劉嘉悅,陳海洋,張桂信,大連醫(yī)科大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合臨床重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室 遼寧省大連市 116044

張桂信,大連醫(yī)科學(xué)附屬第一醫(yī)院普外三科 遼寧省大連市 116011

0 引言

梗阻性黃疸(obstructive jaundice,OJ)是一種常見的臨床癥狀,常表明可能有一個(gè)重要的潛在疾病的過程[1].它可由炎癥、結(jié)石、腫瘤等多種原因引起,在其發(fā)生、發(fā)展的過程中,亦常伴有全身各個(gè)系統(tǒng)器官的生理病理改變,如在圍手術(shù)期易發(fā)生感染、敗血癥、多器官功能障礙綜合征等多種并發(fā)癥,嚴(yán)重影響患者的預(yù)后.尤其是在惡性O(shè)J發(fā)生時(shí),如未進(jìn)行及時(shí)的臨床干預(yù),患者的平均生存期不會(huì)超過3 mo[2].近些年,重要的膽汁酸信號(hào)機(jī)制及其在OJ中作用的發(fā)現(xiàn),增加了人們對(duì)膽汁酸(bile acid,BA)及膽汁酸受體研究的興趣.

膽汁酸是膽固醇的最終代謝產(chǎn)物,也是一種信號(hào)分子,它可以激活膽汁酸受體,具有調(diào)節(jié)膽汁酸、葡萄糖、脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)和能量消耗的作用.已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了兩種主要的膽汁酸受體:膽汁酸核受體—法尼酯衍生物X受體和膽汁酸膜受體—Gpbar1[3].Gpbar1是G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptor,GPCR)超家族的成員,也被稱為GPCR19或TGR5,于2002年發(fā)現(xiàn)并首次報(bào)道.當(dāng)BA信號(hào)與Gpbar1結(jié)合時(shí),他能誘導(dǎo)cAMP的產(chǎn)生,將信號(hào)傳至胞內(nèi).已證實(shí),GPCR家族通過激活多種效應(yīng)途徑將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至胞內(nèi)并激活下游級(jí)聯(lián)反應(yīng),因此很多新的藥物均將它作為潛在的治療靶點(diǎn)[4].Gpbar1在機(jī)體內(nèi)幾乎無處不在,并已在人類和嚙齒動(dòng)物肝臟的不同非實(shí)質(zhì)細(xì)胞中檢測到.Gpbar1的mRNA和蛋白質(zhì)還在多種組織中被檢測到,包括肝臟、膽囊、胰腺、腸道和脂肪組織,以及中樞、外周神經(jīng)系統(tǒng)和腎臟等[5-8].Gpbar1在不同器官細(xì)胞的表達(dá)不同,引起不同的臨床癥狀.本文就Gpbar1在OJ的發(fā)病機(jī)制中的意義及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述.

1 Gpbar1抑制OJ引起的炎癥反應(yīng),發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的作用

膽汁酸介導(dǎo)的受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活與炎癥的控制密切相關(guān).OJ發(fā)生時(shí),常伴隨著對(duì)細(xì)菌感染的高度敏感性.報(bào)道顯示,單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞會(huì)抑制吞噬活性并抑制炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生,這表明BA通過Gpbar1發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[9,10].在膽汁淤積條件下,膽汁酸通過Gpbar1介導(dǎo)巨噬細(xì)胞向調(diào)節(jié)性巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化,是機(jī)體自我保護(hù)反饋回路的一部分,它保護(hù)肝臟組織在炎癥反應(yīng)過程中免受巨噬細(xì)胞的過度活化[11].Kupffer細(xì)胞是位于肝竇內(nèi)的巨噬細(xì)胞,它作為抗原呈遞細(xì)胞,產(chǎn)生許多內(nèi)毒素相關(guān)的炎癥介質(zhì),在OJ的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用.當(dāng)膽道處于梗阻狀態(tài)時(shí),腸粘膜屏障功能受損,腸道細(xì)菌移位,Kupffer細(xì)胞吞噬和清除能力降低,導(dǎo)致內(nèi)毒素又名脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)大量產(chǎn)生.在關(guān)于膽汁酸對(duì)NLRP3炎性小體的相關(guān)研究[12]中表明,與野生型小鼠相比,經(jīng)過LPS處理的Gpbar1+/+和NLRP3+/+的小鼠,使用Gpbar1激動(dòng)劑INT-777后顯著降低了小鼠血清的IL-1β和IL-18,而對(duì)Gpbar1-/-和NLRP3-/-小鼠幾乎無作用,說明BA可通過Gpbar1信號(hào)減輕全身炎癥反應(yīng)并促進(jìn)NLRP3的磷酸化和泛素化.該實(shí)驗(yàn)證明了膽汁酸通過Gpbar1-cAMP-PKA信號(hào)軸抑制NLRP3炎性體的活化,減輕炎癥反應(yīng).Kawamata等[13]的研究也發(fā)現(xiàn),膽汁酸可由Gpbar1介導(dǎo)增加cAMP產(chǎn)量,從而抑制巨噬細(xì)胞的功能和LPS刺激的細(xì)胞因子的產(chǎn)生.此外,Gpbar1還是核因子κB(nuclear factor-kappaB,NF-κB)介導(dǎo)的炎癥的負(fù)調(diào)節(jié)劑.Gpbar1的激活可抑制IκBα的磷酸化、p65的易位、NF-κB DNA結(jié)合活性及其轉(zhuǎn)錄活性[14].也有研究顯示,Gpbar1通過JNK依賴性途徑介導(dǎo)了BA誘導(dǎo)的小鼠Kupffer細(xì)胞中炎性細(xì)胞因子表達(dá)改變[15].

