解锁amlexanox在MASH的治疗潜力与洞察胆汁酸代谢和微生物组

【字体: 时间:2025年02月03日 来源:npj Gut and Liver

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探索阿来昔诺对 MASH 的治疗潜力:胆汁酸代谢与微生物组的新视角


美国德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心生物化学与结构生物学系的研究人员 Wenjing You 等人,在期刊npj | gut and liver上发表了题为 “Unlocking therapeutic potential of amlexanox in MASH with insights into bile acid metabolism and microbiome” 的论文。该研究发现阿来昔诺在治疗代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)及相关肝细胞癌(HCC)方面展现出巨大潜力,为这类疾病的治疗提供了新的药物选择和治疗思路,有望改善众多患者的健康状况,在肝脏疾病治疗领域具有重要意义。

一、研究背景


代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)在全球范围内广泛流行,约影响 25% 的全球成年人口,在美国这一比例更是高达 40%。MASH 作为 MASLD 的晚期形式,伴有慢性炎症、肝损伤和纤维化,若不及时治疗,会进展为肝硬化、肝衰竭和 HCC ,给患者生命健康带来严重威胁。然而,由于 MASH 发病机制复杂,开发有效的治疗药物颇具挑战,因此迫切需要探索新的治疗策略。

肥胖会引发肝脏和脂肪组织的慢性低度炎症,激活转录因子 NF-κB。研究发现,NF-κB 敏感基因,如非经典 IκB 激酶(IKKs)中的 IKKε 和 TANK 结合激酶 1(TBK1)在肥胖小鼠的脂肪组织和肝脏中表达上调。阿来昔诺作为 IKKε 和 TBK1 的特异性抑制剂,最初用于治疗哮喘和过敏性鼻炎,安全性良好。前期研究表明,阿来昔诺能改善肥胖小鼠和糖尿病患者的胰岛素敏感性和葡萄糖稳态,但它对 MASH 和相关 HCC 的治疗效果尚不明确。

胆汁酸(BAs)在脂质代谢和代谢稳态中起关键作用,其合成和分泌是胆固醇排泄的主要途径。MASH 患者存在胆汁酸代谢紊乱,同时肠道微生物群也发生显著改变,二者相互作用影响代谢健康。因此,深入了解胆汁酸代谢与肠道微生物群在 MASH 中的动态关系,对开发有效治疗方法至关重要。

二、研究材料与方法


(一)实验动物


选用雄性 Ldlr?/?小鼠,购自杰克逊实验室,在德克萨斯大学圣安东尼奥健康科学中心的无病原体动物设施中饲养。小鼠喂食含 40kcal% 脂肪、20kcal% 果糖和 2% 胆固醇的 GAN 饮食,8 周龄开始喂养,32 周建立 MASH 模型,52 周建立 HCC 模型。20 周 GAN 饮食喂养后,小鼠出现肝炎症和肝损伤,此时开始给予阿来昔诺(25mg/kg)或载体对照,每隔一天口服灌胃。

(二)检测指标与方法


  1. 血脂与胆固醇检测:使用相应试剂盒检测血清和组织中的甘油三酯、总胆固醇和胆固醇酯水平,并将组织甘油三酯 / 胆固醇水平标准化至组织重量。
  2. 动脉粥样硬化分析:解剖主动脉,进行苏丹 IV 染色,分析主动脉病变面积;对主动脉根部进行连续切片,测量病变大小。
  3. 组织学分析:对肝脏组织进行固定、石蜡包埋,进行苏木精 - 伊红(H&E)染色、免疫组织化学(IHC)染色(检测巨噬细胞标记 F4/80)和天狼星红 / 固绿染色(评估肝纤维化)。
  4. 肝功能指标检测:检测血清中丙氨酸氨基转移酶(ALT)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)和碱性磷酸酶(ALP)的活性。
  5. 基因表达分析:提取组织 RNA,进行逆转录 PCR 和实时荧光定量 PCR(QPCR);制备 RNA - seq 文库,进行测序和数据分析,以研究基因表达变化。
  6. 胆汁酸质谱分析:使用液相色谱 - 质谱联用仪(LC - MS)分析胆汁、血清和粪便中的胆汁酸水平。
  7. 16S rRNA 测序:提取粪便微生物基因组 DNA,对 V4 区进行扩增和测序,分析肠道微生物群组成和多样性。
  8. 统计分析:数据以均值 ± 标准误(SEM)表示,采用 f 检验确定方差齐性,两组比较用双尾 Student's t 检验,多组比较用 ANOVA 和 Tukey - Kramer 事后分析,P < 0.05 为差异有统计学意义。

