《PLOS One》：Ketogenic diet–induced changes in hepatic drug metabolism with potential implications for ozanimod pharmacokinetics in mice
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摘要：生酮饮食（KD）作为一种辅助治疗手段，其在多种疾病中的应用日益广泛，但其对同时使用药物的药物代谢动力学（pharmacokinetics）的影响尚不清楚。此类相互作用在多发性硬化（multiple sclerosis, MS）中可能尤其重要，因为KD正被
摘要：生酮饮食（KD）作为一种辅助治疗手段，其在多种疾病中的应用日益广泛，但其对同时使用药物的药物代谢动力学（pharmacokinetics）的影响尚不清楚。此类相互作用在多发性硬化（multiple sclerosis, MS）中可能尤其重要，因为KD正被探索作为疾病修饰疗法（如奥扎尼莫德，ozanimod）的补充策略。因此，本研究探讨了KD是否影响奥扎尼莫德的代谢和药物代谢动力学，并探索了可能导致此类效应的潜在因素。研究采用无特定病原体雌性C57BL/6小鼠，分别饲喂含10%脂肪热量占比的对照饮食或含90%脂肪热量占比的生酮饮食，持续4周。研究人员测定了血浆中的代谢、炎症和激素参数，通过全宏基因组鸟枪法测序分析了肠道菌群组成，并行评估了肝脏细胞色素P450（cytochrome P450, CYP）酶的mRNA表达和活性以及奥扎尼莫德的药物代谢动力学。KD诱导了预期的酮症代谢适应，并导致血浆胆固醇显著升高，伴随肠道菌群组成的变化；其他代谢和炎症参数仅显示微小变化。此外，KD改变了肝脏CYP酶的表达和活性，包括参与奥扎尼莫德代谢的酶：KD喂养小鼠的CYP1A活性和mRNA表达显著增加，而混合样本中观察到CYP2C活性降低，CYP3A活性呈非显著的下降趋势。KD喂养小鼠的奥扎尼莫德暴露倾向于升高，浓度-时间曲线下面积（area under the concentration–time curve, AUC）增加约17%，但该效应未达到统计学显著水平。总之，本研究发现KD改变了肝脏CYP酶的表达和活性，并揭示了奥扎尼莫德暴露增加的非显著趋势。这些观察结果强调了将饮食干预视为药物反应变异性潜在影响因素的重要性。
**生酮饮食对肝脏药物代谢及奥扎尼莫德药物代谢动力学影响的实验研究解读**
慢性自身免疫性疾病的全球负担持续上升，尽管药理学取得了重大进展，但现有治疗仍主要提供症状缓解，而非从根本上解决疾病机制。因此，探索新的预防或辅助策略日益受到关注，其中治疗性饮食干预因能够调节代谢通路、重塑肠道微生物组、影响免疫应答并减轻炎症，展现出了广阔前景。生酮饮食（ketogenic diet, KD）是一种碳水化合物摄入极低、脂肪摄入极高的营养方案，最初在20世纪20年代被确立为癫痫的治疗手段，此后已发展为广泛使用的减重策略和当代生活方式潮流。近年来，KD在代谢性疾病、神经退行性疾病和癌症等多种慢性疾病中被探索作为潜在辅助疗法。在多发性硬化（multiple sclerosis, MS）的背景下，KD可能影响疾病病理的两个关键方面：慢性炎症和神经退行性变。新兴临床研究表明，MS患者的生酮饮食干预可行且耐受性良好，并可能与生活质量、疲劳及部分临床结局的改善相关。奥扎尼莫德（ozanimod, Zeposia?）是一种新近批准用于复发缓解型MS和溃疡性结肠炎的鞘氨醇-1-磷酸受体调节剂，通过选择性靶向S1PR1和S1PR5调节免疫细胞运输，从而减轻自身免疫性炎症。奥扎尼莫德通常耐受性良好，其药代动力学特征为广泛的肝脏代谢，其生物转化涉及多种细胞色素P450（cytochrome P450, CYP）酶，特别是CYP1A1、CYP3A4和CYP2C8，以及单胺氧化酶B（monoamine oxidase B, MAO-B）。奥扎尼莫德的治疗功效在很大程度上依赖于通过肝脏代谢生成的活性代谢物。这些代谢途径对药物的激活和消除均至关重要，并可能受到个体特异性因素（如饮食、炎症或肠道微生物组）的调节。已有研究表明KD可改变多种药物的药代动力学，这引发了对KD可能干扰药物治疗代谢和疗效的担忧，尤其在MS背景下，KD已被建议作为标准疗法（如奥扎尼莫德）的可能辅助手段。然而，尽管KD的临床关注度日益增加，其对肝酶功能和外源物代谢的影响仍未得到充分表征。由于奥扎尼莫德的消除和活性代谢物形成均依赖肝脏生物转化，KD诱导的CYP活性、炎症或肠道微生物组变化可能影响其全身暴露和药理活性。基于此，研究人员假设KD可能改变肝脏药物代谢能力，从而影响奥扎尼莫德的药代动力学和疗效，并设计了实验验证这一假设。
