Phytomedicine（1区，IF=11.3）I 五味子甲素如何改善脂肪肝？研究发现其通过“胆汁酸环境感知”动态调控FXR信号！(丁丽丽团队)

2026年8月18日，上海中医药大学中药研究所丁丽丽研究员、海军军医大学第二附属医院（上海长征医院）李明明研究员、上海中医药大学附属曙光医院刘伟教授以及上海中医药大学中药研究所杨莉研究员研究团队在Phytomedicine（中科院1区，TOP期刊，IF=11.3）在线发表题为 “Schisandrin A ameliorates obesity and MAFLD through bile acid context-dependent modulation of intestinal FXR signaling” 的研究论文。该研究围绕传统中药活性成分五味子甲素（Schisandrin A，Sch A）改善肥胖和代谢功能障碍相关脂肪性肝病（metabolic dysfunction-associated fatty liver disease，MAFLD）的作用机制展开，揭示了其通过胆汁酸环境依赖性调控肠道法尼醇 X 受体（farnesoid X receptor，FXR）的全新作用模式。

肥胖和 MAFLD 已成为全球范围内快速增长的代谢性疾病负担。近年来，胆汁酸不仅被认为是参与脂质消化的重要分子，也被发现能够作为信号分子调控代谢稳态。其中，FXR 作为胆汁酸感受型核受体，在调节胆汁酸合成、糖脂代谢以及肠肝轴功能中发挥关键作用。然而，FXR 在不同疾病状态下可能呈现完全不同的生物学效应：在肥胖状态下，过度激活的肠道 FXR 可能促进代谢异常；而在 MAFLD 中，恢复受损的 FXR 信号反而可能具有代谢保护作用。

目前，临床及基础研究中的 FXR 靶向策略大多集中于开发强效 FXR 激动剂，但由于不同疾病状态下胆汁酸环境和 FXR 基础活性存在差异，传统“一味激活 FXR”的策略效果并不稳定。因此，寻找能够根据疾病微环境动态调节 FXR 活性的分子，成为代谢疾病研究的重要方向。

五味子甲素（Sch A）是来源于传统中药五味子（Schisandra chinensis）的重要木脂素类化合物，既往研究提示其具有抗炎、抗氧化以及改善脂肪肝等生物学作用。然而，Sch A 是否能够直接调控 FXR，以及其代谢保护作用是否依赖特定胆汁酸环境，仍缺乏系统研究。

本研究中，研究团队分别建立饮食诱导肥胖（diet-induced obesity，DIO）模型和高脂高胆固醇饮食诱导 MAFLD 模型，并结合胆汁酸代谢组学、肠道菌群分析、粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）、肠道特异性 Fxr 基因敲除模型、Camk2d 敲低模型以及靶点结合实验等多种技术手段，系统解析 Sch A 的作用机制。

研究发现，Sch A 并不是传统意义上的单纯 FXR 激动剂，而是一种具有“情境适应性”的 FXR 调节剂。

在肥胖模型中，Sch A 通过降低表达胆盐水解酶（bile salt hydrolase，BSH）的乳酸杆菌丰度，改变肠道胆汁酸组成，提高结合型胆汁酸水平，从而抑制过度激活的肠道 FXR 信号，促进胆汁酸合成并增强能量消耗。

而在 MAFLD 模型中，由于肠道结合型胆汁酸升高导致 FXR 信号受抑，Sch A 则表现出完全不同的作用模式：其能够直接结合 FXR，并促进钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 IIδ（calcium/calmodulin-dependent protein kinase IIδ，CAMK2D）介导的 FXR 磷酸化和核转位，从而恢复肠道 FXR 活性并改善肝脏脂质沉积。

进一步研究证明，肠道 FXR 和 CAMK2D 是 Sch A 改善 MAFLD 的关键作用节点；而肠道菌群则主要参与 Sch A 在肥胖模型中的代谢调节过程。

该研究提出了一种新的代谢调控理念：对于复杂代谢疾病而言，关键靶点的调节方向可能并非固定，而应根据疾病状态下的分子环境进行动态调整。

Sch A 所展现出的胆汁酸环境依赖性 FXR 调控模式，为天然产物干预肥胖和脂肪性肝病提供了新的机制解释，也为未来开发更加精准的代谢疾病治疗策略提供了新的研究方向。

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【摘 要】

研究背景

五味子甲素（Schisandrin A，Sch A）是从五味子（Schisandra chinensis）中分离得到的重要活性木脂素成分，已有研究显示其具有肝脏保护和代谢调节作用。然而，Sch A 的代谢改善作用是否依赖于不同胆汁酸环境下对肠道法尼醇 X 受体（farnesoid X receptor，FXR）信号的情境依赖性调控，目前仍缺乏明确认识。

研究目的

本研究旨在探讨 Sch A 如何通过调节肠道 FXR 信号改善肥胖和代谢功能障碍相关脂肪性肝病（metabolic dysfunction-associated fatty liver disease，MAFLD）。

研究方法

研究团队分别建立饮食诱导肥胖（diet-induced obesity，DIO）小鼠模型和 MAFLD 小鼠模型，并以肠道特异性 FXR 激动剂 Fexaramine（Fex）作为阳性对照。

通过组织病理学分析、生化指标检测、代谢表型分析以及靶向胆汁酸代谢组学评价 Sch A 的代谢改善作用。同时，研究进一步采用肠道菌群清除、粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）、肠道特异性 Fxr 基因敲除小鼠、肠道 Camk2d 敲低小鼠以及靶点结合实验等多种策略解析其作用机制。

研究结果

研究发现，Sch A 能够降低体重、改善葡萄糖和脂质代谢异常、减轻肝脏脂肪变性，并增强机体能量消耗。在肥胖和 MAFLD 两种模型中，Sch A 均表现出代谢保护作用，其中在 DIO 模型中对部分代谢指标的改善效果更为明显。

