硫辛酸在防治肝臟疾病中的作用及其機制研究

宗藝璇,丁雅雪,龍濤,張慧丹,孟璐,丁啟龍

(中國藥科大學藥學實驗教學中心，江蘇 南京 211198)

硫辛酸(lipoic acid,LA)是一種雙硫化合物，可發揮輔酶的作用參與機體內的物質代謝。由于LA的化學結構包含一個雙硫五元環，它的電子密度很高，親電子性好，能幫助機體清除損害細胞、組織和器官的自由基。此外，LA結構中的巰基很容易發生氧化還原反應，它可以保護巰基酶免受重金屬離子的毒害。 LA在自然界分布廣泛，菠菜和西蘭花等多葉綠色蔬菜中的硫辛酸含量最高，水果和酵母中也含有豐富的LA， LA可在肝臟中合成，其進入機體后易被還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)還原成雙氫硫辛酸(dihydrolipoic acid,DHLA)，二者均可以促進維生素C和維生素E的再生，增加谷胱甘肽(GSH)的含量[1]，維持機體的氧化還原平衡。本文綜述了硫辛酸在防治肝損傷中的作用及干預機制，為硫辛酸的臨床應用提供新的思路。

1 硫辛酸在肝臟疾病中治療機制

肝臟是負責新陳代謝的重要器官，擔負著解毒、代謝、分泌等重要生理功能，外來或人體自身產生的有毒物質均要在肝臟中被轉化為無毒或溶解性高的物質排出體外，因此肝臟極易受到損傷。

1.1 抗氧化應激作用 活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)是含氧的化學反應性物質，包括超氧陰離子(O2-)、過氧化氫(H2O2)、羥自由基(OH-)、臭氧(O3)和單線態氧(1O2)等[2]，由于它們含有不成對的電子，因而具有很高的化學反應活性。ROS最主要來源于線粒體氧化呼吸鏈，其在維持機體穩定方面發揮重要作用。病理狀態下，ROS生成異常，過量的ROS對DNA、蛋白質、脂質等機體內重要的營養物質造成損傷[3]，導致機體的氧化-抗氧化平衡失調，ROS可破壞細胞膜結構，造成細胞膜脂質過氧化，直接或間接地誘發細胞死亡，誘導各種疾病的發生。體內存在的抗氧化系統包括氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、谷胱甘肽轉移酶(GST)、維生素C、維生素E、尿酸、膽紅素、鐵蛋白、谷胱甘肽(GSH)等[4]。它們可直接或間接捕獲并中和過量的ROS，維持機體的氧化還原平衡。

硫辛酸是一種天然抗氧化劑，其具有良好的脂溶性和水溶性，因此可以被細胞迅速吸收，快速利用。核因子E2相關因子2(Nrf2)在細胞氧化應激發生發展過程中發揮重要調節作用，其激活許多抗氧化酶的表達。LA可以促進Nrf2轉運至細胞核，與啟動子區域中的抗氧化反應元件(AREs)結合，調節抗氧化酶的水平，維持肝細胞正常的氧化還原狀態[5]。在大鼠煙霧肝損傷模型中，LA可以提高抗氧化酶SOD、CAT的活性，從而發揮肝臟保護作用[6]。LA可提高體內GSH的水平，研究表明LA在體內被還原成DHLA，后者能還原胱氨酸為半胱氨酸，促進GSH的再生[7]。在卵巢切除引起的更年期大鼠模型中，飲食中補充LA可以恢復肝臟中SOD和GSH-Px的活性，減少蛋白質的氧化損傷[8]。此外LA還可以降低亞硝酸鹽和硝酸鹽水平，發揮抗氧化應激的作用。

1.2 抗炎作用 機體免疫系統受到外界環境侵害時會產生程度不一的炎癥反應。脂肪性肝炎(NASH)以及非酒精性脂肪肝(NAFLD)的典型標志是炎癥細胞浸潤。發生炎癥反應時，肝臟內的Kupfffer細胞會激活炎癥相關轉錄因子NF-κB，從而引起下游IL-6、IL-1β、IL-17A等炎癥因子的大量釋放[10]。在NAFLD大鼠模型中，LA可以提升IL-10/IL-17A的比率，IL-10是常見的抗炎細胞因子，表明LA可以激活抗炎機制，對肝細胞發揮保護作用[11]。在2型糖尿病大鼠模型中，LA可以抑制大鼠肝臟中NLRP3炎癥小體的激活，并且顯著降低半胱氨酸蛋白酶1(caspase-1)和IL-1β的表達水平。在NASH中脂肪的過度蓄積產生的脂毒性可進一步推動肝臟炎癥的發展。脂聯素是膠原蛋白超家族一員，它是一種調脂蛋白，具有抗炎、促進脂肪酸氧化、減少胰島素抵抗等作用，研究表明LA可增加脂肪組織中脂聯素基因的表達，發揮肝臟保護作用[13]。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)是細胞的重要能量調節因子，AMPK對組織炎癥損傷有顯著抑制作用，LA可以激活AMPK的磷酸化，抑制炎癥相關基因的轉錄，從而改善炎癥反應[14]。

