過氧化物酶體增殖物激活受體激動劑在非酒精性脂肪肝炎治療中的應用

黃娜娜,龐碧瀅,黃曉霞,李 馨,熊文婷,孔 波,劉吉升

(廣州大學,廣東 廣州 510006)

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的疾病譜包括單純性脂肪肝,由其演變的脂肪性肝炎、肝纖維化、肝硬化和肝壞死,最終演變為肝癌[1]。非酒精性脂肪肝炎(NASH),是非酒精性脂肪肝病的惡性進展階段,其主要特征是慢性炎性反應和伴隨而來的肝細胞凋亡和纖維化[1]。據估計,全球四分之一的人口患有NAFLD,預計在2030年內NASH的患病率將增加56%[2]。然而,目前還沒有經過食品和藥物管理局(FDA)或歐洲藥品管理局(EMA)批準的NASH治療藥物,通過飲食干預和加強運動來改善肥胖和胰島素抵抗是對患者的主要建議[3]。過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)是一種配體激活的轉錄因子,在體內參與脂質代謝、葡萄糖穩態、炎性反應和胰島素信號等過程的調控[4],是開發NASH治療藥物的一個很有吸引力的靶點。PPAR激動劑在NASH治療中進行了大量研究,本文就PPAR的作用機制以及PPAR激動劑在NASH治療中的臨床研究進展作一綜述。

1 NASH發病機制

NAFLD/NASH的發病機制目前尚未完全闡明,其通常與肥胖、胰島素抵抗、糖尿病、高血壓、血脂異常、動脈粥樣硬化、全身性炎性反應相關,是代謝綜合征的肝臟表現。最初“二次打擊”學說認為,在胰島素抵抗情況下,肝臟脂質沉積,導致肝臟對氧化應激等二次損傷敏感,隨著對NAFLD/NASH發病機制研究的不斷深入,學者們認為“多重打擊”學說可以更好地解釋NASH的發病機制,該假說認為肝臟脂質沉積后,線粒體功能障礙、內質網應激、氧化應激、脂肪因子產生失衡、免疫調節的改變或微生物群的組成變化等多重打擊作用于遺傳易感人群,從而誘發NAFLD[5]。

2 PPAR在NASH中的作用

PPAR是配體激活的轉錄因子,屬于核激素受體超家族,包括由不同基因編碼的三種類型:PPARα(NR1C1)、PPARβ/δ(NR1C2)和PPARγ(NR1C3)[4]。PPARα是第一個被發現的類型,并以其在嚙齒動物中誘導過氧化物酶體增殖的能力而命名[6]。三種類型的PPAR在體內的表達具有組織特異性,PPARα和PPARβ/δ在線粒體和過氧化物酶體β氧化活性高的組織中大量表達。其中PPARα主要在肝臟、心臟、腎臟和棕色脂肪組織中表達,而PPARβ/δ則普遍存在。PPARγ主要在脂肪組織和巨噬細胞中表達,是脂肪細胞分化所必需的。三種PPAR都與維甲酸X受體(RXR)以異二聚體的形式結合過氧化物酶體增殖元件(PPRE)調控一系列靶基因的表達,從而參與調控類似或不同的過程[7]。以下簡要概括PPAR在NASH發病機制中的作用。

PPARα在NASH中的作用主要體現在調節脂質代謝和抑制炎性反應,其最重要的靶基因與脂肪酸β氧化、酮生成以及與炎性反應和脂肪生成相關的轉錄因子有關。通過調控過氧化物酶體β氧化的限速酶基因(ACOX1、EHHADH)、線粒體β氧化的關鍵反應酶基因(MCAD、LCAD和VLCAD)以及脂肪酸跨線粒體膜轉運所需的蛋白CPT-I、CPT-Ⅱ等的轉錄表達,PPARa控制著脂肪酸的β氧化分解代謝[8]。除此之外,PPARα在禁食期間維持生酮和血糖的轉錄調節[9]。根據肝臟中的脂肪酸水平,PPARα產生不同的代謝反應,維持肝臟的脂肪酸代謝穩態。PPARα也參與脂蛋白代謝的調節,通過減少肝臟中合成的極低密度脂蛋白(VLDL)和低密度脂蛋白(LDL)以及增加高密度脂蛋白(HDL)來改善血脂異常[8]。另外,PPARα還通過直接或間接調節固醇調節元件結合蛋白-1c(SREBP-1c)的轉錄活性影響肝臟脂肪生成[10]。在抑制炎性反應方面,PPARα主要通過轉抑制來抑制核因子κB (NF-κB)、激活蛋白1 (AP-1)和轉錄信號傳導和激活因子(STAT)等促炎轉錄因子的轉錄活性,從而負調控炎性反應相關基因的表達[11]。

