樣受體9引發固有免疫應答，從而引起炎症反應，其中中性粒細胞的趨化作用在肝損傷中起重要作用。且在膽汁淤積期間，膽汁酸濃度增加可啟用肝細胞中的ERK1/2，其上調早期反應生長因子1（Erg-1），Erg-1是促炎細胞因子的關鍵調節因子。

1.3 膽汁酸轉運蛋白在肝腸迴圈中的作用

膽汁酸的肝腸迴圈在維持膽汁酸池穩態方面發揮了重要的作用。在膽汁酸的肝腸迴圈過程中，一些膽汁酸轉運蛋白，如牛磺膽酸鈉協同轉運多肽（NTCP）和頂端鈉依賴性膽汁酸轉運蛋白（ABST），它們確保膽汁酸的有效迴圈，調節影響膽汁酸定位、動力學和訊號傳導。迴腸膽汁酸轉運蛋白介導膽汁酸在迴腸末端的鈉依賴性共轉運，負責重新吸收約95%的腸道內膽汁酸透過門靜脈血再迴圈至肝臟。已經在臨床試驗中證實多種ABST抑制劑能夠抑制腸道膽汁酸的攝取。NCTP是一種基底外側鈉依賴性協同轉運蛋白，與ABST具有同源性。NTCP特異性藥理學抑制劑myrcludex B可抑制膽汁酸的肝攝取。除此之外，膽汁酸也可以透過多藥抗性相關蛋白4（MRP4，一種膽汁酸和谷胱甘肽的協同轉運蛋白）從肝細胞轉運回肝竇血管內。而膽汁酸進入膽小管是由BSEP所介導，已有研究證實，在使用BSEP抑制劑後可引發獲得性膽汁淤積性肝病。這些膽汁酸轉運蛋白的表達和功能降低促進了膽汁淤積的發生。

1.4 膽汁酸啟用的核受體

核受體是配體啟用的轉錄因子，其廣泛地與天然和合成配體結合，並參與幾種重要的肝功能調節，包括膽汁酸穩態、膽汁分泌、脂質和葡萄糖代謝，以及藥物沉積。膽汁酸主要是透過法尼醇X受體（FXR）和G蛋白偶聯膽汁酸受體（TGR）5調節葡萄糖、脂質和能量穩態。FXR在肝細胞和腸道中高度表達，這些組織暴露於高水平的膽汁酸。FXR可以被遊離和結合的膽汁酸啟用。疏水性膽汁酸CDCA是FXR最有效的配體，其次是LCA、DCA和CA，親水性膽汁酸鼠膽酸（MCA）和熊去氧膽酸（UDCA）不啟用FXR。膽汁酸透過負反饋機制嚴格調節肝臟的膽汁酸合成，並維持恆定的膽汁酸池大小。在膽汁淤積過程中，肝臟中膽汁酸的累積抑制肝臟膽汁酸的合成，這被認為是減輕膽汁酸對肝臟損害的保護機制。膽汁酸的CYP合成酶（包括CYP7A1、CYP8B1和CYP27A1）活性主要受基因轉錄速率的控制，而膽汁酸啟用的FXR已被證明可引起CYP7A1、CYP8B1和CYP27A1的轉錄抑制，因此FXR在介導膽汁酸合成的負反饋調節中起著重要作用。除了抑制膽汁酸合成外，FXR活化還可抑制肝臟膽汁酸的攝取並透過調節膽汁酸轉運蛋白的表達促進膽汁酸分泌，從而防止膽汁酸在肝細胞中過度積累。在肝細胞的基底外側膜，FXR活化後透過誘導小異二聚體伴侶（SHP）抑制NTCP的表達來降低膽汁酸的攝取。在與膽汁淤積相關的病症中，通常在肝細胞基底外側膜上有包括有機溶質轉運蛋白（OST）和MRP在內的轉運體的補償性誘導，將膽汁酸外排到全身血液迴圈中以便於隨後的腎臟排洩。OSTα和OSTβ基因可由膽汁酸啟用的FXR直接誘導，而MRP1、MRP3和MRP4由膽汁酸啟用的孕烷X受體（PXR）在膽汁淤積期間誘導。在腸中，FXR誘導OSTα和OSTβ基因並抑制ASBT基因，因此，類似於FXR在肝細胞中的作用，腸中的FXR活化也抑制膽汁酸攝取並促進膽汁酸分泌，故降低了膽汁酸在腸道內的積累。

