熊去氧膽酸對潰瘍性結(jié)腸炎的作用機(jī)制研究進(jìn)展

（解放軍第900 醫(yī)院 消化內(nèi)科，福建 福州 350025）

炎癥性腸病（inflammatory bowel disease,IBD）是一組病因尚未明確的慢性非特異性腸道炎癥性疾病，主要包括潰瘍性結(jié)腸炎（ulcerative colitis,UC）和克羅恩?。–rohn's disease,CD）。目前，UC 的治療有效但不完善，所以需要新的治療策略。研究表明，熊去氧膽酸（ursodeoxycholic acid,UDCA）是由結(jié)腸細(xì)菌代謝形成的膽汁酸，具有良好的細(xì)胞保護(hù)和抗炎特性，對鼠的結(jié)腸炎癥模型有治療作用[1]，且對UC 進(jìn)展到結(jié)直腸腫瘤及異型增生等可到化學(xué)預(yù)防作用[2]。UDCA對UC 的治療機(jī)制尚不明確，本文就近年來相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道進(jìn)行綜述，以期為臨床和相關(guān)基礎(chǔ)研究提供理論依據(jù)。

1 UDCA 對腸上皮細(xì)胞屏障功能障礙的作用

1.1 UDCA 抑制腸上皮細(xì)胞凋亡

腸上皮細(xì)胞（intestinal epithelial cells,IECs）屏障由緊密連接的上皮細(xì)胞構(gòu)成，表面附有黏液層和抗菌肽分泌的導(dǎo)管素及溶菌酶等，將腸道管腔和上皮下的免疫組織隔開[3]。人體腸道中的免疫穩(wěn)態(tài)需要完整的上皮屏障維持，從而平衡微生物與非自身抗原的耐受性和免疫力，同時(shí)IECs 也負(fù)責(zé)水和營養(yǎng)物質(zhì)的運(yùn)輸，其選擇性滲透的特性還可防止有害物質(zhì)及腸腔菌群的侵襲，將病原菌與共生菌群區(qū)別開來，以避免腸道炎癥反應(yīng)。

IECs 屏障通過受控的細(xì)胞增殖和死亡而不斷更迭。在正常腸道穩(wěn)態(tài)期間，腸道上皮存在正常的細(xì)胞凋亡，但由免疫介導(dǎo)的IECs 凋亡卻可能導(dǎo)致與腸道炎癥相關(guān)的通透性缺陷。在細(xì)胞更迭的過程中，任何錯誤引起的不平衡都會導(dǎo)致屏障破壞，這是誘發(fā)UC的一個重要因素[4]。SHAVROV 等[5]發(fā)現(xiàn)，小兒的腸屏障缺陷會先于UC 復(fù)發(fā)，顯微鏡下可觀察到活動性UC 患者隱窩-絨毛軸的失調(diào)，這種失調(diào)主要表現(xiàn)為IECs 凋亡。當(dāng)結(jié)腸細(xì)胞不受控制地過度凋亡時(shí)，便會導(dǎo)致腸腔病原體侵襲上皮下的免疫組織，繼而加劇炎癥。

由硫酸葡聚糖鈉（dextran sulphate sodium,DSS）誘發(fā)的急性結(jié)腸炎動物模型研究顯示與IECs 凋亡的因果關(guān)系，即結(jié)腸內(nèi)炎癥通過p53 依賴和非依賴性機(jī)制誘導(dǎo)IECs 的凋亡，細(xì)胞凋亡增加、增殖減少都可能導(dǎo)致IECs 屏障功能的破壞，從而促進(jìn)DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎腔內(nèi)微生物黏膜侵襲。但將小鼠凋亡調(diào)節(jié)因子基因抑制后，可避免小鼠患上DSS 誘導(dǎo)的結(jié)腸炎[6]。

膽汁酸是IECs 活力的重要調(diào)節(jié)因子[7]。有研究發(fā)現(xiàn)，IBD 患者糞便中含有的次級膽汁酸濃度降低[8]。STENMAN 等[7]發(fā)現(xiàn)，小鼠結(jié)腸炎的嚴(yán)重程度與體內(nèi)膽汁酸的疏水性相關(guān)，膽汁酸疏水性的增加與細(xì)胞毒性有關(guān)，親水性較強(qiáng)的膽汁酸在體外對上皮細(xì)胞表現(xiàn)出抗炎作用，而UDCA 就是一種親水性膽汁酸，因其可溶解膽囊內(nèi)的游離膽固醇，多應(yīng)用于治療膽汁淤積。親水性UDCA 及其?；撬峤Y(jié)合形成?；切苋パ跄懰幔╰auroursodeoxycholic acid,TUDCA）顯示出強(qiáng)大的細(xì)胞保護(hù)特性，但其作用方式仍有待研究[9]。