三、研究结果


(一)阿来昔诺改善脂质代谢减轻肝脂肪变性


研究人员通过给 Ldlr?/?小鼠喂食 GAN 饮食 20 周建立 MASH 模型,随后给予阿来昔诺或载体对照处理 12 周。结果显示,阿来昔诺处理的小鼠体重、肝脏重量和脂肪组织重量显著降低;H&E 染色表明肝脂肪变性改善,肝脏甘油三酯和胆固醇水平以及血清甘油三酯和胆固醇水平均显著下降,这表明阿来昔诺有效改善了血脂异常。同时,阿来昔诺处理的小鼠主动脉病变面积减小,说明其对动脉粥样硬化也有缓解作用。进一步检测肝脏脂质代谢相关基因发现,阿来昔诺下调了脂肪酸合成和甘油三酯合成相关基因,上调了脂肪酸分解和胆固醇分解相关基因 。由此可见,阿来昔诺通过调节脂质代谢相关基因的表达,改善脂质代谢,减轻了肝脂肪变性。

(二)阿来昔诺调节胆汁酸代谢


对阿来昔诺处理和载体对照小鼠的肝脏进行转录组分析,发现阿来昔诺处理后,肝脏中 786 个基因上调,1718 个基因下调。基因本体(GO)分析和 KEGG 通路分析表明,上调基因主要参与脂质代谢,尤其是胆汁酸合成和分泌途径。阿来昔诺处理显著增加了胆汁重量,提高了胆汁和粪便中总胆汁酸水平,降低了血清胆汁酸浓度。通过 UPLC - MS 分析胆汁酸谱发现,阿来昔诺增加了硫酸化胆汁酸以及牛磺酸和甘氨酸结合胆汁酸的含量。同时,阿来昔诺上调了肝脏中胆汁酸转运和硫酸化相关基因的表达,以及回肠中胆汁酸转运蛋白基因的表达。这表明阿来昔诺不仅促进胆汁酸合成和分泌,还通过诱导胆汁酸硫酸化增加其排泄,减少肠道重吸收 。

(三)阿来昔诺改变微生物群并增加阿克曼菌丰度


对粪便样本进行 16S rRNA 测序分析,主坐标分析(PCoA)显示阿来昔诺处理组和载体对照组的微生物群落结构明显分离。阿来昔诺处理组的微生物多样性降低,疣微菌门相对丰度增加,厚壁菌门相对丰度减少,阿克曼菌相对丰度显著升高。此外,产生胆汁盐水解酶(BSH)的细菌属,如拟杆菌属、乳杆菌属和副拟杆菌属的相对丰度降低。LEfSe 分析确定了阿克曼菌、布劳特氏菌和拟杆菌门等为阿来昔诺处理组的潜在微生物生物标志物。由此可见,阿来昔诺显著改变了肠道微生物群的组成和结构,增加了阿克曼菌的丰度。

