多重“打擊”在非酒精性脂肪性肝病發(fā)病過(guò)程中的作用

200025　上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院感染科

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·綜述·

多重“打擊”在非酒精性脂肪性肝病發(fā)病過(guò)程中的作用

劉昱含謝青

200025上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬瑞金醫(yī)院感染科

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)，是指除外大量飲酒和其他明確損害肝臟的因素所致的以彌漫性肝細(xì)胞脂肪變?yōu)椴±硖卣鞯呐R床綜合征，包括單純性脂肪肝(simple fatty liver, SFL)、非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis, NASH)及其相關(guān)的肝硬化和肝細(xì)胞癌(Hepatocelluar carcinoma, HCC)。近年來(lái)，由于生活水平的提高、生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的改變以及預(yù)防措施的相對(duì)滯后等，NAFLD發(fā)病率逐年上升，成為世界性健康問(wèn)題。但是，NAFLD是遺傳、環(huán)境、代謝、應(yīng)激、炎癥等相關(guān)性肝病，其發(fā)病機(jī)制至今尚不明確，現(xiàn)就非酒精性脂肪性肝病發(fā)病機(jī)制的最新研究進(jìn)展作一綜述。

一、遺傳基因的突變

NAFLD的發(fā)生、發(fā)展受遺傳基因的調(diào)節(jié)。不同種族NAFLD發(fā)病率不同，也許在歐洲、墨西哥裔美國(guó)人NAFLD的高發(fā)病率與他們的飲食習(xí)慣和肥胖率高有關(guān)，但是并不能解釋為什么非洲裔美國(guó)人NAFLD患病率低，以及為什么一些瘦的亞洲人會(huì)發(fā)生NAFLD而肥胖的歐洲人不會(huì)。然而，遺傳基因的突變，比如基因patatin樣磷酯酶結(jié)構(gòu)域蛋白3(PNPLA3)的突變?cè)贜AFLD患病差異里起了非常重要的作用[1]。

90%的PNPLA3定位在脂滴中，除了外周脂肪組織也富集在肝細(xì)胞中，受基因LXR和SREBP-1調(diào)控，調(diào)節(jié)甘油三酯的合成和水解[2]。大量研究證實(shí)了基因PNPLA3在NAFLD發(fā)生、發(fā)展的遺傳因素中的重要性以及PNPLA3 I148M (rs738409 C/G)與肝臟脂肪變性的形成、NASH的進(jìn)展密切相關(guān)， PNPLA3 I148M可以通過(guò)抑制甘油三酯的水解提高其肝臟內(nèi)含量，促進(jìn)脂肪肝的形成，在動(dòng)物體內(nèi)過(guò)表達(dá)PNPLA3 I148M會(huì)促進(jìn)肝臟脂肪變性的發(fā)生[3,4]。另外，與脂代謝相關(guān)的基因(PPARα, MTTP, PEMT, APOC3, APOE)、與氧化應(yīng)激相關(guān)的基因(MnSOD/SOD2,GST)、與炎癥相關(guān)的基因(TNFα,IL-6)以及ADIPOQ,IRS1，IGF等其他基因的改變都是參與NAFLD發(fā)生發(fā)展的重要遺傳因素[5]。

表觀遺傳變化和microRNAs也在NAFLD發(fā)病的遺傳因素中發(fā)揮了重要作用，特別是miR-122，其次是miR-335,miR-181d和miR-10b[6]。

