肥胖是全球健康难题，显著增加心血管疾病（CVD）负担，而血管内皮功能障碍（ED）是肥胖相关CVD的早期关键病理改变，也是重要治疗靶点。肥胖人群存在代谢异质性，分为代谢健康型肥胖（MHO）和代谢不健康型肥胖（MUO），MHO人群虽初期无明显心血管代谢风险因素（高血压、高血糖、血脂异常等），但其患心血管疾病风险仍高于代谢健康非肥胖人群，且该风险与ED密切相关。

胆汁酸（BAs）作为关键代谢调节因子，可通过肠肝循环和全身信号传导影响肥胖相关疾病。其核受体法尼醇X受体（FXR）在血管内皮细胞（ECs）中表达，与CVD相关，但BAs对人血管及相关模型的具体影响仍需深入研究。

图1. 技术路线图

本研究首先纳入了213例非高血压肥胖（NHO）患者（BMI≥30kg/m²且血压＜140/90 mm/Hg），根据代谢综合征指标，分为MHO组（≤1项代谢综合征指标）和MUO组（＞1项代谢综合征指标）。在MUO组中ED较MHO组更严重，但两组ED特征相似，且ED与多数传统心血管风险因素（如BMI、腰围、体脂率等）无显著相关性，仅MUO组中ED与BMI、腰围、内脏脂肪面积呈负相关；交互分析显示代谢健康状态（MHO/MUO）未显著改变ED与传统风险因素的关系，表明即使是代谢健康型肥胖也需要时刻关注自身心血管健康问题。

图2. 非高血压肥胖症患者的血管特征

通过Q300全定量代谢组学对患者血清样本进行代谢物测定，分析结果显示Q1-Q4组（内皮功能障碍严重程度，Q1组最轻、Q4组最重）代谢差异显著，VIP评分和S-plot均表明鹅去氧胆酸（CDCA）是与ED关联最强的代谢物，Q1组CDCA水平显著高于Q4组。CDCA水平与内皮依赖性舒张功能呈正相关，且在MHO、MUO、NHO全体组中均成立；13种可量化BAs中，仅CDCA和胆酸（CA）与ED指标持续相关。表明胆汁酸，尤其是CDCA可作为肥胖诱导的ED的关键调节因子。

图3. 胆汁酸（尤其是CDCA）与肥胖引起的内皮功能障碍有关

基于上述研究结果中CDCA等胆汁酸水平的变化，进一步探究BAs及其关键受体TGR5和FXR在内皮依赖性血管舒张中的作用。通过离体线肌图评估33例非肥胖高血压（NHO）患者小动脉，发现FXR激动剂（GW4064）及激活FXR的BAs（如CDCA、TCDCA）对血管舒张有较强刺激作用，其中TCDCA效果最显著；在高脂饮食诱导的DIO小鼠模型中，GW4064和TCDCA可同样有效缓解肥胖诱导的内皮功能障碍。

图4.TCDCA对肥胖内皮功能障碍的保护作用

①TCDCA-FXR-ATF4轴调控代谢通路

接下来探究了TCDCA缓解肥胖诱导内皮功能障碍的关键靶点，对TCDCA处理的人脐静脉内皮细胞（HUVECs）进行RNA-seq分析，发现甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢等氨基酸代谢途径被显著激活。进一步与GW4064（FXR激动剂）处理组的RNA-seq数据比对，发现73个共同上调基因，主要涉及丝氨酸生物合成（PHGDH、PSAT1、SHMT2）和一碳代谢（ALDH1L2、MTHFD2），且siRNA敲低实验表明TCDCA主要通过FXR（而非TGR5）调控这些代谢基因。

ATF4是丝氨酸/一碳代谢基因的转录调控因子，siATF4可阻断TCDCA对PHGDH、PSAT1、SHMT2的上调作用；CUT&TAG和ChIP-qPCR分析显示，TCDCA可增强FXR在ATF4启动子区的结合。

②PHB1对FXR-ATF4轴的调控

进一步针对FXR-ATF4调控分子机制进行研究，筛选FXR互作蛋白，发现PHB1与未激活FXR结合，TCDCA减少二者互作。免疫荧光显示，正常条件下FXR与PHB1在细胞核共定位，TCDCA减少了PHB1核富集。CUT&TAG和ChIP-qPCR结果证实，FXR和PHB1在ATF4启动子处共定位，且TCDCA减少PHB1与启动子结合。表明PHB1通过结合FXR抑制ATF4转录，TCDCA可解除该抑制。此外，肥胖患者动脉中PHB1上调，敲低PHB1也改善了肥胖小鼠内皮依赖性舒张功能。

图5. PHB1与FXR结合抑制ATF4转录

③丝氨酸/一碳代谢与氧化还原平衡

[U-¹³C₆] 葡萄糖示踪显示，TCDCA提高了内皮细胞m+3丝氨酸、m+2甘氨酸和m+2谷胱甘肽（GSH）水平，棕榈酸（PA）则降低这些代谢物，TCDCA可逆转PA的抑制作用。同时，TCDCA降低PA诱导的HUVECs线粒体ROS生成，增加NAD (P) H和NO水平；siFXR或siATF4可阻断TCDCA的上述效应，siTGR5无影响，证实TCDCA通过FXR-ATF4调控代谢，维持氧化还原平衡和NO释放。

图6. TCDCA驱动丝氨酸和一碳代谢调节氧化还原动态平衡

基于上述研究中FXR在肥胖诱导的内皮功能障碍（ED）中起核心作用，进一步在小鼠模型进行了验证。内皮特异性FXR敲除（Nr1h4^ΔEC）可加重小鼠ED和高血压，且阻断VSG（减重手术）对ED和高血压的改善作用；内皮特异性FXR过表达（AAV9-Nr1h4）可缓解小鼠ED，且与VSG有协同作用，表明VSG的治疗效果依赖内皮FXR。

在TCDCA治疗中，TCDCA无法改善Nr1h4^ΔEC小鼠ED和高血压，也不能调节线粒体ROS和NO水平；而Nr1h4^f/f小鼠中TCDCA的治疗作用显著，证明FXR是TCDCA发挥作用的必需条件。

图7. FXR在减重手术缓解肥胖诱导内皮功能障碍中的重要作用

在ob/ob和db/db肥胖或糖尿病小鼠模型中，TCDCA同样有效缓解ED和高血压，且不影响体重和糖耐量。此外，TCDCA改善ob/ob小鼠心脏功能，对心脏和肾脏重构有一定作用，还能减少ApoE^−/−（载脂蛋白E缺陷型动脉粥样硬化模型）小鼠动脉粥样硬化病变面积。综上结果表明TCDCA在不同肥胖模型中有效保护小鼠免受肥胖相关ED、高血压及动脉粥样硬化的影响。

图8. TCDCA在不同肥胖小鼠中的疗效

TCDCA通过激活内皮FXR，解除PHB1对FXR的抑制，促进ATF4转录，进而上调丝氨酸/一碳代谢关键基因，增加GSH和NAD (P) H生成，维持氧化还原平衡，促进NO释放，最终改善ED，揭示了 “TCDCA-FXR-PHB1-ATF4-丝氨酸/一碳代谢” 轴在肥胖相关ED中的作用，为早期识别肥胖人群心血管风险（CDCA 检测）和开发靶向治疗药物提供了新策略，有助于延缓该人群高血压及CVD的发生。

参考文献

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