“肝病腸治”再突破：揭示豬去氧膽酸護(hù)肝新機(jī)制

非酒精性脂肪性肝�。∟AFLD）是一種影響著全球約1/4人口的常見(jiàn)肝臟疾病。近些年來(lái)，在中國(guó)，隨著生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的改變，NAFLD的患病率也呈逐年上升的趨勢(shì)，患病人群也更加“年輕化”，且包括不少肥胖人群和糖尿病患者。此外，NAFLD不僅僅與肝臟健康問(wèn)題相關(guān)，還與心血管疾病等其他慢性疾病風(fēng)險(xiǎn)增加高度相關(guān)，因此，對(duì)NAFLD的預(yù)防與治療至關(guān)重要。然而，由于NAFLD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，存在較大的個(gè)體異質(zhì)性，目前全世界范圍內(nèi)尚無(wú)獲批的臨床治療藥物【1】。

膽汁酸（BAs）是一組膽固醇在肝細(xì)胞內(nèi)經(jīng)過(guò)一些列的酶反應(yīng)而合成的兩親分子，進(jìn)食后被釋放到腸道中，進(jìn)一步經(jīng)過(guò)腸道菌的去結(jié)合、脫羥基化、氧化和差向異構(gòu)化等作用將初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸（相關(guān)閱讀：Microbiome|一文讀懂·體內(nèi)膽汁酸的微生物轉(zhuǎn)化途徑）。近些年來(lái)，越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸可以通過(guò)與其受體結(jié)合，廣泛參與調(diào)節(jié)機(jī)體的糖脂代謝，介導(dǎo)代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展【2-4】。

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院賈偉教授團(tuán)隊(duì)在前期工作中揭示，豬體內(nèi)一類(lèi)占比最高的非12羥基膽汁酸-豬膽酸類(lèi)（HCA species），具有調(diào)節(jié)血糖穩(wěn)態(tài)、預(yù)測(cè)糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的潛力【5，6】。（相關(guān)閱讀：繪譜創(chuàng)新︱豬膽酸–如何被研究獵人強(qiáng)勢(shì)捕獲）然而，其對(duì)于肝臟脂質(zhì)代謝的調(diào)控，目前尚不清楚。

2023年8月16日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心/上海市糖尿病重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室賈偉教授、鄭曉皎研究員、賈偉平院士團(tuán)隊(duì)在Cell Metabolism（IF=29）雜志在線(xiàn)發(fā)表了題為“Hyodeoxycholic acid alleviates non-alcoholic fatty liver disease through modulating the gut-liver axis”的研究論文，揭示了豬去氧膽酸通過(guò)腸-肝軸治療非酒精性脂肪肝的新機(jī)制，并提供了潛在的靶點(diǎn)與干預(yù)手段【7】。

臨床隊(duì)列與動(dòng)物模型膽汁酸定量分析

【臨床隊(duì)列】

隊(duì)列1：178名NAFLD患者和73名健康受試者；

隊(duì)列2：312名肝臟脂肪變性患者和208名健康受試者。

對(duì)臨床人群的血清膽汁酸譜分析顯示，發(fā)現(xiàn)豬膽酸類(lèi)（HCAs）/總膽酸（TBA），特別是豬去氧膽酸（HDCA），隨著NAFLD活動(dòng)度評(píng)分（NAS）的增加而逐漸降低，且與臨床代謝和病理指標(biāo)呈顯著負(fù)相關(guān)。

【小鼠模型驗(yàn)證】

模型1：高脂飲食誘導(dǎo)的脂肪肝小鼠模型；

模型2：STAM小鼠模型，模擬人NAFLD病程（脂肪肝、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)、肝纖維化、肝癌）。