二、胰島素抵抗

NAFLD的發(fā)病機(jī)制中最經(jīng)典的學(xué)說(shuō)是Day和James提出的“二次打擊”學(xué)說(shuō)，其中初次打擊主要為胰島素抵抗(insulin resistance)、脂質(zhì)代謝異常和肝細(xì)胞脂質(zhì)堆積，胰島素抵抗通過(guò)促使外周脂解增加和高胰島素血癥引起肝細(xì)胞脂肪酸合成儲(chǔ)積并使肝臟對(duì)各種損害敏感，二次打擊主要為反應(yīng)性氧化代謝產(chǎn)物增多，導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化，內(nèi)毒素增加、ATP消耗、加合物形成等可引起脂肪變的肝細(xì)胞發(fā)生氣球樣變和壞死性炎癥，炎癥的持續(xù)存在不可避免會(huì)激活肝星狀細(xì)胞，啟動(dòng)肝臟的修復(fù)反應(yīng)，最后進(jìn)展到肝纖維化和肝硬化，甚至肝細(xì)胞肝癌。胰島素抵抗是貫穿在NAFLD發(fā)生發(fā)展中非常重要的因素，其中肥胖是胰島素抵抗與NAFLD關(guān)系中不可忽視的重要因素。大量研究闡明胰島素抵抗可以引起肝臟脂肪變性，導(dǎo)致炎癥發(fā)生。其中有研究證實(shí)，胰島素抵抗導(dǎo)致肝臟脂肪變性是由于人體AKT2突變所致[7]。也有許多研究報(bào)道，在NAFLD患者和動(dòng)物模型中，肝內(nèi)有毒脂質(zhì)如甘油二酯(DAG)、神經(jīng)酰胺等的聚集激活了新型蛋白激酶PKCε，從而影響了胰島素信號(hào)通路，導(dǎo)致胰島素抵抗，引起炎癥反應(yīng)，從而釋放細(xì)胞因子，如TNF-α和IL-6加重NAFLD和胰島素抵抗，或者IL-10和脂聯(lián)素可以補(bǔ)償這一狀態(tài)[8,9]。炎癥可以影響胰島素抵抗的葡萄糖穩(wěn)態(tài)[10]，然而肝臟內(nèi)脂質(zhì)堆積或者炎癥是否影響胰島素抵抗或者是如何影響胰島素抵抗仍然是一個(gè)沒(méi)有解決的難題。

三、肝細(xì)胞脂肪變性

肝細(xì)胞脂肪變性(steatosis)，是NAFLD發(fā)病過(guò)程的初始變化也是特征性改變，是由于肥胖或者胰島素抵抗等原因打破了脂質(zhì)代謝平衡導(dǎo)致游離脂肪酸(FFAs)增加，甘油三酯堆積所致，肝細(xì)胞長(zhǎng)期暴露于過(guò)量的脂肪酸引起炎癥，氧化應(yīng)激增加，細(xì)胞因子釋放，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡的發(fā)生[11]。肝臟內(nèi)脂質(zhì)的堆積主要由于飲食過(guò)量攝取后血液循環(huán)中脂肪酸增加、外周脂肪組織重新分配脂肪、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如CD36和FATP等異常、以及肝臟內(nèi)合成增加、脂肪酸氧化和極低密度脂蛋白(VLDL)轉(zhuǎn)運(yùn)的相對(duì)不足等造成的，另外，先天性脂肪代謝障礙或一些基因缺陷也會(huì)造成肝臟脂肪變性[12]。脂質(zhì)代謝的紊亂如FFAs的增多與胰島素抵抗密切相關(guān)，胰島素抵抗的發(fā)生導(dǎo)致NAFLD病人體內(nèi)FFAs增加，高胰島素血癥促進(jìn)肝臟內(nèi)脂質(zhì)合成基因的表達(dá)、引起肝細(xì)胞脂肪酸合成儲(chǔ)積，增加的FFAs又可以反過(guò)來(lái)加重胰島素抵抗[13]。近來(lái)研究表明，脂滴作為一種動(dòng)態(tài)細(xì)胞器，可以通過(guò)脂質(zhì)儲(chǔ)存、蛋白質(zhì)分類(lèi)和其他的分子生物學(xué)事件幫助維持脂質(zhì)平衡[14]。肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)堆積后通過(guò)有毒脂質(zhì)分子引起脂毒性，募集Toll樣受體(TLR)、庫(kù)普弗細(xì)胞、中性粒細(xì)胞以及炎癥小體，也會(huì)引起脂質(zhì)過(guò)氧化及線粒體功能紊亂等，從而損傷肝細(xì)胞[15]。在NAFLD患者和動(dòng)物模型中的研究表明，升高的FFAs，特別是飽和FFAs，對(duì)于肝臟的脂毒性起了重要作用。飽和FFAs與其引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化應(yīng)激、線粒體功能紊亂、c-JunN-氨基末端激酶(JNK)信號(hào)通路有關(guān)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡，稱(chēng)為lipoapoptosis[16]。盡管很少有脂肪酸氧化及轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)基因突變引起肝臟脂肪變性，但是有些基因的突變會(huì)增加NAFLD的易感性，如上面所述的基因PNPLA3。

