膽汁酸受體TGR5介導(dǎo)的糖脂代謝在非酒精性脂肪性肝病中的作用

荀小霞， 周 鋮， 趙文霞

1 河南中醫(yī)藥大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院， 鄭州 450000； 2 河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院 脾胃肝膽科， 鄭州 450000

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種慢性疾病，在組織學(xué)上可分為非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，最終可能導(dǎo)致肝硬化和肝癌的發(fā)生[1]。NAFLD目前影響全球約25%的成年人口，被認(rèn)為是肝臟相關(guān)發(fā)病率和死亡率最突出的原因之一[2-3]。最近對NAFLD的研究認(rèn)為代謝功能障礙與該病的復(fù)雜機(jī)制密切相關(guān)，并且國際專家們達(dá)成共識，提議將NAFLD改為代謝相關(guān)脂肪性肝病[4]。由于代謝紊亂是NAFLD發(fā)生發(fā)展的重要危險因素，脂質(zhì)和糖代謝在NAFLD中的作用也越發(fā)受到重視。近年來發(fā)現(xiàn)，膽汁酸可作為信號分子激活相應(yīng)受體，發(fā)揮調(diào)節(jié)代謝和炎癥反應(yīng)的作用，參與NAFLD的發(fā)展，并指出了膽汁酸水平和膽汁酸信號傳導(dǎo)失調(diào)與NASH的相關(guān)性[5-6]。武田G蛋白偶聯(lián)受體5(Takeda G protein-coupled receptor 5，TGR5)作為主要的膽汁酸受體之一，可通過調(diào)節(jié)代謝和炎癥過程等多方面參與NAFLD的發(fā)展，本文針對TGR5介導(dǎo)的糖脂代謝在NAFLD中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 糖脂代謝紊亂和NAFLD

NAFLD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，對發(fā)病機(jī)制的認(rèn)知逐漸從“二次打擊”學(xué)說進(jìn)展到“多次打擊”學(xué)說，其中以胰島素抵抗(IR)為核心的糖脂代謝紊亂與NAFLD的關(guān)系不可忽視。IR不僅造成葡萄糖的利用和攝取下降，而且還引起了血清游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)的增加，導(dǎo)致肝臟對FFA的攝取增加，過量攝取的脂質(zhì)促使肝臟內(nèi)脂質(zhì)代謝失衡，持續(xù)積累的脂質(zhì)促進(jìn)肝脂肪變。而FFA可通過激活NF-κB通路和誘導(dǎo)胰島β細(xì)胞凋亡引發(fā)IR，兩者的惡性循環(huán)加劇NAFLD的進(jìn)展[7]。

2 TGR5和NAFLD

TGR5又稱M-BAR或Gpbar1，于2002年經(jīng)Maruyama等[8]發(fā)現(xiàn)，屬于跨膜G蛋白偶聯(lián)受體家族中的一員，可與細(xì)胞外配體結(jié)合后將細(xì)胞外信號轉(zhuǎn)導(dǎo)至胞內(nèi)下游級聯(lián)，通過多種信號傳導(dǎo)途徑在機(jī)體的物質(zhì)能量代謝、炎癥反應(yīng)、癌癥干預(yù)和治療中發(fā)揮重要作用[9]。TGR5在體內(nèi)廣泛存在，在膽囊、回腸、結(jié)腸、棕色脂肪組織、脾臟、肺、骨骼肌、胰島中均有表達(dá)[10-11]。TGR5也在肝臟表達(dá)，既往認(rèn)為僅在肝間質(zhì)細(xì)胞，即肝竇內(nèi)皮細(xì)胞和Kupffer細(xì)胞中表達(dá)，最新研究[9,12]表明TGR5可在小鼠肝細(xì)胞中低表達(dá)。膽汁酸是TGR5的內(nèi)源性激動劑，其中牛磺酸的作用效力最強(qiáng)，其次是甘氨酸、石膽酸、脫氧膽酸、鵝脫氧膽酸和膽酸[13-14]。各部位TGR5被激活后通過不同的分子機(jī)制參與糖脂代謝的過程，可在防止肝脂肪變性和抑制NAFLD的進(jìn)展方面發(fā)揮重要作用。

3 TGR5與血糖代謝密切相關(guān)

TGR5在維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感性方面上的效果已得到廣泛證明。例如，使用TGR5激動劑6α-乙基-23(S)-甲基-膽酸(6α-ethyl-23(S)-methyl-cholic acid，INT-777)可以提高肥胖小鼠的胰島素敏感性[15]，7-硫酸膽酸以TGR5依賴性方式增加胰島素抵抗小鼠的葡萄糖耐量等[16]。機(jī)體各組織的TGR5可通過不同的分子機(jī)制參與血糖代謝的調(diào)節(jié)。

