胆汁淤积是酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)的关键致病因素，不同程度的胆汁淤积发生在ALD的各个阶段。然而，与胆汁淤积有关的病理生理学机制和生物标志物很大程度上是未知的。胆汁淤积主要以胆汁酸(bile acid，BA)转运和平衡紊乱为特点。长期饮酒可以导致人体胆汁酸池大小以及组成异常变化，胆汁酸池的变化也可能影响ALD的严重程度。因此，在ALD的基础和临床研究中，调节胆汁酸代谢及其信号通路被认为是人类ALD的一种潜在治疗策略。本文总结了ALD中基于胆汁酸调节机制的新进展，并提出了ALD各阶段胆汁酸变化不同的新视角，归纳了基于胆汁酸信号通路治疗ALD的潜在靶点，以期为ALD研究和治疗提供新思考。
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酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)包括无症状性脂肪变性、酒精性脂肪性肝炎、酒精性肝脏纤维化和肝硬化、酒精相关性肝细胞癌。与ALD相关的发病率和死亡率连续几年呈现上升趋势。流行病学调查显示，全球每年大约有125.69万人因慢性肝病而死亡，并且其中大约27%的死亡是由于酗酒造成的[1]。
胆汁淤积发生在ALD的各个阶段，胆汁酸(bile acid，BA)转运和平衡紊乱导致胆汁淤积性疾病的发生。饮酒可诱发人体内BA池水平和含量的异常变化，从而进一步加重ALD。本文总结了酒精诱导的BA异常改变的潜在机制，评述了ALD不同阶段中BA池的大小和组成的异常变化，归纳了基于BA信号通路的ALD潜在治疗靶点，以期为ALD研究和治疗提供新思考。
BA是肝脏胆固醇代谢的终产物，是一种具有一个或多个位点可被羟基化的亲脂性甾体，其侧链以羧酸终止。BA合成主要有两种途径：第一种是经典途径，由位于肝细胞内质网的胆固醇7α-羟化酶(cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1)启动，正常生理条件下至少75%的BA通过经典途径产生；第二种是替代途径，主要由位于肝细胞线粒体甾醇27α-羟化酶(sterol 27α-hydroxylase，CYP27A1)等启动[2]。
在肝脏中直接生成的BA为初级BA，经过肠道菌群代谢的为次级BA。肝脏合成的初级BA可以通过胆汁酸辅酶A：氨基酸N-酰基转移酶(bile acid-CoA amino acid N-acetyltransferase，BAAT)和胆汁酸辅酶A合成酶(bile acid-CoA synthase，BACS)与甘氨酸或牛磺酸结合形成初级结合BA。初级BA先进入胆小管，在胆囊储存，之后在胆囊收缩素刺激下进入肠道。在回肠末端大约95%的BA能够被肠细胞重吸收，然后通过门静脉进入肝脏，被肝细胞重新摄取，这就是BA的肠肝循环[3]。正常情况下，BA池大小能保持稳定状态是通过肠肝循环中的多个"检查点"来实现的。
法尼酯X受体(farnesoid X receptor，FXR)是一种配体激活的转录因子，参与控制BA合成和肠肝循环[4]。FXR通过两种不同的机制调节BA的合成[5]。在肝脏中，BA激活FXR，FXR上调小异二聚体伴侣(small heterodimer partner，SHP)的表达，SHP然后与肝脏受体同源物-1(liver related homolue-1，LRH-1)相互作用，抑制CYP7A1和甾醇12α-羟化酶(sterol 12α-hydroxylase，CYP8B1)基因的转录，导致BA合成减少。在肠道中，BA激活FXR，诱导成纤维细胞生长因子15/19(fibroblast growth factor 15/19，FGF15/19)(小鼠中是FGF15；人类中是FGF19)从肠道分泌到门静脉，FGF15/19随后与肝脏中的成纤维细胞生长因子受体4(fibroblast growth factor receptors 4，FGFR4)和β-Klotho结合，激活丝裂原活化蛋白激酶通路，抑制CYP7A1的转录，进而抑制BA的合成。