在 DIO 小鼠中，Sch A 可减少产生胆盐水解酶（bile salt hydrolase，BSH）的乳酸杆菌数量，提高结合型胆汁酸水平，抑制肠道 FXR 信号，从而促进胆汁酸合成并增强能量消耗。

而在 MAFLD 小鼠中，Sch A 则通过与 FXR 相互作用，促进 CAMK2D（calcium/calmodulin-dependent protein kinase IIδ）依赖性的 FXR 磷酸化及核转位，恢复肠道 FXR 活性。

研究结论

Sch A 可通过胆汁酸环境依赖性的方式调节肠道 FXR 信号，从而改善肥胖和 MAFLD，为 Sch A 在代谢疾病模型中的进一步临床前研究提供了理论依据。

01

研究背景及科学问题

肥胖和代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MAFLD）已成为全球范围内重要的公共卫生问题。

肥胖不仅影响大量成年人群，同时也是 2 型糖尿病、心血管疾病以及部分肿瘤的重要危险因素。MAFLD 则涵盖从单纯性脂肪变性，到代谢相关脂肪性肝炎、肝硬化甚至肝细胞癌的一系列疾病进展过程，目前已成为全球最常见的慢性肝脏疾病之一。

肥胖和 MAFLD 的发生发展受到多种因素共同影响，包括营养物质过量摄入、脂质和葡萄糖代谢紊乱，以及持续性的低度慢性炎症状态。尽管目前已有多种药物和生活方式干预策略，但长期疗效和安全性仍存在不足，因此亟需寻找新的、更具靶向性的治疗策略。

天然产物一直是代谢疾病治疗药物的重要来源。五味子甲素（Schisandrin A，Sch A）是一种来源于五味子（Schisandra chinensis）的二苯并环辛二烯型木脂素。已有研究表明，Sch A 具有肝保护、抗炎、抗氧化以及调节胆汁酸代谢等多种生物学作用。近年来，越来越多证据提示 Sch A 参与胆汁酸代谢调控，可能具有改善代谢疾病的潜力。

然而，目前尚不清楚 Sch A 是否能够直接调控胆汁酸相关信号通路，尤其是法尼醇 X 受体（FXR），以及 Sch A 的代谢改善作用是否依赖于不同疾病状态下形成的胆汁酸环境。

胆汁酸（bile acids，BAs）不仅是脂质消化过程中的重要分子，同时也是调控代谢稳态的重要信号分子。其中，胆汁酸可作为 FXR 的内源性激动剂或拮抗剂参与代谢调控。

例如，未结合型胆汁酸，如鹅去氧胆酸（chenodeoxycholic acid，CDCA），能够激活 FXR，并通过反馈调节抑制胆汁酸合成，同时减少脂肪生成和糖异生。而部分结合型胆汁酸，例如牛磺β-鼠胆酸（tauro-β-muricholic acid，TβMCA）和牛磺熊去氧胆酸（tauroursodeoxycholic acid，TUDCA），则主要表现为抑制 FXR 转录活性的作用。

因此，FXR 在代谢疾病中的作用具有明显的情境依赖性。在肥胖状态下，过量的未结合型胆汁酸可能导致肠道 FXR 过度激活；而在 MAFLD 中，升高的结合型胆汁酸可能抑制 FXR 活性。

基于这一现象，研究团队提出假设：Sch A 在肥胖和 MAFLD 两种疾病模型中表现出的不同 FXR 调控作用，可能来源于两种疾病状态下不同的胆汁酸微环境，即 FXR 基础激活状态或抑制状态的差异。

本研究分别采用高脂饮食（high-fat diet，HFD）诱导肥胖模型和高脂高胆固醇饮食（high-fat/high-cholesterol diet，HFHC）诱导 MAFLD 模型，建立具有不同胆汁酸环境特征的疾病模型，以探究 Sch A 是否能够在不同胆汁酸背景下调控肠道 FXR，并进一步解析该调控过程是否介导其代谢保护作用。

研究结果为天然产物通过环境依赖性方式调节 FXR 信号提供了新的证据，并提示胆汁酸-FXR轴可能成为代谢疾病干预的重要研究方向。

02

重要发现及亮点

五味子甲素增强FXR核转位和转录活性，并促进FXR-CAMK2D相互作用

已有研究提示，五味子木脂素类成分具有一定的肝脏保护作用。为了明确五味子甲素（Schisandrin A，Sch A）是否能够调控法尼醇 X 受体（farnesoid X receptor，FXR）信号，研究团队首先利用双荧光素酶报告基因实验，对多种来源于五味子的木脂素类化合物进行 FXR 转录活性筛选。

结果显示，在检测的多种化合物中，Sch A 对 FXR 依赖性转录活性的增强作用最为明显，因此被选用于后续机制研究和动物实验。进一步剂量-反应分析发现，Sch A 能够增强 FXR 介导的转录活性，其半数有效浓度（EC50）为 8.49 μM。

随后，研究人员通过细胞热稳定性分析（cellular thermal shift assay，CETSA）和药物亲和性响应靶标稳定性分析（drug affinity responsive target stability，DARTS）验证 Sch A 与 FXR 的直接作用关系。

CETSA 结果显示，Sch A 可提高 FXR 蛋白热稳定性；DARTS 实验进一步发现，Sch A 能增强 FXR 对 pronase 蛋白酶消化的抵抗能力，提示 Sch A 能够与 FXR 发生相互作用。

药代动力学分析显示，C57BL/6J 小鼠单次口服 Sch A（80 mg/kg）后，其口服生物利用度较低；但连续给药 5 天后，组织分布分析发现 Sch A 主要富集于回肠组织，提示 Sch A 可能主要通过肠道机制发挥代谢调节作用。

