馬振增　陸倫根

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FXR -FGF19腸肝軸：一種新的肝屬性

馬振增陸倫根

200080上海上海交通大學(xué)附屬第一人民醫(yī)院消化科

肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞死亡或者部分肝葉切除后，觸發(fā)肝臟異常強(qiáng)大的再生能力，當(dāng)肝臟受到內(nèi)外源性毒素的損傷時(shí)，這種再生能力可以保護(hù)肝臟，從而保持全身代謝穩(wěn)定[1]。多年來，發(fā)現(xiàn)了很多參與肝臟再生的起始和終止的化學(xué)物質(zhì)，Nelson Fausto將這些相互關(guān)聯(lián)的通路分三類，細(xì)胞因子、生長因子和代謝網(wǎng)絡(luò)[2]。關(guān)于這些化學(xué)物質(zhì)的知識(shí)，大部分來自于動(dòng)物模型中進(jìn)行部分肝葉切除、肝細(xì)胞移植、肝臟移植的實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞具有幾乎不受限制的克隆潛能及增殖能力，也發(fā)現(xiàn)肝臟再生能力與部分肝葉切除情況下切除的肝臟質(zhì)量成正比，移植肝臟的體積大小調(diào)整(如增大或者縮小)與受試者體積的大小相關(guān)，這些發(fā)現(xiàn)預(yù)示著有一種密切控制成人肝臟生長和終止的機(jī)制存在，也就是肝屬性(hepatostat)，或者特殊的維持適當(dāng)肝臟體積大小的感受器[1]?？紤]到肝臟在全身代謝中的基本功能，肝屬性可能至少部分功能包含在代謝網(wǎng)絡(luò)中，在這一前提下，膽汁酸日益被認(rèn)為是肝臟再生調(diào)節(jié)的關(guān)鍵因素，并成為調(diào)節(jié)肝屬性的引人注目的因素。在嚙齒類動(dòng)物和人類，部分肝臟切除后短時(shí)間內(nèi)全身及肝臟內(nèi)膽汁酸水平增高，膽汁酸腸肝循環(huán)的調(diào)整明顯影響著肝臟的再生[4]。早期的實(shí)驗(yàn)也顯示喂養(yǎng)富含膽汁酸的食物可以誘發(fā)肝細(xì)胞增殖及肝臟生長[4-5]。對(duì)比而言，膽汁酸水平需要被精細(xì)的調(diào)整以免其過度增高和產(chǎn)生肝臟毒性作用。正如最初在肝葉切除的無法尼酯X受體(FXR)的小鼠中證明的那樣，F(xiàn)XR是膽汁酸代謝級(jí)聯(lián)反應(yīng)的中心轉(zhuǎn)錄感受器[6]。腸細(xì)胞和肝臟高度表達(dá)FXR[7]。在腸道內(nèi)主要FXR靶基因是纖維母細(xì)胞生長因子15(FGF15,人類為FGF19)，一旦受到膽汁酸刺激FGF15由腸因子(enterokine)分泌并進(jìn)入門靜脈血液。FGF15/19到達(dá)肝臟后，活化了位于肝細(xì)胞基底膜側(cè)的二聚體FGFR4/β- KLOTHO，其抑制膽固醇7-α羥化酶(CYP7A1)胞內(nèi)通路，CYP7A1是膽汁酸合成的限速酶[8]。通過腸內(nèi)FXR/FGF15的活化降低膽汁酸的合成，即使當(dāng)FXR從肝臟脫離時(shí)，也可以保護(hù)肝臟免于膽汁淤積性損傷[9]。事實(shí)上FGF15/19以一種復(fù)雜的機(jī)制抑制肝細(xì)胞CYP7A1表達(dá)。如FXR，F(xiàn)GF15/19也依賴于轉(zhuǎn)錄抑制因子小異二聚體伴侶分子[SHP]發(fā)揮作用，但是FGF15/19沒有改變SHP蛋白水平或者它在CYP7A1啟動(dòng)子上的位置，提示有其他因素與SHP復(fù)合體相互作用[10]。通過感應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子FoxM1b，F(xiàn)XR在肝臟中似乎直接促進(jìn)肝細(xì)胞增殖[6]。對(duì)比而言，當(dāng)FGF15結(jié)合到FGFR4/β- KLOTHO復(fù)合體時(shí)，可以減少膽汁酸的負(fù)荷和肝葉部分切除后的損傷，推斷其通過上調(diào)FoxM1b而不是其他增殖基因促進(jìn)肝臟再生，提示FoxM1b也可以通過FXR被活化[11,12]?？傊?，這些發(fā)現(xiàn)指出膽汁酸-法尼酯X受體-纖維母細(xì)胞生長因子15軸(BA-FXR-FGF15 axis)在調(diào)節(jié)肝臟生長過程中的重要作用。有趣的是當(dāng)肝臟急性膽汁淤積時(shí)，或者在某些膽汁淤積的情況下，F(xiàn)XR的表達(dá)被下調(diào)[11-13]，這一結(jié)果可能表明進(jìn)化防止肝臟過度生長的適應(yīng)性機(jī)制。Naugler等人應(yīng)用人源化肝臟的實(shí)驗(yàn)性小鼠模型，為膽汁酸在肝屬性調(diào)節(jié)中作為關(guān)鍵因素提供了有力的事實(shí)論據(jù)。