PPARβ/δ 存在于大多數肝細胞類型[肝細胞、肝星狀細胞 (HSC)、膽管細胞和Kupffer細胞]中,在組織發育和修復、再生、胰島素敏感性、炎性反應、線粒體功能、能量消耗以及脂質和碳水化合物代謝中起關鍵作用。許多細胞或動物模型中的研究表明,PPARβ/δ的激活有助于減弱胰島素抵抗,調節脂肪酸氧化,增加肝糖原和葡萄糖利用,減少脂肪從頭合成,從而改善肝臟脂肪變性[12]。有趣的是,肝臟自噬在NAFLD進展過程中下降,PPARβ/δ配體在原代肝細胞中誘導自噬,并通過自噬-溶酶體途徑介導脂肪酸氧化[13]。此外,PPARβ/δ還影響脂蛋白代謝相關基因的表達水平,改善血脂異常[14]。在抑制炎性反應方面,PPARβ/δ降低肝臟炎性反應基因的表達并減弱肝臟內質網應激。值得注意的是,PPARβ/δ促進Kupffer細胞的選擇性激活,朝著抗炎M2表型發展,并在細胞因子白細胞介素4(IL-4)刺激的情況下保持肝功能[15]。除此之外,PPARβ/δ激動劑還通過減弱炎性反應小體NLRP3的激活來減少脂肪酸誘導的炎性反應和肝臟脂肪變性[16]。

PPARγ 在脂肪組織中高度表達,能夠促進脂肪細胞分化,增加葡萄糖攝取,促進三酰甘油儲存以及減少血漿游離脂肪酸。PPARγ在脂肪細胞中的激活誘導脂肪細胞因子(脂聯素和瘦素)的分泌,這些脂肪細胞因子是外周組織中胰島素作用的介質,因此,PPARγ的激活會增加包括肝臟在內的多個器官的胰島素敏感性[17],但是長期激活PPARγ會導致體重增加和肥胖,導致相關疾病。PPARγ配體已被證明可抑制多種細胞類型中許多炎性反應介質和細胞因子的產生,但由于一些合成和天然PPARγ激動劑被發現能夠通過 PPARγ非依賴性機制誘導抗炎反應,PPARγ在炎性反應中的作用還存在一定爭議[18]。此外,在配體刺激下,PPARγ通過上調CD206和CD163來促進M2抗炎巨噬細胞表型[19]。HSC是肝纖維化的主要細胞驅動因子,研究表明PPARγ 在保持 HSC 處于靜止非纖維化狀態中起著關鍵作用[20]。

3 PPAR激動劑在NASH中的應用

3.1PPARα激動劑:貝特類(Fibrates)是幾十年前開發的PPARα激動劑,目前仍用于治療高膽固醇血癥和血脂異常。作為潛在的NASH治療藥物,fenofibrate、clofibrate和gemfibrozil早期已經在臨床試驗中進行了評估,fenofibrate和gemfibrozil雖然改善NASH的一些癥狀,但是沒有產生組織學上的改善,并且,貝特類藥物還存在一些不良反應,如腎功能虧損、血清肌酐和同型半胱氨酸升高等,因此不是治療NASH的良好選擇[21-23]。

