非酒精性脂肪性肝病與FGF21的研究進展

徐 靜 綜述，章述軍，黃文祥 審校

重慶醫科大學附屬第一醫院感染科，重慶 400016

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是由糖脂代謝紊亂誘發的以肝細胞脂質沉積為表現的肝臟疾病,包括單純性脂肪肝(NAFL)、脂肪性肝炎(NASH)、NASH相關肝硬化及肝癌[1]。NAFLD影響全球近1/4的人，它是慢性肝病的主要病因[2]。NAFLD定義為在無繼發性因素影響下，肝臟脂肪含量(脂肪變性)≥5%[3]。NAFLD包括簡單的肝臟脂肪積累(脂肪變性)、小葉炎癥和肝細胞膨脹狀態。NASH患者經歷肝纖維化加速，約有20%將發展為廣泛的、不可逆轉的肝纖維化(肝硬化)，最終需要肝移植[4-5]。

隨著人們對NAFLD及其后遺癥的研究加深，對人群篩查方法的需求也逐漸增加。目前，首選肝纖酶譜和超聲聯合應用于NAFLD的診斷，但由于診斷精準程度、普及性和相對成本而受到限制[6]。采用磁共振掃描進行衰減參數控制的評分評估[7]，為傳統超聲提供了一種更敏感、具體的替代方法，然而，這種新技術的成本卻限制了它的應用。其他成像方式，如磁共振波譜和計算機斷層掃描結果是非常精準的，但這些方法不容易獲得的，也不具有成本效益。由于缺乏可靠的NAFLD生物標志物，患者常常未被診斷。

近年來，有研究發現成纖維細胞生長因子(FGF)21水平差異與肝臟疾病的多個發展階段有關。肝臟不僅產生FGF21，也是其主要代謝的場所。因此，本文通過對NAFLD發病機制的闡述，重點介紹近年來NAFLD與FGF21的關系。

1 流行病學研究

NAFLD在全球的患病率和發病率逐年增加，有流行病學調查顯示，NAFLD患病率為26%～45%，已成為慢性肝病的重要病因[8-9]。脂肪肝早期無任何癥狀，但肝細胞在脂質長期浸潤下早已發生病理生理改變。NAFL患者在10～20年進展為肝硬化的概率為0.6%～3.0%，而NASH患者在同期的肝硬化發生率為15%～25%。近幾年有研究表明，NAFLD患者的死亡風險與對照組并無差異,增加NAFLD死亡風險的是NASH,并指出肝纖維化程度是預測NAFLD不良預后的重要危險因素，以肝硬化的發生和纖維化的進展程度作為觀察指標,同樣發現NAFL與NASH轉歸截然不同[9-11]。因此，及早辨別NAFL與NASH顯得極為重要。

2 NAFLD的相關機制

流行病學數據表明，約1/3的NAFL患者會進展為NASH[12]。脂毒性已被確定為一種共同的潛在致病機制。當肝臟酯化游離脂肪酸(FFAs)的能力被掩蓋，導致肝臟的FFAs積累時，就會發生電位毒性[13]。由于FFAs可誘發炎癥、內質網應激、線粒體功能障礙和活性氧(ROS)的形成，對細胞具有毒性。肝實質損傷促進巨噬細胞、淋巴細胞的浸潤，再次加重肝小葉炎癥和肝細胞變性。同時，宿主抗原的氧化修飾觸發CD4+T細胞的激活，導致M1巨噬細胞的進一步激活和肝纖維化的發展[14]。最終，肝臟發生彌漫性纖維化、失代償和肝癌的風險急劇增加。NAFLD患者在不積極治療的前提下，有較高的風險發展為NASH相關肝癌。有研究表明，肝癌患者體內及小鼠肝癌模型中FGF21的表達水平明顯增加，在表型正常的肝細胞中，癌旁組織FGF21的表達水平較高[15]。