第一，慢性饮酒可能通过上调BA合成基因的表达来改变BA的合成。酒精通过激活环磷酸腺苷应答元件结合蛋白H(cyclic adenosine monophosphate responsive element-binding protein H，CREBH)，刺激肝脏大麻素1受体(cannabinoid 1 receptor，CB1R)，诱导BA合成酶Cyp7a1、Cyp7b1、Cyp8b1和Cyp27a1的转录[6]。然而，另外一项研究表明，肠道菌群也可以通过产生一种激活肝细胞CB1R的分子来促进CREBH的合成[7]。肝细胞中合成BA的关键酶的表达到底受肠道菌群还是酒精调控，目前仍有争议，需要进一步的探索。
第二，慢性饮酒可能通过改变促进BA共轭的代谢酶而影响BA的组成。慢性饮酒会导致编码BA结合的基因BAAT的mRNA水平显著下调，而BACS的表达略有增加[8]。在啮齿动物中，BAAT对牛磺酸亲和力远大于甘氨酸，并且啮齿动物中大部分结合BA是牛磺酸结合BA，因此，这导致了更多的未结合BA，其疏水性更强，对肝细胞膜的破坏性更大[9]。
第三，慢性饮酒通过调节BA转运体扰乱BA稳态。慢性酒精摄入可增加肝脏胆盐输出泵(bile salt export pump，BSEP)、多药耐药相关蛋白3/4(multidrug resistance-associated proteins3/4，MRP3/4)和有机溶质转运蛋白α/β(organic solute transporter α/β，OSTα/β)等BA外排转运体相关基因的表达，并降低肝脏BA摄取转运体如钠离子-牛磺胆酸共转运多肽(sodium taurocholate cotransporting polypeptide，NTCP)基因的表达[8,10]。这可能是由于慢性饮酒导致胆汁淤积之后的一种代偿性反应。但BSEP在ALD中的变化仍存在争议。以往的证据表明，酒精摄入可以显著上调BSEP的表达[10]，然而也有研究表明，原发性肝癌患者中BSEP的表达会显著降低，并且BSEP的水平与肝癌的进展和预后呈负相关[11]。在酒精相关性肝细胞癌中发现，与不饮酒的肝细胞癌患者相比，饮酒会显著降低肝细胞癌患者BSEP的表达[12]。综上所述，酒精对于BSEP的影响可能随着ALD的阶段不同发生变化，具体的机制还需要进一步的探究。
酒精摄入会导致肠道微生物区系组成和功能发生变化，微生物功能特别是与BA代谢相关的功能，也可以调节酒精性肝损伤。目前认为，肠道菌群主要参与BA代谢途径中的两种反应，即产胆盐水解酶(bile salt hydrolase，BSH)的细菌对初级结合BA的水解反应以及将初级BA转变为次级BA的7α-脱羟基反应。参与上述两种反应途径的菌群失调是影响ALD进程的重要因素。
目前认为功能性BSH存在于人类肠道中所有主要的细菌和古菌物种中，包括乳酸杆菌属、双歧杆菌属、梭状芽孢杆菌和拟杆菌属[13]。与健康人体肠道菌群相比，酒精可以增加变形杆菌、肠杆菌科和链球菌的相对丰度，而降低拟杆菌属、阿克曼杆菌和粪球杆菌的丰度[14]。这种生物失调的病原学机制可能是多方面的，包括酒精诱导的氧化应激(如拟杆菌属等专性厌氧菌很难耐受)以及酒精下调抗菌肽(如α-防御素)的表达。此外，ALD期间肝脏胆汁淤积导致分泌到小肠内的BA减少，因为BA有直接的抗菌作用以及间接分泌抗菌肽的作用，导致小肠内细菌过度生长。
参与次级BA生物转化的肠道菌群主要是厚壁菌门中的梭菌属和真杆菌属，尤其是梭状芽孢杆菌。它们可以将未结合的初级BA胆酸(cholic acid，CA)和鹅脱氧胆酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)分别转化为次级BA脱氧胆酸(deoxycholic acid，DCA)和石胆酸(lithocholic acid，LCA)[15]。DCA和LCA是人类中最丰富的次级BA，在抑制艰难梭菌的生长、促进肝细胞癌变和调节免疫反应起主要作用。此外，Jin等[16]开发了一种肠道菌群的基因编辑工具，确定了复杂肠道菌群中梭状芽孢杆菌的单基因转移方法，这有利于将来研究复杂肠道菌群中与BA代谢有关的单一微生物的作用。