具有人源化肝臟的小鼠模型是一種嵌合模型，在這個(gè)模型中動(dòng)物被移植入具有廣泛增殖活性肝組織的人類肝細(xì)胞[15]。這些模型中的一種，叫免疫缺陷性Fah-/-, Rag2-/-, Il2r-/-, NOD 小鼠，或者FRGN小鼠，在這類小鼠中，通過可誘導(dǎo)的鼠類自殺性肝細(xì)胞遺傳缺陷，有利于移植的人源性肝細(xì)胞增殖。Markus Grompe等描述CYP7A1在伴隨著膽汁酸池顯著升高的移植的增殖性人肝細(xì)胞中過表達(dá)[16]，一旦應(yīng)用重組型FGF19后，這一情況被逆轉(zhuǎn)，提示移植的人肝細(xì)胞對(duì)鼠FGF15(FGF15在這種模型中被升高)不敏感，但卻保留著對(duì)人腸因子反應(yīng)的能力。這一研究結(jié)果結(jié)合在嵌合鼠中觀察到增長的肝臟體積，Naugler等研究肝葉部分切除過程中缺乏潛在的誘導(dǎo)混合性信號(hào)的情況下，進(jìn)一步驗(yàn)證和支持膽汁酸對(duì)肝臟生長的作用。

隨后研究者通過引入FGF19基因與其調(diào)節(jié)域產(chǎn)生了FRGN小鼠的轉(zhuǎn)基因種系，修復(fù)了這些小鼠的膽汁酸池生理性調(diào)節(jié)[14]，將人肝細(xì)胞移植入FRGN19+小鼠和對(duì)照的FRGN小鼠中，四個(gè)月后，通過人肝細(xì)胞的肝臟增殖完成。在腸內(nèi)FRGN19+小鼠FGF19mRNA低水平表達(dá)，正常情況下血清中不能檢測(cè)出FGF19蛋白，但是膽汁酸注入引起了FGF19顯著表達(dá)，正如當(dāng)初預(yù)測(cè)的一樣這些小鼠對(duì)膽汁酸信號(hào)做出反應(yīng)。既往認(rèn)為正常情況下FGF19僅表達(dá)于腸，因此膽汁淤積性肝病的病人FGF19特異性表達(dá)上調(diào)[13]。在本研究中，通過膽管結(jié)扎誘導(dǎo)膽汁淤積，有趣的是人源化的FRGN19+小鼠開始在肝臟轉(zhuǎn)錄FGF19。值得注意的是免疫定位發(fā)現(xiàn)了腸因子非實(shí)質(zhì)的表達(dá)模式，表明即使在膽汁淤積的情況下，人肝細(xì)胞也不表達(dá)FGF19。