Pemafibrate是一種新型的選擇性PPARα調節劑,在日本被批準用于治療高脂血癥。研究表明Pemafibrate可以在NASH小鼠模型中預防NASH的發展[24],在血脂異常的NASH患者中改善血清谷丙轉氨酶(ALT)水平以及三酰甘油、高密度脂蛋白膽固醇、總脂肪酸、飽和脂肪酸 (SFA) 和不飽和脂肪酸水平[25]。在近期的一項雙盲、安慰劑對照、隨機多中心Ⅱ期試驗(ClinicalTrials.gov number NCT03350165)中[26],Pemafibrate雖然沒有降低肝臟脂肪含量,但顯著降低了磁共振彈性成像(MRE)測量的肝臟硬度,這可能反映了血清肝臟標志物的顯著變化導致肝纖維化和小葉炎性反應的改善。在該試驗中,Pemafibrate表現出良好的耐受性,很少出現與肝臟、腎臟、骨骼肌相關的不良反應。因此Pemafibrate可能是一種很有前途的 NAFLD/NASH 治療藥物,也可能是與降低肝臟脂肪含量的藥物聯合治療的候選藥物。

3.2PPARβ/δ激動劑:Seladelpar (MBX-8025)是一種PPARβ/δ激動劑,目前在用于原發性膽道膽管炎(PBC)和非酒精性脂肪肝炎(NASH)的Ⅱ期臨床試驗中進行了評估。在早期的結果中,Seladelpar可改善血脂異常患者的血脂情況,并降低肝酶水平[27-28]。在foz/foz小鼠模型中seladelpar還逆轉了脂毒性脂質的肝臟儲存,改善了胰島素敏感性和血脂譜,表現出治療NASH的希望[29]。但是由于在NASH的Ⅱ期試驗中觀察到患者的肝損傷,該試驗被提前終止。

3.3PPARγ激動劑:噻唑烷二酮類(TZDs)是PPARγ的配體,是一類胰島素增敏劑,已被批準用于治療2型糖尿病(T2DM),通常作為二線口服藥物。由于TZDs主要針對胰島素抵抗,而胰島素抵抗在T2DM和NASH的發病機制中起著至關重要的作用,因此多項臨床試驗評估了TZDs治療NASH的應用。目前美國肝病研究協會(AASLD)和歐洲肝臟研究協會(EASL)推薦使用Pioglitazone和維生素E治療活檢證實的NASH,但應先與患者討論存在的風險[3,30]。一項PIVENS(Pioglitazone、維生素E或非酒精性脂肪性肝炎安慰劑)試驗(ClinicalTrials.gov number NCT00063622)表明,在無糖尿病的NASH患者中,Pioglitazone和維生素E聯合治療可以減少肝臟脂肪變性和小葉炎性反應,但沒有減少纖維化,且僅維生素E治療就達到了組織學改善的主要結果[31]。在另一項隨機對照試驗(ClinicalTrials.gov number NCT01002547)中,Pioglitazone聯合維生素E治療可改善NASH和T2DM患者的肝組織[32]。維生素E和Pioglitazone的主要缺點在于缺乏對纖維化的改善,而纖維化是NASH預后的一個重要決定因素。此外,體重增加、膀胱癌和骨質流失等不良反應是Pioglitazone治療的主要問題。Rosiglitazone也在NASH臨床試驗中進行了研究,在一項為期兩年的隨訪研究(ClinicalTrial.gov number NCT00492700)中,Rosiglitazone僅在治療的第一年表現出抗脂肪生成作用,在較長時間給藥后沒有額外的抗NASH作用[33]。并且Rosiglitazone對血脂有不良影響,長期使用 Rosiglitazone與心肌梗死和心力衰竭風險增加有關,因此Rosiglitazone已經被限制使用[34]。TZDs在NASH中的長期療效和安全性還需要進一步的研究來驗證。