进一步的分子对接分析预测，Sch A 与 FXR 具有较好的结合能力，预测结合能为 −8.85 kcal/mol，其中 Tyr369 位于预测结合口袋内。相比之下，作为阳性对照的肠道特异性 FXR 激动剂 Fexaramine（Fex）与 FXR 的结合能为 −10.11 kcal/mol，并预测与 FXR 活性口袋中的 Arg331 残基发生相互作用。

为了验证 Tyr369 是否参与 Sch A 介导的 FXR 激活，研究人员构建 FXR Y369A 突变体，并在 HEK293T 细胞中过表达。双荧光素酶实验结果显示，破坏 Tyr369 位点后，Sch A 对 FXR 的激活作用明显消失，而 Fex 对 FXR 的激活能力不受影响。进一步在 HCT116 细胞中检测 FXR 靶基因 FGF19 表达发现，FXR Y369A 突变能够阻断 Sch A 诱导的 FGF19 上调。上述结果提示，Tyr369 可能是 Sch A 与 FXR 结合并促进 FXR 转录激活的重要结构基础。

由于 FXR 作为核受体发挥功能高度依赖于辅助调控蛋白的募集，研究团队进一步利用免疫共沉淀结合 LC-MS/MS 技术筛选 Sch A 诱导的 FXR 相互作用蛋白。

结果显示，在 Sch A 处理组中，共鉴定出 173 个潜在 FXR 相互作用蛋白；而 Fex 处理组中鉴定出 292 个潜在 FXR 相互作用蛋白。研究人员进一步关注 Sch A 处理组中评分较高的激酶蛋白，其中钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 IIδ（calcium/calmodulin-dependent protein kinase IIδ，CAMK2D）排名最高。

后续免疫共沉淀实验验证发现，Sch A 能增强 FXR 与 CAMK2D 的结合，并促进 FXR 苏氨酸位点磷酸化。而 Fex 并不会明显促进 FXR-CAMK2D 相互作用，而是增强 FXR 与 MST4 的结合。

免疫荧光染色进一步证实，Sch A 可促进 FXR 与 CAMK2D 共定位，并增强 FXR 向细胞核内转位；相比之下，Fex 虽然能够促进 FXR 核转位，但对 FXR 与 CAMK2D 共定位影响较小。

此外，研究人员进一步关注 FXR 的关键磷酸化位点 Thr442。结果显示，Sch A 可明显促进野生型 FXR（Flag-FXR）的磷酸化，而在 FXR T442A 突变体中，该促进作用消失；FXR-T442E 模拟磷酸化突变实验进一步支持 Thr442 磷酸化参与 Sch A 诱导的 FXR 激活过程。

在 HCT116 细胞中，FXR 过表达能够进一步增强 Sch A 或 Fex 对 FXR 靶基因 FGF19、OSTA 和 FABP6 的诱导作用，而 FXR siRNA 敲低则阻断上述基因表达变化。此外，CAMK2D 过表达可增强 Sch A 对上述 FXR 靶基因的促进作用，而 CAMK2D 敲除则削弱 Sch A 的调控效果；但 CAMK2D 的改变并不会显著影响 Fex 对这些靶基因的调节作用。研究结果表明，Sch A 通过促进 CAMK2D 介导的 FXR 磷酸化和核转位增强 FXR 转录活性。

图1：Sch A 通过促进 FXR-CAMK2D 相互作用增强 FXR 核转位和转录活性。

（A）采用双荧光素酶报告基因实验检测代表性五味子木脂素对 FXR 依赖性转录活性的影响，并以 GW4064 作为 HEK293T 细胞中的阳性对照（n=6）。

（B）检测 Sch A 调控 FXR 转录活性的 EC50 值（n=3）。

（C、E）检测 Sch A（10 μM）处理前后 FXR 蛋白热稳定性的变化，其中（E）采用 ImageJ 软件进行定量分析（n=3）。

（D、F）通过 DARTS 实验分析 Sch A 对 FXR 蛋白酶敏感性的影响。Pronase 消化后检测 FXR 蛋白稳定性，其中 GAPDH 作为非靶向对照蛋白（D）；FXR 和 GAPDH 条带强度分别采用 ImageJ 软件进行定量分析（F）（n=3）。

（G）预测 Sch A 与 FXR 的结合模式。

（H）在过表达 FXR 或 FXR Y369A 突变体的 HEK293T 细胞中，检测 Sch A（10 μM）或 Fex（10 μM）处理后的 FXR 荧光素酶报告活性（n=6）。

（I）采用 LC-MS/MS 分析 Sch A 或 Fex 处理后 HCT116 细胞中 Flag-FXR 相互作用蛋白。

（J）HCT116 细胞经 Sch A（10 μM）或 Fex（10 μM）处理 0.5 h 后，采用 FXR 抗体进行免疫沉淀（IP）分析。

（K、L）HCT116 细胞经 Sch A 或 Fex 处理 24 h 后，使用 FXR 和 CAMK2D 抗体进行染色（K）。比例尺：50 μm。采用 ImageJ 软件对 FXR 核定位以及 FXR 与 CAMK2D 共定位情况进行定量分析（L）（n=6）。

（M）HCT116 细胞转染 Flag 标记 FXR 或 FXR-T442A 后，在 Sch A 处理或未处理条件下裂解细胞，通过 IP 联合免疫印迹检测 FXR 磷酸化水平。

（N）野生型（WT）和 CAMK2D 敲除（KO）的 HCT116 细胞分别接受 Sch A 或 Fex 处理 24 h，通过 RT-qPCR 检测 FGF19、OSTA 和 FABP6 mRNA 水平变化（n=6）。