Gpbar1可能通過cAMP-PKA、NF-κB與JNK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與OJ生理病理中的炎癥調(diào)節(jié)反應(yīng),抑制細(xì)胞因子的過量產(chǎn)生,從而減輕肝損傷[16].

2 Gpbar1調(diào)節(jié)OJ膽管上皮屏障功能,介導(dǎo)膽管細(xì)胞的增殖與抗凋亡的作用

Gpbar1在肝臟細(xì)胞中表達(dá)很低,但是在膽管細(xì)胞中高度富集[17].其分別在膽管細(xì)胞的纖毛、質(zhì)膜、細(xì)胞內(nèi)空間、囊泡和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等亞細(xì)胞定位中被檢測到,具有控制氯化物分泌、膽管細(xì)胞增殖與膽囊充盈的作用.這就決定了膽管細(xì)胞對(duì)膽汁酸受體Gpbar1介導(dǎo)的信號(hào)通路具有功能性反應(yīng)[18].在膽總管結(jié)扎小鼠模型中,Gpbar1通過調(diào)節(jié)膽管細(xì)胞旁通透性,保護(hù)肝實(shí)質(zhì)免受膽汁對(duì)膽管上皮的滲透,以此來減輕膽汁淤積對(duì)肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的損傷[19].Merlen等[20]分別通過體內(nèi)和體外研究表明:BA通過Gpbar1介導(dǎo)的信號(hào)途徑影響結(jié)合粘附分子A(junctional adhesion molecule A,JAMA-A)的表達(dá)和磷酸化,保護(hù)肝臟免受實(shí)驗(yàn)性O(shè)J造成的膽汁的滲漏.這說明JAMA-A是Gpbar1依賴的BA信號(hào)通路的下游效應(yīng)因子,Gpbar1通過靶向調(diào)控膽管細(xì)胞的緊密連接的表達(dá),調(diào)節(jié)膽管上皮的屏障功能.

膽管細(xì)胞增殖是OJ發(fā)生時(shí)的一個(gè)重要標(biāo)志.Reich等[21]的研究顯示:BA喂養(yǎng)對(duì)野生型小鼠的膽管細(xì)胞增殖有誘導(dǎo)作用,而對(duì)Gpbar1-/-小鼠(Gpbar1敲除小鼠)無誘導(dǎo)作用.在結(jié)扎膽總管后,與Gpbar1-/-小鼠相比,野生型小鼠的膽管細(xì)胞具有更明顯的增殖反應(yīng).這可能與Gpbar1介導(dǎo)cAMP水平升高和蛋白激酶A-Src-MEKERK1/2信號(hào)級(jí)聯(lián)激活有關(guān)[21].而牛磺石膽酸和?；悄懰嶙鳛橛行У腉pbar1激動(dòng)劑,均可促進(jìn)膽管細(xì)胞的增殖[22].進(jìn)一步證明了Gpbar1是BA誘導(dǎo)的體內(nèi)和體外膽管細(xì)胞增殖的重要介質(zhì).這些機(jī)制可以在膽汁淤積條件下保護(hù)膽管細(xì)胞免受BA毒性的影響.