研究表明，药理上的FXR激动剂可减轻慢性饮酒引起的肝脏脂肪变性和氧化应激[17]，而全身FXR基因敲除则加重酒精引起的肝损伤[18]。提示FXR在ALD的发生发展中起重要作用。然而，FXR在肝脏和肠道等参与BA代谢的组织中高度表达。为了探究FXR的组织特异性，Zhang等[19]发现野生型和肝脏FXR敲除的小鼠饮酒后，肝脏FXR缺乏并未加重酒精性肝损伤，肝脏FXR敲除小鼠与野生型小鼠表现出相似的肝脏脂肪变性、炎症和纤维化的严重程度。之后，该研究团队比较了野生型和肠道特异性FXR基因敲除的小鼠在对照组或含乙醇饮食后的酒精性脂肪性肝病(alcoholic fatty liver disease，AFLD)严重程度[20]，并发现肠道特异性的FXR缺乏会加重ALD的发生发展。综上所述，全身性和肠道FXR缺乏会加重酒精导致的肝损伤，而肝脏FXR缺乏对ALD的发生和发展影响甚微。
以往的研究已经证明，慢性乙醇摄入会损害FXR活性，长期饮酒通过增加FXR的乙酰化，破坏FXR与视黄醇类受体α(retinoid X receptor α，RXRα)的相互作用，导致FXR失活。FXR乙酰化水平的增高可能是由于酒精抑制依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+)的组蛋白去乙酰基酶sirtuin1(SIRT1)的活性，酒精代谢增加(NADH∶NAD+)比率，降低了NAD+，这可能降低依赖NAD+的SIRT1酶活性，从而导致FXR不能脱乙酰化，乙酰化增加[21]。饮酒削弱FXR的活性从而从5个方面加重ALD的发展。第一，加重了酒精相关性肝脏脂肪变性；第二，加重了酒精性脂肪性肝炎；第三，加重了酒精性肝纤维化、肝硬化；第四，加重了肠道黏膜损伤；第五，增加了肠道通透性。
在生理条件下，FGF19主要在回肠末端的肠上皮细胞表达，并通过门静脉循环到达肝脏，调节肝细胞中BA的合成。在2013年的一项研究中，Xie等[8]发现给予非肝硬化的小鼠乙醇饲养大幅降低了FGF15的表达，这可能是由于Cyp7a1和BA产量的增加对FGF15负反馈的作用。相反，在2014年Kakiyama等[22]对于肝硬化患者的研究中，长期重度饮酒的肝硬化患者的FGF19水平高于已经停止饮酒的肝硬化患者和健康对照组。这可能是由于在长期大量饮酒的背景下，其调节机制独立于FXR-FGF19轴，从而FGF19不受CYP7A1的负反馈调节。2018年Brandl及其合作者对于酒精性肝炎患者的研究结果[23]，与之前的研究一致，重症酒精性肝炎(alcoholic hepatitis，AH)患者的FGF19的表达明显高于过度饮酒患者和对照组。此外，AH患者的血清FGF19表达量是非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)或非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)患者的100倍，而后者FGF19的血清水平与对照组的水平相当。对AH中FGF19水平的上升有两种可能的解释。一方面，AH的特点是强烈的导管反应，最近的研究表明，FGF19也可能由胆道上皮细胞和导管细胞分泌；另一方面，肝外胆汁淤积症患者的全身和肝脏FGF19的表达被证明是增加的，而在胆汁引流后则会减少。此外，原发性胆汁性胆管炎(primary biliary cirrhosis，PBC)患者的FGF19水平也有增加，表明FGF19水平的增加与肝内和肝外胆汁淤积症密切相关。FGF19的表达随着AH中肝脏病变严重程度的增加而增加。这一现象是否是疾病活动性的表现尚不清楚。然而，考虑到FGF19有益的抗纤维化和抗胆汁淤积作用、有利的代谢作用和肝脏再生作用，机体对FGF19的代偿性上调似乎更有可能是对肝脏疾病恶化做出的反应。
