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肥胖是全球健康難題，顯著增加心血管疾病（CVD）負(fù)擔(dān)，而血管內(nèi)皮功能障礙（ED）是肥胖相關(guān)CVD的早期關(guān)鍵病理改變，也是重要治療靶點(diǎn)。肥胖人群存在代謝異質(zhì)性，分為代謝健康型肥胖（MHO）和代謝不健康型肥胖（MUO），MHO人群雖初期無明顯心血管代謝風(fēng)險(xiǎn)因素（高血壓、高血糖、血脂異常等），但其患心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)仍高于代謝健康非肥胖人群，且該風(fēng)險(xiǎn)與ED密切相關(guān)。

膽汁酸（BAs）作為關(guān)鍵代謝調(diào)節(jié)因子，可通過腸肝循環(huán)和全身信號(hào)傳導(dǎo)影響肥胖相關(guān)疾病。其核受體法尼醇X受體（FXR）在血管內(nèi)皮細(xì)胞（ECs）中表達(dá)，與CVD相關(guān)，但BAs對(duì)人血管及相關(guān)模型的具體影響仍需深入研究。

圖1. 技術(shù)路線圖

本研究首先納入了213例非高血壓肥胖（NHO）患者（BMI≥30kg/m²且血壓＜140/90 mm/Hg），根據(jù)代謝綜合征指標(biāo)，分為MHO組（≤1項(xiàng)代謝綜合征指標(biāo)）和MUO組（＞1項(xiàng)代謝綜合征指標(biāo)）。在MUO組中ED較MHO組更嚴(yán)重，但兩組ED特征相似，且ED與多數(shù)傳統(tǒng)心血管風(fēng)險(xiǎn)因素（如BMI、腰圍、體脂率等）無顯著相關(guān)性，僅MUO組中ED與BMI、腰圍、內(nèi)臟脂肪面積呈負(fù)相關(guān)；交互分析顯示代謝健康狀態(tài)（MHO/MUO）未顯著改變ED與傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)因素的關(guān)系，表明即使是代謝健康型肥胖也需要時(shí)刻關(guān)注自身心血管健康問題。

圖2. 非高血壓肥胖癥患者的血管特征

通過Q300全定量代謝組學(xué)對(duì)患者血清樣本進(jìn)行代謝物測(cè)定，分析結(jié)果顯示Q1-Q4組（內(nèi)皮功能障礙嚴(yán)重程度，Q1組最輕、Q4組最重）代謝差異顯著，VIP評(píng)分和S-plot均表明鵝去氧膽酸（CDCA）是與ED關(guān)聯(lián)最強(qiáng)的代謝物，Q1組CDCA水平顯著高于Q4組。CDCA水平與內(nèi)皮依賴性舒張功能呈正相關(guān)，且在MHO、MUO、NHO全體組中均成立；13種可量化BAs中，僅CDCA和膽酸（CA）與ED指標(biāo)持續(xù)相關(guān)。表明膽汁酸，尤其是CDCA可作為肥胖誘導(dǎo)的ED的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。

圖3. 膽汁酸（尤其是CDCA）與肥胖引起的內(nèi)皮功能障礙有關(guān)

基于上述研究結(jié)果中CDCA等膽汁酸水平的變化，進(jìn)一步探究BAs及其關(guān)鍵受體TGR5和FXR在內(nèi)皮依賴性血管舒張中的作用。通過離體線肌圖評(píng)估33例非肥胖高血壓（NHO）患者小動(dòng)脈，發(fā)現(xiàn)FXR激動(dòng)劑（GW4064）及激活FXR的BAs（如CDCA、TCDCA）對(duì)血管舒張有較強(qiáng)刺激作用，其中TCDCA效果最顯著；在高脂飲食誘導(dǎo)的DIO小鼠模型中，GW4064和TCDCA可同樣有效緩解肥胖誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙。

圖4.TCDCA對(duì)肥胖內(nèi)皮功能障礙的保護(hù)作用

①TCDCA-FXR-ATF4軸調(diào)控代謝通路

接下來探究了TCDCA緩解肥胖誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙的關(guān)鍵靶點(diǎn)，對(duì)TCDCA處理的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）進(jìn)行RNA-seq分析，發(fā)現(xiàn)甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝等氨基酸代謝途徑被顯著激活。進(jìn)一步與GW4064（FXR激動(dòng)劑）處理組的RNA-seq數(shù)據(jù)比對(duì)，發(fā)現(xiàn)73個(gè)共同上調(diào)基因，主要涉及絲氨酸生物合成（PHGDH、PSAT1、SHMT2）和一碳代謝（ALDH1L2、MTHFD2），且siRNA敲低實(shí)驗(yàn)表明TCDCA主要通過FXR（而非TGR5）調(diào)控這些代謝基因。