(四)微生物群与胆汁酸种类的相关性分析


通过对 16S 宏基因组数据和胆汁酸谱进行相关性分析,发现某些细菌属与胆汁酸硫酸盐水平呈正相关,如阿克曼菌、真杆菌属、alistipes 属、脱硫弧菌属等与粪便中 AlloCA - 3S 和 CA - 3S 水平正相关;Faecalibaculum 细菌与结合胆汁酸呈正相关。这表明这些细菌可能通过调节硫酸化途径影响胆汁酸代谢和排泄过程,阿来昔诺影响了 MASH 中微生物群组成与宿主胆汁酸代谢之间的相互作用。

(五)阿来昔诺减轻 MASH 相关炎症、肝损伤和纤维化


对肝脏切片分析发现,阿来昔诺处理的小鼠肝脏巨噬细胞浸润减少,肝转录组分析显示炎症反应、免疫系统过程和白细胞介素 - 1β 产生调节相关基因显著下调。基因集富集分析(GSEA)和 KEGG 功能富集分析表明,趋化因子信号通路、细胞因子 - 细胞因子受体相互作用等炎症相关通路以及细胞黏附分子和焦点黏附等通路显著富集。阿来昔诺还显著降低了关键炎症基因的表达,降低了血清中 ALT、AST 和 ALP 的活性,减轻了肝纤维化,下调了纤维化相关基因的表达。这充分说明阿来昔诺能够有效减轻 MASH 相关的炎症、肝损伤和纤维化。

(六)阿来昔诺预防 MASH 进展为 HCC


给 Ldlr?/?小鼠喂食 GAN 饮食 52 周,期间给予阿来昔诺或载体对照处理。结果显示,载体对照组小鼠肝脏出现大量肿瘤,而阿来昔诺处理组大多数小鼠无肿瘤,且肿瘤体积显著减小。分子分析表明,阿来昔诺下调了与癌症转录失调和细胞周期相关的信号通路,降低了 HCC 相关生物标志物如 Epcam、Afp、Survivin 等的表达,下调了细胞周期调节和增殖相关基因以及肿瘤微环境相关基因的表达。这表明阿来昔诺可有效预防 MASH 进展为 HCC,其作用机制与调节关键信号通路和分子机制有关。

四、研究结论


本研究表明,阿来昔诺在治疗 MASH 和相关 HCC 方面具有显著疗效。它能够改善脂质代谢,减轻肝脂肪变性,调节胆汁酸代谢,增加胆汁酸合成和排泄,同时减少肠道重吸收。阿来昔诺还改变了肠道微生物群的组成,增加了阿克曼菌的丰度,且微生物群与胆汁酸代谢之间存在密切关联。此外,阿来昔诺减轻了 MASH 相关的炎症、肝损伤和纤维化,有效预防了 MASH 进展为 HCC。

五、讨论


目前针对 MASH 的治疗药物存在诸多问题,如奥贝胆酸会升高循环胆固醇和 LDL - 胆固醇水平,增加动脉粥样硬化风险;洛美他派虽能降低循环胆固醇水平,但会导致肝脏脂质积累和血清转氨酶水平波动。阿来昔诺在降低循环和肝脏脂质水平方面表现出色,为治疗 MASH 和动脉粥样硬化性心血管疾病提供了新的希望。

阿来昔诺通过增强胆汁酸合成和促进胆汁酸排泄改善脂质代谢,减少肝脏胆固醇积累,其调节胆汁酸代谢的作用比单纯的胆汁酸螯合剂更有效。同时,阿来昔诺增加阿克曼菌丰度,为在代谢紊乱中增加阿克曼菌提供了新的治疗策略。此外,阿来昔诺对胆汁酸代谢和微生物群的影响表明,它可能通过调节肠 - 肝轴来改善 MASH 的病理状态。然而,阿来昔诺发挥作用的具体机制可能涉及多器官相互作用,还需要进一步深入研究。

总的来说,该研究为 MASH 和相关 HCC 的治疗提供了新的方向,阿来昔诺有望成为一种有效的治疗药物,但仍需更多研究来明确其在临床应用中的安全性和有效性,为肝脏疾病患者带来新的治疗选择。

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