非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是一種影響著全球約1/4人口的常見肝臟疾病。近些年來，在中國，隨著生活方式和飲食結構的改變，NAFLD的患病率也呈逐年上升的趨勢，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題相關，還與心血管疾病等其他慢性疾病風險增加高度相關，因此，對NAFLD的預防與治療至關重要。然而，由于NAFLD的發病機制復雜，存在較大的個體異質性，目前全世界范圍內尚無獲批的臨床治療藥物【1】。

膽汁酸（BAs）是一組膽固醇在肝細胞內經過一些列的酶反應而合成的兩親分子，進食后被釋放到腸道中，進一步經過腸道菌的去結合、脫羥基化、氧化和差向異構化等作用將初級膽汁酸轉化為次級膽汁酸（相關閱讀：Microbiome|一文讀懂·體內膽汁酸的微生物轉化途徑）。近些年來，越來越多的研究發現，膽汁酸可以通過與其受體結合，廣泛參與調節機體的糖脂代謝，介導代謝性疾病的發生發展【2-4】。

上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院賈偉教授團隊在前期工作中揭示，豬體內一類占比最高的非12羥基膽汁酸-豬膽酸類（HCA species），具有調節血糖穩態、預測糖尿病風險的潛力【5，6】。（相關閱讀：繪譜創新︱豬膽酸–如何被研究獵人強勢捕獲）然而，其對于肝臟脂質代謝的調控，目前尚不清楚。

2023年8月16日，上海交通大學醫學院附屬第六人民醫院轉化醫學中心/上海市糖尿病重點實驗室賈偉教授、鄭曉皎研究員、賈偉平院士團隊在Cell Metabolism（IF=29）雜志在線發表了題為“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腸-肝軸治療非酒精性脂肪肝的新機制，并提供了潛在的靶點與干預手段【7】。

臨床隊列與動物模型膽汁酸定量分析

【臨床隊列】

隊列1：178名NAFLD患者和73名健康受試者；

隊列2：312名肝臟脂肪變性患者和208名健康受試者。

對臨床人群的血清膽汁酸譜分析顯示，發現豬膽酸類（HCAs）/總膽酸（TBA），特別是豬去氧膽酸（HDCA），隨著NAFLD活動度評分（NAS）的增加而逐漸降低，且與臨床代謝和病理指標呈顯著負相關。

【小鼠模型驗證】

模型1：高脂飲食誘導的脂肪肝小鼠模型；

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

小鼠肝臟膽汁酸譜顯示，在NAFLD進展的不同階段，HDCA水平都顯著低于對照組。

因此，基于膽汁酸定量分析發現，NAFLD臨床患者體內HDCA水平顯著下降，并在動物模型中得到驗證（圖1）。

圖1. 臨床隊列與動物模型膽汁酸定量分析

HDCA干預改善NAFLD表型

在多種NAFLD模型小鼠中，用HDCA和富含HDCA的豬膽粉干預。結果顯示， HDCA顯著降低了肝細胞內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；肝臟脂質合成相關基因Srebp1c, Acc-1, Fas和脂滴形成相關基因Cidea的表達水平均顯著下降。因此，回補NAFLD中耗竭的HDCA顯著改善脂肪肝表型，值得進一步的機制探究（圖2）。

圖2. HDCA干預改善NAFLD表型

HDCA發揮作用的肝臟關鍵靶點

為了探究HDCA緩解肝臟脂質代謝的分子機制，研究人員對小鼠肝臟進行轉錄組測序分析，發現肝臟膽汁酸替代途徑合成酶-CYP7B1顯著上調，而經典途徑合成酶-CYP7A1顯著下調，表明HDCA的干預促使膽汁酸的合成由經典途徑轉向替代途徑。膽汁酸替代合成途徑已被證明在調節機體代謝中發揮著至關重要的作用【8】。進一步在小鼠肝臟CYP7B1基因敲低/敲除和過表達實驗證實CYP7B1在緩解肝臟脂肪變性中的關鍵作用。因此，CYP7B1驅動的膽汁酸替代途徑是HDCA發揮作用的肝臟關鍵靶點（圖3）。

圖3. HDCA發揮作用的肝臟關鍵靶點

HDCA通過腸-肝軸的核心調控機制

HDCA如何影響CYP7B1和CYP7A1酶的表達，緩解脂肪肝表型？

研究人員發現，HDCA體外直接干預棕櫚酸誘導的肝臟細胞，并不能緩解細胞脂質堆積。研究人員推測可能存在其他因素在發揮作用，考慮到多項研究已證實器官之間交流，特別是腸-肝軸在調節代謝穩態中的表現突出，因此推測HDCA的潛在作用靶點并非肝臟本身，而是通過腸道，進一步緩解肝臟脂肪變性。

一方面，研究人員發現HDCA可以顯著抑制腸道FXR信號通路，通過下游分泌蛋白FGF15/19調控CYP7A1和CYP7B1。

另一方面，研究人員發現HDCA還可以調控腸道菌群結構。通過糞菌移植明確，腸道菌群在HDCA治療肝臟脂肪變性中起著關鍵作用。一種益生菌-狄氏副擬桿菌（Parabacteroides distasonis）在HDCA干預后豐度顯著增高，體外實驗證明HDCA可以直接促進P. distasonis的生長，通過口服P. distasonis單菌定植顯著緩解了小鼠肝臟脂肪積累。通過P. distasonis體內干預和體外培養，結合代謝組學檢測，研究人員發現P. distasonis通過產生γ-亞麻酸發揮肝臟調控作用。通過體外細胞實驗、熒光素酶報告基因等實驗發現，HDCA干預后γ-亞麻酸激活PPARα通路，調控肝臟膽汁酸合成酶的表達，下調CYP7A1的表達。

最后，研究人員在體外驗證HDCA通過腸道來源的分泌蛋白和代謝物作用于肝臟靶點。實驗通過腸道FXR下游分泌蛋白FGF19和腸道菌群產生的代謝物γ-亞麻酸（PPARα激動劑）作用于原代肝細胞，證實了對肝臟CYP7A1和CYP7B1的調控作用。此外，研究人員很驚喜的發現，激活肝臟細胞的PPARα可以上調FXR的表達，這也為后續研究FXR的腸肝對話提供了新的方向與思路（圖4）。

圖4. HDCA通過腸-肝軸的核心調控機制

小結

綜上所述（圖5），該研究闡明了內源性HDCA通過腸（腸道菌群與腸道FXR信號通路）-肝臟（CYP7B1、PPARα）軸緩解肝臟脂質堆積，HDCA改變腸道菌群提供有利于P. distasonis生長的微環境，產生γ-亞麻酸并通過PPARα信號傳導抑制肝臟CYP7A1經典膽汁酸合成通路，從而改善非酒精性脂肪性肝病，上述機制為代謝性疾病中多器官對話機制性研究提供了新的理論依據，同時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

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

參考文獻

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

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屬性檢測及研究方案，同時擁有Q200/Q300/Q500/Q1000全定量代謝組、同位素示蹤代謝流、能量代謝、神經遞質、色氨酸代謝等共50+套各類小分子代謝物單獨檢測方法，協助客戶發表Nature, Science, Cell Host & Microbe, Cell Metabolism, Gut, Nature Communications等國際期刊。詳情請咨詢繪譜熱線400-867-2686，獲取詳細資料!