为验证假设，研究人员使用了52只8至10周龄无特定病原体（specific-pathogen-free, SPF）雌性C57BL/6小鼠（来自捷克科学院微生物研究所繁殖群），平均体重为19.6±1.4 g。小鼠分别接受为期4周的生酮饮食（KD, D10070801, Research Diets, 90%脂肪热量）或成分匹配的对照饮食（CD, D19082304, Research Diets, 10%脂肪热量）。研究人员评估了血浆代谢、炎症和激素参数，采用全宏基因组鸟枪法测序分析了肠道菌群组成，检测了肝脏CYP酶的mRNA表达和活性，并测定单次灌胃5 mg/kg奥扎尼莫德后的血浆药代动力学曲线。药代动力学实验采用破坏性采样设计，每个时间点3只小鼠，共6个时间点（0、2、4、6、8、24小时）；代谢及酶学实验每组8只小鼠。研究经捷克科学院微生物研究所实验动物保护与使用委员会批准（批准号：18–2023-P）。
研究结果主要围绕以下几个方面的发现展开。**生酮饮食诱导代谢适应**：KD组小鼠血糖水平下降（尤其在干预第一周），循环β-羟基丁酸（β-hydroxybutyrate, BHB）浓度在整个研究期间显著升高，肝脏中3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A合酶2（Hmgcs2）和裂解酶（Hmgcl）的mRNA水平显著上调，确认了酮体合成增强。同时，KD组总血浆胆固醇升高，高密度脂蛋白（high-density lipoproteins, HDL）升高（混合样本），甘油三酯无变化，总抗氧化能力（FRAP法）呈非显著升高趋势。**生酮饮食调节肝脏炎症标志物**：在混合血浆和肝匀浆样本中，KD组肝脏白细胞介素-6（IL-6）、白细胞介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）水平升高；血浆TNF-α升高，IL-6和IL-1β在两组间相当；KD组血浆和肝脏瘦素水平均升高。**生酮饮食降低肠道菌群α多样性**：KD组Shannon指数显著降低；β多样性分析显示两组菌群组成显著分离；Bacillota/Bacteroidota比值呈升高趋势（未达显著）；多种菌属相对丰度在组间存在显著差异。**生酮饮食影响参与药物代谢的肝脏酶活性**：KD组肝脏CYP1A活性显著升高41%；CYP3A活性呈约47%下降趋势但未达显著；混合微somal样本中CYP2E活性升高、CYP2C活性降低（无法进行统计学分析）。**生酮饮食改变细胞色素P450的肝脏基因表达**：KD组Cyp1a2 mRNA表达显著上调，与CYP1A活性升高一致；Cyp2c38 mRNA表达也显著升高；Cyp2a5 mRNA表达降低；芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor, Ahr）mRNA表达无显著变化，提示Cyp1a2上调可能经由配体介导的受体激活等非转录调控机制。**生酮饮食呈增加小鼠奥扎尼莫德血浆暴露量的趋势**：两组达峰时间（tmax）均为给药后4小时；KD组在各时间点的血浆奥扎尼莫德浓度均高于CD组，浓度-时间曲线下面积（area under the concentration–time curve, AUC?–??）增加17.3%，但未达到统计学显著性（p=0.138）。
在讨论部分，研究人员指出，当前MS治疗策略虽然有一定效果，但患者间应答差异大，受遗传、环境和免疫变量影响，并与年龄、性别、BMI和肠道微生物组等危险因素相关。饮食干预作为可修饰因素，可能通过影响系统性代谢和生理反应而改变药物反应变异性。本研究中KD引起选择性CYP酶活性改变，包括参与奥扎尼莫德代谢的酶，其中Cyp1a2的mRNA与活性变化一致，而Ahr表达无变化提示配体激活机制；Cyp2a5表达减少但活性无相应改变，提示存在转录后调控。研究人员推测肠道菌群代谢物、酮症期间产生的内源性代谢物（如BHB）以及炎症信号可能参与CYP调节。尽管观察到KD组奥扎尼莫德暴露量增加的非显著趋势，但需谨慎解读，该趋势与CYP2C和CYP3A活性降低一致。由于仅测定了母体化合物奥扎尼莫德，无法确定对活性代谢物形成及总体药理活性的功能后果。
**研究结论**：本研究表明，KD改变了肝脏CYP酶的表达和活性（包括参与奥扎尼莫德代谢的酶），并揭示奥扎尼莫德暴露增加的非显著趋势。这些发现支持将饮食干预视为药物代谢和药代动力学变异性的潜在贡献因素，需要在更大规模、针对性的药代动力学研究中加以确证。
