脂毒性在非酒精性脂肪性肝病發(fā)生發(fā)展中的作用

張麗慧， 劉鳴昊， 趙文霞

河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院 脾胃肝膽病科， 鄭州 450000

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是目前最常見(jiàn)的慢性代謝性肝病之一，已成為世界性的公共衛(wèi)生問(wèn)題，其疾病譜包括非酒精性肝脂肪變、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬化和肝細(xì)胞癌[1-2]。我國(guó)NAFLD整體患病率為1%～30%(中位數(shù)10%)[3]。高達(dá)30%的非酒精性肝脂肪變患者會(huì)進(jìn)展為NASH，出現(xiàn)肝細(xì)胞損傷、炎癥和纖維化的病理表現(xiàn)[4]。脂肪變性本身不會(huì)對(duì)NAFLD預(yù)后產(chǎn)生負(fù)面影響[5]，炎癥、纖維化決定了NAFLD的長(zhǎng)期預(yù)后[6]。越來(lái)越多的研究顯示，脂毒性是促進(jìn)NAFLD進(jìn)展的重要機(jī)制。本文重點(diǎn)介紹了脂毒性在NAFLD發(fā)生發(fā)展中的作用，旨在為NAFLD的防治提供新的切入點(diǎn)。

1 脂毒性概述

脂毒性是指脂質(zhì)在肝臟、心臟、腎臟、肌肉、胰腺等非脂肪組織中蓄積，并對(duì)這些器官或系統(tǒng)產(chǎn)生有害作用[7]。自1994年Roger Unger首次描述脂毒性以來(lái)，研究者對(duì)脂毒性在NAFLD中的危害性認(rèn)識(shí)逐漸深入。肝臟脂質(zhì)的來(lái)源包括飲食中殘留的乳糜微粒，甘油三酯(TG)代謝釋放的游離脂肪酸(free fatty acid，F(xiàn)FA)和相關(guān)新生脂肪等。TG是NAFLD中最多的脂質(zhì)類(lèi)型，而TG本身并沒(méi)有脂毒性[8]，具有脂毒性的特異性脂質(zhì)是除TG以外的脂質(zhì)所產(chǎn)生的，如FFA、甘油二酯、神經(jīng)酰胺、溶血磷脂酰膽堿和游離膽固醇等[9]。特異性脂質(zhì)引起的脂肪變性是導(dǎo)致肝臟脂毒性的病理基礎(chǔ)。特異性脂質(zhì)在肝組織沉積后，可引起細(xì)胞應(yīng)激、功能障礙，最終導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡[10]。一項(xiàng)對(duì)NASH小鼠模型的研究[11]表明，抑制TG合成盡管降低了肝脂肪變性的程度，卻增加了肝臟FFA的沉積及肝損傷和纖維化的嚴(yán)重程度。肝臟脂質(zhì)代謝紊亂可引起TG過(guò)度脂解，F(xiàn)FA釋放并進(jìn)入血液循環(huán)。FFA酯化為T(mén)G，是抵抗肝臟脂毒性損害的一種保護(hù)性機(jī)制[12]，當(dāng)大量的FFA酯化為T(mén)G受阻，超過(guò)肝臟的自我修復(fù)能力時(shí)，脂毒性主要來(lái)源的FFA沉積在肝臟，即可促進(jìn)NASH和相關(guān)肝硬化的發(fā)生。

2 脂毒性驅(qū)動(dòng)NAFLD發(fā)生發(fā)展的機(jī)制

目前已有研究[13]顯示，脂毒性可觸發(fā)肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、細(xì)胞死亡、炎癥等病理反應(yīng)，引起脂毒性肝損傷，導(dǎo)致NAFLD進(jìn)一步出現(xiàn)炎癥、纖維化。

