OPG/RANKL/RANK信號通路在非酒精性脂肪性肝病進展中的作用

向 照，楊晉輝

昆明醫科大學第二附屬醫院 消化內科，昆明 650000

目前，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)已成為全球范圍內最常見的肝臟疾病，全球患病率約為25%，已成為美國肝移植第二病因[1]。近期，一項澳大利亞NAFLD患者的研究[2]表明，在即將到來的數十年內，NAFLD將持續增多，不斷增加澳大利亞醫療費用的負擔，而非酒精性脂肪性肝炎(NASH)將成為澳大利亞肝移植的主要指標。NAFLD包括一系列肥胖相關肝疾病：簡單肝細胞脂肪變、NASH、非酒精性脂肪性肝硬化，最后演變成為肝細胞癌。隨著研究的深入,“多重打擊”學說已逐漸替代了經典的“二次打擊”學說。包括神經內分泌免疫炎癥網絡在內的“多重打擊”學說認為, 胰島素抵抗、炎癥激活、線粒體功能障礙、內質網應激、脂肪組織功能障礙、脂肪酸、腸道菌群、鐵超載、飲食因素以及遺傳和表觀遺傳因素等均參與NAFLD的疾病進展[3]。研究[4]表明，調節骨細胞代謝的骨保護素(osteoprotegerin,OPG)、核因子-κB(NF-κB)受體活化因子(receptor activator of NF-κB ligand,RANKL)、NF-κB受體活化因子受體(receptor activator of NF-κB,RANK)系統，即OPG/RANKL/RANK信號通路也參與NAFLD疾病的發生發展。本文概括介紹了OPG/RANKL/RANK信號通路在NAFLD發生發展中的作用及最新研究進展。

1 OPG/RANKL/RANK信號通路成員

1.1 骨保護素(OPG) 一種可溶性糖蛋白，由間充質細胞衍生的細胞如成骨細胞和骨髓間充質干細胞分泌。與RANK和RANKL不同，OPG是腫瘤壞死因子受體超家族的一員，不具有跨膜和胞質內的結構域，OPG分子由401個氨基酸組成，包括富含半胱氨酸的N端，2個死亡結構域，含有肝素鈉結合的 C端和一個 21 個氨基酸組成的信號肽，OPG可表達于多種組織，包括成年人肺部、心臟、腎臟、肝臟、淋巴細胞、骨髓等，但在不同組織的功能仍舊未明確[5]。

1.2 NF-KB受體活化因子(RANKL) 為Ⅱ型跨膜蛋白，與腫瘤核因子超家族的腫瘤相關誘導凋亡配體(TNF related apoptosis inducing ligand,TRAIL)、Fas配體(Fasligand，Fasl)和TNF具有高度同源性。鼠類RANKL由316個氨基酸組成，35 KD(N-末端糖基化后45 KD)，鼠類與人類有83%序列相同[6]。RANKL蛋白其C端一半為鏈接點，同時有作為胞膜連接處和可溶性因子存在的跨膜蛋白部位[7]。RANKL mRNA可在腦、心、腎、骨骼肌和鼠胚胎上皮檢測到，已被認為是E15軟骨細胞所特有[7-8]。

1.3 NF-KB受體活化因子受體(RANK) RANK為I型跨膜蛋白，在細胞表面形成一個三聚體。由616個氨基酸組成，383個氨基酸構成細胞內區域[9]。信號轉導由調節蛋白腫瘤壞死因子相關因子(TRAFs)調節。TRAFs已知6種(1-6)[10]，TRAFs6在RANK的信號轉導途徑中最為重要[11]。RANK廣泛表達，在心、肺、腦、骨骼肌、腎、肝、皮膚系統都有信號轉導的發現[9-12]。

2 OPG/RANKL/RANK激活NF-κB形成炎癥因子

在肝細胞中，RANKL與RANK結合后，激活絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase, MAPK)-c-Jun 氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)-抑制性κB激酶(inhibitor of unclear factor kappa-B kinase, IKK)通路，進而激活NF-κB，調節炎癥因子的生成[13]。MAPK信號通路是生物體內重要的信號轉導系統之一，參與細胞生長、發育、分裂和分化等多種生理及病理過程。MAPK 信號轉導是以三級激酶級聯的方式進行的，MAPK家族的信號通路主要包括ERK、JNK端激酶/SAPK、P38MAPK 以及 ERK5/BMK1四條途徑[14]。NF-κB是一個具有轉錄調節作用的蛋白家族，在NAFLD中通過參與炎癥因子生成導致胰島素抵抗和線粒體功能障礙、內質網應激。

2.1 NF-κB調節炎癥因子生成引起胰島素抵抗 正常情況下，胞質內NF-κB與抑制性κB蛋白(inhibitor of κB,IκB)結合，當肝細胞受損時，胞內出現少量炎癥因子如TNF α、IL-2，在炎癥因子的刺激下，IκB的激酶IKKβ被激活，引起IκB蛋白中的絲氨酸磷酸化，NF-κB進入胞核，與基因組DNA結合，調節炎癥因子的生成，炎癥因子生成增加，最終引起胰島素抵抗[15]。

2.2 NF-κB引起線粒體功能障礙、內質網應激 NF-κB參與線粒體功能障礙已知以下兩條路徑：血清內大量非酯化脂肪酸集聚，激活肝細胞內非酯化脂肪酸敏感的NF-κB-Orai1(細胞跨膜蛋白的一種)通道，Orai1通道被激活，線粒體外大量Ca2+進入，引起線粒體壓力增高，活性氧(ROS)聚集，從而造成線粒體氧化應激反應增高，線粒體功能受損。而在此過程中NF-κB參與Orai1蛋白的生成調節[16]。另一方面，增加的ROS刺激半胱氨酸分子氧化，IκB的谷胱甘肽和P50的S-谷胱甘肽激活NF-κB并轉錄特定的基因。

