BJP：中国药科大学中药学院揭示水飞蓟宾靶向HDAC2调控组蛋白乙酰化改善非酒精性脂肪肝

水飞蓟宾（silybin）是一种是一种从水飞蓟科植物水飞蓟的果实和种子中分离得到的类黄酮木脂素，它具有保护肝脏、抗氧化、抗肿瘤和维持肝细胞膜稳定等广泛的药理活性，据报道是治疗肝脏疾病，包括非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）的最有效的黄酮类化合物，而水飞蓟宾的作用机制仍有待进一步明确。

2024 年6月5日，中国药科大学中药学院戴岳、魏志凤、夏玉凤团队在Br J Pharmacol（IF=6.8）发表题为“Silibinin, a commonly used therapeutic agent for non-alcohol fatty liver disease, functions through upregulating intestinal expression of fibroblast growth factor 15/19”的文章，发现口服水飞蓟宾通过直接结合并抑制组蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）活性，增强FXR启动子区组蛋白乙酰化，促进回肠中FGF-15/19的表达，FGF-15/19进入循环发挥抗NAFLD作用。

1、水飞蓟宾通过非肝脏途径缓解小鼠HFD诱发的NAFLD

作者建立小鼠HFD诱发的NAFLD模型，探讨水飞蓟宾的治疗作用，发现灌胃水飞蓟宾治疗对HFD诱发的小鼠肝脏脂质堆积和损伤具有明确的恢复作用。随后采用LC-MS/MS法测定了水飞蓟宾灌胃后的血清药物浓度和组织分布，发现其在肝脏和血清中的暴露量非常低，但在回肠中的暴露量相对较高。肝脏中分布的水飞蓟宾不足以减少肝细胞中的脂质蓄积，因此作者推测口服水飞蓟宾是通过肠道途径而不是吸收发挥抗NAFLD作用（图1）。

图1 水飞蓟宾通过肠道途径减轻HFD诱发的NAFLD

2、水飞蓟宾促进HFD诱发的NAFLD小鼠回肠和结肠中Fgf-15/19表达

大量数据已证实，一些细胞因子从肠道分泌，包括 FGF-15/19、GLP-1 和 HGF，具有预防 NAFLD 的潜力，这促使作者探索水飞蓟宾是否能够诱导这些细胞因子的表达。结果显示水飞蓟宾治疗显著上调HFD诱发的NAFLD小鼠回肠和结肠中Fgf-15表达（图2），上调大鼠肠上皮细胞及人结肠上皮细胞FGF-19表达（图3）。

图2 水飞蓟宾促进HFD诱发的NAFLD 小鼠的回肠和结肠中 Fgf-15 的表达

图3 水飞蓟宾对大鼠肠上皮细胞及人结肠上皮细胞FGF-19表达的影响

3、特异性敲低肠道FGF-15表达可逆转水飞蓟宾在小鼠体内的抗NAFLD作用

为了更好地了解FGF-15/19 在水飞蓟宾治疗 NAFLD 中的作用和重要性，作者特异性地敲低小鼠肠道中Fgf-15的表达。结果显示敲低肠道中Fgf-15表达后，水飞蓟宾在小鼠体内的抗 NAFLD 作用消失，这些发现表明肠道来源的FGF-15/19在水飞蓟宾的抗NAFLD中起着至关重要的作用（图4）。

图4 肠道中Fgf-15敲低对水飞蓟宾预防HFD诱发的NAFLD的影响

4、水飞蓟宾上调NAFLD小鼠回肠和结肠中Fxr（Fgf-15/19转录因子）表达

转录因子FXR可能参与FGF-15/19的表达，作者研究了水飞蓟宾促进回肠和结肠中Fgf-15/19表达的作用机制。结果发现水飞蓟宾治疗可增加回肠和结肠中 Fxr的表达，但不会增加十二指肠、空肠、肝脏和肾脏中的表达。在 IEC-6 和 NCM460 细胞中，水飞蓟宾也显示出促进 FXR表达（图5）。

图5 水飞蓟宾上调NAFLD小鼠回肠和结肠以及肠上皮细胞中 FXR表达

5、FXR在水飞蓟宾介导的FGF15/19表达和抗NAFLD作用中起重要作用

为了进一步研究FXR在水飞蓟宾诱导肠上皮细胞FGF-15/19表达中的作用和重要性，作者用siRNA沉默FXR基因，结果显示敲低FXR后，水飞蓟宾促进FGF-15/19表达作用几乎消失（图6），降低了水飞蓟宾对与 NAFLD 相关的参数的改善作用（图7）。