四、氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激(oxidative stress)是NAFLD疾病中從SFL進(jìn)展到NASH過(guò)程中對(duì)肝臟一個(gè)非常重要的打擊，可引起活性氧產(chǎn)物(ROS)的產(chǎn)生增多、線粒體結(jié)構(gòu)功能紊亂等。肝細(xì)胞中的脂質(zhì)積累損害線粒體功能，增加電子傳遞鏈(ETC)復(fù)合物，激活過(guò)氧化物酶體和線粒體脂肪氧化途徑，使ROS的產(chǎn)生增多、氧化磷酸化增強(qiáng)，從而導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化、促進(jìn)炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，最后肝細(xì)胞發(fā)生凋亡和壞死[17]。在此過(guò)程中，除了線粒體功能紊亂，線粒體的結(jié)構(gòu)也發(fā)生改變，包括線粒體形態(tài)改變、超微結(jié)構(gòu)病變和線粒體DNA(mtDNA)的耗減，特別是mtDNA的改變會(huì)影響線粒體功能、導(dǎo)致肝臟脂肪變性和肝細(xì)胞損害[18]。大量研究和實(shí)驗(yàn)證明，心磷脂(CL)在線粒體的氧化應(yīng)激中很重要，主要在肝臟內(nèi)代謝，位于線粒體膜，可以調(diào)節(jié)線粒體生物能學(xué)中蛋白的超微結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)或功能的異常會(huì)導(dǎo)致線粒體復(fù)合物Ⅰ機(jī)能失調(diào)，引起呼吸鏈紊亂，從而影響氧化磷酸化過(guò)程，影響線粒體功能，是氧化應(yīng)激對(duì)肝細(xì)胞損害的重要環(huán)節(jié)[19]。在NAFLD中大量研究報(bào)道細(xì)胞色素P450 2E1(CYP2E1)的水平升高，CYP2E1是一種多功能蛋白質(zhì)，可以與內(nèi)源性、外源性底物結(jié)合產(chǎn)生ROS，也會(huì)激活其他因子通路如Nrf2來(lái)防御氧化應(yīng)激反應(yīng)，但其調(diào)節(jié)肝毒性和保護(hù)肝臟的其他機(jī)制還不明了[20]。

五、炎癥

NASH的重要特征除了肝細(xì)胞脂肪變性、氣球樣變外，還有大量炎性細(xì)胞的浸潤(rùn)。在NAFLD進(jìn)展中，炎癥(inflammation)是一個(gè)全身性反應(yīng)，特別在肥胖相關(guān)的NASH發(fā)展過(guò)程中，通過(guò)激活信號(hào)通路募集粘附因子、細(xì)胞因子、趨化因子，如TNF-α、MCP-1、IL-1、IL-6、CCL2、CCL5、CXCL8/IL8等，和前列腺素等廿〔烷〕酸衍生物等打擊肝臟，引起細(xì)胞對(duì)炎癥的防御、細(xì)胞損傷和自我修復(fù)，及激活細(xì)胞死亡通路[15,21]。脂肪堆積、氧化應(yīng)激等打擊在NAFLD前期對(duì)肝細(xì)胞造成損害，損傷的肝細(xì)胞通過(guò)激活NF-κB、JNK等重要的炎癥信號(hào)通路釋放大量促炎因子；通過(guò)釋放損傷相關(guān)分子模式(DAMPs)激活TLR,TLR激活后導(dǎo)致TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18等促炎因子以及活化氧中間體釋放，促進(jìn)胰島素抵抗和脂質(zhì)代謝紊亂[22]。研究報(bào)道，脂聯(lián)素可以刺激抗炎細(xì)胞因子的分泌如IL-10、IL-1受體拮抗劑等，阻斷NF-κB的激活，抑制TNF-α、IL-6、趨化因子的釋放，有對(duì)抗炎癥的保護(hù)性作用，而NAFLD患者體內(nèi)的脂聯(lián)素水平常常是降低的[23]。NAFLD特別是肥胖相關(guān)的人群，體內(nèi)多器官長(zhǎng)期處于低水平炎癥狀態(tài)，造成代謝失衡、胰島素抵抗、啟動(dòng)免疫反應(yīng)，進(jìn)而激發(fā)肝臟內(nèi)炎癥通路的下游因子，造成損害。炎癥的持續(xù)存在不可避免會(huì)激活肝星狀細(xì)胞，啟動(dòng)肝臟的修復(fù)反應(yīng)，釋放促纖維化因子，晚期就會(huì)進(jìn)展到肝纖維化和肝硬化，甚至肝細(xì)胞肝癌。