3 FGF21的發現與作用機制

在人體中，已鑒定出22個FGF，FGF21沒有促細胞分裂的作用，而是在循環系統中發揮類似激素的功能，在調節糖脂代謝及維持能量穩態方面發揮重要作用。FGF21是一種常見于肝臟、脂肪組織和胰腺的激素類FGF。FGF21的表達主要受營養應激,特別是饑餓的調節。肝臟FGF21的表達受過氧化物酶體激活受體(PPAR)-α途徑和環磷酸腺苷(EPAC)/蛋白激酶A(PKA)通路的影響。PPAR-α途徑被FFAs和(或)蛋白質激活，可增加FGF21基因的表達[16]。通過刺激肝臟胰高血糖素受體激活EPAC/PKA通路，觸發信號級聯反應，導致EPAC通路的PKA和EPAC分支的激活。因此，EPAC/PKA信號通過轉錄前和轉錄后機制促進FGF21基因的表達。

FGF21通過成纖維細胞生長因子受體(FGFR)以內分泌、旁分泌和自分泌方式發揮作用，已知FGF21與FGFR1、FGFR2、FGFR3相互作用[17]。因FGF21與FGFR的親和性很低，FGF21與FGFR結合需要共受體β-Klotho(一種跨膜糖蛋白)。有研究表明β-Klotho的表達是具有組織表達特異性的，β-Klotho作為與FGFR結合的輔助受體，在細胞膜上形成異源二聚體，從而形成穩定的FGF21/β-Klotho/FGFR復合體，激活下游信號分子發揮其生物學效應[18]。因此，β-Klotho的組織表達特異性也決定了FGF21的作用靶點。

POTTHOFF等[19]的研究表明,脂肪酸氧化需要FGF21，FGF21轉基因小鼠的肝臟β氧化明顯增強。此外，FGF21的缺乏已被證明會影響酮的生成[20]。FGF21還以自分泌和旁分泌的方式抑制肝臟脂肪生成，將脂肪酸重新定向到β氧化[21]。此外，FGF21通過激活PPAR-γ影響葡萄糖的產生，從而調節肝臟的葡萄糖和脂質代謝[19]。與生酮飲食類似，氨基酸剝奪會導致FGF21表達的增加。這些研究表明，FGF21對于脂質和葡萄糖代謝是必不可少的。在FGF21的有益代謝譜中，FGF21提高胰島素敏感性，增強胰島β細胞功能。

FGF21與脂肪因子、瘦素和脂聯素也具有復雜的相互作用,在缺乏脂肪因子、瘦素這兩種脂肪因子的小鼠中，FGF21的有益代謝作用減弱[22]。一方面，利用瘦素對肝細胞進行治療增加了FGF21的表達，這是維持瘦素敏感性所必需的[22]；另一方面，FGF21對脂肪細胞的刺激增加了脂聯素的產生[23]。FGF21可減輕小鼠體質量，增加能量消耗。這種影響部分是由于FGF21對脂肪組織的作用。在褐色脂肪組織(BAT)中，FGF21上調致熱基因，在白色脂肪組織(WAT)中，FGF21促進“褐變”,BAT特異性基因被上調，組織特異性能量消耗增加。褐變的WAT是已知的改善代謝的參數，并已被提出作為治療代謝紊亂的靶點[24-25]。

FGF21還通過簡單擴散穿過血腦屏障，作用于中樞神經系統(CNS)。連續小劑量腦室內輸注重組人FGF21可增加肥胖大鼠的能量消耗，提高胰島素敏感性[25]。但在這些大鼠的外周血中沒有檢測到人FGF21，這表明FGF21的代謝效應是通過CNS調節的。集中作用的FGF21可以增加能量消耗，促進WAT的“褐變”，激活小鼠的BAT。β-Klotho和幾個FGFR在CNS中表達[26]。FGF21在小鼠肝臟中的過度表達會增加其皮質酮水平，降低基礎血漿胰島素水平，改變晝夜節律。這些效應被CNS特異性缺失的β-Klotho所消除。在人類中，FGF21可在腦脊液中被檢測到，其水平與血漿FGF21水平呈正相關。

