叶倩伶， 王明刚， 毛德文， 蒋海南

1 广西中医药大学 第一临床医学院， 南宁 530222； 2 广西中医药大学第一附属医院 肝病科， 南宁 530023

胆汁酸(bile acids，BAs)来源于肝脏中的胆固醇，随后被分泌到胆小管中，充当强大的生理清洁剂，用于吸收和运输营养、脂肪和维生素[1]。 BAs还充当信号分子诱导基因进而调节胆汁酸的合成、转运、摄取和代谢[2]。在生理条件下，肝脏中存在的游离形式和结合形式的BAs处于平衡状态。但是，当发生肝胆或肠道疾病时，平衡发生改变，并且各个BAs的浓度以及在血清、尿液和粪便中的整个分布都可以观察到明显的变化[3]。循环胆汁酸池的扰动导致代谢和免疫功能失调，可能与肝脏和肠道疾病有关[4]。人体胃肠道由复杂和动态范围的共生微生物定殖，统称为肠道微生物组，它可以保护人类宿主抵抗病原体并维持代谢稳态和免疫平衡，同时也参与了疾病的发生发展。中医药学作为一种以整体治疗哲学为特征的综合医学实践体系，对众多疾病疗效显著。近些年，中医药在调节胆汁酸，影响肠道菌群，治疗肝脏疾病中起到重要作用[5-6]。

1 BAs的合成、转运与代谢

BAs是包含5β-类固醇的24碳结构分子，带有羟基的甾族核和以羧基为末端的烃链，由肝脏中的胆固醇合成。BAs主要包括胆酸(cholic acid，CA)和鹅去氧胆酸(chenodeoxycholic acid，CDCA)。BAs的合成主要通过以下两种途径发生：经典(中性)途径或替代(酸性)途径。经典途径占BAs总产量的90%以上，经典途径中胆固醇经胆固醇-7α-羟化酶(CYP7A1)催化生成7α-羟基胆固醇，进一步催化生成CA和CDCA。替代途径则由甾醇-27-羟化酶(CYP27A1)催化生成27-羟基胆固醇，进一步被氧甾醇-7α-羟化酶(CYP7B1)催化生成CDCA，该途径产生的总胆汁酸量虽然不到10%，但成为肝病患者BAs的主要生物合成途径[7]。BAs从肝脏排出通过胆小管转运并储存在胆囊中。食物摄入后，胃中脂肪和蛋白质的存在导致BAs从胆囊释放到十二指肠。在肠道中，肠道菌群对初级胆汁酸进行修饰，通过C-3、C -7和C-12处的羟基与7α-脱羟基结合、氧化或差向异构化作用产生了次级胆汁酸。脱氧胆酸(deoxycholic acid，DCA)和石胆酸(lithocholic acid，LCA)分别通过CA和CDCA的脱羟基作用而形成，是通过对结肠中的厌氧菌群进行脱水来实现的。羟基类胆固醇是CDCA的羟基对肠道细菌的脱氢酶进行差向异构化导致熊去氧胆酸(UDCA)的形成。胆汁盐通过甘油与牛磺酸的结合分子分泌形成BAs，例如牛磺熊去氧胆酸(tauroursodeoxycholic acid，TUDCA)，BAs再通过门静脉定向到肝脏。肠细胞吸收并释放到门静脉的大多数BAs被重新定向到肝脏以进行再循环，不到10%的BAs到达体循环[8]。

BAs在胆汁中的胆固醇转运与一些分子的特殊理化特性有关，胆汁中的其他两种脂质成分(卵磷脂和胆固醇)在水相中的溶解度非常低，低浓度下，BAs在水中呈单体形式。但是当它们的浓度增加到临界胶束浓度时，会形成浓度范围2～20 mm的简单胶束，简单胶束能够将胆固醇溶解在其疏水核心中。当磷脂掺入到这些结构中时，可在胆汁中形成混合胶束，与简单胶束相比，能够吸收3倍的胆固醇。在肠道中，它们形成胶束结构的能力对于肠壁内脂肪和脂溶性维生素的吸收至关重要[9]。BAs对于肝脏的首要功能是在维持胆小管胆汁流量方面起着重要作用，肝细胞小管膜水平存在特定的胆盐输出泵(bile salt export，BSEP)[10]。BSEP属于与三磷酸腺苷结合盒转运蛋白的抗原加工亚家族相关的多药耐药性转运蛋白。BSEP仅由肝细胞表达，并位于小管膜的细胞中。该转运蛋白的活性调节了小管腔中的BAs与水结合的含量，从而决定了BAs依赖性胆汁流的形成。BAs的次要功能是根据它们在细胞中的特定浓度，对肝细胞自身合成的反馈调节，该机制是通过BAs对肝细胞中FXR的直接调节而获得的。