TGR5（Gpbar-1）是對膽汁酸有反應的G蛋白偶聯受體，其在膽管上皮細胞、腸上皮細胞、肝和腸的巨噬細胞以及外周血的CD14陽性單核細胞中表達。TGR5由多種膽汁酸如LCA、DCA、CDCA和CA啟用，並影響膽汁酸穩態。TGR5表達、定位和功能的改變可能與PBC和PSC等膽道疾病的發病機制有關。最近的一項研究表明，TGR5的藥理性活化可能對膽道疾病有保護作用，需要進一步的試驗來確定TGR5激動劑和拮抗劑在不同膽道疾病中的治療潛力。

1.5 膽汁酸的肝腸迴圈

在膽汁淤積性肝病治療中的作用膽汁酸應用於膽汁淤積性肝病的治療主要包括4個基本原理：（1）替代療法，即給予膽汁酸或膽汁酸衍生物以糾正膽汁酸缺乏；（2）置換療法，其目的是改變膽汁酸的組成，而組織濃度或分泌節律沒有明顯變化；（3）啟用膽汁酸核受體FXR，從而上調其靶基因；（4）使用導管靶向性引導膽汁酸，使其分泌到膽汁中併產生膽汁性分流。但後兩種原理的膽汁酸應用性治療仍處於開發階段，目前常規使用的依然是膽汁酸的替代及置換療法。幾個世紀以來，UCDA已被廣泛用於消化系統疾病的治療，經美國食品藥品監督管理局批准可用於膽結石溶解和PBC。UCDA的作用機制主要為啟用PXR並誘導PXR靶基因、CYP3A4、磺酸轉移酸、葡萄糖醛酸轉移酶、BSEP、多藥耐藥相關蛋白3用於膽汁酸的解毒。現已知UCDA不會啟用FXR，而是FXR的拮抗劑。目前膽汁酸置換治療主要用於PBC和妊娠膽汁淤積。UCDA的治療可以改善肝功能、減少瘙癢，並增加肝移植（或死亡）的時間間隔。但也有文獻報道，PBC中UDCA的生化反應是長期預後的一個強有力的預測因素，大約40%的患者沒有應答。而奧貝膽酸（OCA），一種新的CDCA衍生物，作為FXR激動劑，當給予對UCDA治療應答不佳的PBC患者OCA時，其顯示出生化功效。如前所述，FXR的啟用在很多方面緩解了膽汁淤積。基於此，OCA正在成為一種有應用前景的二線治療藥物，用於治療對UCDA無應答的患者。

此外，一些關於膽汁酸轉運蛋白的研究也為膽汁酸治療開闢了新的治療靶點。Lopixibat和A4250（ABST阻斷劑）在實驗中證實可以改善Mdr-/-小鼠膽汁淤積性肝損傷和硬化性膽管炎。另有一些新型的NTCP及ABST抑制劑，也相應地被應用於各種膽汁淤積性肝病的治療。

2 膽汁淤積性肝病中的腸道微生物群

肝臟是與腸道接觸最為密切的器官，並且常暴露於大量的細菌成分和代謝產物。各種肝臟疾病如酒精性肝病、非酒精性肝病、PSC被證實與微生物組群成分的改變有關，也有越來越多的證據支援腸道微生物群在肝臟疾病中起重要作用。更好地瞭解腸道微生物群及其在肝臟疾病中的作用可能會更全面的瞭解這些疾病，併為新的治療方法奠定基礎。