小鼠肝臟膽汁酸譜顯示，在NAFLD進(jìn)展的不同階段，HDCA水平都顯著低于對(duì)照組。

因此，基于膽汁酸定量分析發(fā)現(xiàn)，NAFLD臨床患者體內(nèi)HDCA水平顯著下降，并在動(dòng)物模型中得到驗(yàn)證（圖1）。

圖1. 臨床隊(duì)列與動(dòng)物模型膽汁酸定量分析

HDCA干預(yù)改善NAFLD表型

在多種NAFLD模型小鼠中，用HDCA和富含HDCA的豬膽粉干預(yù)。結(jié)果顯示， HDCA顯著降低了肝細(xì)胞內(nèi)積聚的多余脂滴和肝臟重量，改善葡萄糖耐量和胰島素敏感性；肝臟脂質(zhì)合成相關(guān)基因Srebp1c, Acc-1, Fas和脂滴形成相關(guān)基因Cidea的表達(dá)水平均顯著下降。因此，回補(bǔ)NAFLD中耗竭的HDCA顯著改善脂肪肝表型，值得進(jìn)一步的機(jī)制探究（圖2）。

圖2. HDCA干預(yù)改善NAFLD表型

HDCA發(fā)揮作用的肝臟關(guān)鍵靶點(diǎn)

為了探究HDCA緩解肝臟脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制，研究人員對(duì)小鼠肝臟進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析，發(fā)現(xiàn)肝臟膽汁酸替代途徑合成酶-CYP7B1顯著上調(diào)，而經(jīng)典途徑合成酶-CYP7A1顯著下調(diào)，表明HDCA的干預(yù)促使膽汁酸的合成由經(jīng)典途徑轉(zhuǎn)向替代途徑。膽汁酸替代合成途徑已被證明在調(diào)節(jié)機(jī)體代謝中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用【8】。進(jìn)一步在小鼠肝臟CYP7B1基因敲低/敲除和過(guò)表達(dá)實(shí)驗(yàn)證實(shí)CYP7B1在緩解肝臟脂肪變性中的關(guān)鍵作用。因此，CYP7B1驅(qū)動(dòng)的膽汁酸替代途徑是HDCA發(fā)揮作用的肝臟關(guān)鍵靶點(diǎn)（圖3）。

圖3. HDCA發(fā)揮作用的肝臟關(guān)鍵靶點(diǎn)

HDCA通過(guò)腸-肝軸的核心調(diào)控機(jī)制

HDCA如何影響CYP7B1和CYP7A1酶的表達(dá)，緩解脂肪肝表型？

研究人員發(fā)現(xiàn)，HDCA體外直接干預(yù)棕櫚酸誘導(dǎo)的肝臟細(xì)胞，并不能緩解細(xì)胞脂質(zhì)堆積。研究人員推測(cè)可能存在其他因素在發(fā)揮作用，考慮到多項(xiàng)研究已證實(shí)器官之間交流，特別是腸-肝軸在調(diào)節(jié)代謝穩(wěn)態(tài)中的表現(xiàn)突出，因此推測(cè)HDCA的潛在作用靶點(diǎn)并非肝臟本身，而是通過(guò)腸道，進(jìn)一步緩解肝臟脂肪變性。

一方面，研究人員發(fā)現(xiàn)HDCA可以顯著抑制腸道FXR信號(hào)通路，通過(guò)下游分泌蛋白FGF15/19調(diào)控CYP7A1和CYP7B1。

另一方面，研究人員發(fā)現(xiàn)HDCA還可以調(diào)控腸道菌群結(jié)構(gòu)。通過(guò)糞菌移植明確，腸道菌群在HDCA治療肝臟脂肪變性中起著關(guān)鍵作用。一種益生菌-狄氏副擬桿菌（Parabacteroides distasonis）在HDCA干預(yù)后豐度顯著增高，體外實(shí)驗(yàn)證明HDCA可以直接促進(jìn)P. distasonis的生長(zhǎng)，通過(guò)口服P. distasonis單菌定植顯著緩解了小鼠肝臟脂肪積累。通過(guò)P. distasonis體內(nèi)干預(yù)和體外培養(yǎng)，結(jié)合代謝組學(xué)檢測(cè)，研究人員發(fā)現(xiàn)P. distasonis通過(guò)產(chǎn)生γ-亞麻酸發(fā)揮肝臟調(diào)控作用。通過(guò)體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)、熒光素酶報(bào)告基因等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，HDCA干預(yù)后γ-亞麻酸激活PPARα通路，調(diào)控肝臟膽汁酸合成酶的表達(dá)，下調(diào)CYP7A1的表達(dá)。