3.1 TGR5調(diào)節(jié)腸道胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1，GLP-1)分泌 TGR5對于血糖代謝的作用，主要與腸促胰島素釋放相關(guān)，通過刺激腸內(nèi)分泌L細(xì)胞分泌GLP-1來實現(xiàn)(圖1)。既往研究[17]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，GLP-1可促進(jìn)胰島素分泌，促進(jìn)胰島β細(xì)胞存活和增殖，抑制細(xì)胞凋亡，并且可有效刺激2型糖尿病患者的胰島素分泌并降低血糖。早期觀點認(rèn)為TGR5被激活后刺激腸內(nèi)分泌L細(xì)胞內(nèi)cAMP水平增加，線粒體氧化磷酸化增加，ATP/ADP比例增加，導(dǎo)致ATP依賴性鉀離子通道(KATP)關(guān)閉，開放鈣離子通道，促進(jìn)鈣離子內(nèi)流，釋放GLP-1[15]。但后續(xù)有研究[18]驗證了GLP-1的分泌確實與cAMP升高，胞內(nèi)鈣離子升高有關(guān)，但與ATP依賴性鉀離子通道無關(guān)。Brighton等[19]的實驗進(jìn)一步驗證了GLP-1分泌與L細(xì)胞內(nèi)的cAMP和Ca2+濃度變化有關(guān)，并且說明了該作用主要由位于基底外側(cè)L細(xì)胞膜上的TGR5介導(dǎo)。最近，Goldspink等[20]發(fā)現(xiàn)腸L細(xì)胞上的TGR5被激活后，通過cAMP/PKA途徑，開放了L型Ca2+通道，促進(jìn)Ca2+內(nèi)流，引發(fā)GLP-1分泌。

圖1 TGR5調(diào)節(jié)腸道L細(xì)胞分泌GLP-1的機(jī)制

3.2 TGR5調(diào)節(jié)胰島細(xì)胞分泌胰島素 除通過TGR5介導(dǎo)的腸道釋放GLP-1間接刺激胰島素分泌外，胰島細(xì)胞上存在的TGR5被激活后可直接引起胰島素分泌的增加，參與血糖代謝的過程(圖2)。早期有研究[11]認(rèn)為胰島素釋放依賴于Gαs/cAMP/Epac/Ca2+途徑，即膽汁酸激動胰腺β細(xì)胞上的TGR5，激活與其偶聯(lián)的Gαs，刺激腺苷酸環(huán)化酶活性并導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi) cAMP增加，進(jìn)一步激活cAMP 依賴性 Epac/PLC-ε通路，胞內(nèi)Ca2+增加，引起胰島素分泌增加。但另有研究則闡述了不同的傳導(dǎo)機(jī)制，Vettorazzi等[21]發(fā)現(xiàn)膽汁酸?；切苋パ跄懰嵬ㄟ^cAMP/PKA途徑增加胰島素分泌，并且此途徑不涉及Ca2+信號或KATP通道活性。Maczewsky等[22]的研究則進(jìn)一步驗證了cAMP/PKA途徑，但與之前的研究不同，其結(jié)果表明KATP通道關(guān)閉和電壓依賴性鈣通道激活共同導(dǎo)致Ca2+增加，胰島素分泌增加。

圖2 TGR5調(diào)節(jié)胰腺β細(xì)胞分泌胰島素的機(jī)制

3.3 骨骼肌內(nèi)TGR5參與調(diào)節(jié)血糖代謝 骨骼肌作為最大的葡萄糖代謝器官，在體內(nèi)葡萄糖穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用，較低的肌肉質(zhì)量與胰島素抵抗和2型糖尿病的發(fā)生密切相關(guān)[23-24]。TGR5可在骨骼肌表達(dá)，并且可誘導(dǎo)肌肉細(xì)胞分化、小鼠肌肉肥大、增加肌肉力量，因此骨骼肌內(nèi)TGR5表達(dá)對于血糖調(diào)節(jié)具有重要意義[25]。Huang等[26]研究驗證了激活TGR5可通過cAMP/PKA途徑改善骨骼肌的胰島素抵抗。Sasaki等[27]實驗表明了骨骼肌過表達(dá)的TGR5可以增加呼吸交換率和糖酵解通量，并且在高脂飲食(high fat diet，HFD)情況下可改善葡萄糖清除率，這提示骨骼肌中的TGR5通過促進(jìn)葡萄糖的利用來改善葡萄糖清除率，具體機(jī)制可能是激活TGR5，通過cAMPA/PKA途徑改變了糖酵解限速酶磷酸果糖激酶(PFK)的活性，促進(jìn)了糖酵解(圖3)。