数据表示为均值 ± SEM。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。

五味子甲素改善肥胖和MAFLD小鼠的糖脂代谢及能量代谢

为了进一步验证 Sch A 对代谢疾病表型的改善作用，研究团队分别建立了高脂饮食（high-fat diet，HFD）诱导的饮食性肥胖（diet-induced obesity，DIO）模型，以及高脂高胆固醇饮食（high-fat/high-cholesterol diet，HFHC）诱导的代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MAFLD）模型，并以肠道特异性 FXR 激动剂 Fexaramine（Fex）作为阳性对照。小鼠在模型建立后接受 Sch A（80 mg/kg）连续口服干预 6 周。

研究发现，在 DIO 小鼠中，Sch A 治疗能够显著降低体重。与 Vehicle 对照组相比，Sch A 处理组小鼠体重下降 31.5%，而 Fex 处理组下降 20.3%。在 HFHC 诱导的 MAFLD 模型中，Sch A 同样能够降低体重，下降幅度达到 16.7%，Fex 组下降幅度为 12.6%。值得注意的是，两种模型中 Sch A 均未导致明显摄食量变化，提示 Sch A 引起的体重改善并非依赖于减少食物摄入。

进一步的葡萄糖代谢分析显示，Sch A 能够改善 DIO 和 MAFLD 小鼠的糖代谢异常。Sch A 干预后，小鼠葡萄糖耐量实验（glucose tolerance test，GTT）中血糖水平以及葡萄糖曲线下面积（area under the curve，AUC）均明显降低，同时胰岛素耐受实验（insulin tolerance test，ITT）结果显示胰岛素敏感性得到改善。

相比之下，Fex 并未在两种模型中显著改善葡萄糖耐量或胰岛素敏感性，提示 Sch A 的代谢调节作用可能不同于单纯 FXR 激动剂。

随后，研究人员进一步检测脂质代谢相关指标。结果显示，Sch A 能够降低 DIO 和 MAFLD 小鼠肝脏重量/体重比例，同时减少腹股沟白色脂肪组织（inguinal white adipose tissue，iWAT）和附睾白色脂肪组织（epididymal white adipose tissue，eWAT）的重量。

血清生化检测发现，Sch A 可降低两种模型中的总胆固醇（total cholesterol，TC）和甘油三酯（triglyceride，TG）水平，并减少肝脏及脂肪组织中的脂滴聚集。

在 DIO 小鼠中，Sch A 进一步降低低密度脂蛋白胆固醇（low-density lipoprotein cholesterol，LDL-C），同时升高高密度脂蛋白胆固醇（high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C）。而在 MAFLD 模型中，Sch A 能够降低肝损伤相关指标，包括丙氨酸氨基转移酶（alanine aminotransferase，ALT）和天冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase，AST），同时抑制丙酮酸驱动的糖异生过程。

为了探究 Sch A 是否影响机体能量代谢，研究团队进一步采用红外热成像和代谢笼系统进行检测。

结果显示，Sch A 处理后，DIO 和 MAFLD 小鼠腹股沟白色脂肪组织（iWAT）温度升高，同时整体能量消耗增加。进一步免疫荧光检测发现，产热相关蛋白解偶联蛋白 1（uncoupling protein 1，UCP1）的表达增强，提示 Sch A 可能促进脂肪组织产热和能量消耗。

图2：Sch A 通过增强糖脂代谢和能量代谢改善肥胖及MAFLD。

（A、B）实验流程示意图。

（A）小鼠随机分为 4 组（n=6）。动物分别接受普通饲料（CHOW）或高脂饮食（HFD）。HFD 饲养小鼠随后分别给予 Vehicle（HFD）、Sch A（80 mg/kg）或 Fex（80 mg/kg）灌胃治疗 6 周。

（B）小鼠随机分为 4 组（n=6）。动物分别接受普通饲料（CHOW）或高脂高胆固醇饮食（HFHC）。HFHC 饲养小鼠随后分别给予 Vehicle（HFHC）、Sch A（80 mg/kg）或 Fex（80 mg/kg）灌胃治疗 6 周。

（C、D）治疗 6 周后检测小鼠体重变化（n=6）。

（E、F）进行葡萄糖耐量实验（GTT）及曲线下面积（AUC）分析（n=6）。

（G、H）代表性肝脏油红 O 染色结果（n=6）。比例尺：50 μm。

（I-L）检测夜间周期和白天周期的能量消耗（I、K）以及平均能量消耗水平（J、L）（n=5）。

（M、N）iWAT 中 UCP1 免疫荧光染色共聚焦图像（M），并采用 ImageJ 软件对 UCP1 荧光强度进行定量分析（N）（n=6）。比例尺：100 μm。

数据表示为均值 ± SEM。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。

五味子甲素在肥胖和MAFLD中呈现不同的FXR核定位及转录调控模式

由于前期实验发现 Sch A 能够结合 FXR，并促进 FXR 核转位，研究团队进一步探讨 Sch A 在不同疾病状态下是否具有一致的 FXR 调控模式。

研究人员首先检测 DIO 和 MAFLD 小鼠回肠组织中 FXR 的表达和亚细胞定位情况。

结果发现，在 DIO 小鼠中，Sch A 并未增强 FXR 核定位，反而降低了回肠 FXR 活性；而在 MAFLD 小鼠中，Sch A 明显促进 FXR 向细胞核转移，并增强 FXR 转录活性。

这一结果提示，Sch A 对 FXR 的调节作用具有明显的疾病状态依赖性，而不是简单的 FXR 激活或抑制。

进一步检测 FXR 下游靶基因发现，在 MAFLD 模型中，Sch A 能够恢复 FXR 靶基因表达，包括 Fgf15、Fabp6、Osta 和 Ostb。

同时，免疫荧光结果显示，在 MAFLD 条件下，Sch A 增强 FXR 与 CAMK2D 的共定位，并促进 FXR 核转位。

这些结果表明，在 MAFLD 胆汁酸环境中，Sch A 主要通过促进 CAMK2D 介导的 FXR 激活发挥作用；而在肥胖状态下，Sch A 对 FXR 信号表现出不同的调控方向。