最后，研究人員在體外驗(yàn)證HDCA通過(guò)腸道來(lái)源的分泌蛋白和代謝物作用于肝臟靶點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)通過(guò)腸道FXR下游分泌蛋白FGF19和腸道菌群產(chǎn)生的代謝物γ-亞麻酸（PPARα激動(dòng)劑）作用于原代肝細(xì)胞，證實(shí)了對(duì)肝臟CYP7A1和CYP7B1的調(diào)控作用。此外，研究人員很驚喜的發(fā)現(xiàn)，激活肝臟細(xì)胞的PPARα可以上調(diào)FXR的表達(dá)，這也為后續(xù)研究FXR的腸肝對(duì)話(huà)提供了新的方向與思路（圖4）。

圖4. HDCA通過(guò)腸-肝軸的核心調(diào)控機(jī)制

小結(jié)

綜上所述（圖5），該研究闡明了內(nèi)源性HDCA通過(guò)腸（腸道菌群與腸道FXR信號(hào)通路）-肝臟（CYP7B1、PPARα）軸緩解肝臟脂質(zhì)堆積，HDCA改變腸道菌群提供有利于P. distasonis生長(zhǎng)的微環(huán)境，產(chǎn)生γ-亞麻酸并通過(guò)PPARα信號(hào)傳導(dǎo)抑制肝臟CYP7A1經(jīng)典膽汁酸合成通路，從而改善非酒精性脂肪性肝病，上述機(jī)制為代謝性疾病中多器官對(duì)話(huà)機(jī)制性研究提供了新的理論依據(jù)，同時(shí)為非酒精性脂肪性肝病的防治提供了新的治療策略。

圖5. 研究小結(jié)

上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院賈偉教授、鄭曉皎研究員以及賈偉平院士為本研究的共同通訊作者。上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第六人民醫(yī)院轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心博士研究生況俊良為本文第一作者。

參考文獻(xiàn)

1. Tsochatzis EA. Natural history of NAFLD: knowns and unknowns. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2022 Mar;19(3):151-152.

2. Jia W, Xie G, Jia W. Bile acid-microbiota crosstalk in gastrointestinal inflammation and carcinogenesis. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2018 Feb;15(2):111-128.

3. Jia W, Li Y, Cheung KCP, et al. Bile acid signaling in the regulation of whole body metabolic and immunological homeostasis. Sci China Life Sci. 2023 Jul 27.

4. Li M, Wang S, Li Y, et al. Gut microbiota-bile acid crosstalk contributes to the rebound weight gain after calorie restriction in mice. Nat Commun. 2022 Apr 19;13(1):2060.

5. Zheng X, Chen T, Zhao A, et al. Hyocholic acid species as novel biomarkers for metabolic disorders. Nat Commun. 2021 Mar 5;12(1):1487.

6. Zheng X, Chen T, Jiang R, et al. Hyocholic acid species improve glucose homeostasis through a distinct TGR5 and FXR signaling mechanism. Cell Metab. 2021 Apr 6;33(4):791-803.e7.

7. Kuang J, WangJ, Li Y. et al. Hyodeoxyholic acid alleviates non-alcoholic fatty liver disease through modulating the gut-liver axis. Cell Metab. 2023

8. Jia W, Wei M, Rajani C, et al. Targeting the alternative bile acid synthetic pathway for metabolic diseases. Protein Cell. 2021 May;12(5):411-425.

繪譜幫你測(cè)

上述研究所涉及的膽汁酸譜、脂肪酸譜分析麥特繪譜均能夠提供專(zhuān)屬性檢測(cè)及研究方案，同時(shí)擁有Q200/Q300/Q500/Q1000全定量代謝組、同位素示蹤代謝流、能量代謝、神經(jīng)遞質(zhì)、色氨酸代謝等共50+套各類(lèi)小分子代謝物單獨(dú)檢測(cè)方法，協(xié)助客戶(hù)發(fā)表Nature, Science, Cell Host & Microbe, Cell Metabolism, Gut, Nature Communications等國(guó)際期刊。詳情請(qǐng)咨詢(xún)繪譜熱線(xiàn)400-867-2686，獲取詳細(xì)資料!