圖3 骨骼肌內(nèi)TGR5參與調(diào)節(jié)血糖代謝的機(jī)制

3.4 肝內(nèi)TGR5參與調(diào)節(jié)血糖代謝 肝臟是參與全身葡萄糖調(diào)節(jié)的關(guān)鍵器官，對于肝臟內(nèi)TGR5信號傳導(dǎo)與血糖代謝的關(guān)系也越來越引起重視。Holter等[12]發(fā)現(xiàn)了肝細(xì)胞內(nèi)TGR5的信號傳導(dǎo)對葡萄糖調(diào)節(jié)的作用，在該實驗中使用TGR5激動劑化合物18改善了HFD Tgr5Hep+/+小鼠的葡萄糖耐量，并且該效應(yīng)的發(fā)生與體質(zhì)量變化和GLP-1分泌無關(guān)，其改善葡萄糖穩(wěn)態(tài)的機(jī)制可能是通過提高胰島素敏感性來實現(xiàn)。該實驗證明了肝細(xì)胞TGR5信號傳導(dǎo)也參與全身的葡萄糖穩(wěn)態(tài)，然而此途徑的具體機(jī)制仍未被確定，肝臟TGR5發(fā)揮調(diào)節(jié)血糖的功能和具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探究。

4 TGR5與脂質(zhì)代謝密切相關(guān)

TGR5在機(jī)體的脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用，與NAFLD患者病情發(fā)展密切相關(guān)。許多研究均證實了TGR5在促進(jìn)脂質(zhì)代謝，預(yù)防HFD導(dǎo)致的肝細(xì)胞損傷方面發(fā)揮的重要作用。例如，與雄性野生型小鼠相比，喂食HFD的雄性全身Tgr5-/-小鼠肝臟脂質(zhì)沉積增加[28]。HFD小鼠使用INT-777治療可以增加能量消耗并減少肝脂肪變性和肥胖[15]。使用腸道TGR5激動劑RDX8940降低了NAFLD模型小鼠的肝臟重量、肝臟甘油三酯和膽固醇水平[29]。

4.1 脂肪組織內(nèi)TGR5參與脂質(zhì)調(diào)節(jié) TGR5的脂質(zhì)調(diào)節(jié)和肝臟保護(hù)作用，與脂肪組織密切相關(guān)。研究表明TGR5可以重置肝臟和脂肪組織之間的脂質(zhì)分配來有效的保護(hù)肝臟免受損傷。Carino等[30]發(fā)現(xiàn)使用特異性TGR5激動劑BAR501減輕了雄性NASH模型小鼠的肝損傷，激活TGR5可以通過增加小鼠能量消耗和棕色脂肪組織(BAT)的功能以及促進(jìn)附睪白色脂肪組織(ep WAT)的褐變來保護(hù)肝臟。具體機(jī)制為脂肪組織上的TGR5被激活后，促使細(xì)胞內(nèi)cAMP濃度變化，驅(qū)使cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CREB)聚集到位于Pgc-1α基因啟動子的cAMP反應(yīng)元件(CRE)上，通過TGR5-cAMP-CREB級聯(lián)調(diào)節(jié)Pgc-1α基因的表達(dá)[30-31](圖4)。該基因可結(jié)合并激活多種核受體和轉(zhuǎn)錄因子，通過協(xié)調(diào)參與葡萄糖、脂肪酸和膽固醇穩(wěn)態(tài)基因的表達(dá)，促進(jìn)BAT功能和ep WAT褐化，進(jìn)一步發(fā)揮減輕肝損傷的作用[32]。