1.2 UDCA 的免疫調(diào)節(jié)作用

LAUKENS 等[10]研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)防性使用TUDCA能夠減少IECs 凋亡和DSS 對體循環(huán)的滲透，這種腸道屏障的保護(hù)可避免小鼠細(xì)菌移位至體循環(huán)，從而避免死亡。LAUKENS 等[10]還發(fā)現(xiàn)，TUDCA 能夠抑制結(jié)腸細(xì)胞中腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor,TNF-α）誘導(dǎo)的Caspase-3 活化。

基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)，IECs 有效的細(xì)胞凋亡觸發(fā)因子是TNF-α，這種在IBD 組織中過量表達(dá)的多功能細(xì)胞因子，可通過誘導(dǎo)IECs 凋亡來維持慢性炎癥；同樣在脂多糖（lipopoly saccharides,LPS）誘導(dǎo)的IECs屏障破壞模型中，TNF-α 的生物活性也起到重要作用[11]。長久以來，針對TNF 的單克隆抗體被廣泛而成功地應(yīng)用于IBD 的治療中，GORETSKY 等[12]發(fā)現(xiàn)，TNF 的誘導(dǎo)可激活UC 中IECs 凋亡的p53 依賴性途徑，這種抗TNF 治療可使IECs 凋亡減少、促進(jìn)黏膜愈合，故通過UDCA 來平衡細(xì)胞凋亡的失調(diào)以預(yù)防IECs 屏障的破壞在理論上可行。

1.3 UDCA 減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激影響

除Caspase-3、TNF-α 等IECs 相關(guān)凋亡誘導(dǎo)因子，近年來有研究將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum,ER）應(yīng)激與IBD 的發(fā)病機(jī)制聯(lián)系起來。例如，在活動性CD 和UC 患者的回腸或結(jié)腸中ER 應(yīng)激跡象[13]。出現(xiàn)CAO 等[14]通過ER 應(yīng)激誘導(dǎo)的分子伴侶反應(yīng)和口服TUDCA 對結(jié)腸炎小鼠的蛋白質(zhì)折疊和減少ER 應(yīng)激的研究發(fā)現(xiàn)，TUDCA 可減輕小鼠結(jié)腸炎癥反應(yīng)，使IECs中ER 應(yīng)激降低，從而緩解小鼠不同形式的結(jié)腸炎。這些研究結(jié)論與之前報(bào)道的UDCA 對結(jié)腸炎的保護(hù)作用提示，UDCA 主要用于預(yù)防與UC 相關(guān)的腸上皮屏障缺陷，可以作為UC 患者免疫抑制治療的輔助治療。

2 UDCA 通過TGR5 信號通路調(diào)節(jié)膽汁酸代謝和膽汁酸腸肝循環(huán)

2.1 UDCA 調(diào)節(jié)腸肝循環(huán)

目前，膽汁酸不僅是脂質(zhì)增溶劑和膽汁酸穩(wěn)態(tài)的簡單調(diào)節(jié)劑，而且是復(fù)雜的代謝整合劑和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)因子，通過激活各種核受體和膜受體，參與腸肝循環(huán)對腸道穩(wěn)態(tài)起重要作用[15]。

人體內(nèi)釋放到腸道的大部分膽汁酸都在回腸末端被重吸收。在回腸遠(yuǎn)端中50%～90%結(jié)合膽汁酸通過肝腸循環(huán)被重新吸收，有95%總膽汁酸被重新吸收[16]。在大腸中，膽汁酸經(jīng)過腸道菌群的修飾，包括去綴合、脫羥基化及脫硫化等，可以改變理化性質(zhì)。近年來有研究發(fā)現(xiàn)，UC 患者糞便的生態(tài)失調(diào)與膽汁鹽的代謝障礙有關(guān)[8]。在UC 相關(guān)的生態(tài)失調(diào)中，可以觀察到微生物群酶活性受損，進(jìn)一步導(dǎo)致腸腔內(nèi)膽汁酸比例的改變，其特征為次級膽汁酸水平降低，這種改變可促進(jìn)UC 炎癥的產(chǎn)生。

體外試驗(yàn)顯示大部分次級膽汁酸對IECs 有抗炎作用，其中疏水性膽汁酸有可能破壞細(xì)胞膜，而親水性膽汁酸具有細(xì)胞保護(hù)作用[7]。UDCA 作為一種次級膽汁酸，具有較好的親水性，其細(xì)胞保護(hù)作用長期以來被關(guān)注，但其在人膽汁中僅有微量存在。