图3：Sch A 在 DIO 和 MAFLD 小鼠中差异性调控 FXR 核定位和转录活性。

（A、B）DIO 和 MAFLD 小鼠实验流程示意图。

（C、D）检测回肠组织中核内和胞浆 FXR 蛋白表达水平，并采用 ImageJ 软件进行定量分析（n=6）。

（E、F）回肠组织采用 FXR 和 CAMK2D 抗体进行免疫荧光染色。

比例尺：10 μm。

（G、H）采用 ImageJ 软件分别定量 FXR 核定位水平以及 FXR 与 CAMK2D 共定位程度（n=6）。

（I、J）采用 RT-qPCR 检测回肠组织中 Fgf15、Fabp6、Osta 和 Ostb mRNA 表达变化（n=6）。

数据表示为均值 ± SEM。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。

五味子甲素通过胆汁酸环境依赖性的方式差异调控肥胖和MAFLD中的FXR信号

由于前期研究发现 Sch A 能够结合 FXR，并且在肥胖和 MAFLD 模型中产生不同的 FXR 调控效应，研究团队进一步分析了两种疾病状态下胆汁酸谱的差异，以解释 Sch A 的“双向调节”机制。

FXR 是维持胆汁酸稳态的重要核受体，其主要功能包括抑制胆汁酸合成、促进胆汁酸转运和排泄，以及调节肠肝循环。因此，研究人员首先通过靶向胆汁酸代谢组学分析，比较 Sch A 对 DIO 和 MAFLD 小鼠胆汁酸组成的影响。

结果显示，DIO 和 MAFLD 小鼠在 Sch A 干预后呈现完全不同的胆汁酸变化模式。

在 DIO 小鼠中，Sch A 显著增加血清结合型胆汁酸水平，尤其是牛磺β-鼠胆酸（tauro-β-muricholic acid，TβMCA）和牛磺胆酸（taurocholic acid，TCA），同时降低粪便胆汁酸水平。

而在 MAFLD 小鼠中，Sch A 则降低血清结合型胆汁酸水平，尤其是 TβMCA 和 TCA，同时显著促进胆汁酸通过粪便排出。

相比之下，Fex 作为经典肠道 FXR 激动剂，在两种疾病模型中均表现出降低血清胆汁酸、增加粪便胆汁酸排出的作用，这与其持续激活 FXR 的作用特点一致。

由于 TβMCA 是已知的 FXR 拮抗剂，而 TCA 不具有明显 FXR 激动作用，研究团队推测，在肥胖状态下，Sch A 可能通过增加循环中的 TβMCA 抑制肝脏和肠道 FXR；而在 MAFLD 条件下，则可能直接激活肠道 FXR。

进一步检测发现，在 DIO 小鼠中，Sch A 明显提高肝脏胆汁酸合成关键酶水平，包括胆固醇 7α-羟化酶（cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1）和固醇 12α-羟化酶（sterol 12α-hydroxylase，CYP8B1）的表达。

与此同时，小异二聚体伴侣蛋白（small heterodimer partner，Shp）表达下降，血清肠源性 FXR 靶基因产物成纤维细胞生长因子 15（fibroblast growth factor 15，FGF15）水平降低，提示 Sch A 在 DIO 状态下抑制了肝脏和肠道 FXR 活性。

相反，在 MAFLD 小鼠中，Sch A 降低 CYP7A1 和 CYP8B1 的 mRNA 及蛋白表达，但对 Shp 表达没有明显影响。同时，血清 FGF15 水平升高，提示 Sch A 主要激活肠道 FXR，而非肝脏 FXR 信号。

为了进一步观察胆汁酸在组织中的空间分布变化，研究人员采用脱附电喷雾电离质谱成像技术（desorption electrospray ionization mass spectrometry imaging，DESI-MSI）检测回肠组织中 TCA/TβMCA（m/z=514.3）的分布。

结果显示，在 DIO 小鼠中，Sch A 显著提高回肠组织 TCA/TβMCA 信号强度，其平均水平约为对照组的 3 倍；而在 MAFLD 小鼠中，Sch A 明显降低 TCA/TβMCA 信号强度，其平均水平约为对照组的 25%。Fex 则在两种模型中均降低回肠 TCA/TβMCA 信号。

综上，Sch A 能够根据疾病状态下胆汁酸环境的不同，对 FXR 进行双向调控：

• 在肥胖状态下，由于 FXR 已处于过度激活状态，Sch A 通过抑制 FXR 促进胆汁酸合成；

• 在 MAFLD 状态下，由于 FXR 信号受损，Sch A 通过激活肠道 FXR 抑制胆汁酸合成。

这一特点区别于 Fex 的单向 FXR 激动作用，体现了 Sch A 基于胆汁酸环境的精准调控模式。

图4：Sch A 在 DIO 和 MAFLD 小鼠中差异性调控胆汁酸代谢。

（A-D）给予 Sch A 处理 3 周后，小鼠血清（A、B）和回肠组织（C、D）中的胆汁酸组成及水平变化（n=6）。

（E）回肠组织中未结合型胆汁酸与结合型胆汁酸比例分析（n=6）。

（F、G）基于脱附电喷雾电离质谱成像（DESI-MSI）检测回肠组织中 TCA/TβMCA 的空间分布（F），并对其相对含量进行定量分析（G）（n=6）。

（H-K）采用 RT-qPCR 检测 MODE-K 细胞中的 Fgf15（H、J）以及 HCT116 细胞中的 FGF19（I、K）mRNA 表达变化（n=6）。

（L-O）HCT116 细胞采用 FXR 抗体进行免疫荧光染色（L、M）。比例尺：10 μm。采用 ImageJ 软件对 FXR 核定位水平进行定量分析（N、O）（n=6）。