1.3 干預細胞凋亡 凋亡是由多基因嚴格控制的細胞程序性死亡方式，細胞凋亡在急性肝功能衰竭和肝癌疾病中扮演著至關重要的角色。研究顯示LA可以誘導肝臟星狀細胞(HSCs)凋亡，減少膠原纖維等細胞外基質的分泌，從而逆轉肝纖維化[15]。線粒體是細胞凋亡的調控中心，LA可以激活線粒體相關動力蛋白1(Drp1)的磷酸化，抑制線粒體裂變，修復損傷的線粒體[16]。在大鼠急性肝中毒模型中LA可以上調抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，并下調caspase-3以及促凋亡蛋白Bax的表達，從而緩解順鉑造成的肝損傷[17]。研究表明LA可以保護正常細胞，而在癌癥中會引起癌細胞凋亡，LA可誘導內質網應激從而激活PERK通路，而PERK的激活又促進內質網應激相關蛋白GADD153/CHOP的表達，誘導癌細胞凋亡[18]。

1.4 解毒作用 LA具有很強的螯合有毒金屬的能力，最初作為解毒劑發揮肝臟保護作用。有毒金屬半衰期長，進入機體后排泄率低，肝臟是機體負責新陳代謝的重要器官，是有毒金屬作用的靶器官。長期接觸有毒金屬如鎘、銅、鉛等會導致肝功能不全，最終發展為肝衰竭[19]。在對乙酰氨基酚(APAP)誘導的藥源性肝損傷中，過量的APAP在體內被細胞色素P450酶轉化為高反應活性的中間代謝產物N-乙酰苯亞胺基醌(NAPQI)，NAPQI可與體內的GSH反應，消耗體內GSH的含量，之后作用于細胞膜，尤其是與線粒體蛋白中的巰基共價結合導致線粒體功能障礙[20]。LA可作用于GSH的活性基團巰基，阻止GSH在解毒過程中被氧化為氧化性谷胱甘肽(GSSG)，并持續提高GSH的活性[21]。LA可直接作用于線粒體，它是線粒體能量代謝酶的重要輔助因子。LA可以提高線粒體膜電位，改善線粒體膜通透性，此外LA還可以減輕線粒體膜的脂質過氧化，從而逆轉砷誘導的線粒體氧化應激，降低肝毒性[22]。

1.5 降脂作用 過度飲酒或肥胖引起肝細胞內脂質異常沉積，導致肝脂肪變性，最終影響肝的正常生理功能。近期，有學者稱長期補充LA可以抑制脂肪酸和甘油三酯(TG)的合成，從而降低體脂含量，減輕體重。研究顯示LA通過激活AMPK的磷酸化，增加能量消耗，發揮降脂作用[23]。此外LA還可以激活mTOR通路促進蛋白質的合成[24]。過氧化物酶體增殖劑激活受體-γ(PPAR-γ)是參與脂肪酸代謝的重要轉錄因子，它可以促進脂肪酸的降解，減少脂肪的沉積，LA可以提高PPAR-γ的活性，降低肝臟和血漿中TG和游離脂肪酸的含量，從而逆轉脂肪肝的進展[25]。

2 硫辛酸在肝臟疾病中的應用

LA是一種功能強大的線粒體輔酶，在市場中有許多口服形式的補劑，其在各種疾病的防治中發揮關鍵作用。LA兼具的脂溶性和水溶性，使得它可以滲透到機體的各個部位發揮保護作用，并從多方面應用于肝臟疾病的防治。

2.1 硫辛酸與肝纖維化和肝硬化 肝纖維化是由于各種損傷因素導致的細胞外基質(ECM)異常沉積的慢性病理過程，不及時防治可進一步發展為肝硬化。轉化生長因子-β1(TGF-β)、血小板衍生生長因子(PDGF)、Toll樣受體4(TLR-4)等促纖維化因子在肝纖維化發展過程中發揮關鍵作用。在CCl4誘導的大鼠肝硬化模型中，LA可以改善肝臟的組織病理學損傷，上調可以水解ECM蛋白的基質金屬蛋白酶13(MMP-13)的表達，從而減少膠原蛋白的沉積[26]，肝星狀細胞(HSCs)是肝臟中ECM的主要來源，其被促纖維化因子激活后轉化為肌成纖維樣細胞 (MFC)，研究表明LA對HSCs的激活有抑制作用，LA可以抑制TGF-β/Smad3通路的激活，繼而通過調節HSCs的自噬緩解肝纖維化的進展[27]。在硫代乙酰胺(TAA)中毒誘發的大鼠肝纖維化中，LA提高了肝中的抗氧化劑的水平，改善了脂質過氧化，并與水飛薊素相比可以更好地恢復肝臟的正常結構[28]。