2.2 UDCA 激活TGR5 抑制炎癥反應(yīng)

Takeda G 蛋白偶 聯(lián)受體5（takeda-G-proteinreceptor-5,TGR5），也被稱作Gpbar1、膜型膽汁酸受體或GPR131，其是人類G 蛋白偶聯(lián)受體（G proteincoupled receptors,GPCRs）之一，其在免疫細(xì)胞、腸道及膽囊中呈高表達(dá)；在肺、脾、腎及子宮中呈中度表達(dá)，在其他組織中呈弱表達(dá)或不表達(dá)[17]。同時(shí)TGR5 也是一種可以應(yīng)答于膽汁酸的膜受體，TGR5 在許多與膽汁酸代謝的穩(wěn)態(tài)相關(guān)的細(xì)胞中都可以表達(dá)，這些細(xì)胞包括膽囊上皮細(xì)胞、膽囊平滑肌細(xì)胞及膽管細(xì)胞[18]。這都表明TGR5 可調(diào)節(jié)膽汁的成分和流量。

近年來大量實(shí)驗(yàn)證明，TGR5 的激活可以抑制炎癥反應(yīng)[19-20]，且TGR5 的激活可以維護(hù)IECs 屏障的完整性[21]。然而不同膽汁酸對TGR5 的親和力各不相同，其在作用部位和腸肝循環(huán)等方面具有特定的生物學(xué)特性。膽汁酸中對TGR5 親和力最強(qiáng)的是石膽酸（lithocholic acid,LCA），其次是脫氧膽酸（deoxycholic acid,DCA），最后是鵝去氧膽酸（acid chenodeoxycholic,CDCA）[22]。KELLY 等[23]發(fā)現(xiàn)，UDCA 給藥后，糞便中LCA 的濃度提高，顯示UDCA對TGR5 受體的高親和力，TGR5 被激活從而抑制炎癥反應(yīng)和改善腸屏障功能。

除對TGR5 信號通路的激活，膽汁酸還可通過干預(yù)FXR 信號通路來調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖及凋亡，控制糖脂和能量代謝，更可參與腸道免疫調(diào)節(jié)和屏障功能，減輕炎癥反應(yīng)，保證腸道上皮的完整性，防止腸道菌群易位[24]。

法尼醇X 受體（farnesoid X receptor,FXR）是核受體超家族的成員，是一種配體依賴性轉(zhuǎn)錄因子，主要表達(dá)于肝臟、腸道及腎臟等組織中，可調(diào)節(jié)膽汁酸代謝和膽汁酸腸肝循環(huán)[15]。WEI 等[25]通過檢測UC患者和健康對照者結(jié)腸黏膜膽汁酸受體的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)活動性UC 患者的FXR 降低，說明FXR 降低可能參與腸道炎癥的形成，原因可能是這些炎癥介質(zhì)會降低FXR 的活化，或繼發(fā)于膽鹽的腸肝循環(huán)改變或炎癥信號的反式阻抑。目前有證據(jù)表明，F(xiàn)XR 的表達(dá)與結(jié)腸腺瘤、結(jié)直腸癌呈負(fù)相關(guān)[26]，而UC 的嚴(yán)重程度與結(jié)直腸癌的發(fā)生率呈正相關(guān)[27]，這也從側(cè)面證實(shí)FXR 與UC 的相關(guān)性。

值得注意的是，雖然FXR 通路與TGR5 信號通路通常被放在一起研究，但UDCA 并非FXR 配體，此處的FXR 配體指的是可以通過改變膽汁成分和體內(nèi)平衡，以及通過免疫調(diào)節(jié)作用使膽管內(nèi)部愈合的統(tǒng)一因子。MUELLER 等[28]的研究甚至提示，UDCA 在肥胖患者中發(fā)揮FXR 拮抗作用，不過該實(shí)驗(yàn)僅40 例，其結(jié)果還需要更大樣本證實(shí)。

3 UDCA 對于腸道菌群的影響

3.1 UC 患者體內(nèi)菌群紊亂影響宿主代謝

3.1.1 厚壁菌門的減少可降低短鏈脂肪酸水平在大腸黏膜中，埃希菌屬-志賀菌屬與厚壁菌門存在一種偏態(tài)的負(fù)相關(guān)[29]。IBD 腸道菌群紊亂的特征是細(xì)菌多樣性減少、厚壁菌門減少，以及變形菌門的增加。與緩解期UC 患者相比，活動期UC 患者的腸道黏膜定植較高豐度的變形菌和較低豐度的厚壁菌門[30-31]。在IBD 患者中常可觀察到菌群的生態(tài)失調(diào)，而在活動性IBD 患者中這樣的失調(diào)更為顯著[8]。短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids,SCFAs）能夠提供IECs 和腸道免疫細(xì)胞60%的能量，并能在抗炎、抗癌、黏膜保護(hù)及愈合方面發(fā)揮重要作用，并且SCFAs（特別是丁酸鹽）還能減少IECs 的通透性，降低大腸桿菌穿過上皮細(xì)胞的轉(zhuǎn)運(yùn)率[32]。