2.1 腸道微生物群在膽汁淤積性肝病發病中的作用

PSC通常能在炎症性腸病（IBD）患者中觀察到，最近有研究表明不依賴於IBD存在的PSC患者腸道微生物群基因測序結果與健康對照組相比，存在細菌的多樣性降低，提示腸道微生物群可能與PSC發病有關。同時，又有文獻報道，未治療的PBC患者與健康對照之間腸道微生物的組成和功能具有顯著差異。PBC的腸道微生物組出現了物種豐富度的降低以及整體微生物多樣性的顯著變化。而在給予UCDA干預後，與未治療之前6個月腸道微生物群相比，UCDA治療部分改善了PBC患者的微生物群失調，同時不顯著影響微生物的多樣性。儘管對於腸道微生物群在膽汁淤積性肝病發病中的作用的研究證據還不完善，但目前的研究結論仍值得進一步的探究。

2.2 膽汁淤積性肝病中的免疫反應及其與腸道微生物群的關係

PBC和PSC是免疫介導的膽道疾病，其表現出與人白細胞抗原（HLA）等位基因的顯著遺傳關聯。在PBC中，抗線粒體抗體是其特異性生物標誌物。儘管有明顯的HLA關聯提示PSC是由自身抗原驅動的免疫性疾病，但與PSC相關的自身抗體仍存在爭議。迄今已報道了在患有PSC的患者體記憶體在大量的自身抗體，但這些都不是PSC特異性表達和定位的自身抗體。在PSC患者體內檢測到的自身抗體包括非典型的核周抗中性粒細胞胞漿抗體（p-ANCA）。p-ANCA可與自身抗原β-微管蛋白同種型5（TBB-5）及細菌同源物細絲溫度敏感突變體Z（FtsZ）結合，後者在共生微生物群中普遍表達。這些資料表明，在腸道產生的針對細菌蛋白的自身抗體可能是PBC和PSC疾病進展的原因。

2.3 腸道微生物群相關治療

如上所述，腸道微生物群的失調可能是膽汁淤積性肝病疾病進展的關鍵因素。腸道微生物群成分的調節可能是治療PBC和PSC的有效方式之一。在PSC的治療中，過去應用的米諾環素、甲硝唑或萬古黴素等抗生素可以改善PSC患者的肝功能和臨床症狀。雖然到目前為止應用抗生素治療的病例數量很少，但總的來說，它們的結果是有利的。抗生素作為PSC中可能安全、有效和方便的治療方法，關於這種方法治療的深入研究也在繼續。但由於抗生素不是特異性針對PSC的藥物，並且長期應用存在多種不良反應，因此在使用抗生素治療時必須仔細考慮抗生素的型別、劑量和使用時間。除了抗生素的應用外，腸道微生物群的組成還可以透過益生菌進行調節。近年來膽汁淤積性肝病的一種新療法——糞便微生物群移植也引起了人們的興趣，目前開展了很多該療法在PSC治療中有效性和安全性的臨床研究。根據研究結果來看，雖然迄今為止有關腸道微生物群治療膽汁淤積性肝病的療效並不令人滿意，但其仍是膽汁淤積性肝病潛在的治療靶點，需要探索更有效和方便的治療方法。

