高脂飲食對非酒精性脂肪肝影響機制研究進展

秦艷 張晾 潘杰

隨著生活水平和生活習慣的改變，人們攝入高脂肪高熱量的食物增多導致肥胖，并伴發心血管疾病、高血壓、代謝綜合癥甚至癌癥。肝臟是脂肪代謝的主要場所，長期高脂膳食會使肝臟攝取脂肪增多，酯化作用加強，當脂肪過載并出現代謝障礙時，未被氧化的脂質會沉積在肝細胞內，導致肝細胞發生脂肪變性。目前，非酒精因素引起的脂肪肝的發病率逐年上升，發病年輕化趨勢明顯，已成為全球性的公共健康問題。

當肝細胞內的脂質超過肝濕重的5%，或組織學上每單位面積有1/3以上的肝細胞脂肪變性時，稱為脂肪肝，脂肪肝分為酒精性脂肪肝（alcoholic fatty liver disease，AFLD）和非酒精性脂肪肝（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）。NAFLD最早由Ludwig在1980年命名，指與過量飲酒無關的臨床綜合征，主要病理改變是肝細胞彌漫性脂肪變性和脂肪堆積，隨病情的發展可表現為單純性脂肪肝、脂肪性肝炎、肝纖維化和脂肪性肝硬化，NAFLD還可能發展為肝癌[1]。本病并發于與胰島素抵抗（insulin resistance，IR）有關的肥胖、2型糖尿病和高脂血癥等代謝綜合癥[2]。

一、高脂飲食引起胰島素抵抗

最近的研究表明，幾乎所有的NAFLD患者都存在周圍組織和肝臟的胰島素抵抗。IR和肥胖會使脂肪中的游離脂肪酸（free fatty acid，FFA）釋放增加。高脂飲食狀態下，血漿FFA濃度升高，進入肝臟的FFA增多，過量的FFA（內源性或外源性）在肝內積聚是肝臟發生脂肪變性的激發因素。

過多FFA致胰島素抵抗的機制：（1）FFA可使胰島素信號傳導通路發生障礙，胰島素受體底物-1（insulin receptor substrate，IRS-1）的307位絲氨酸磷酸化，影響了正常的酪氨酸磷酸化，磷脂酰肌醇3激酶（phosphoinositol 3-kinase，PI3K）活性下降[3]，激活JNK途徑，胰島素信號轉導途徑受阻；（2）FFA可刺激胰島β細胞分泌胰島素增多；（3）胰島素介導的葡萄糖攝取和利用率下降：血液中升高的FFA可導致乙酰CoA和檸檬酸含量增高，乙酰CoA變構地抑制丙酮酸脫氫酶的活性，從而抑制葡萄糖氧化；此外，血漿中的高FFA使肌肉FFA氧化增加，使葡萄糖非氧化利用減少[4]；（4）促進肝糖異生：增高的FFA氧化增加，使ATP和NADH的產生增加，從而激活丙酮酸羧化酶，使肝糖產生增加[5]。因此，過高的FFA使胰島素抵抗發生的危險性增加[6]。

發生IR時，胰島素對脂肪分解的抑制作用減弱，脂肪組織酯解能力增加，儲脂能力下降，造成脂肪的異位堆積，肝臟的脂肪沉積使其對額外的打擊（如活性氧）敏感性升高，易于發生更嚴重的肝細胞損傷，而且異位脂質沉積也可加重胰島素抵抗。

二、脂肪酸代謝

高效的脂肪酸β氧化對減少肝臟中的脂肪堆積和肝外組織的能量儲存是必要的。介導脂肪酸進入肝臟細胞的結合蛋白和轉運蛋白，脂肪酸代謝關鍵調控因子及其控制的關鍵酶，在脂肪酸氧化中都起重要作用。在高脂喂養條件下其表達和功能發生異常，造成脂肪酸代謝紊亂是脂質在肝臟異常累積的主要原因之一。

（一）脂肪酸結合蛋白 中短鏈脂肪酸可以直接進入線粒體，而長鏈脂肪酸需在胞漿中與脂肪酸結合蛋白（fatty acid-binding protein，FABP）結合后，通過膜受體進入線粒體、微粒體等場所進行代謝。作為過氧化物增殖激活受體α（peroxisome proliferator activated receptor alpha，PPARα）的天然配體，長鏈脂肪酸可直接激活PPARα，而PPARα可以啟動FABP的基因轉錄，促進脂肪酸的代謝[7]。

（二）肉堿棕櫚酰轉移酶Ⅰ 位于線粒體外膜內層的肉堿棕櫚酰轉移酶Ⅰ（carnitine palmitoyltransferaseⅠ，CPTⅠ）是脂酰CoA進入線粒體進行β氧化的限速酶。肝臟特異性CPTⅠ活性的表達受PPARα誘導，調控脂肪酸向線粒體內的轉運，而PPARγ會下調CPTⅠ的表達。高脂飲食可使肌肉和脂肪組織CPTⅠ mRNA表達減少[8]，而PPARα mRNA激動劑則可使CPTⅠmRNA表達明顯增加[2，9]。