MSDC-0602 K是第二代TZD,旨在優先靶向線粒體丙酮酸載體(MPC),同時最大限度地減少與轉錄因子 PPARγ的直接結合,從而減少第一代TZD(Pioglitazone, Rosiglitazone)中存在的不良反應。MPC是一種調節丙酮酸(細胞溶質葡萄糖代謝的終產物)進入線粒體的蛋白復合物,TZD 能夠通過減緩丙酮酸進入線粒體的速度來協調細胞代謝。EMMINENCE是一項為期1年的Ⅱ期隨機對照試驗(ClinicalTrials.gov number NCT02784444),旨在評估 MSDC-0602 K 在NASH患者中的療效和安全性。在中期(6個月)的分析中,MSDC0602 K改善了肝功能減退和無創纖維化指標[35]。在最后的分析中,與安慰劑相比,125mg和250mg劑量的MSDC-0602 K 顯著降低了空腹血糖、胰島素、糖化血紅蛋白(HbA1c)和肝損傷標志物,并且沒有劑量限制性不良反應[36]。雖然該試驗未能達到研究的主要終點(NASH至少改善2個點,腫脹或小葉炎性反應減少≥1個點,纖維化階段不增加),但是MSDC0602 K對肝細胞損傷和葡萄糖代謝的影響支持其在伴有T2D的NAFLD/NASH患者中繼續進行Ⅲ期臨床開發(ClinicalTrials.gov number NCT03970031)。

INT131(原AMG131)是一種有效的選擇性PPARγ調節劑,在結構上不同于 TZDs,代表一類新的非TZD PPARγ配體。INT131專門設計用于保留 PPARγ全激動劑的胰島素增敏和降糖作用,同時減輕或消除其不良反應[37]。在一項為期24 w的隨機、雙盲、安慰劑和活性藥物對照研究中,INT131以劑量依賴的方式降低HbA1c,顯著改善了血糖控制,且與同等療效的Pioglitazone相比,液體潴留和體重增加減少[38]。在NASH患者中使用INT131進行試驗,有望在沒有Rosiglitazone和Pioglitazone不良反應的情況下證明對肝臟組織學的有益影響。

3.4PPARα/δ雙激動劑:Elafibranor (GFT505)是PPARα/δ雙激動劑,與其他靶向PPAR的小分子藥物不同,Elafibranor沒有表現出與PPARγ激活相關的不良反應,在患者中具有良好的安全性和耐受性。一項大型國際II b期臨床試驗(ClinicalTrials.gov number NCT01694849)評估了Elafibranor 的安全性和有效性,該研究表明Elafibranor在未惡化纖維化的情況下解決了NASH,并改善了胰島素敏感性、葡萄糖穩態、脂質代謝,以及降低了全身炎性反應標志物[39]。然而不幸的是,在后來一項72 w的Ⅲ期RESOLVE-IT臨床試驗(ClinicalTrials.gov number NCT02704403)中,Elafibranor沒有達到其關鍵的主要終點,在120mg Elafibranor的治療中,患者NASH得到解決的比率以及纖維化改善的比率均與安慰劑組無明顯差異,其他的生化指標也無明顯的改善[40]。因此,Genfit公司提前終止了RESOLVE-IT Ⅲ期試驗,Elafibranor將繼續開發用于治療原發性膽道膽管炎(PBC)[41]。

3.5PPARα/γ雙激動劑:PPARα/γ雙激動劑具有同時改善脂質和葡萄糖代謝的獨特機制,PPARα激動劑作用可以改善血脂譜,而PPARγ激動劑作用可以改善糖尿病血脂異常患者的葡萄糖譜。Saroglitazar是由 Zydus Cadila 開發的PPARα和γ的雙激動劑,具有主要的PPARα活性,對PPARγ的激活效應較弱,因此可以減少與PPARγ激活相關的不良反應。在體外和體內模型中,Saroglitazar顯示出對NASH 的整體改善,且效果優于PPARα激動劑(fenofibrate)和PPARγ激動劑(Pioglitazone)[42]。Saroglitazar最早于2013年在印度獲批,用于治療非他汀類藥物控制的2型糖尿病患者的糖尿病血脂異常和高甘油三酯血癥。在糖尿病血脂異常患者中,Saroglitazar對血脂、HbA1c、谷丙轉氨酶(ALT)和肝臟影像學均有改善作用,且不影響體重,無重大不良事件[43]。