六、其他

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是由未折疊蛋白或錯(cuò)誤折疊蛋白積聚在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活后促進(jìn)蛋白質(zhì)合成和恢復(fù)穩(wěn)態(tài)平衡，然而過(guò)多未折疊蛋白的積聚會(huì)使此過(guò)程病理化，導(dǎo)致未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)，激活NF- κB，JNK以及氧化應(yīng)激中的信號(hào)通路，發(fā)生脂質(zhì)堆積，加重胰島素抵抗，激活炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和壞死，促進(jìn)肝臟脂肪變性進(jìn)展為NASH[24,25]。

內(nèi)環(huán)境微生態(tài)失調(diào)如腸道微生物叢紊亂，可以影響卡路里及腸道營(yíng)養(yǎng)的吸收、膽汁酸代謝紊亂和產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇，調(diào)節(jié)代謝、免疫平衡、抑制炎癥，是NAFLD發(fā)展過(guò)程中越來(lái)越被重視的重要因素[26]。腸道微生物叢的紊亂使腸道屏障的滲透性增加，細(xì)菌脂多糖LPS暴露后通過(guò)與Toll樣受體如TLR4，TLR9結(jié)合激活下游信號(hào)通路，釋放TNF-α等促炎因子，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[27]。“腸-肝對(duì)話(huà)”的假說(shuō)在許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中得到驗(yàn)證，但是在人體間傳輸腸道菌群是否會(huì)促進(jìn)肝病的發(fā)生還沒(méi)有得到確切的證實(shí)。

七、總結(jié)與展望

NAFLD發(fā)病率逐年升高，迄今肝活檢病理診斷仍是診斷NAFLD的金標(biāo)準(zhǔn)，但由于其有創(chuàng)性和費(fèi)用昂貴等缺點(diǎn)，新的無(wú)創(chuàng)診斷技術(shù)特別是血清生物學(xué)標(biāo)志物有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。疾病早期SFL可通過(guò)運(yùn)動(dòng)和改變飲食結(jié)構(gòu)逆轉(zhuǎn)疾病，但當(dāng)SFL進(jìn)展到NASH甚至肝硬化、肝癌時(shí)，仍沒(méi)有特效藥物及醫(yī)療技術(shù)的有效治療，以至于NAFLD相關(guān)的肝硬化和肝癌患者越來(lái)越多，肝移植成為終末期肝病唯一的有效治療手段。

越來(lái)越多的學(xué)者支持NAFLD發(fā)生發(fā)展的“多重打擊”機(jī)制，“多重打擊”包括遺傳因素、胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝紊亂及肝細(xì)胞脂肪變性、氧化應(yīng)激、炎癥的發(fā)生、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及腸道菌群失調(diào)等，這些重要因素貫穿在NAFLD的不同發(fā)病階段，促進(jìn)NAFLD的發(fā)生發(fā)展。然而，各種打擊損傷肝臟的具體分子機(jī)制及各種打擊間的相互關(guān)系仍不十分明確。基因突變的遺傳學(xué)研究、表觀遺傳學(xué)研究開(kāi)發(fā)了研究NAFLD機(jī)制的新方向，CHIP-seq、RNAseq等高通量測(cè)序技術(shù)及生物信息學(xué)分析相結(jié)合為NAFLD機(jī)制研究提供了新的途徑，但是未來(lái)對(duì)NAFLD機(jī)制的研究仍需要更多的臨床研究和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。

對(duì)NAFLD發(fā)病過(guò)程中多重“打擊”的更好理解，對(duì)NAFLD進(jìn)展中肝臟損傷機(jī)制的更多研究探索，能夠促進(jìn)NAFLD臨床診斷技術(shù)的發(fā)展，為NAFLD的治療靶點(diǎn)及新藥開(kāi)發(fā)提供新的理論依據(jù)，從而預(yù)防SFL的發(fā)生，減少NASH階段肝臟的損害，降低晚期肝硬化甚至肝癌的死亡率。

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(本文編輯：張苗)

(收稿日期：2015-09-10)

通信作者：謝青，Email: xieqingrjh@163.com

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