图6 水飞蓟宾在大鼠小肠上皮细胞中通过 FXR 依赖性上调 FGF19 表达

图7 肠道中FXR敲低对水飞蓟宾预防HFD诱发的NAFLD的影响

6、水飞蓟宾降低HDAC2活性促进小肠上皮细胞FXR和FGF-15/19的表达

有报道称水飞蓟宾可以通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的活性，促进基因启动子区组蛋白乙酰化，从而上调基因表达。

作者研究水飞蓟宾上调肠上皮细胞 FXR 表达的机制，通过ChIP发现水飞蓟宾和TSA（泛抑制剂，可抑制HDAC）上调了IEC-6 细胞中FXR 启动子的组蛋白 H3K27 乙酰化水平。接着研究发现水飞蓟宾处理显著抑制了 IEC-6 细胞中 HDAC 的活性而不不影响 HDAC1-3 的蛋白质表达。这些数据表明，水飞蓟宾上调 FXR 启动子区组蛋白乙酰化，并通过抑制 HDAC 的活性而不是蛋白质表达来促进 FXR 的转录。

为了确定水飞蓟宾影响的主要HDAC亚型（HDAC1/2/3），作者观察了这三种抑制剂对 IEC-6细胞中FXR和FGF19表达的影响。结果表明，与水飞蓟宾类似，CAY10683（HDAC2抑制剂）显著上调IEC-6 细胞中 FXR、SHP 和 FGF19 的 mRNA 表达以及 FXR 和 FGF19 的蛋白质表达，表明水飞蓟宾可能通过选择性降低HDAC2的活性来上调肠上皮细胞中 FXR 和 FGF-15/19的表达。此外，HDAC2的高表达显著减弱了水飞蓟宾对 FXR和 FGF-15/19 表达的上调，表明水飞蓟宾通过降低 HDAC2 活性来促进小肠上皮细胞中 FXR和FGF-15/19 的表达（图8）。

图8 水飞蓟宾降低 HDAC2 活性来促进小肠上皮细胞中FXR和FGF-15/19 表达

7、水飞蓟宾直接结合酪氨酸残基304来降低HDAC2活性以及FXR和FGF19表达

水飞蓟宾减弱了HDAC2的活性而不是表达，因此作者推测水飞蓟宾可能通过直接结合改变HDAC2的空间构象。于是通过CETSA实验验证了水飞蓟宾与HDAC2的直接相互作用，通过分子对接预测了潜在的相互作用位点，并通过蛋白点突变实验发现，Y304A突变质粒的转染显著减弱了水飞蓟宾对FXR和FGF19表达的作用，提示Tyr304可能是水飞蓟宾在肠上皮细胞HDAC2蛋白中的关键结合位点（图9）。

最后，作者通过与HDAC2抑制剂CAY10683联合使用，发现水飞蓟宾联合CAY10683增强了小鼠肝脏脂质堆积和脂肪变性的改善，表明水飞蓟宾可以通过降低 HDAC2 活性来改善 NAFLD（图10）。

图9 水飞蓟宾直接结合Tyr304残基来降低HDAC2活性以及FXR 和 FGF19表达

图10 水飞蓟宾与HDAC2抑制剂联合应用对HFD诱发的NAFLD的影响

总结

综上所述，口服水飞蓟宾通过降低HDAC2活性促进FXR转录，选择性上调回肠和结肠中FGF-15/19的表达，FGF-15/19进入血液循环和肝脏发挥抗NAFLD作用（图11）。本研究结果从其肠道内分泌作用的角度为水飞蓟宾抗NAFLD机制提供了新颖、合理的解释，揭示了HDAC2抑制剂在NAFLD治疗中的潜力。

图11 水飞蓟宾靶向HDAC2调控组蛋白乙酰化改善NAFLD

参考文献

Bai Y, Zhang J, Li J, Liao M, Zhang Y, Xia Y, Wei Z, Dai Y. Silibinin, a commonly used therapeutic agent for non-alcohol fatty liver disease, functions through upregulating intestinal expression of fibroblast growth factor 15/19. Br J Pharmacol. 2024 Jun 5. doi: 10.1111/bph.16431. Epub ahead of print. PMID: 38839561.