核受体(NR)是配体激活的转录因子，在调节某些基因分化、合成和代谢中发挥关键作用[11]。至少有5个NR超家族成员作为BAs的传感器：法尼醇X受体(FXR、NR1H4)，孕烷X受体(PXR、NR1H2)，组成型雄甾烷受体(CAR、NR1H3)，维生素D受体(VDR、NR1H1)和肝X受体α(LXRα)[12-15]。此外，BAs也是细胞表面G蛋白偶联受体(TGR5)的配体，如GPBAR1[16]。每种BAs可与多种受体结合，但活化能力不同。FXR由CDCA>DCA>LCA>CA激活，GPBAR1由LCA>DCA>CDCA>CA激活。VDR和PXR仅由LCA激活。有研究[17]表明BAs可通过BAs-FXR途径调节释放的内毒素相关细胞因子水平，从而改善肠源性内毒素血症所导致的肝损伤。BAs信号通过NR和细胞膜受体发生，包括FXR、VDR、PXR、糖皮质激素受体、盐皮质激素受体、组成型雄激素受体(CAR)、TGR5、α5β1整合素和鞘氨醇-1-磷酸受体2[18]。研究最多的BAs受体是FXR和TGR5，两种受体均在肝肠循环中大量表达，其中BAs主要通过FXR对自身的合成产生负反馈调节作用，通过激活FXR和TGR5，BAs不仅调节自身的合成和肝肠循环，而且还调节甘油三酸酯、胆固醇、葡萄糖和能量稳态[19]。

2 BAs与肠道微生物的结构及功能

在肠道中结合BAs受到微生物群的化学修饰,BAs的代谢在很大程度上受到肠道微生物群双向调节。微生物胆盐水解酶是一种主要由类杆菌属、梭状芽孢杆菌属、乳酸杆菌属和双歧杆菌属等厌氧肠道细菌表达的酶，在侧链上进行脱氨，然后由细菌7α-脱氢酶进行7α-脱氢，主要由梭菌和真菌表达，这些反应转化DCA中的钙和LCA中的CDCA、DCA和LCA为次级胆汁酸[20]。因此，肠道菌群通过改变BAs的组成，激活宿主代谢过程中的免疫活性。BAs的大小和组成对肠道微生物群的调节也非常重要。BAs直接作用于抗菌药物或者通过FXR诱导抗菌肽的产生，或者通过FXR和GPBAR1调节宿主的免疫系统，能够改变肠道微生物群的结构[21]。多项研究[22]表明，BAs尤其是GPBAR1和FXR， 在调节肠道免疫和微生物群稳态中的作用。在具有奥贝胆酸(OCA)的小鼠中激活FXR可减轻葡聚糖硫酸钠或三硝基苯磺酸所诱导的结肠炎的严重性，维持了肠上皮屏障的完整性并降低了促炎细胞因子的产生，直接作用在免疫系统的细胞上。对GPBAR1在肠内功能的研究表明，该受体通过减弱炎症过程进而在肠内起保护作用，还显示了GPBAR1被BAR501[23]、桦木酸[24]、油酸等化合物的激活，可减轻小鼠结肠炎模型中促炎性细胞因子的产生。有研究[25]说明，向野生大鼠喂食CA改变了肠道微生物群组成并增加了厚壁菌门/拟杆菌的比例，增加了7α-脱羟基细菌和梭菌属的丰度，而在梭菌属中，布劳特氏菌属占优势，其包括许多属于梭菌簇的物种，它们与人BAs的7α-脱羟基物种密切相关。研究[26]显示，DCA毒性极强，可严重抑制许多肠道细菌的生长，包括脆弱拟杆菌、产气荚膜梭菌、双歧杆菌和乳酸杆菌。目前研究[27]表明，革兰阴性细菌比革兰阳性细菌对BAs的对抗性更强。肠道内BAs水平较低有利于肠道微生物群中革兰阴性成员的扩张，其中也包括许多潜在的病原体。另一方面，肠道中高水平的BAs促进了革兰阳性细菌生长。