Maddrey判别函数≥32分即为重症AH，预后不良，是ALD最严重的形式。Brandl等[23]研究了132例AH患者的血清BA水平，发现AH患者的总BA和结合BA水平大大高于健康对照组和过度饮酒患者。这可能是由于在胆汁淤积期间，初级BAs大多通过MRP3/4进入血液，导致分泌到肠道的BA减少。这项研究的不足之处在于没有解决BA的异常变化与肠道菌群的相互作用，以及忽略了肝硬化的影响，而肝硬化见于75%的AH患者。SAH患者有一种特殊的生物失调，使他们的肝脏更容易受到酒精诱导的损伤[24]。Ciocan等[25]评估了AH患者的血浆和粪便BA谱以及肠道菌群成分。他们发现，合并有AH的肝硬化患者的血浆总BA和总UDCA水平高于不合并AH的肝硬化患者，而粪便总BA和次级BA则显著低于不合并AH的肝硬化患者。此外，SAH患者的肠道中放线菌门的比例更高，拟杆菌门的比例则较小。
有10%~20%的ALD患者会发展为肝硬化。2017年美国有超过200万例肝硬化患者的致病原因与酒精有关[26]。酒精相关性肝硬化患者血清、十二指肠和粪便中BA的大小和组成与健康人明显不同。Kakiyama等[22]发现，与对照组相比，长期饮酒的患者(包括肝硬化和非肝硬化)，其血清结合DCA和血清结合CDCA分别显著增加和减少。在粪便中，没有戒酒的肝硬化患者的次级BA和次级BA与初级BA的比率高于已经戒酒和不饮酒的肝硬化患者。这可能是由于肠道菌群的变化导致初级BA向次级BA的生物转化率增高，也可能是由于饮酒量增加导致十二指肠和回肠的BA总合成量升高，次级BA"溢出"到结肠。此外，最新的研究表明，血清BA谱向着更"健康"成分的转变可以恢复肝硬化患者已经受损的中性粒细胞功能，这将降低肝硬化患者的细菌感染率[27]。
酒精性慢加急性肝衰竭(alcohol-related-acute-on-chronic liver failure，ALD-ACLF)的慢性肝病背景为酒精相关性肝硬化，在一项对重症AH患者的前瞻性研究中，65%的病例在确诊时或在6个月的随访期内出现了ACLF(按欧洲肝病学会-慢性肝衰竭联盟标准诊断)[28]。一项对143例肝硬化患者(50%的患者为酒精性肝病)为期1年的前瞻性队列观察研究发现[29]，ACLF患者入院时血清总BA、牛磺胆酸(taurocholic acid，TCA)、甘氨胆酸(glycocholic acid，GCA)水平显著升高。与无ACLF患者相比，ACLF患者的TCA和GCA升高了3倍以上(P<0.05)，此外，器官衰竭程度越高的患者，BA值越高，提示BA或许可以作为ACLF患者疾病严重程度的潜在指标。最后，总BA和单独的BA可以预测肝硬化急性失代偿(acute decompensation，AD)或ACLF的新发病，约登指数显示总BA≥36.9μmol/L是预测AD/ACLF在一段时间内新发病的最佳临界值。在最近一项首次对于酒精诱导的慢加急性肝损伤(acute-on-chronic liver injury，ACLI)与BA动态平衡的研究中[30]，研究者利用Gao-Binge模型模拟人类饮酒方式，分析了人和小鼠血浆样本中的BA组成。他们发现，与野生对照组相比，酒精饲养组小鼠BA池呈现出较高的β-鼠胆酸和较低的CA和CDCA(表1)。
酒精性肝病中胆汁酸池的异常变化
酒精性肝病中胆汁酸池的异常变化
| 人群分类 | 总胆汁酸 | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 未结合BA | 结合BA | ||||||||||
| 初级BA | 次级BA | 初级BA | 次级BA | ||||||||
| 正常人 | CA | CDCA | DCA | LCA | UDCA | GCA | GCDCA | GDCA | GLCA | GUDCA | |
| TCA | TCDCA | TDCA | TLCA | TUDCA | |||||||
| ALD | AH | TBA | CBA | TUDCA | LCA | UDCA ↑ | DCA ↓ | ||||
| 肝硬化 | ↓ | ↑ | |||||||||
| ACLF | TBA | β-MCA | ↑ | CA | CDCA | ↓ | |||||
| HCC | ↑ | ↑ | TCDCA ↑ | TDCA ↓ | TLCA ↓ | ||||||