此外,Gpbar1還具有控制膽囊平滑肌收縮和膽囊充盈的功能.當(dāng)膽囊平滑肌功能障礙,膽囊擴(kuò)張,膽汁淤積,導(dǎo)致了膽結(jié)石的形成與發(fā)展,而膽結(jié)石可加重膽道的梗阻狀態(tài),進(jìn)一步加劇OJ的發(fā)展.疏水性膽鹽可激活膽囊平滑肌上的Gpbar1,從而激活cAMP/PKA通路,打開K(ATP)通道,使膜發(fā)生超極化,從而降低膽囊平滑肌的活性[23].李婷婷等[24]的實(shí)驗(yàn)表明:Gpbar1-/-小鼠與野生型小鼠相比,膽汁流動(dòng)減少; 而在靜脈、腹腔或口服Gpbar1激動(dòng)劑INT-777時(shí),膽汁流量明顯增加.這在一定程度上也說明了Gpbar1還發(fā)揮著調(diào)節(jié)膽汁分泌的作用.

3 Gpbar1抑制線粒體氧化應(yīng)激,減輕OJ腎臟損傷

腎臟損傷是OJ的主要并發(fā)癥,嚴(yán)重者可引起腎功能衰竭和慢性腎病.張洋等[25]的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí):大鼠在膽總管結(jié)扎14 d后會(huì)導(dǎo)致腎臟損傷的發(fā)生,Gpbar1在腎臟的表達(dá)明顯減少.說明膽汁酸受體Gpbar1 在OJ大鼠腎臟中的表達(dá)變化與OJ導(dǎo)致的腎臟損傷程度呈負(fù)相關(guān)[25].近年來,線粒體的損傷與功能障礙被認(rèn)為急性腎損傷發(fā)病機(jī)制的中心環(huán)節(jié),可引起腎臟細(xì)胞的損傷、凋亡甚至壞死.Yang等[26]的研究結(jié)果顯示:Gpbar1可明顯減輕線粒體的氧化應(yīng)激,減輕腎臟的炎癥和纖維化.當(dāng)使用中藥茵陳蒿湯與清熱利膽湯進(jìn)行干預(yù)后,促進(jìn)了Gpbar1在OJ大鼠中的表達(dá),抑制了腎臟線粒體氧化應(yīng)激,減弱了腎臟的損傷程度[27].總之,從膽汁酸受體Gpbar1角度出發(fā),可為OJ腎損傷的治療和預(yù)防提供潛在的治療策略與靶點(diǎn).

4 Gpbar1減輕OJ腸粘膜屏障損傷,調(diào)節(jié)腸道菌群變化

OJ發(fā)生時(shí),腸腔內(nèi)膽汁減少或消失.腸粘膜屏障受損,腸通透性增強(qiáng),腸內(nèi)細(xì)菌和內(nèi)毒素轉(zhuǎn)位進(jìn)入血液,引起嚴(yán)重的細(xì)菌血癥和內(nèi)毒素血癥.這是導(dǎo)致OJ的主要死亡原因.這與腸上皮細(xì)胞增殖受損、凋亡增加、氧化應(yīng)激增強(qiáng)和緊密連接損傷密切相關(guān).體內(nèi)研究表明,與野生型大鼠相比,Gpbar1-/-大鼠在腸內(nèi)皮中緊密連接蛋白封閉蛋白的表達(dá)降低,ZO-1的定位發(fā)生改變,從而導(dǎo)致腸道通透性增加,腸屏障功能受損[28].而腸上皮細(xì)胞在牛磺膽酸鹽(Gpbar1激動(dòng)劑)的生理濃度下生長的腸上皮細(xì)胞在體外表現(xiàn)出增加的增殖活性[29].Ji等[30]的研究進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn).通過建立膽管結(jié)扎(bile duct ligation,BDL)大鼠動(dòng)物模型和LPS誘導(dǎo)的細(xì)胞模型,并使用鵝去氧膽酸(chenodeoxycholic acid,CDCA)喂養(yǎng),CDCA可減輕BDL大鼠的腸道損傷,上調(diào)Gpbar1在BDL大鼠的表達(dá),減弱LPS誘導(dǎo)的增殖抑制,而當(dāng)Gpbar1缺失時(shí)則相反.這一發(fā)現(xiàn)說明CDCA可通過上調(diào)OJ中Gpbar1的表達(dá)來促進(jìn)腸上皮細(xì)胞增殖并減少粘膜損傷.因此,腸腔中膽汁的存在有利于正常的腸道粘膜屏障功能.Gpbar1作為膽汁酸的膜受體,可促進(jìn)腸道細(xì)胞的增殖,在OJ引起的腸粘膜損傷的恢復(fù)中起作用,可將其作為新的治療靶點(diǎn).