進一步大量激活IκB激酶復合體，從而引起磷酸化和泛素化，降解IκB蛋白，釋放NF-κB二聚體，緊接著進入細胞核，與特定DNA序列結合，促進目的基因如IL-2、IL-6、IL-8的轉錄[17]。激活NF-κB使肝細胞線粒體膜損傷, 導致呼吸鏈功能受損, 線粒體結構破壞和功能障礙, 最終引發肝細胞炎性壞死和肝纖維化[18]。ROS聚集，ROS作為內質網壓力平衡的重要維持條件之一，促使內質網壓力增加，造成內質網應激[16]。ROS與NF-κB蛋白作用明顯形成了一個惡性循環，而有相關研究[19]表明，NF-κB目的基因在大量聚集ROS的同時也在通過減少ROS從而提高細胞存活率。

胰島素抵抗、線粒體功能障礙、內質網應激都是NAFLD發病的重要機制，NF-κB作為調節蛋白有重要作用。目前，針對NF-κB的治療，常通過過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors,PPARs)和法尼醇X受體(farnesoid X receptor,FXR)激活劑而起作用，減少炎癥因子的生成。結合激活配體后，PPARs和FXR通過與細胞核內視黃酸X受體(retinoic X receptor ,RXR)結合形成異二聚體，分別與PPARs反應要素、FXR反應要素結合調節基因轉錄，減少NF-κB及其通路的激活。PPARs屬于由鏈激活轉錄的核內激素受體超家族，包括 PPARβ/δ、PPARα and PPARγ，主要調節脂肪酸的攝取和氧化、脂質和碳水化合物代謝、血管生物學、炎癥、細胞增殖和衰老有關的基因；FXR也屬于核內受體，是膽汁酸敏感的轉錄因子，在調節各種代謝過程中起著必不可少的作用[20-21]。目前，PPARs、FXR激活劑依然是治療NAFLD的熱點[22]。與PPARs、FXR激活劑不同，阻斷OPG/RANKL/RANK通路可以直接減少NF-κB的形成，是NAFLD治療的潛在靶點。

3 OPG參與肝細胞凋亡調節、脂質代謝

OPG在代謝紊亂相關疾病中已有研究，實驗發現，OPG常規結合與其有高度相似性的RANKL，但偶爾也會結合與其低相似性的TRAIL[23]。OPG的選擇性結合主要與溫度敏感性有關。即OPG除作為RANKL的可溶性受體外，也是TRAIL的可溶性受體，TRAIL是一種與肝細胞凋亡相關的誘導物，OPG與其結合后減少幾種相關細胞的凋亡，而肝細胞凋亡在NAFLD從肝細胞脂肪變到NASH中具有關鍵作用，文章還提到OPG是肝細胞脂質代謝的重要調節因子，OPG與肝細胞內脂質的聚集正相關，促使肝細胞脂肪變[4]。然而，肥胖和胰島素抵抗動物以及NAFLD患者的肝臟中OPG的表達被下調，OPG基因敲除小鼠的體內脂肪和TG的蓄積以及肝臟脂肪的生成降低，關于肥胖和(或)NAFLD受試者OPG“反常”下調的原因尚不清楚[24]。盡管OPG在肝細胞脂肪變中的調節作用仍存在爭議，但其參與NAFLD的發生發展卻毋庸置疑，OPG在OPG/RANKL/RANK信號通路中研究較多，尤其是NAFLD及代謝紊亂疾病，有望成為NAFLD診斷新指標和治療新靶點。

4 RANKL在NAFLD中的作用

在NAFLD中，通過RANKL/RANK通路生成NF-κB，從而產生炎癥因子，促使肝細胞由脂肪變發展為肝細胞炎癥。然而，實驗發現，體內長期高水平RANKL可以減輕促炎癥因子反應，另外，當內毒素進入體內發生作用時也可減輕內毒素的作用[25]。可見，RANKL可單獨用于抑制炎癥反應。由于大多數NAFLD患者常同時合并其他疾病，RANKL的研究也多見于NAFLD合并骨代謝病，有研究[26-28]顯示，RANKL作為輔助診斷NAFLD的指標，可預測骨代謝疾病變化，有望用于治療骨代謝疾病。實驗[13]表明，RANKL除了參與骨代謝和免疫反應外，在其他器官組織如乳腺、血管、肝臟的生理過程及乳腺癌、肺癌、多發性骨髓瘤等腫瘤的代謝中都發揮作用。RANKL有望成為NAFLD合并其他代謝病的研究靶點。

OPG/RANKL/RANK信號轉導通路是成骨細胞與破骨細胞之間通訊的重要信號通路。但相繼在自身免疫病中都有發現，在原發性膽汁性肝硬化中也已開始作為診斷因素進行研究[29]。在NAFLD中，除了作為信號通路共同作用外，OPG、RANKL也分別參與了NAFLD的發生發展，具有單獨研究的價值。

5 小結

綜上所述，OPG/RANKL/RANK在NAFLD的發生發展中通過若干途徑發揮重要介導作用，雖然該信號通路在NAFLD中的作用存在爭議，大部分機制仍在研究中，但作為一個新的研究熱點，在NAFLD診治研究中具有廣闊前景。