3 BAs与肝细胞功能

BAs是胆固醇在肝细胞中经一系列酶促反应形成的，一定程度上反映肝细胞合成、摄取及分泌功能。其中UDCA和TUDCA在肝细胞中的作用至关重要。在肝细胞的水平上，UDCA可以刺激胆汁流动和有机阴离子分泌。UDCA诱导的胆汁分泌是通过转录作用实现的，致使BSEP和多药耐药相关蛋白2等转运蛋白更多地进入小管膜，并刺激肝碳酸氢盐分泌，从而刺激碱性胆汁的分泌[28]。UDCA在体内对肝转运蛋白表达的影响相当温和，而且UDCA转录后的相关效应对肝脏起到有益作用[29]。研究[30]发现，UDCA保肝的其他重要机制与其抗凋亡活性有关，BAs的细胞毒性与凋亡诱导有关。UDCA通过抑制线粒体膜的去极化和降低通道形成活性，从而显著减少疏水性BAs处理的肝细胞中细胞色素C向细胞质的线粒体释放，这些发现支持了UDCA通过对线粒体膜扰动的保护作用调节凋亡阈值。此外，TUDCA通过调节细胞内钙水平并抑制钙蛋白酶和caspase-12活化来抑制与内质网应激相关的凋亡[31]。更有研究[32]显示，UDCA与糖皮质激素受体和盐皮质激素受体相互作用，到达细胞核，一旦进入细胞核，UDCA就会调节E2F-1 / p53 / Bax途径，从而防止细胞凋亡。除了其对肝胆转运能力及其抗凋亡特性的影响之外，现有数据也支持氧化损伤、膜稳定和抗炎作用的影响。有研究[33]评估了UDCA对培养的大鼠肝细胞氧化损伤和抗氧化系统的影响，从中发现UDCA能显著减少过氧化氢或镉激发后的细胞损伤。UDCA还增加谷胱甘肽和含硫键蛋白的含量，以及γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶mRNA的含量，提示其具有抗氧化损伤的肝保护作用。关于膜稳定性，有体外实验[34]数据表明，UDCA可以与细胞膜的非极性结构域结合，稳定其结构，避免CDCA等疏水性BA诱导的脂质溶解。

4 BAs与肝脏免疫调控

肝脏通过产生补体组成部分、急性期蛋白、细胞因子和趋化因子等免疫系统组成部分保护机体免受饮食和肠道细菌入侵诱发的潜在炎症[35]。BAs以其抗炎特性而闻名，并且在调节肝脏免疫反应中起重要作用。在对受肝胆疾病影响的患者临床观察中发现，BAs可抑制细胞介导的免疫和巨噬细胞活化[36]。BAs还通过激活BAs激活受体(BAR)充当信号分子， BAR在巨噬细胞、树突状细胞(DC)和NKT中的激活会导致抑制性调节功能，并且有助于维持肝脏免疫的耐受性状态和肠固有免疫力[37]。FXR和GPBAR1都在先天免疫细胞中高浓度表达，包括单核细胞、巨噬细胞、DC、自然杀伤细胞(NK)(ILC1)和NKT细胞[38]。GPBAR1激动剂BAR501被证明具有有效的抗炎作用，可增强非酒精性脂肪型肝炎(NASH)小鼠模型中白色脂肪组织的能量消耗和血管内皮功能，BAR502也被证实减少了肝脏炎症的标志物，从而减弱了NASH的特征[39]。并且，FXR和GPBAR1配体均抑制炎性体NRLP3信号传导并降低IL-1β的表达，从而在酒精性肝病(ALD)小鼠模型中起到保护肝脏减弱肝损伤的作用[40]。OCA已被批准用于治疗慢性自身免疫性肝病和原发性胆源性胆管炎，并且OCA在临床试验中对NASH的治疗显示出肝脏抗炎和抗纤维化的作用[40]。因此，BAs可被考虑为包含多个常驻髓样和淋巴样免疫细胞种群的免疫系统，在肝免疫稳态，识别恶性细胞、病原体和效应物，对有毒产物的入侵起着重要作用。