很多研究證實(shí)腸道菌群平衡在OJ的重要作用.當(dāng)膽道處于梗阻狀態(tài),膽汁無法進(jìn)入腸道,腸道致病菌繁殖,菌群失調(diào),腸粘膜屏障功能受損,繼而引發(fā)多種生理功能障礙.相關(guān)研究已證明,通過腸內(nèi)輸送的膽汁酸對(duì)腸道菌群進(jìn)行外源調(diào)節(jié)后,肝臟和腸道病理學(xué)會(huì)有所改善.當(dāng)使用牛黃去氧膽酸治療BDL大鼠發(fā)生的細(xì)菌移位,有利于保護(hù)腸粘膜的完整性.說明膽汁酸對(duì)腸道菌群具有抗菌和調(diào)節(jié)作用[31].Jain等[32]的研究顯示:齊墩果酸(Gpbar1激動(dòng)劑)可通過調(diào)節(jié)腸道Gpbar1受體并調(diào)節(jié)腸道生物的多樣性.Cipriani等[28]通過的研究也進(jìn)一步證明了Gpbar1通過調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng),以此來改變腸道菌群的結(jié)構(gòu).總之,通過靶向調(diào)節(jié)Gpbar1信號(hào),調(diào)節(jié)腸道微生物群的穩(wěn)態(tài),為糾正OJ時(shí)的腸道病理損傷提供了新的思路.

5 Gpbar1調(diào)節(jié)OJ引起的瘙癢和感覺功能障礙

部分OJ病人還伴有瘙癢和痛覺改變的臨床表現(xiàn),一般認(rèn)為是膽汁中的膽汁酸的濃度過高進(jìn)入循環(huán)和組織造成的.研究發(fā)現(xiàn),Gpbar1介導(dǎo)了BA誘導(dǎo)瘙癢和痛覺缺失.Gpbar1由傳遞瘙癢和疼痛的感覺神經(jīng)元表達(dá),它通過增強(qiáng)神經(jīng)元興奮性,刺激背部神經(jīng)節(jié)和脊髓的肽能神經(jīng)元釋放胃泌素釋放肽和亮氨酸腦啡肽,癢和疼痛的調(diào)節(jié)劑.在Gpbar1功能喪失的小鼠中,BA誘導(dǎo)的瘙癢和鎮(zhèn)痛反應(yīng)減弱或缺失,而在Gpbar1功能恢復(fù)的小鼠中,抓癢反應(yīng)加劇[33,34].因此,BA可激活感覺神經(jīng)上的Gpbar1,從而刺激脊髓中傳遞癢和痛覺缺失的神經(jīng)肽釋放.進(jìn)一步的研究[35]發(fā)現(xiàn),Gpbar1與瞬間受體電位離子通道蛋白1(transient receptor potential ankyrin 1,TRPA1)在皮膚的初級(jí)傳入神經(jīng)元群體中共表達(dá),Gpbar1可通過Gβγ和蛋白激酶C介導(dǎo)的機(jī)制激活HEK293細(xì)胞中的TRPA1,TRPA1對(duì)于BA誘發(fā)脊髓中的致敏神經(jīng)肽釋放,激活脊髓神經(jīng)元和抓撓行為是必需的.該研究[36]還報(bào)道了,在膽汁淤積小鼠模型中,當(dāng)膽汁酸與Gpbar1結(jié)合,其以阿片樣物質(zhì)依賴性的方式引起由Gpbar1受體介導(dǎo)的抓撓行為.這可能是Gpbar1介導(dǎo)的瘙癢行為的又一潛在機(jī)制.此外,Robering等[37]的研究還表明,Gpbar1和溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid,LPA)受體的雙重表達(dá)可能允許膽汁鹽調(diào)節(jié)LPA反應(yīng).LPA水平及其形成酶自分泌運(yùn)動(dòng)蛋白水平升高,與瘙癢嚴(yán)重程度和治療反應(yīng)相關(guān).它可激活神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞,調(diào)節(jié)神經(jīng)元反應(yīng)性和瘙癢和疼痛等感覺.為了進(jìn)一步減輕這種臨床表現(xiàn),Hussain等[38]還通過使用紫外線光療的方法,增加膽鹽的尿排泄水平,改變膽鹽的分布,降低總血清膽鹽水平,減少對(duì)Gpbar1的活化,從而減少瘙癢癥狀.這些研究成果均揭示了Gpbar1在介導(dǎo)小鼠BA誘導(dǎo)的瘙癢和感覺功能障礙中的新作用.