UC 患者SCFAs 水平降低，這種降低與SCFAs 細(xì)菌減少相關(guān)[33]。事實(shí)上，許多與UC 相關(guān)的厚壁菌門細(xì)菌大多可產(chǎn)生SCFAs，MACHIELS 等[34]發(fā)現(xiàn)，UC患者人羅斯拜瑞菌和普拉梭桿菌減少，而這2 種菌群都屬于產(chǎn)丁酸鹽的厚壁菌門細(xì)菌。

3.1.2 短鏈脂肪酸水平降低能增進(jìn)腸道黏膜炎癥菌群豐度降低時(shí)，SCFAs 的產(chǎn)生也隨之減少，其可增強(qiáng)腸道黏膜的通透度，加劇炎癥，所以腸道黏膜炎癥同其代謝產(chǎn)物互為因果關(guān)系。除SCFAs 外，腸道菌群產(chǎn)生的代謝物中還有膽汁酸，其由肝臟中的膽固醇合成，通過腸道微生物進(jìn)一步代謝。膽汁酸本身的兩親性結(jié)構(gòu)具有洗滌劑特性，能夠乳化和吸收膳食脂質(zhì)和脂溶性維生素，這原本被認(rèn)為是膽汁酸的唯一作用。但后來有研究發(fā)現(xiàn)，膽汁酸與腸道微生物群的相互作用是宿主新陳代謝的重要調(diào)節(jié)劑，初級膽汁酸可以為腸道菌群提供生長信號，并可能促進(jìn)抗生素或毒素所致微生物群失調(diào)的恢復(fù)[35]。

SHENG 等[36]在研究丁酸鹽和失調(diào)的膽汁酸合成引起的肝炎間的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)通過補(bǔ)充丁酸鹽，可降低DCA 濃度，從而逆轉(zhuǎn)與其相關(guān)的肝炎。COCCIA 等[37]發(fā)現(xiàn)，IBD 患者腸道內(nèi)的DCA 水平較高，在結(jié)腸組織炎癥性病變處可發(fā)現(xiàn)DCA 積聚。TRAUB 等[38]研究顯示，對大鼠進(jìn)行短暫的DCA 灌腸可誘導(dǎo)輕度結(jié)腸炎和持續(xù)的內(nèi)臟痛覺過敏。

3.2 UDCA 提高菌群的豐度

腸道中膽汁酸水平升高有利于提高腸道厚壁菌門的豐度[39]，從而改善UC 患者的腸道菌群環(huán)境，但這是一把雙刃劍，厚壁菌門可將人體內(nèi)原有的CDCA和CA 脫羥基成為更具有細(xì)胞毒性的次級膽汁酸，比如DCA，其細(xì)胞毒性主要表現(xiàn)在對腸黏膜屏障的破壞和應(yīng)激刺激誘導(dǎo)的免疫失調(diào)[40]。早在1983年WARGOVICH 等[41]發(fā)現(xiàn)，暴露于DCA 的結(jié)腸組織形態(tài)受到影響，主要表現(xiàn)為炎癥、水腫及壞死。

在UC 患者的腸道中，厚壁菌門等菌群豐度的降低，會陷入SCFAs 減少的惡性循環(huán)；而菌群豐度的升高，又會提高人體內(nèi)具有細(xì)胞毒性的DCA 水平，UDCA 的應(yīng)用能夠通過調(diào)節(jié)線粒體跨膜電位和活性氧產(chǎn)物來抑制DCA 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[42]。UDCA 屬于次級膽汁酸，由CDCA 在腸道細(xì)菌的作用下產(chǎn)生，不會因厚壁菌門菌群的脫羥基作用而成為具有細(xì)胞毒性的次級膽汁酸，且UDCA 是親水性膽汁酸，不會破壞細(xì)胞膜。由UDCA 提高腸道中膽汁酸的水平，不僅可抑制DCA 的負(fù)面作用，還可提高腸道菌群的豐度，避免SCFAs 減少的惡性循環(huán)。

4 展望

IECs 屏障功能障礙、TGR5 信號通路及腸道菌群紊亂在IBD 的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用。UDCA 在保護(hù)IECs 屏障功能、激活TGR5 信號通路及改善腸道菌群紊亂等方面具有積極意義，對治療UC 有一定意義。盡管目前對其詳細(xì)治療機(jī)制還未完全清楚，但是隨著基于宏基因組學(xué)策略的腸道微生態(tài)群落結(jié)構(gòu)和功能研究的不斷深入，以及大量針對游離膽汁酸的實(shí)驗(yàn)研究的開展，UDCA 對UC 作用的相關(guān)循證醫(yī)學(xué)證據(jù)將得以補(bǔ)充完善，為UC 治療帶來新的變革。