圖4 脂肪組織內(nèi)TGR5參與調(diào)節(jié)脂質(zhì)調(diào)節(jié)的機(jī)制

4.2 TGR5調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的雙重作用 盡管多數(shù)研究均證實了TGR5在防止肝臟脂肪損傷的有利作用，但也有研究證明了TGR5在肝臟脂質(zhì)代謝顯示出的雙重作用。Donepudi等[33]采用禁食誘導(dǎo)小鼠肝脂肪變性，發(fā)現(xiàn)與野生型小鼠相比，Tgr5-/-小鼠對禁食誘導(dǎo)的肝脂肪變性有抵抗力。Tgr5-/-小鼠的肝臟脂肪酸攝取可能受損，但脂肪酸氧化和極低密度脂蛋白分泌增加，骨骼肌對脂肪酸的攝取增加，從而在禁食期間減少肝臟內(nèi)甘油三酯和脂肪酸含量，該過程可能是通過GH-Stat5機(jī)制來實現(xiàn)的。綜合以往的研究結(jié)果，這表明TGR5在禁食和進(jìn)食情況下可能對肝臟脂肪代謝分別產(chǎn)生消極和積極的影響。故針對TGR5參與脂質(zhì)代謝的機(jī)制仍需進(jìn)一步研究，以發(fā)揮TGR5在治療肝脂肪變性領(lǐng)域的潛力。

5 基于TGR5治療NAFLD

由于TGR5的激活在防治NAFLD方面發(fā)揮重要作用，目前基于TGR5治療NAFLD的方案均以尋找合適的TGR5激動劑為主，包括內(nèi)源性膽汁酸及其衍生物，如INT-777[34]等；天然存在的三萜類化合物如樺木酸、齊墩果酸和熊果酸及其衍生物等[35]。此外，在食品和中藥的研究中也發(fā)現(xiàn)了有效的激動TGR5的成分，并且在改善糖脂代謝，防治NAFLD方面的作用得到了驗證。柑橘中的純總黃酮可以改善NASH小鼠的TGR5缺乏癥狀，改善肝損傷[36]；使用黃芩和黃連聯(lián)合治療的NAFLD模型小鼠的TGR5 mRNA表達(dá)量更高，且肝臟炎癥、血脂異常情況減輕[37]；采用青磚茶水提取物干預(yù)的NAFLD模型小鼠的TGR5表達(dá)量更高，肝組織出現(xiàn)的脂肪堆積和炎癥情況減輕[38]；三七中的活性化合物三七皂苷可激活TGR5并減輕高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠肥胖和胰島素抵抗[39]；小檗堿化合物可通過結(jié)腸TGR5-GLP路徑改善小鼠高血糖[40]等，為基于TGR5治療NAFLD提供了新方案。

6 結(jié)語

鑒于TGR5在糖脂代謝中的重要作用，其在防治NAFLD方面具有很好的前景。目前的實驗研究均表明基于TGR5治療NAFLD的有效性，但同時也暴露出一些需要解決的問題。關(guān)于TGR5調(diào)節(jié)代謝性疾病的研究發(fā)現(xiàn)，TGR5功能具有性別依賴性[27]，因此在針對TGR5的研究中性別因素也需考慮在內(nèi)，并且造成這種差異的機(jī)制需要進(jìn)一步探索。由于TGR5在機(jī)體內(nèi)廣泛表達(dá)并且涉及的下游信號傳導(dǎo)復(fù)雜，有關(guān)激活TGR5的副作用報道也逐步增多，包括抑制膽囊排空，促進(jìn)膽結(jié)石形成[41]、促進(jìn)肝囊腫形成等[42]，因此對于TGR5激動劑的安全使用范圍和特異性激動劑的開發(fā)仍需探索。有關(guān)TGR5調(diào)節(jié)糖脂代謝的具體分子機(jī)制的研究還存有爭議，造成這種差異的原因或許與激動劑和建模方法的不同有關(guān)，因此驗證既往實驗的研究結(jié)果，分析造成差異的原因，有助于進(jìn)一步了解TGR5調(diào)節(jié)糖脂代謝的機(jī)制。此外，目前的研究多為僅針對葡萄糖或脂質(zhì)代謝的單一研究，需進(jìn)一步開展兩者結(jié)合的研究，有助于明確在TGR5介導(dǎo)下兩者之間的關(guān)系，為研發(fā)治療藥物提供線索。

綜上所述，TGR5介導(dǎo)的糖脂代謝與NAFLD發(fā)展關(guān)系密切，激活TGR5在防治NAFLD方面具有積極作用，深入研究TGR5介導(dǎo)糖脂代謝的具體機(jī)制，研發(fā)有效、安全的TGR5激動劑，探索合適的使用范圍，對于防治NAFLD具有重要意義。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：荀小霞負(fù)責(zé)撰寫論文；周鋮負(fù)責(zé)修改論文；趙文霞負(fù)責(zé)指導(dǎo)撰寫文章、修改論文并最后定稿。