ATF4是絲氨酸/一碳代謝基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，siATF4可阻斷TCDCA對(duì)PHGDH、PSAT1、SHMT2的上調(diào)作用；CUT&TAG和ChIP-qPCR分析顯示，TCDCA可增強(qiáng)FXR在ATF4啟動(dòng)子區(qū)的結(jié)合。

②PHB1對(duì)FXR-ATF4軸的調(diào)控

進(jìn)一步針對(duì)FXR-ATF4調(diào)控分子機(jī)制進(jìn)行研究，篩選FXR互作蛋白，發(fā)現(xiàn)PHB1與未激活FXR結(jié)合，TCDCA減少二者互作。免疫熒光顯示，正常條件下FXR與PHB1在細(xì)胞核共定位，TCDCA減少了PHB1核富集。CUT&TAG和ChIP-qPCR結(jié)果證實(shí)，F(xiàn)XR和PHB1在ATF4啟動(dòng)子處共定位，且TCDCA減少PHB1與啟動(dòng)子結(jié)合。表明PHB1通過結(jié)合FXR抑制ATF4轉(zhuǎn)錄，TCDCA可解除該抑制。此外，肥胖患者動(dòng)脈中PHB1上調(diào)，敲低PHB1也改善了肥胖小鼠內(nèi)皮依賴性舒張功能。

圖5. PHB1與FXR結(jié)合抑制ATF4轉(zhuǎn)錄

③絲氨酸/一碳代謝與氧化還原平衡

[U-¹³C₆] 葡萄糖示蹤顯示，TCDCA提高了內(nèi)皮細(xì)胞m+3絲氨酸、m+2甘氨酸和m+2谷胱甘肽（GSH）水平，棕櫚酸（PA）則降低這些代謝物，TCDCA可逆轉(zhuǎn)PA的抑制作用。同時(shí)，TCDCA降低PA誘導(dǎo)的HUVECs線粒體ROS生成，增加NAD (P) H和NO水平；siFXR或siATF4可阻斷TCDCA的上述效應(yīng)，siTGR5無影響，證實(shí)TCDCA通過FXR-ATF4調(diào)控代謝，維持氧化還原平衡和NO釋放。

圖6. TCDCA驅(qū)動(dòng)絲氨酸和一碳代謝調(diào)節(jié)氧化還原動(dòng)態(tài)平衡

基于上述研究中FXR在肥胖誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙（ED）中起核心作用，進(jìn)一步在小鼠模型進(jìn)行了驗(yàn)證。內(nèi)皮特異性FXR敲除（Nr1h4^ΔEC）可加重小鼠ED和高血壓，且阻斷VSG（減重手術(shù)）對(duì)ED和高血壓的改善作用；內(nèi)皮特異性FXR過表達(dá)（AAV9-Nr1h4）可緩解小鼠ED，且與VSG有協(xié)同作用，表明VSG的治療效果依賴內(nèi)皮FXR。

在TCDCA治療中，TCDCA無法改善Nr1h4^ΔEC小鼠ED和高血壓，也不能調(diào)節(jié)線粒體ROS和NO水平；而Nr1h4^f/f小鼠中TCDCA的治療作用顯著，證明FXR是TCDCA發(fā)揮作用的必需條件。

圖7. FXR在減重手術(shù)緩解肥胖誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙中的重要作用

在ob/ob和db/db肥胖或糖尿病小鼠模型中，TCDCA同樣有效緩解ED和高血壓，且不影響體重和糖耐量。此外，TCDCA改善ob/ob小鼠心臟功能，對(duì)心臟和腎臟重構(gòu)有一定作用，還能減少ApoE^−/−（載脂蛋白E缺陷型動(dòng)脈粥樣硬化模型）小鼠動(dòng)脈粥樣硬化病變面積。綜上結(jié)果表明TCDCA在不同肥胖模型中有效保護(hù)小鼠免受肥胖相關(guān)ED、高血壓及動(dòng)脈粥樣硬化的影響。

圖8. TCDCA在不同肥胖小鼠中的療效

TCDCA通過激活內(nèi)皮FXR，解除PHB1對(duì)FXR的抑制，促進(jìn)ATF4轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而上調(diào)絲氨酸/一碳代謝關(guān)鍵基因，增加GSH和NAD (P) H生成，維持氧化還原平衡，促進(jìn)NO釋放，最終改善ED，揭示了 “TCDCA-FXR-PHB1-ATF4-絲氨酸/一碳代謝” 軸在肥胖相關(guān)ED中的作用，為早期識(shí)別肥胖人群心血管風(fēng)險(xiǎn)（CDCA 檢測(cè)）和開發(fā)靶向治療藥物提供了新策略，有助于延緩該人群高血壓及CVD的發(fā)生。

參考文獻(xiàn)

Taurochenodeoxycholic acid alleviates obesity-induced endothelial dysfunction. European Heart Journal. 2025