数据表示为均值 ± SEM。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。

Sch A通过CAMK2D介导的肠道FXR激活改善MAFLD，但该作用依赖特定胆汁酸环境

为了进一步明确 Sch A 在不同胆汁酸环境下调控 FXR 的分子机制，研究团队首先分析了 DIO 和 MAFLD 小鼠回肠胆汁酸组成。

结果发现，与普通饲料小鼠相比，DIO 小鼠回肠组织中未结合型胆汁酸比例明显升高，其中鹅去氧胆酸（chenodeoxycholic acid，CDCA）和胆酸（cholic acid，CA）水平显著增加。Sch A 和 Fex 均降低 CDCA 和 CA 水平，但只有 Sch A 能显著降低 DIO 小鼠整体未结合型胆汁酸比例。

相反，MAFLD 小鼠表现出明显增加的结合型胆汁酸比例，尤其是 TCA 和 TβMCA 水平升高。Sch A 和 Fex 均能够降低 MAFLD 小鼠中的 TCA 和 TβMCA 水平，但并未改变结合型胆汁酸总体比例。

为了模拟不同疾病状态下的胆汁酸环境，研究人员分别在人源肠上皮细胞 HCT116、Caco-2 以及小鼠肠上皮细胞 MODE-K 中加入：

• CDCA 和 CA，模拟肥胖状态下富含未结合型胆汁酸的环境；

• TCA 和 TβMCA，模拟 MAFLD 状态下结合型胆汁酸升高环境。

结果显示，CDCA（1 μM）和 CA（1 μM）能够激活 FXR，并提高 FGF19/Fgf15 表达。加入 Fex 后，该作用进一步增强；然而 Sch A 并未进一步促进 FGF19/Fgf15 表达，也未促进 FXR 核转位。

研究结果提示，在肥胖状态下，由于内源性 FXR 激动剂 CDCA 和 CA 已经较高，较弱的 FXR 激动剂 Sch A 难以进一步增强 FXR 激活。

而在 TCA 和 TβMCA 处理条件下，两者能够显著抑制 FGF19/Fgf15 表达，并降低 FXR 核定位。值得注意的是，Sch A 和 Fex 均能够逆转 TCA+TβMCA 引起的 FXR 抑制，恢复 FXR 核定位和下游基因表达。

因此，Sch A 的 FXR 激活作用高度依赖胆汁酸环境：

在肥胖相关的 CDCA/CA 升高环境中，Sch A 无法进一步激活 FXR；

在 MAFLD 相关的 TCA/TβMCA 高水平环境中，Sch A 能够抵抗胆汁酸介导的 FXR 抑制，恢复 FXR 活性。

这一调控模式区别于 Fex 的持续 FXR 激活作用，进一步证明 Sch A 是一种胆汁酸环境依赖性的 FXR 调节剂。

肠道FXR和CAMK2D是五味子甲素改善MAFLD代谢表型所必需的

前面的研究表明，Sch A 在 MAFLD 模型中能够恢复肠道 FXR 活性，并促进 FXR 与 CAMK2D 相互作用。为了进一步明确肠道 FXR 以及 CAMK2D 是否是 Sch A 发挥代谢保护作用的关键因素，研究团队分别采用肠道特异性 FXR 敲除小鼠以及 Camk2d 敲低模型进行验证。

首先，研究人员构建了肠道上皮细胞特异性 FXR 敲除小鼠（intestinal epithelial cell-specific FXR knockout mice，FxrΔIN）。

具体方法为：将 Fxr flox/flox 小鼠与 Villin1-Cre（Vil1Cre）小鼠杂交，获得肠道特异性 Fxr 缺失小鼠，并给予高脂高胆固醇饮食（HFHC）诱导 MAFLD 模型，随后进行 Sch A（80 mg/kg）灌胃干预 6 周。

结果显示，在正常 FXR 表达的对照小鼠中，Sch A 能够发挥明显的代谢改善作用，包括降低体重增加、改善葡萄糖耐量、降低血浆总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、ALT 和 AST 水平，同时减少肝脏脂质沉积，并促进 FXR 靶基因 Fgf15、Fabp6 和 Osta 表达。

然而，在 FxrΔIN 小鼠中，Sch A 的保护作用几乎完全消失。

与 HFHC 对照组相比，Sch A 并未改善 FxrΔIN 小鼠的：

体重增加；

葡萄糖耐量异常；

血浆 TC、TG 水平；

肝损伤指标 ALT 和 AST；

能量消耗水平；

肝脏脂质堆积；

FXR 靶基因表达；

血清 FGF15 水平。

这些结果表明，肠道 FXR 是 Sch A 改善 MAFLD 的关键作用靶点。

进一步研究发现，在 DIO 模型中，Sch A 的代谢改善作用同样依赖于肠道 FXR 信号调节。肠道 FXR 缺失后，Sch A 对体重、葡萄糖代谢以及胰岛素敏感性的改善作用明显减弱。

CAMK2D介导Sch A诱导的FXR激活过程

由于前期实验发现 Sch A 能够促进 FXR-CAMK2D 相互作用，因此研究团队进一步验证 CAMK2D 是否参与 Sch A 对 FXR 的调控。

研究人员采用肠道 Camk2d 敲低模型进行实验。在 HFHC 饮食诱导 MAFLD 后，通过重组腺相关病毒（recombinant adeno-associated virus，rAAV）携带 shCamk2d 进行 Camk2d 敲低，并给予 Sch A 治疗。