3 膽汁酸與腸道微生物群之間的相互作用

3.1 膽汁酸可作為腸道微生物群的調節劑

除了起到幫助消化腸中膳食脂質的洗滌劑作用外，一些膽汁酸已顯示出具有抗微生物活性的作用。一些實驗表明，膽汁酸餵養可調節小鼠盲腸的微生物群結構。在小鼠的飲食中新增含有初級膽汁酸的豬油，小鼠產生了代謝紊亂的跡象，且伴隨著特定的腸道微生物群特徵。Watanabe等研究發現，含有2個羥基的DCA殺菌活性比含有3個羥基的CA殺菌活性高約10倍。這表明膽汁酸的殺菌活性與它們的疏水性有關，增加了膽汁酸分子對細胞膜磷脂雙層的親和力，使它們發揮對細胞膜的膜損傷作用。然而，其他膽汁酸在人和齧齒動物中的殺菌活性，以及它們與膽汁酸分子疏水性的相關性，在很大程度上仍是未知的。膽汁淤積可導致小腸中的細菌增殖和黏膜損傷，從而導致細菌跨越上皮屏障產生移位和全身感染。而Inagaki等研究表明膽汁酸的這些不良反應可以透過給予膽汁酸來抑制，因為FXR可以誘導參與腸道保護的基因，並抑制由膽管結紮引起的迴腸細菌過度生長和黏膜損傷。缺乏FXR的小鼠迴腸細菌水平增加且易出現上皮屏障受損。這提示FXR激動劑可以預防膽汁流量改變患者的上皮受損和細菌移位。

3.2 透過腸道微生物群調節膽汁酸譜

膽汁酸由肝臟中的膽固醇合成，並且在腸道中透過腸道微生物群的作用進一步代謝成次級膽汁酸。Sayin等研究表明小鼠中腸道微生物群的存在降低了牛磺酸結合的β-鼠膽酸的合成，並透過FXR啟用使得成纖維細胞生長因子（FGF）15的表達增加。腸道微生物群的存在增加了膽汁酸池的疏水性，更是有效的FXR活化劑。證明了腸道微生物群不僅調節次級膽汁酸代謝，還透過活化FXR來抑制肝臟中的膽汁酸合成。鑑於此，Kim等研究證實了在沒有細菌的情況下腸道不能產生FXR啟用劑的作用，因此得出結論，腸道微生物群透過FXR-FGF15/19反饋機制調節膽汁酸合成。這與FXR透過調節腸和肝之間的相互作用維持膽汁酸穩態的觀點一致。

3.3 腸道微生物群與肝腸迴圈

如上所述，腸道微生物群參與膽汁酸的代謝，同時也在肝腸迴圈中起作用。一項研究在無菌小鼠中觀察到腸道膽汁酸吸收增加，膽汁酸水平、膽汁酸分泌和膽汁酸的肝腸迴圈增加；在腸道沒有微生物群的情況下，腸道ABST在迴腸中的表達增加，並且也在小腸的更近端部分表達，起到促進肝腸迴圈的作用。

總的來說，腸道微生物群與膽汁酸之間的相互作用不是單向的。膽汁酸可以影響腸道微生物群的組成，反過來，腸道微生物群也會影響膽汁酸的合成與代謝。膽汁酸和腸道微生物群之間的相互作用在膽汁淤積性肝病中起著重要作用。膽汁酸和微生物群之間的聯絡，為治療這種疾病提供了新視角。

4 展望

膽汁酸的肝腸迴圈與腸道微生物群之間密切的聯絡，兩者在膽汁淤積性肝病，特別是PBC和PSC的發病機制中發揮著重要的作用。膽汁酸、腸道微生物群和膽汁淤積之間的關係不是單向的，而是高度交織的。但關於PBC和PSC在發病機理中涉及的微生物群和膽汁酸的具體機制仍需要進一步研究。無論起源原因如何，膽汁酸、腸道微生物群和膽汁淤積這3個關鍵點均是導致膽汁淤積性肝病發生和發展的重要因素。今後關於膽汁淤積性肝病的研究，可聚焦於膽汁酸-腸道微生物群-膽汁淤積，其密切的相互關係將使學者們能夠更好地理解與研究膽汁淤積性肝病的發病機制和治療方向。

引證本文

:

賈昊宇， 楊長青。 膽汁酸的肝腸迴圈及腸道微生態在膽汁淤積性肝病發病和治療中的作用［J］。 臨床肝膽病雜誌， 2019， 35（2）： 270-274。