與以前發(fā)現(xiàn)用FGF19處理FRGN小鼠，在FRGN19+小鼠中肝臟CYP7A1的過表達(dá)被糾正的結(jié)果相一致，這一反應(yīng)伴隨著總膽汁酸池量的調(diào)整。這一研究結(jié)果也與在其他小鼠模型中觀察到的應(yīng)用FGF19 或 FGF15處理后降低CYP7A1的表達(dá)和膽汁酸水平相一致，證明了腸因子在膽汁酸代謝調(diào)節(jié)中起到關(guān)鍵作用[9,11]。有趣的是，在FRGN19+小鼠中，具有人肝細(xì)胞的肝臟增殖的大小只有FRGN小鼠的1/3，并且這種結(jié)果不是由于兩個(gè)種系之間的增殖比例不同引起的。綜上所述，這些發(fā)現(xiàn)為肝臟生長受膽汁酸池大小調(diào)節(jié)的假設(shè)提供了證據(jù)(圖1)。不過為了進(jìn)一步證實(shí)本實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ偷慕Y(jié)論，應(yīng)該通過一種可選擇的方法，例如用螯合樹脂喂養(yǎng)這些動(dòng)物，研究移植性FRGN小鼠中膽汁酸池縮小對(duì)肝臟生長的影響[11]。

圖1BA-FXR-FGF19 hepatostat。在通過CYP7A1上調(diào)肝臟膽汁酸合成，增加了膽汁酸池的情況下，觀察到肝臟的體積及重量也增加。當(dāng)BA-FXR-FGF19腸肝軸正常工作時(shí)，腸內(nèi)膽汁酸通過活化位于肝細(xì)胞基底膜側(cè)的FGFR4/β- KLOTHO復(fù)合體誘導(dǎo)腸enterokineFGF19表達(dá)，從而抑制膽固醇7-α羥化酶(CYP7A1)表達(dá)，減少了膽汁酸池、肝臟重量、肝臟的體積。

與肝臟體積的增加相一致，移植性FRGN小鼠肝臟的肝細(xì)胞增殖顯著高于FRGN19+小鼠。轉(zhuǎn)錄組分析也顯示，在增殖性FRGN肝臟中，DNA合成和細(xì)胞周期的基因表達(dá)增強(qiáng)。肝臟生長的一個(gè)重要調(diào)節(jié)器是Hippo-YAP通路[17]，在靜止的肝臟中，轉(zhuǎn)錄輔因子YAP被磷酸化并且保存在胞質(zhì)溶膠中，不能促使細(xì)胞增殖?；罨送返纳嫌涡盘?hào)可能來自于細(xì)胞密度的減少及細(xì)胞外環(huán)境的改變，但是它們的性質(zhì)還未完全確定[18]。有趣的是在移植性FRGN肝臟中，Naugler等人在研究中也發(fā)現(xiàn)一個(gè)與HippoYAP通路活性一致的基因簇。這一發(fā)現(xiàn)與最近報(bào)道的YAP活化對(duì)肝內(nèi)膽汁酸水平升高做出反應(yīng)的結(jié)論相一致[19]，強(qiáng)調(diào)了代謝信號(hào)和可能在肝屬性調(diào)節(jié)下起作用的關(guān)鍵生長調(diào)節(jié)通路之間的相互作用。與這些結(jié)果一致，最近研究發(fā)現(xiàn)FXR-FGF15腸肝軸再活化使循環(huán)膽汁酸降到正常水平，阻止了無FXR的小鼠肝細(xì)胞自發(fā)性增殖和肝癌的發(fā)生[20]。因此本研究強(qiáng)調(diào)了FXR-FGF19腸肝軸作為一種新的肝屬性并且開啟了了一種基于激素性腸肝軸生理調(diào)節(jié)的新治療途徑。

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(本文編輯：張苗)

(收稿日期：2015-12-04)