6 Gpbar1調(diào)節(jié)OJ時(shí)的心血管功能

近年來,BA對(duì)心血管功能的調(diào)節(jié)作用已被相關(guān)學(xué)者報(bào)道.BA可通過調(diào)節(jié)竇房和心室心肌細(xì)胞的通道電導(dǎo)和鈣動(dòng)力學(xué)來降低心率,并通過內(nèi)皮依賴性和非依賴性機(jī)制調(diào)節(jié)血管緊張度.一般認(rèn)為,當(dāng)OJ發(fā)生時(shí),血清BA升高,改變了血管動(dòng)力學(xué),這是導(dǎo)致心血管疾病發(fā)展的又一原因.在妊娠肝內(nèi)膽汁淤積癥中,BA引起的心律不齊引起了胎兒發(fā)病和子宮內(nèi)猝亡.當(dāng)使用膽汁酸牛黃膽酸鹽刺激大鼠心肌細(xì)胞后,可以急劇改變心肌細(xì)胞收縮的速率和節(jié)律并引起異常的單個(gè)細(xì)胞Ca2+動(dòng)態(tài)的變化[39].最近的研究[40]顯示,心肌細(xì)胞特異性Gpbar1缺失的小鼠在橫斷主動(dòng)脈縮窄后損害了運(yùn)動(dòng)耐力,并增加了死亡率和收縮衰竭.此外,BA對(duì)Gpbar1的激活還參與了心肌細(xì)胞中從脂肪酸到葡萄糖氧化的新陳代謝轉(zhuǎn)換[41].Ibrahim等[42]的研究結(jié)果顯示:雖然升高的未結(jié)合膽汁酸濃度會(huì)導(dǎo)致Gpbar1介導(dǎo)的cAMP在心肌細(xì)胞中釋放,但這與收縮速率的改變無關(guān).因此,Gpbar1可能參與膽汁淤積狀態(tài)下在心肌細(xì)胞的表達(dá)與調(diào)控,但是其確切機(jī)制尚待進(jìn)一步研究.

7 結(jié)論

Gpbar1作為重要的膽汁酸膜受體,廣泛表達(dá)于全身各個(gè)組織與器官中,具有重要作用與意義.近年來,關(guān)于Gpbar1在OJ中的研究逐漸增多,其在OJ發(fā)病過程中不同組織與器官中的表達(dá),引起相應(yīng)的生理病理變化.Gpbar1通過對(duì)各種初級(jí)與次級(jí)膽汁酸的應(yīng)答,介導(dǎo)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,從而在OJ的發(fā)病過程中發(fā)揮著不同的生理功能.在肝巨噬細(xì)胞中,它具有抗炎作用,導(dǎo)致趨化因子和細(xì)胞因子表達(dá)減少,發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)的作用; 在膽道與膽囊中,它通過調(diào)節(jié)膽道上皮的屏障功能,促進(jìn)膽管細(xì)胞的增殖與抗凋亡的作用,并具有調(diào)節(jié)控制膽囊平滑肌的收縮與膽囊的充盈功能; 在腎臟中,它通過抑制線粒體氧化應(yīng)激,減輕腎臟損傷并發(fā)癥的發(fā)生; 在腸道中,具有調(diào)節(jié)腸粘膜屏障和腸道菌群的功能,減輕腸道病理性損傷; 此外,其還同誘發(fā)瘙癢、調(diào)節(jié)感覺功能障礙等有關(guān).總之,Gpbar1在OJ發(fā)病機(jī)制和病理改變中發(fā)揮重要作用,深入研究其調(diào)控機(jī)制,有望為疾病的治療提供新靶點(diǎn).