结果显示，在 Camk2d 正常表达的小鼠中，Sch A 能够显著改善 MAFLD 表型，包括：

降低体重；

降低血清 ALT、AST；

减少肝脏脂滴积累；

改善肝脏组织学损伤。

而在 Camk2d 敲低小鼠中，Sch A 的上述保护作用明显减弱。

进一步在 HCT116 细胞中验证发现，CAMK2D 缺失能够明显降低 Sch A 对 FXR 靶基因 FGF19 的诱导作用。

免疫荧光实验进一步显示，Sch A 促进 FXR 与 CAMK2D 共定位以及 FXR 核转位的能力，在 CAMK2D 缺失条件下受到明显抑制。

这些结果证明：

Sch A 通过 CAMK2D 介导的 FXR 磷酸化和核转位激活肠道 FXR，而该过程是其改善 MAFLD 的必要机制。

图5：肠道FXR和CAMK2D是Sch A改善MAFLD代谢获益所必需的。

（A）实验流程示意图。将 Fxr^fl/fl 和 FxrΔIN 小鼠给予 HFHC 饮食诱导 MAFLD，随后口服给予 Sch A（80 mg/kg）6 周（n=5）。

（B）治疗结束后检测 Fxr^fl/fl 和 FxrΔIN 小鼠体重变化（n=5）。

（C）检测血清 ALT 水平（n=5）。

（D）检测血清 AST 水平（n=5）。

（E）代表性肝脏油红 O 染色和苏木精-伊红（H&E）染色结果。

比例尺：50 μm。

（F）实验流程示意图。给予 rAAV-shScramble 或 rAAV-shCamk2d 的小鼠接受普通饮食（CHOW）或 HFHC 饮食，当形成 MAFLD 后，继续给予 Sch A（80 mg/kg）治疗 4 周（n=6）。

（G）Sch A 治疗后 rAAV-shScramble 和 rAAV-shCamk2d 小鼠体重变化（n=6）。

（H）检测血清 ALT 水平（n=6）。

（I）检测血清 AST 水平（n=6）。

（J）代表性肝脏油红 O 染色和 H&E 染色结果。

比例尺：50 μm。

（K、L）采用 RT-qPCR 检测 HCT116 细胞中 FGF19 mRNA 表达变化（n=6）。

（M、N）HCT116 细胞采用 FXR 和 CAMK2D 抗体进行免疫荧光染色（M）。

比例尺：10 μm。

采用 ImageJ 软件对 FXR 核定位水平进行定量分析（N）（n=6）。

数据表示为均值 ± SEM。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。

肠道菌群介导Sch A调控胆汁酸-FXR轴改善代谢异常

由于前面的研究发现 Sch A 能够改变胆汁酸组成，而胆汁酸代谢高度依赖肠道菌群调节，因此研究团队进一步探索肠道微生态是否参与 Sch A 的代谢保护作用。

研究人员首先检测 Sch A 对肠道菌群组成的影响。

结果显示，Sch A 能够显著改变 DIO 和 MAFLD 小鼠的肠道菌群结构，并降低具有胆盐水解酶（bile salt hydrolase，BSH）活性的乳酸杆菌（Lactobacillus）丰度。

BSH 能够催化结合型胆汁酸去结合化，促进结合型胆汁酸转化为未结合型胆汁酸，因此 Sch A 对 BSH 阳性菌的抑制可能是其调节胆汁酸谱的重要机制。

为了验证菌群变化是否直接参与 Sch A 的作用，研究团队进行了粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）实验。

具体而言，将接受 Sch A 治疗或未治疗小鼠的粪菌移植至抗生素处理后的受体小鼠中。

结果发现：

来自 Sch A 治疗供体的小鼠粪菌能够部分复制 Sch A 的代谢改善作用，包括降低体重增加、减少肝脏脂质沉积，并改善 FXR 信号变化。

这一结果提示，Sch A 对代谢疾病的改善作用至少部分依赖于肠道菌群介导的代谢重塑。

肠道菌群介导五味子甲素调控胆汁酸-FXR轴改善肥胖代谢异常

虽然前期研究发现 Sch A 在肥胖模型中能够抑制肠道 FXR 活性，但其具体机制尚不明确。考虑到 Sch A 可增加肥胖小鼠肠道结合型胆汁酸水平，而结合型胆汁酸主要受到表达胆盐水解酶（bile salt hydrolase，BSH）的肠道菌群调控，因此研究团队进一步探索肠道微生态是否参与 Sch A 对 FXR 信号的调节。

研究人员分别对接受 Sch A 或 Vehicle 处理的 DIO 和 MAFLD 小鼠粪便进行 16S rRNA 测序。

主坐标分析（principal coordinate analysis，PCoA）显示，在 DIO 和 MAFLD 两种模型中，Sch A 处理组与 Vehicle 组的肠道菌群组成均出现明显分离，提示 Sch A 能够改变肠道微生态结构。

进一步分析发现，在 DIO 小鼠中，Sch A 显著降低了具有 BSH 表达能力的厚壁菌门（Firmicutes），尤其是乳酸杆菌属（Lactobacillus）的丰度。

其中，Lactobacillus johnsonii 和 Lactobacillus reuteri 两个菌种下降最为明显。

然而，在 MAFLD 小鼠中，Sch A 并未引起类似的乳酸杆菌减少现象。

体外培养实验进一步证实，Sch A 能够以剂量依赖性的方式抑制 L. johnsonii 和 L. reuteri 的生长。功能实验显示，DIO 小鼠接受 Sch A 后，BSH 活性明显下降，同时血清结合型胆汁酸比例升高；而在 MAFLD 小鼠中，Sch A 对 BSH 活性及结合型胆汁酸比例没有明显影响。

这些结果提示：

在肥胖状态下，Sch A 通过减少 BSH 表达菌群，降低结合型胆汁酸去结合化过程，从而增加结合型胆汁酸水平，并进一步抑制过度激活的 FXR 信号。

而在 MAFLD 状态下，Sch A 的作用并不依赖这一菌群机制。

图6：Sch A 在肥胖小鼠中降低表达BSH的肠道菌群丰度，而在MAFLD小鼠中无明显影响。

（A、B）采用 16S rRNA 测序分析 Sch A 处理或 Vehicle 处理后的 DIO 和 MAFLD 小鼠粪便菌群组成，通过主坐标分析（PCoA）展示菌群结构差异。