（三）PPARα 目前，認為PPARα活化對控制NAFLD的發生發展是有益的。PPARα的作用如下：（1）降低中性脂質在高密度脂蛋白和極低密度脂蛋白之間的交換，促進低密度脂蛋白的清除；（2）增加脂蛋白酯酶的活性，促進甘油三酯（triglyceride，TG）的分解；（3）調控β氧化過程中脂肪酸代謝酶的基因轉錄，例如：酰基CoA合成酶（acyl-CoA synthase，ACS）、酰基 CoA 氧化酶（acyl-CoA oxidase，ACO）、CPTⅠ、細胞色素 4A（cytochrome 4A，CYP4A）、解耦聯蛋白（uncoupling protein，UCP）等[10]，上調脂肪酸氧化相關蛋白的基因表達，下調脂質合成的基因。Everett[11]等用PPARα基因敲除鼠模型研究發現，實驗鼠出現了嚴重的脂質代謝紊亂，影響了肝臟線粒體和過氧化物酶體的β氧化代謝，肝臟出現明顯的脂質沉積，造成肝細胞脂肪變性。本課題組Zou等的實驗中也發現，高脂喂養的apoE-/-LDLR-/-小鼠肝臟中PPARα的mRNA表達水平增加，且隨年齡增加有上升趨勢[12]。

（四）微粒體甘油三酯轉運蛋白 微粒體甘油三酯轉運蛋白（microsomal triglyceride transfer protein，MTP）在肝細胞中將TG與載脂蛋白B（apolipoprotein，apoB）結合，合成極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL），將其分泌到肝細胞外，降低肝臟脂肪病變。VLDL的形成依賴于apoB100，而IR抑制apoB100合成，致TG在肝細胞中積累[13]。

（五）解耦聯蛋白 解耦聯蛋白是線粒體內膜上的載體蛋白，可以使ATP的形成與物質的氧化解耦聯，減少ATP的生成。發生NAFLD時，UCP2的表達增加，脂肪酸氧化與ATP解耦聯，造成TG形成時所需的能量供應減少，降低了肝臟中脂質積累，同時氧化也使肝臟中的脂肪酸含量降低，減少TG的形成。但是隨著氧化持續不斷地進行，會產生一些超氧化物、H2O2等[14]，這些活性氧基團（reactive oxygen species，ROS）會破壞線粒體中裸露的mDNA，造成氧化應激，影響線粒體的功能，增加肝細胞對二次打擊的敏感性，加重NAFLD的發展。因此UCP2在NAFLD發生發展中起著雙刃劍的作用[7]。

（六）固醇調節元件結合蛋白-1c 胰島素通過上調固醇調節元件結合蛋白-1c（sterol regulatory element binding protein-1c，SREBP-1c）調節著脂肪酸合成所有基因的表達，SREBP-1c被酶解激活后進入細胞核，啟動乙酰CoA羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）、脂肪酸合酶（fatty acid synthesis，FAS）等基因表達，脂質合成增加，當超過自身的代謝能力時，TG在肝臟中累積，加速NAFLD的形成與發展。本實驗室毛劉鋒等實驗結果表明，高脂飲食聯合STZ誘導的2型糖尿病小鼠肝臟SREBP-1c表達增加，同時FAS和ACCα的表達也顯著增高[13]。

三、脂質過氧化

脂肪肝主要由損傷線粒體氧化引起的。從血漿中吸收進入肝臟細胞的FFA作為PPARα的天然配體，可激活PPARα上調FFA在線粒體、微粒體和過氧化物酶體中的氧化。氧化過程中細胞色素氧化酶能夠將電子傳遞給氧形成少量ROS，這些ROS可被細胞自身的抗氧化物質如還原型谷胱甘肽等抵消。高脂飲食增加了血清中的FFA，伴隨著肝臟中β氧化作用加強，會產生更多ROS，當其超過細胞自身的抗氧化能力時，即可氧化不飽和脂肪酸，造成脂質過氧化，丙二醛（malondialdehyde，MDA）和 4-羥基壬烯醛（4-Hydroxynonenal，4-HNE）是脂質過氧化的標志，MDA參與脂肪性肝炎的發生，HNE則趨化中性粒細胞，增加炎癥細胞浸潤，同時可激活星狀細胞，使膠原活化，促進肝纖維化，加重脂肪肝發展。

微粒體CYP2E1、CYP4A等氧化酶產生的氧化產物是ROS的主要來源。臨床和實驗數據表明，在NAFLD中的CYP2E1、CYP4A表達升高[15]。CYP4A可以直接被PPAR誘導，催化長鏈脂肪酸氧化成脂酰CoA，脂酰CoA可作為某些脂肪酸氧化酶的配體，誘導基因的表達和氧化進行，同時形成氧應激。CYP2E1是脂氧化的主要催化劑。游離脂肪酸是CYP2E1的反應底物也是其誘導劑，其通過使CYP2E1表達增加，導致大量ROS釋放[16]。

這些ROS和自由基的主要靶目標是線粒體，通過氧化線粒體膜上的多不飽和脂肪酸，使膜流動性下降，脂肪酸進行β氧化的限速酶和CPTⅠ都位于線粒體膜上，線粒體膜流動性降低，干擾了脂肪酸的氧化，抑制呼吸鏈功能，氧化產物進一步增多，形成惡性循環。此時UCP2表達會代償性增加，使氧化磷酸化解耦聯，降低ROS的產生，同時耗盡ATP，造成肝細胞凋亡甚至壞死[17]。

四、小結

針對NAFLD發生發展的可能原因，人們可以通過控制體重，減少飲食中的脂肪含量，減輕IR，降低血脂，從而減少體內脂肪的累積及對肝臟的損傷。提高胰島素敏感度的噻唑烷二酮類及二甲雙胍也可改善NAFLD患者的IR狀況[18，19]，被認為是治療NAFLD最有希望的藥物之一[20]。本文僅從高脂飲食對脂肪酸氧化的影響角度做了概括，但NAFLD的發病機制是多信號多因素組成的網絡系統，仍需不斷深入研究，才能為臨床預防和治療NAFLD提供更有力的理論依據。

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