4 NAFLD與FGF21的關系

由于FGF21是一種肝臟衍生的代謝活性激素，可以推測FGF21與NAFLD的病理生理學機制有關。有研究表明，異常的FGF21信號也影響部分NAFLD的發生和發展[27]。有觀察性研究表明，NAFLD受試者的循環血FGF21水平升高[28]。與FGF21在動物研究中的有益代謝效應相反，研究表明，NAFLD患者血清FGF21水平和肝FGF21表達水平均增加，提示FGF21的功能受損。RITCHIE等[22]創造了“FGF21抗性”一詞，證明肥胖小鼠FGF21受體復合物在肝臟和WAT中的表達降低，這與外源性FGF21表達遲鈍有關，這些結果證實了“FGF21抗性”的存在。在RUSLI等[28]的研究中，小鼠在維持中脂肪飲食下被監測肝脂肪變性和纖維化長達26個月，與人類相似，這些小鼠的血漿FGF21水平與肝臟脂肪含量伴隨增長，但與肝臟β-Klotho、FGFR2和FGFR4的表達水平呈負相關，提示FGF21有一定程度的耐藥性。抑制肝β-Klotho的表達被認為是由炎癥細胞因子，如白細胞介素(IL)-1β、IL-6和腫瘤壞死因子(TNF)-α驅動的。NAFLD患者FGF21水平的升高似乎是PPAR-α信號功能失調的產物。與非NAFLD小鼠相比，NAFLD小鼠對PPAR-α激動劑的反應增強，導致FGF21表達增強[29]。PPAR-α被肝內脂肪酸激活，這種功能失調的信號通路的持續激活導致FGF21水平升高，這是NAFLD的特征[29]。

FFAs水平在NAFLD患者中升高，肝臟FFAs沉積是肝臟三酰甘油(TG)積累的60倍。在小鼠中，FGF21通過抑制WAT中激素敏感的脂肪酶的表達而降低FFAs水平[22]。此外，FGF21增加了富含TG的脂蛋白在WAT和BAT中的沉積和分解代謝，從而降低了血漿硫酸三甘氨酸(TGS)水平[30]。肝臟極低密度脂蛋白(VLDL)受體(VLDLR)負責肝臟脂質攝取，其在NAFLD患者中的表達顯著增加。FGF21通過增加關鍵自噬基因的表達、自噬體內脂質的儲存和自噬通量來誘導自噬降解，從而糾正肝臟脂質代謝[31]。以上研究表明，“FGF21抗性”可能損害肝細胞內的自噬機制，從而增加對NAFLD的易感性。

WU等[31]發現，NAFLD患者FGF21在血漿和肝臟中的表達水平均升高。我國565例參與者的3年縱向分析結果顯示，血清FGF21水平升高能預測NAFL的發生，但不能預測NASH的發生或脂肪變性的結局[32]。

NASH是一種炎癥性疾病，在這種狀態下，促炎通路的激活會導致肝硬化的第一階段纖維化。FGF21缺乏的小鼠炎性反應增強，肝巨噬細胞浸潤增加，促炎和促纖維化細胞因子表達增加。腺相關病毒載體介導的基因治療能增加小鼠FGF21的產生，抑制肝巨噬細胞浸潤。此外，藥理劑量的FGF21會抑制肝臟、血漿和WAT中促炎細胞因子的水平。

NAFL和NASH在病理生理機制上有很大差異，NAFL是相對良性的肝臟脂質積累，而NASH是一種由脂肪毒性驅動的炎癥性疾病，這些差異可以影響循環血FGF21水平與NAFLD的關系。一項納入179例NAFLD(包括NASH、NAFL)患者和91例健康者的研究顯示，其中NASH患者的FGF21水平最高。此外，FGF21水平與NASH患者壞死炎癥(肝細胞膨脹和小葉炎癥)和纖維化程度呈正相關。FGF21水平與細胞角蛋白-18水平呈正相關，是肝細胞凋亡和纖維化的標志[33]。

5 總 結

NAFLD的患病率呈逐年上升的趨勢，關于NAFLD的治療，仍然以適度減輕體質量，改變飲食結構為主。動物實驗和流行病學研究表明，循環血FGF21水平與小鼠和人類肝臟脂肪含量之間存在確切關系。此外，動物研究表明，異常的FGF21信號是NAFLD發生、發展的關鍵病理機制。最近的臨床試驗表明，使用FGF21類似物可以顯著降低NASH患者的肝臟脂肪含量[33]。在此基礎上，有針對性地防治NAFLD及其相關并發癥，阻止疾病進展，采取積極的藥物治療是有必要的。對于人類，FGF21是危險因素，FGF21水平升高，提示肝臟受損。因此，FGF21為NAFLD未來的生物標志物和治療研究提供了一個新的靶點。靶點聯合治療或許是未來NAFLD的治療新方向，但仍需進一步研究，以便將FGF21更好地應用于臨床。