注：ACLF，慢加急性肝衰竭；AH，酒精性肝炎；ALD，酒精性肝病；BA，胆汁酸；CA，胆酸；CBA，结合胆汁酸；CDCA，鹅脱氧胆酸；DCA，脱氧胆酸；GCA，甘氨胆酸；GCDCA，甘氨鹅脱氧胆酸；GDCA，甘氨脱氧胆酸；GLCA，甘氨石胆酸；GUDCA，甘氨熊去氧胆酸；HCC，肝细胞癌；LCA，石胆酸；PBA，初级胆汁酸；SBA，次级胆汁酸；TBA，总胆汁酸；TCA，牛磺胆酸；TCDCA，牛磺鹅脱氧胆酸；TDCA，牛磺脱氧胆酸；TLCA牛磺石胆酸；TUDCA，牛磺熊去氧胆酸；UBA，未结合胆汁酸；UDCA，熊去氧胆酸；β-MCA，β-鼠胆酸。
注：ASBT，顶端钠依赖性胆汁酸转运蛋白；BA，胆汁酸；BAAT，胆汁酸辅酶A；NTCP，氨基酸N-酰基转移酶；BACS，胆汁酸辅酶A合成酶；BSEP，胆盐输出泵；CB1R，肝脏大麻素1受体；CREBH，环磷酸腺苷应答元件结合蛋白H；CYP7A1，胆固醇7α-羟化酶；DCA，脱氧胆酸；FGF15/19，成纤维细胞生长因子15/19；FGFR4，成纤维细胞生长因子受体4；FXR，法尼酯X受体；IBABP，肠道胆汁酸结合蛋白；LCA，石胆酸；LRH-1，肝脏受体同源物-1；MRP2，多药耐药相关蛋白2；MRP3/4，多药耐药相关蛋白3/4；NTCP，钠离子-牛磺胆酸共转运多肽；OATP1，有机阴离子转运蛋白1；OSTα/β，有机溶质转运蛋白α/β；PPAR，过氧化物酶体增殖物激活受体；SHP，小异二聚体伴侣。
一项队列研究显示2016年约245 000例患者死于酒精性肝癌，占所有肝癌死亡人数的30%[31]。酒精诱导的BA紊乱可能是酒精性肝癌进展的重要因素之一。在最近的一项研究中[12]，通过收集肝细胞癌患者的标本发现，与不饮酒的肝细胞癌患者相比，饮酒的肝细胞癌患者中4种初级BA如CDCA、GCA、TCA和牛磺鹅脱氧胆酸(taurochenodeoxycholic acid，TCDCA)显著升高，平均增高2倍，3种次级BA如牛磺石胆酸(taurolithocholic acid，TLCA)、牛磺脱氧胆酸(taurodeoxycholic acid，TDCA)和猪胆酸(hyocholic acid，HCA)平均下降73.6%，1种次级BA甘氨脱氧胆酸(glycodeoxycholic acid，GDCA)升高3.3倍。
近年来，BA途径已成为治疗PBC和NASH的主要靶点，考虑到AH和NASH的共同组织学特征，可以从胆汁淤积性疾病中探索ALD治疗新模式[32]。以下对目前正在研究的各种药物进行总结：①FXR激动剂如奥贝胆酸(obeticholic acid，OCA)，可以通过抑制BA的合成和上调BA转运体来保护肝细胞免受BA的毒性。在一项多中心研究中(NCT02548351)，OCA降低了NASH患者的转氨酶水平并且改善了其活动性评分[33]。②FGF19类似物如NGM282，FGF19可以负反馈抑制BA的合成。在一项针对NASH的Ⅱ期临床试验中(NCT02443116)，NGM282减少了肝脏的脂肪生成并且改善了肝脏纤维化[34]。③顶端钠依赖性胆汁酸转运蛋白(apical sodium-dependent bile acid transporter，ASBT)抑制剂如GSK2330672，GSK2330672可以阻断BA重吸收，在ALD小鼠模型中GSK2330672减轻了肝脏脂肪变性与肝脏损伤[35]。④过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptor，PPAR)激动剂如MBX-8025，选择性PPAR-δ激动剂seladelpar(MBX-8025)通过恢复小鼠的肠道屏障功能和BA稳态保护小鼠免受乙醇诱导的肝脏损伤。在一项针对PBC的Ⅱ期临床试验中(NCT02955602)，MBX-8025改善了患者的胆汁淤积状况以及碱性磷酸酶(alkaline phosphatase，ALP)水平[36]。⑤肠道BA螯合剂如果胶，果胶可以作为BA螯合剂，增加了BA的排泄，改变了BA的总体组成，重塑了肠道微生物区系，改善了酒精诱导的小鼠肝脏损伤[37]。
在ALD未来的基础研究与临床研究中，BA与ALD的潜在交叉机制需深入探索。充分认识到BA的临床应用价值将有助于其在ALD的预测、诊断、监测和判断预后中充分发挥作用，BA修饰可能是有效修复ALD肠-肝轴的重要治疗靶点。
