非酒精性脂肪性肝病的表觀遺傳機制研究進展※

徐慧超 陳 浩 高 艷 李若瑜 張冉冉 郝健亨 劉 楊 劉晉芳 苗宇船*

（山西中醫藥大學基礎醫學院，山西 晉中 030619）

非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）在全球發病率持續升高，是一種常見的肝臟疾病，其發病機制復雜，一般認為與肥胖、血脂異常、高血壓、胰島素抵抗（insulin resistance，IR） 和2型糖尿病（Type 2 diabetes，T2DM） 等因素密切相關，被認為是肝臟的代謝綜合征表現［1］。目前，最被大眾所接受的是“二次打擊”假說。而最新的研究模型認為，多重平行打擊可能是引起NAFLD的原因：脂肪酸和代謝物促進單純性脂肪變性（SS）發展為NASH；IR加重肝臟內游離脂肪酸的沉積，激活內質網（endoplasmic reticulum，ER）和氧化應激，最終導致肝細胞的凋亡；脂肪酸還會增強肝臟IR，導致脂質堆積的惡性循環［2］。

表觀遺傳改變是科學研究的新興領域，它雖不改變DNA序列，卻可以改變基因表達，并且部分表達是可遺傳的，揭示了NAFLD發病機制的新視角。表觀遺傳修飾參與脂質代謝、IR和ER應激、線粒體損傷，氧化應激和炎癥，這些因素可以誘導肝臟脂質積累并最終引起NAFLD［3］。表觀遺傳變化與NAFLD發病機制聯系密切，研究兩者關系將為探索代謝性肝病的預防和治療方法提供思路。

1 DNA甲基化失調

DNA甲基化失調是導致NAFLD異常基因表達的主要表觀遺傳變化之一，與NAFLD發病關系密切。飲食中缺乏甲基供體容易引起脂質代謝紊亂，同時導致DNA甲基化水平下降。S-腺苷甲硫氨酸（SAM）是DNA甲基化獨特的甲基供體，其膳食來源包括葉酸，蛋氨酸，甜菜堿和膽堿等［4］。研究表明，葉酸參與調控脂肪酸合成基因的表達，葉酸缺乏可導致TG在肝臟中大量累積。甜菜堿可緩解高脂飲食誘導的脂肪肝，甜菜堿補充劑能夠促進肝臟TG的輸出，減輕NAFLD中肝臟的脂肪變性，其主要機制是減少微粒體甘油三酯轉運蛋白（MTTP）啟動子甲基化水平［5］。研究發現，甲基供體補充劑可以促進脂肪酸合酶（FASN）基因高甲基化，從而改善高脂肪蔗糖誘導的NAFLD［6］。綜上表明，體內SAM水平的平衡對生命健康至關重要。多項研究發現，子代肝功能障礙常與母親孕期高脂飲食有關［7］，孕期及哺乳期母親高脂飲食可增強后代對NAFLD的易感性［8］，提示DNA甲基化可以繼承自父母，并可遺傳給子代。

此外，大量研究表明，NAFLD的發展過程中可能發生線粒體DNA（mt DNA）甲基化的表觀遺傳改變。線粒體是活性氧（ROS）的主要來源和靶點，而氧化應激可由于質子易位，電子傳遞和ATP合成受損等原因導致細胞凋亡。線粒體編碼的NADH脫氫酶6（MT-ND6）基因是NAFLD線粒體甲基化的位點。使用來自NAFLD患者的肝活檢樣本研究發現，NASH患者中線粒體編碼的NADH脫氫酶6（MT-ND6）基因甲基化水平顯著高于單純性脂肪肝（SS）的患者，并且肝臟中MT-ND6的甲基化水平與NAFLD的嚴重程度有關，提示線粒體基因的表觀遺傳修飾在NAFLD的發展和發病機制中起關鍵作用［9］。還有研究發現了9種NAFLD相關基因甲基化的變化與脂質代謝和胰島素信號傳導關鍵酶有關［10］。可見，DNA甲基化廣泛參與了肝臟的各類代謝活動。

2 組蛋白修飾異常

組蛋白修飾是指在相關酶的作用下組蛋白修飾的過程，在NAFLD發病機制中發揮著重要作用［11］。異常的組蛋白修飾能夠促進2型糖尿病以及胰島素抵抗，可以進一步發展為NAFLD。糖尿病和胰島素抵抗可增加核轉錄因子（NF-κB） 的活性，NF-κB和HAT之間的相互作用可誘導炎癥基因表達［12］。研究證明，碳水化合物反應元件結合蛋白（Ch REBP）是一種能夠促進肝臟脂肪變性和胰島素抵抗的轉錄因子，而p300是HAT家族的成員，是NF-κB炎癥途徑中所必需的轉錄調節因子。高糖血癥誘導p300活化能夠增加Ch REBP的轉錄活性，進而調控組蛋白和非組蛋白乙酰化，激活脂肪生成基因，誘導NAFLD的產生［13］。抑制肝臟p300活性可能對治療肝臟脂肪變性有益，而特異性p300抑制劑也可能成為NAFLD的潛在治療策略。