2.1 脂毒性與肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可以維持正常代謝功能，許多致病因素會(huì)擾亂肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)代謝失調(diào)和各種肝病的發(fā)生[14]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在NAFLD中會(huì)變?yōu)槁裕T導(dǎo)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞死亡而促進(jìn)其向NASH甚至肝硬化、肝細(xì)胞癌發(fā)展。研究[15]表明肝臟內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與NAFLD發(fā)病密切相關(guān)。FFA在肝臟大量聚集，產(chǎn)生脂毒性，并通過(guò)上調(diào)蛋白激酶C-δ[16]，破壞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)機(jī)制，導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中錯(cuò)誤或未折疊的蛋白質(zhì)積聚，并通過(guò)3種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜傳感器啟動(dòng)的“未折疊蛋白反應(yīng)”(unfolded-protein response，UPR)觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[17]。肝臟持續(xù)或過(guò)度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激使肝細(xì)胞自身修復(fù)能力不足，抵抗外界刺激時(shí)，激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負(fù)荷反應(yīng)，繼而引發(fā)脂肪堆積、炎癥、胰島素抵抗和細(xì)胞凋亡等反應(yīng)，促進(jìn)了NAFLD的發(fā)生發(fā)展。3種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，加重肝臟脂肪變的機(jī)制如下。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器肌醇依賴(lài)酶1α(inositol-requiring enzyme 1α，IRE1α)的激活可導(dǎo)致c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)磷酸化和X-box結(jié)合蛋白1(X-box binding protein 1，XBP-1)兩條主要途徑的激活，其中XBP-1是對(duì)UPR適應(yīng)性反應(yīng)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[18]。IRE1α-XBP-1信號(hào)軸通過(guò)調(diào)節(jié)極低密度脂蛋白的分泌和脂肪的生成在肝臟脂質(zhì)代謝中起著關(guān)鍵作用[19]。特異性肝細(xì)胞IRE1α缺失的小鼠經(jīng)衣霉素(激活內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的誘導(dǎo)劑)攻擊后，由于脂質(zhì)合成調(diào)節(jié)劑(C/EBPβ、C/EBPβγ、PPARγ)的抑制和極低密度脂蛋白的分泌停止，導(dǎo)致肝臟脂肪變性增加[20]。XBP-1在NAFLD形成過(guò)程中具有明顯的激活巨噬細(xì)胞作用[21]，還可通過(guò)啟動(dòng)子結(jié)合直接激活固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c等生脂基因促進(jìn)肝細(xì)胞脂肪形成[22]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)調(diào)節(jié)激酶(protein kinase r-like ER kinase，PERK)是一種跨膜蛋白，其主要底物是真核細(xì)胞翻譯起始因子eIF2α[23]。PEPK-eIF2α信號(hào)軸通過(guò)調(diào)節(jié)活化轉(zhuǎn)錄因子(activating transcription factor，ATF)4的翻譯，促進(jìn)新生脂肪的生成并加重肝脂肪變性[24-25]。有報(bào)道[26]顯示ATF4缺乏癥可減輕高碳水化合物飲食小鼠肝脂肪變性，且ATF4基因缺失的小鼠可免受年齡相關(guān)和飲食誘導(dǎo)的肥胖及脂肪變性的影響。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激傳感器ATF6的信號(hào)軸可能對(duì)脂肪變性有保護(hù)作用。全身ATF6α基因敲除小鼠表現(xiàn)出飲食誘導(dǎo)的肝脂肪變性和葡萄糖耐量的加重，并且ATF6α基因敲除小鼠經(jīng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)劑衣霉素攻擊后，出現(xiàn)持續(xù)轉(zhuǎn)錄因子CAAT/增強(qiáng)子結(jié)合同源蛋白(transcription factor CAAT/enhancer-binding homologous protein，CHOP)表達(dá)、C/EBPα抑制和肝脂肪變性[27]。研究[28]顯示，在肝細(xì)胞中，ATF6可與PPARα相互作用，增強(qiáng)肝脂肪酸氧化的轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而減輕肝脂肪變性。

2.2 脂毒性與肝細(xì)胞死亡 脂毒性導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。細(xì)胞死亡的形式有3種：凋亡、程序性壞死和焦亡。凋亡是NAFLD中最常見(jiàn)、最具特征性的細(xì)胞死亡形式，過(guò)度的肝細(xì)胞凋亡是NAFLD的病理學(xué)標(biāo)志[29]，肝細(xì)胞凋亡的程度與炎癥活動(dòng)程度和纖維化分期相關(guān)[30]。NAFLD的細(xì)胞凋亡有3種途徑，分別是死亡受體途徑、線(xiàn)粒體損傷途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑。

腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體受體2(TNF-related apoptosis-inducing ligand receptor 2，TRAIL-R2)的死亡受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)已成為脂毒性誘導(dǎo)肝細(xì)胞死亡的關(guān)鍵機(jī)制。研究[31]顯示：具有脂毒性的飽和FFA棕櫚酸酯處理肝細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致質(zhì)膜結(jié)構(gòu)域重組，從而使TRAIL-R2聚集，并激活Caspase-8。活化的Caspase-8不足以引起蛋白水解酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)時(shí)，會(huì)將Bid(一種僅含BH3結(jié)構(gòu)域的Bcl-2家族蛋白)裂解成活性片段tBid[29]。tBid轉(zhuǎn)移至線(xiàn)粒體，線(xiàn)粒體嵴發(fā)生重組，通透性改變，促使細(xì)胞色素C等促凋亡因子釋放[32]，導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡。肝脂毒性可通過(guò)觸發(fā)持續(xù)或過(guò)度的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，誘導(dǎo)CHOP的表達(dá)，進(jìn)而介導(dǎo)TRAIL-R2的上調(diào)，通過(guò)TRAIL-R2死亡受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑促使肝細(xì)胞死亡。此外，CHOP又可通過(guò)凋亡相關(guān)基因p53上調(diào)凋亡調(diào)節(jié)因子(p53 up-regulated modulator of apoptosis，PUMA)[33]，作用于線(xiàn)粒體，激活細(xì)胞死亡的線(xiàn)粒體途徑，導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡。脂毒性觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激后，還可以激活細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激激活激酶JNK，上調(diào)促凋亡蛋白B細(xì)胞淋巴瘤2樣蛋白11(B-cell lymphoma 2-like protein 11，Bim)，也通過(guò)線(xiàn)粒體凋亡途徑促進(jìn)肝細(xì)胞死亡[34]。脂毒性誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡，上游主要由死亡受體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激途徑介導(dǎo)，下游主要由線(xiàn)粒體損傷途徑介導(dǎo)。在NAFLD發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，細(xì)胞凋亡不僅誘導(dǎo)了肝臟的炎性反應(yīng)，更促進(jìn)了肝纖維化的形成。肝細(xì)胞凋亡后，肝星狀細(xì)胞(HSC)與Kupffer細(xì)胞吞噬凋亡小體后活化，釋放大量炎性細(xì)胞因子，作用于下游的核因子-κB和JNK激酶信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，形成炎性瀑布反應(yīng)，活化中性粒細(xì)胞引起肝臟炎性反應(yīng)。肝細(xì)胞凋亡產(chǎn)生的DNA是HSC活化和分化的重要介質(zhì)，活化的HSC還可以分泌基質(zhì)金屬蛋白酶，進(jìn)一步促進(jìn)肝纖維化的形成[35]。

2.3 脂毒性與肝臟炎癥 肝臟炎癥是NAFLD的一個(gè)重要組織學(xué)標(biāo)志。NAFLD的炎癥發(fā)生在沒(méi)有病原體或外部抗原的情況下，稱(chēng)為無(wú)菌炎癥[36]。這種無(wú)菌炎癥是脂質(zhì)誘導(dǎo)的肝細(xì)胞應(yīng)激、損傷和細(xì)胞死亡的結(jié)果。脂毒性誘發(fā)的NAFLD炎癥，一種是通過(guò)誘導(dǎo)肝細(xì)胞死亡所致的先天免疫細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[37]；另一種是引起亞致死性肝損傷所致的胞外囊泡釋放觸發(fā)的異常促炎信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)[13]。

脂毒性誘導(dǎo)的先天免疫細(xì)胞介導(dǎo)的NAFLD炎癥特點(diǎn)是Kupffer細(xì)胞、單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞顯著聚集，中性粒細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞數(shù)量增加[38]，樹(shù)突狀細(xì)胞也參與NAFLD的炎癥過(guò)程。Kupffer細(xì)胞聚集與NAFLD組織學(xué)炎癥活動(dòng)的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。Kupffer細(xì)胞中NOD樣受體家族3炎癥小體的激活誘導(dǎo)IL-1β的分泌，促進(jìn)NASH的進(jìn)展[39]。Kupffer細(xì)胞的衍生因子促進(jìn)單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞大量滲透到肝臟，與Kupffer細(xì)胞一起促進(jìn)NAFLD的進(jìn)展[40]。在NASH小鼠模型中，經(jīng)處理使單核細(xì)胞來(lái)源的巨噬細(xì)胞募集減少時(shí)，肝臟炎癥和纖維化得到改善[41]。中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)是NAFLD進(jìn)展的重要機(jī)制之一，其釋放由核酸和抗菌劑組成的中性粒細(xì)胞胞外殺菌網(wǎng)絡(luò)，捕獲病原體并限制感染[42]。在小鼠中阻斷中性粒細(xì)胞胞外殺菌網(wǎng)絡(luò)的形成可以阻斷NASH小鼠向肝細(xì)胞癌的轉(zhuǎn)化[43]。中性粒細(xì)胞加重NAFLD的另一個(gè)機(jī)制是通過(guò)人的中性粒細(xì)胞肽在炎癥過(guò)程中誘導(dǎo)細(xì)胞因子和趨化因子的釋放，誘導(dǎo)HSC的增殖而加重肝纖維化[44]。自然殺傷細(xì)胞可以通過(guò)腫瘤壞死因子樣凋亡誘導(dǎo)配體的產(chǎn)生，加重脂肪變性肝臟的炎癥狀態(tài)，并通過(guò)這一機(jī)制促進(jìn)非酒精性肝脂肪變向NASH進(jìn)展[45]。樹(shù)突狀細(xì)胞如何參與NAFLD的炎癥過(guò)程尚不明確，有限的研究顯示樹(shù)突狀細(xì)胞的耗竭導(dǎo)致了NAFLD肝纖維化和炎癥的改善或加重，這種矛盾結(jié)果的出現(xiàn)可能是由于肝樹(shù)突狀細(xì)胞的異質(zhì)性和用于實(shí)驗(yàn)操作樹(shù)突狀細(xì)胞方法的低特異性所致[12]。