在印度的一項Ⅲ期EVIDENCES Ⅱ臨床研究中,Saroglitazar治療52 w后改善了NASH患者的組織學信號,達到試驗的主要和次要終點。因此Saroglitazar在2020年獲得印度藥物管理局(DCGI)批準,用于治療非肝硬化性非酒精性脂肪性肝炎(Non-Cirrhotic NASH)患者。在西方的試驗中,Saroglitazar也表現出有希望的結果,一項II期臨床試驗表明Saroglitazar治療能夠改善NASH患者的組織學信號,且耐受性良好,無直接相關的不良反應,不過該研究存在樣本量較小的局限性[44]。在另一項Ⅱ期EVIDENCES Ⅳ試驗(ClinicalTrials.gov number NCT03061721)中,Saroglitazar 4 mg可顯著改善 NAFLD/NASH 患者的谷丙轉氨酶(ALT)、肝臟脂肪含量(LFC)、胰島素抵抗和致動脈粥樣硬化性血脂異常,達到了研究的主要終點[45]。

Lobeglitazone是另一種雙PPARα/γ激動劑,目前在韓國用于治療T2D,一項以肝臟組織學為終點的隨機對照試驗(ClinicalTrials.gov number NCT02285205)證明了Lobeglitazone能夠減少患有NAFLD的2型糖尿病患者的肝內脂肪含量,降低血糖以及改善肝酶和脂質譜[46]。

3.6PPAR泛激動劑:Lanifibranor(IVA377)是法國Inventiva公司研發的一種口服小分子藥物,對三種類型的PPAR具有中等的激活效力且平衡良好,是目前臨床開發的NASH治療藥物中唯一的泛PPAR激動劑。在NASH和纖維化小鼠模型中,Lanifibranor表現出對NASH的治療潛力,且比單一的選擇性PPAR激動劑具有更高的效力[47]。一項名為NATIVE的Ⅱb臨床試驗(ClinicalTrials.gov number NCT03008070)評估了Lanifibranor在成人非肝硬化NASH患者中連續治療24 w的安全性和有效性[48]。試驗結果表明,在接受Lanifibranor劑量為1 200 mg/d的患者中,49%達到了主要終點(肝細胞炎性反應和肝細胞氣球樣變的SAF評分降低2分,且肝纖維化無惡化),與安慰劑組(27%)具有顯著差異。同時,該研究還達到了多個次要終點,包括:①兩個劑量組(80 mg/d、120 mg/d)的NASH均無纖維化惡化;②在12 00 mg/d的劑量中,纖維化至少改善了一個階段,且NASH沒有惡化;③兩個劑量組(80 mg/d、120 mg/d)的NASH緩解和纖維化改善。此外,Lanifibranor在該試驗中顯示出總體良好的耐受性。基于Ⅱb臨床試驗的積極結果,美國FDA已授予候選藥Lanifibranor突破性療法認定,用于治療NASH,并鼓勵Lanifibranor開展Ⅲ期臨床試驗。

4 小結與展望

NASH患病率逐年升高,已經成為危害人類健康的世界性公共衛生問題。目前許多治療NASH的藥物正在進行研究,但是在臨床研究中證明新藥對NASH的療效還具有較大的挑戰性。由于小鼠和人的疾病啟動機制存在差異,且NASH患者的異質性較高,許多動物模型中的發現不能完全在臨床試驗中重現。除此之外,NASH的病因復雜,發病的具體機制仍未闡明,涉及許多通路的相互作用,針對某一通路的調節可能會激活其他代償通路,導致治療效果減弱或產生副作用。目前許多強效PPAR激動劑停產的原因,可能是由于強大的激活作用調節多種基因的表達并激活許多途徑,其中某些途徑與毒性相關。而中等強度的 PPAR激動劑則表現出良好的耐受性和安全性。因此減輕PPAR激動劑副作用的有效方法可能是開發中等效力和均衡激活的雙或三聯合PPAR激動劑,Lanifibranor是目前最成功的案例。同時考慮到NASH復雜的病理機制,針對疾病的不同階段,使用不同作用機制的聯合藥物靶向治療或許是NASH治療藥物今后的發展方向之一。此外,進一步探索NASH的發病機制將為NASH的治療提供更多的理論依據,促進創新療法的產生。