腫瘤壞死因子（TNF-α） 和趨化因子C-C基序配體2（CCL2）是促進NAFLD發展的重要炎癥介質。Mikula等［14］在一項染色質免疫沉淀實驗中發現，肥胖小鼠中TNF-α和CCL2的組蛋白H3賴氨酸9和18乙酰化增加，表明脂肪肝中染色質水平TNF-α和CCL2的高表達與組蛋白H3乙酰化的改變有關。

SIRT1是組蛋白去乙酰化酶（HDAC）的一種，被廣泛研究。SIRT1的去乙酰化可調節參與NAFLD病理生理過程中的多種蛋白質表達，并參與調節葡萄糖穩態、抗高血脂活性、胰島素抵抗、氧化應激、抗炎活性和抗衰老活性等過程［15］。研究表明，NAFLD動物模型中SIRT1的表達顯著降低，而天然SIRT1激活劑對代謝疾病具有保護作用。若產婦長期高脂飲食，可使胎兒組蛋白H3K14的乙酰化水平升高，肝臟中SIRT1的表達減少。而在小鼠模型中，過度表達SIRT1可保護肝臟免受高脂飲食引起的 DNA損傷和代謝紊亂［16］。Pazienza等［17］研究發現，SIRT1代謝物結合組蛋白H2A1.1（一種組蛋白H2A的變體）的過表達可以保護肝細胞免于脂質積聚。以上研究表明，組蛋白修飾在肝臟保護中起到了重要作用。

3 Micro RNAs紊亂

Micro RNAs（miRs） 在人體生理及病理活動中發揮著關鍵作用，通過抑制或降解靶向RNA來調節基因表達。已知miRs通過對基因表達的微調來影響表型，并且最近miRs已被提議作為NAFLD的潛在生物標志物和治療靶點［18］。

miRs作用廣泛，不僅在脂質代謝和炎癥中發揮重要作用，在NAFLD中也發揮著表觀遺傳調節作用［19］。miR-122在調節人體肝臟葡萄糖和脂質代謝過程中起到關鍵作用。研究表明，NASH小鼠血清中miR-122水平較高，且與NASH的發病程度呈正相關。在NAFLD患者中，輕度脂肪變性患者血清和肝臟中miR-122表達水平低于嚴重脂肪變性患者；相反，輕度纖維化患者的血清和肝臟miR-122水平高于嚴重纖維化患者，因此血清miR-122水平可作為NAFLD患者肝纖維化的預測循環標志物［20］。肝臟活檢是現代NAFLD組織病理學診斷的金標準，但對人體具有創傷性。血清miR鑲板是一種無創的診斷NAFLD新技術，特異性血清miRs可用作診斷和監測NAFLD嚴重程度的無創生物標志物。

雖然NAFLD的發展受DNA甲基化、組蛋白修飾和miRs等表觀遺傳改變的調控，但研究才剛剛開始，仍然面臨著許多挑戰。NAFLD的不同階段涉及各種因素，但不同因素之間的相互作用以及它們如何影響代謝穩態尚未得到明確證明［21］。由于表觀遺傳變化經歷了跨代遺傳，因此研究中需要開發動物模型來評估表觀遺傳修飾對疾病遺傳性的影響。飲食可以通過調節表觀遺傳變化改變代謝基因表達，增加NAFLD易感性并影響后代，我們應開展更多研究，以確定飲食中用于預防和干預NAFLD的最佳藥物。近年來，miRs的出現為我們提供了無創診斷和治療的生物標志物新選擇，然而仍有許多問題需要解決，例如特定目標miRs的鑒定和傳送方式、劑量和治療時間等。此外，對于觀察到的具有保肝作用的潛在生物分子，尚需進一步的臨床試驗以評估管理的效果和安全性。

大量表觀遺傳學研究為我們探索NAFLD的發病機制提供了新的視角，為尋找科學治療策略提供思路。未來我們還需進一步研究探索表觀遺傳在肝臟脂肪變性和脂肪性肝炎中的作用機制，探索環境因素與表觀遺傳之間的作用關系，為早期診斷和靶向治療NAFLD提供理論依據，為新藥開發提供科研基礎，為臨床治療NAFLD提供有力支持。