胞外囊泡是脂毒性誘導(dǎo)細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的介質(zhì)[46]。NASH小鼠模型和患者中，外周循環(huán)的胞外囊泡顯著增加[47]。將從高脂飼料喂養(yǎng)的小鼠血清中分離的胞外囊泡轉(zhuǎn)移到普通飼料喂養(yǎng)的小鼠體內(nèi)，可導(dǎo)致普通小鼠肝臟IL-6、TNFα等促炎因子和血清ALT、AST水平升高[48-49]。不同物種的肝細(xì)胞經(jīng)具有脂毒性的脂質(zhì)如棕櫚酸酯處理后，可釋放出更多的胞外囊泡[46]，這些胞外囊泡以C-X-C基序趨化因子配體10依賴(lài)的方式誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化，通過(guò)TRAIL依賴(lài)的機(jī)制激活巨噬細(xì)胞[50]，引發(fā)NAFLD肝損傷和炎癥反應(yīng)。最近的一份報(bào)告[51]表明，棕櫚酸誘導(dǎo)的胞外囊泡釋放是由UPR傳感器-IRE1α所介導(dǎo)，這些胞外囊泡富含C16∶0神經(jīng)酰胺，并通過(guò)神經(jīng)酰胺衍生的鞘氨醇-1-磷酸信號(hào)通路促進(jìn)巨噬細(xì)胞的活化，進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)了胞外囊泡上的脂質(zhì)物質(zhì)在NAFLD炎癥損傷中的作用。

脂毒性觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、細(xì)胞死亡、炎癥，驅(qū)動(dòng)NAFLD發(fā)生發(fā)展的機(jī)制詳見(jiàn)圖1。

圖1 脂毒性在NAFLD中的作用機(jī)制

3 總結(jié)與展望

脂毒性是NAFLD多因素發(fā)展機(jī)制中的關(guān)鍵因素之一，研究表明脂毒性可通過(guò)觸發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激加重肝脂肪變性，觸發(fā)肝細(xì)胞死亡誘發(fā)肝細(xì)胞凋亡，觸發(fā)炎癥反應(yīng)并向肝纖維化轉(zhuǎn)化，促進(jìn)NASH及相關(guān)肝纖維化、肝硬化的發(fā)生。脂毒性觸發(fā)3種病理反應(yīng)的機(jī)制大部分是在動(dòng)物及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中完成的，其在人體中的作用機(jī)制如何，所觸發(fā)的3種病理反應(yīng)是單獨(dú)發(fā)生還是同時(shí)發(fā)生？脂毒性驅(qū)動(dòng)NAFLD向炎癥、纖維化進(jìn)展后，是否也參與NASH向肝細(xì)胞癌的轉(zhuǎn)化？炎癌轉(zhuǎn)化的機(jī)制如何？尚需進(jìn)一步研究。深入探索脂毒性驅(qū)動(dòng)NAFLD發(fā)生發(fā)展的作用機(jī)制，將為防治NAFLD提供新的切入點(diǎn)，為新藥研制提供新的思路。

作者貢獻(xiàn)聲明：張麗慧負(fù)責(zé)查詢(xún)文獻(xiàn)，撰寫(xiě)論文；劉鳴昊參與修改論文；趙文霞負(fù)責(zé)指導(dǎo)撰寫(xiě)論文，修改論文并最后定稿。