（C、D）分析不同处理条件下菌门水平的菌群变化。

（E、F）分析属水平乳酸杆菌属（Lactobacillus）的丰度变化。

（G、H）分析种水平 Lactobacillus johnsonii 和 Lactobacillus reuteri 的丰度变化。

（I、J）体外培养条件下，检测不同浓度 Sch A 对 L. johnsonii 和 L. reuteri 生长的影响。

（K、L）检测 DIO 和 MAFLD 小鼠接受 Sch A 后肠道 BSH 活性变化。

结果显示，Sch A 可降低 DIO 小鼠中 BSH 表达菌群及 BSH 活性，但该变化未见于 MAFLD 小鼠。

粪菌移植进一步验证肠道菌群参与Sch A改善肥胖，但并非MAFLD主要机制

为了进一步明确肠道菌群变化是否直接介导 Sch A 的代谢改善作用，研究团队进行了粪菌移植（fecal microbiota transplantation，FMT）实验。

研究人员首先利用抗生素混合物（antibiotic cocktail，ABX）清除受体小鼠自身菌群，然后将 Sch A 处理或 Vehicle 处理供体小鼠的粪菌移植至受体小鼠体内。

结果显示：

接受 Sch A 处理 DIO 小鼠粪菌移植的受体小鼠，与 Vehicle 供体组相比，表现出明显的代谢改善：

体重下降；

葡萄糖耐量改善；

胰岛素敏感性增强；

血清 TG、TC 降低；

HDL-C 升高；

能量消耗增加；

肝脏脂质沉积减少；

eWAT、iWAT 和 BAT 脂肪堆积减少。

与此同时，这些接受 Sch A-DIO 粪菌移植的小鼠还出现：

回肠 FXR/Lamin B1 比值降低；

肠道和肝脏 FXR 核定位下降；

FXR 靶基因 Fgf15、Fabp6、Osta 表达降低；

血清 FGF15 水平下降；

血清胆汁酸水平升高。

上述结果说明，Sch A 在肥胖模型中的作用可以通过菌群重塑被部分传递，提示肠道菌群-胆汁酸-FXR轴是其重要作用机制。

然而，在 MAFLD 模型中，情况有所不同。

接受 Sch A-MAFLD 粪菌移植的小鼠并未表现出明显代谢改善，也未出现 FXR 核定位、FXR 靶基因表达、FGF15 水平或胆汁酸水平的明显变化。

因此，研究认为：

肥胖模型中，Sch A 的作用主要依赖肠道菌群介导的胆汁酸重塑；

MAFLD 模型中，Sch A 的作用主要依赖 FXR-CAMK2D 信号调节，而非可转移的菌群机制。

图7：粪菌移植验证肠道菌群参与Sch A介导的代谢改善作用。

（A、B）实验流程示意图。HFD 或 HFHC 饲养小鼠分别接受 Vehicle 或 Sch A（80 mg/kg）治疗 3 周。随后，将接受或未接受 Sch A 治疗供体小鼠的粪菌移植至抗生素处理后的受体小鼠中（n=5）。

（C、D）FMT 后受体小鼠体重变化（n=5）。

（E）代表性肝脏油红 O 染色结果。

比例尺：50 μm。

（F、G）检测回肠组织核蛋白和胞浆 FXR 蛋白表达，并采用 ImageJ 软件进行定量分析（n=5）。

（H、I）回肠组织采用 FXR 和 CAMK2D 抗体进行免疫荧光染色。

比例尺：10 μm。

采用 ImageJ 软件定量 FXR 核定位以及 FXR-CAMK2D 共定位水平（n=5）。

（L、M）检测血清胆汁酸组成及水平变化。

数据表示为均值 ± SEM。*P＜0.05，**P＜0.01，***P＜0.001。

机制模式总结：五味子甲素根据胆汁酸环境动态调控肠道FXR信号

综合上述研究结果，作者提出 Sch A 调控肥胖和 MAFLD 的核心机制模型。

在肥胖状态下：

由于肠道中未结合型胆汁酸（如 CDCA、CA）升高，FXR 已处于较高激活状态。

Sch A 并不会进一步增强 FXR，而是通过减少 BSH 表达乳酸杆菌，增加结合型胆汁酸水平，从而间接抑制肠道 FXR-FGF15 信号。

FXR 抑制解除后，肝脏胆汁酸合成增强，并促进能量消耗和产热，从而改善肥胖表型。

而在 MAFLD 状态下：

由于结合型胆汁酸（尤其 TβMCA 和 TCA）升高，FXR 信号受到抑制。

Sch A 能够直接结合 FXR，并促进 CAMK2D 介导的 FXR 磷酸化和核转位，恢复肠道 FXR 信号，改善脂质代谢和肝脏损伤。

图8：五味子甲素通过胆汁酸环境依赖性的方式调控肠道FXR改善肥胖和MAFLD的机制示意图。

【贡献】★★★★★

本研究证明，五味子甲素（Sch A）能够通过胆汁酸环境依赖性的方式调节肠道 FXR 信号，从而改善肥胖和代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MAFLD）。

在肥胖状态下，Sch A 通过重塑肠道菌群-BSH-结合型胆汁酸轴，间接抑制肠道 FXR 信号，促进胆汁酸合成并增强能量消耗。

而在 MAFLD 状态下，Sch A 能够直接作用于 FXR，并促进 CAMK2D 依赖性的 FXR 磷酸化和核转位，在富含结合型胆汁酸的抑制性环境中恢复肠道 FXR 活性。

研究结果提示，对于代谢疾病相关 FXR 靶向治疗而言，单纯追求 FXR 激活可能并非最佳策略，根据疾病状态和胆汁酸环境进行适应性调控可能具有更重要的意义。

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