2.2 硫辛酸與肝癌 肝細胞癌屬于惡性腫瘤疾病，其發病機制復雜，是病毒性肝炎、脂肪肝、肝纖維化、肝硬化等肝臟疾病發展的終末階段。近年來，抗氧化藥物在肝癌疾病的治療中發揮重要的輔助作用。LA具有強大的抗氧化功效，可清除自由基，維護正常基因的表達，它作為線粒體中的重要輔酶，參與細胞能量代謝，促進細胞中ATP的釋放，從而保護正常細胞的生存微環境[29]。由于癌細胞普遍是厭氧性的，它們主要通過糖酵解提供自身能量需求，癌細胞中丙酮酸脫氫酶激酶(PDKs)的水平較正常細胞高，LA可以抑制PDKs的活性，逆轉癌細胞的糖酵解過程從而促進癌細胞凋亡[30]。生長因子受體結合蛋白2(Grb2)是信號通路中廣泛存在的連接蛋白，其異常表達與腫瘤的發展密切相關，Grb2介導Ras-MAPK和PI3K-Akt信號通路的激活，并導致細胞周期調控失去控制，促進了癌細胞的增殖和遷移。LA可以下調Grb2的表達，抑制HepG2肝癌細胞的增殖，從而發揮良好的抗癌效果。

2.3 硫辛酸與酒精性肝病 長期大量酗酒會誘發酒精性肝病(ALD)，起初表現為脂肪肝，繼而可發展成為肝纖維化、肝硬化，嚴重影響肝臟的正常生理功能。嚴重酗酒可誘導廣泛性肝細胞壞死，最終導致肝衰竭。酒精進入肝內被乙醇脫氫酶氧化為乙醛，乙醛具有致癌性，毒性遠高于乙醇[32]。乙醛隨后在乙醛脫氫酶(ALDH)的作用下轉化為無毒的乙酸排出體外。當人體缺乏ALDH時，飲酒會引起強烈的不適并造成肝損傷。LA的還原形式DHLA可以使肝中ALDH的活性提升34%，并且在雙硫侖誘導的大鼠酒精中毒模型中，LA可以競爭性結合雙硫侖，保護ALDH免受雙硫侖的抑制作用，從而緩解酒精肝毒性[33]。LA還可以減弱酒精誘導的心律失常和心血管障礙并降低實驗動物的死亡率[34]。在阿爾茨海默病患者中，LA可以提升腦部ALDH的含量，并加速清除腦內甲醛的水平降低其毒性作用。

2.4 硫辛酸與2型糖尿病 2型糖尿病(T2DM)與肝功能損傷密切相關，肝臟是參與機體血糖儲存、調控、分布的重要器官。當血糖升高時，肝會通過糖異生合成糖原，儲存在體內，此外肝還可以將多余的糖轉變為脂肪，供機體補充能量，T2DM是典型的肝臟血糖調節功能紊亂疾病。細胞對血糖的攝取需要借助細胞膜上的葡萄糖轉運蛋白(GLUT)，LA可以增加大鼠肝細胞中GLUT-4的表達，促進肝臟對葡萄糖的攝取[36]，LA還可以逆轉ROS誘導的胰島β細胞的凋亡，從而發揮降低血糖的作用[37]。臨床研究顯示，二甲雙胍合并LA用藥可以顯著提高胰島素的敏感性，降低空腹血糖，改善胰島素抵抗(IR)。LA的抗氧化應激作用可以逆轉由ROS和炎癥引起的內皮功能紊亂(ED)，從而緩解T2DM的血管并發癥[38]。

3 結論

LA作為一種多功能抗氧化劑，兼具良好的脂溶性和水溶性，可以擴散到身體的不同部位發揮作用， LA通過其抗氧化應激、抗炎、降脂、抗衰老等功能，在脂肪肝、肝硬化、肝癌、肝中毒等肝臟疾病中發揮良好的治療效果。近年來，LA作為一種天然的營養補劑受到消費者廣泛關注，其不良反應小，副作用低、安全有效，被應用到越來越多的疾病防治中。綜上所述，LA全方位的治療效果在肝臟疾病的防治中發揮關鍵作用。