5 中医药与BAs合成代谢及下游效应作用

研究[41]发现用红景天苷治疗后，肝脂肪变性、TG含量和血清炎症因子显著改善，高脂饮食(HFD)诱导的肠道细菌、BAs紊乱和FXR缺乏明显减轻，可通过肠道微生物-FXR轴改善NASH。柴胡抗抑郁作用相关的代谢产物涉及原代BAs生物合成、牛磺酸和低谷胺代谢、乙醛酸和二元酸代谢3条代谢途径[42]。槲皮素治疗HFD引起血管受损的主要途径是抑制BAs的生物合成，槲皮素治疗12周可显著降低TC、TG、HDL、LDL、TNFα和IL的水平[43]。在α-萘基异硫氰酸酯诱导的肝内胆汁淤积大鼠中发现共有39种内源性代谢产物具有显著性差异，经消炎利胆方处理后，有22种生物标志物被逆转至对照水平，涉及初级BAs生物合成、BAs代谢和排泄、类固醇代谢等，可以恢复正常的肝脏和血清中BAs含量，表明其治疗胆汁淤积的机制之一是调节胆酸的代谢稳态[5]。在中药复方(淫羊藿、肉苁蓉、益母草、丹参、姜黄、女贞、何首乌、牡蛎)治疗处理后，胆酸、糖胆酸、牛磺去氧胆酸和牛磺胆酸等水平显著上调，同时关键酶CYP7A1的表达增加，表明此中药复方配方加速BAs代谢合成途径可能是该配方药理功能的关键机制之一[6]。

中药及其活性成分调节BAs转运过程中关键蛋白的基因表达，在调节BAs的重吸收方面具有显著影响。三味干姜散能显著上调与BAs合成相关的蛋白质水平(例如CYP7A1)，并且与排泄和再吸收相关的蛋白质(如钠离子-牛磺胆酸共转运蛋白、多药耐药相关蛋白2和BESP)也被上调，增加了核因子E2相关因子-2的核表达，显著降低炎性细胞因子和LPS的活性，改善了肠道菌群失调的症状，并且明显改善了肝组织和回肠组织的病理学，减轻肝小叶结构紊乱[44]。在巨噬细胞中，葛根芩连汤通过增加CBS、MAT1A、HNF4α和PPARα的差异表达基因来减少氧化应激或脂质代谢，从而降低了炎症因子TNFα和IL-6 mRNA的表达水平，上调了HNF4α、PPARα和CBS基因的表达；在HepG2细胞中，葛根芩连汤降低IL-6水平和细胞内TG含量，并抑制Toll样受体4表达，减轻了NASH相关的肝损伤[45]。血清代谢组学显示，茵陈术附汤可有效改善BAs稳态紊乱，BAs转运蛋白、多药耐药相关蛋白2和代谢酶细胞色素P450 2b10(CYP2b10)上调，降低了血清生化指标，减轻了肝脏坏死和炎性细胞浸润等病理损害，影响的代谢物主要与BAs代谢有关[46]。

6 结语

BAs是激活机体众多疾病(包括肝病)的调节脂质和转录因子，是葡萄糖和能量代谢细胞信号通路的关键信号分子及诱导炎性反应。BAs的肝肠循环扰动可能导致代谢和免疫功能失调，导致肝脏和肠道疾病的发生。BAs稳态主要通过BAs受体(FXR、PXR、CAR、VDR等)介导的转录调控来维持，维持BAs稳态主要通过肝脏和肠道之间的器官间通讯即肠肝循环。近年来，针对BAs治疗的药物开发已取得进展，对酸性类固醇部分的操控或影响BAs合成的药物在相关疾病的治疗中取得良好的效果，通过管理BAs对治疗肝脏疾病具有一定的应用前景。中医药通过影响BAs合成、转运与代谢，调控肠道菌群结构、位移和功能，或利用菌群影响药物代谢，产生相应的药理药效作用，促进肝细胞及免疫功能的改变。因此，探索中医药对BAs调控的作用机制，将成为肝脏系统疾病的一个新思路。但由于胆汁酸、肠道菌群及肝脏之间的相互关系复杂，如何共存、如何互相作用机制仍不明，BAs影响肝肠循环种类机制、免疫作用相关性、本身代谢产物、位移机制等领域研究观察不足，仍需行进一步研究。目前随着宏基因组学、功能基因学、代谢组学及蛋白组学等研究的进展，对BAs及肠道菌群和肝脏关系的全面深入研究，为中医药与BAs相互作用的机制研究挖掘科学的实验方法和依据，势必会为肝脏疾病的预防与治疗提供新的思路和方案。

作者贡献声明：叶倩伶、蒋海南负责查阅文献，撰写论文；王明刚参与修改论文；毛德文负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。