中藥防治非酒精性脂肪性肝病研究進(jìn)展:基于AMPK信號通路

周 琳,周曉玲,梁 甜

(1.廣西中醫(yī)藥大學(xué) 研究生院,廣西 南寧 530001;2.柳州市中醫(yī)醫(yī)院 消化科,廣西 柳州 545001)

隨著代謝性相關(guān)疾病的高發(fā),非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)已經(jīng)成為全世界流行病,亦是引起慢性肝病的主要原因[1]。NAFLD是肝硬化、肝癌的重要致病因素,其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,現(xiàn)仍缺乏有效治療藥物[2]。腺苷酸活化蛋白激酶(Adenosine activated protein kinase,AMPK)是存在于真核細(xì)胞中的異三聚體,常表達(dá)在肝臟、肌肉等組織器官中[3],又被稱為“能量感受器”,其可通過AMP/ATP比值變化被直接激活,亦可通過激活A(yù)MPK上游的肝激酶B1(Liver kinase B1,LKB1)、轉(zhuǎn)化生長因子β(Transforming growth factor-beta,TGF-β)激活以及鈣調(diào)蛋白依賴性激酶β(Calmodulin-dependent protein kinase β,CaMKβ)等激酶間接增加AMPK的活性,從而維持機(jī)體能量代謝平衡[4]。研究發(fā)現(xiàn),活化后的AMPK作用于下游靶蛋白,可通過改善肝臟脂質(zhì)代謝、氧化應(yīng)激、自噬、炎癥反應(yīng)等過程,減輕NAFLD[5]。近年中藥在調(diào)控AMPK信號通路治療NAFLD的研究取得一定進(jìn)展[6]。本研究就近年來AMPK信號通路對中藥復(fù)方、中藥單體抗NAFLD的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,了解AMPK信號通路治療NAFLD的作用機(jī)制和中藥復(fù)方及單體激活A(yù)MPK的機(jī)理,為NAFLD的預(yù)防和治療提供新思路。

1 AMPK與NAFLD

NAFLD是肝細(xì)胞中過量脂質(zhì)沉積的結(jié)果,可通過多種機(jī)制激活A(yù)MPK信號抵消這些影響[7]。AMPK與肝臟的病理生理有著密切的關(guān)系,被認(rèn)為是改善NAFLD的可行治療策略[8]。多項(xiàng)研究表明,AMPK調(diào)控的信號通路在肝臟內(nèi)發(fā)揮抗NAFLD作用,多與改善脂質(zhì)代謝紊亂、氧化應(yīng)激、自噬、炎癥級聯(lián)反應(yīng)有關(guān)[9]。見圖1。

圖1 AMPK加劇NAFLD的機(jī)制

1.1 改善脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)

脂質(zhì)沉積是NAFLD的特征表現(xiàn)。在肝臟中脂質(zhì)是以游離脂肪酸(FFAs)的形式存在,當(dāng)肝細(xì)胞內(nèi)FFAs生成超過消耗時(shí),易誘發(fā)脂毒性,引起肝細(xì)胞應(yīng)激、損傷,甚至凋亡[10]。脂質(zhì)沉積過程與脂質(zhì)合成、氧化、線粒體功能等有密切關(guān)系[11]。研究表明,AMPK可通過抑制脂質(zhì)合成酶蛋白活性、促進(jìn)脂肪酸氧化及改善線粒體功能等過程,減少脂質(zhì)沉積,在調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝中有重要作用[12]。固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(Sterol regulatory element binding protein-1c,SREBP-1c)是調(diào)控肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積的主要因子[13],研究表明,活化后的AMPK能夠磷酸化SREBP-1c,下調(diào)其表達(dá),降低肝細(xì)胞內(nèi)脂肪酸合成酶(FAC)、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)等脂肪合成酶活性,減少脂質(zhì)生成[14]。CHEN等[15]研究發(fā)現(xiàn),AMPK通過調(diào)控脂肪酸氧化的關(guān)鍵因子肉毒堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶-la(COPT-la)、酰基輔酶A氧化酶1(ACOX1)的表達(dá),改善脂肪酸β氧化、減少脂質(zhì)沉積及脂毒性,緩解NAFLD。進(jìn)一步研究證明,AMPK 活化后可上調(diào)線粒體自噬受體蛋白(FUNDC1)表達(dá),清除受損細(xì)胞、保護(hù)線粒體功能、改善細(xì)胞功能,緩解NAFLD狀態(tài)[16]。

1.2 AMPK與氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激被認(rèn)為是導(dǎo)致NAFLD肝臟損傷和疾病進(jìn)展的主要因素[17]。氧化應(yīng)激反映了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的產(chǎn)生和細(xì)胞抗氧化系統(tǒng)的失衡,產(chǎn)生過量的ROS,并導(dǎo)致細(xì)胞損傷[18]。NAFLD脂質(zhì)代謝紊亂,可激活肝細(xì)胞內(nèi)還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化途徑,促進(jìn)ROS產(chǎn)生及超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、還原性谷胱甘肽(glutathione,GSH)等抗氧化酶的消耗,使得氧化副產(chǎn)物(malondialdehyde,MDA)生成增加,細(xì)胞內(nèi)存在氧化應(yīng)激反應(yīng),進(jìn)一步加重NAFLD[19]。AMPK是參與肝細(xì)胞氧化應(yīng)激的重要因子[18],AMPK活化后,可激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(proliferator-activated receptorγ-coactivator-1α,PGC-1α)的表達(dá)及下游解耦蛋白2(Uncoupling Protein 2,UCP2)活性,在減少ROS生成的同時(shí),增加下游SOD活性,提高肝細(xì)胞抗氧化能力[20]。AMPK/核因子E2相關(guān)因子(Nuclear factor like 2,Nrf2)亦是有效參與肝細(xì)胞氧化應(yīng)激的重要信號通路。AMPK磷酸化后,可有效激活下游Nrf2,增加細(xì)胞相關(guān)抗氧化酶的生成,有效減輕肝細(xì)胞損傷。DONG等[21]研究發(fā)現(xiàn),AMPK可通過下調(diào)脂肪毒性引起的氧化應(yīng)激,減少ROS的產(chǎn)生及ROS相關(guān)炎癥級聯(lián)反應(yīng),減少從NAFLD向NASH轉(zhuǎn)化的風(fēng)險(xiǎn)。

1.3 AMPK與自噬

自噬是維持肝細(xì)胞微環(huán)境平衡、細(xì)胞更新的重要機(jī)制,也是應(yīng)激狀態(tài)下調(diào)控細(xì)胞的質(zhì)控體系[22]。自噬是通過自噬溶酶體對細(xì)胞內(nèi)受損細(xì)胞器、蛋白質(zhì)等進(jìn)行降解,進(jìn)而維持細(xì)胞正常功能[23]。自噬是細(xì)胞內(nèi)的自穩(wěn)機(jī)制,除了對功能異常的細(xì)胞器及蛋白等進(jìn)行動(dòng)態(tài)清除外,亦可選擇性降解肝細(xì)胞內(nèi)多余脂質(zhì),進(jìn)而調(diào)控肝細(xì)胞脂平衡,這一過程稱為脂噬[24]。AMPK/雷帕霉素(Mechanistic target of rapamycin,mTOR)是參與肝細(xì)胞脂噬的主要信號通路,AMPK活化后可增加下游mTOR及其效應(yīng)分子微管相關(guān)蛋白1輕鏈 3(light chain 3,LC3)、泛素結(jié)合蛋白p62(Ubiquitin binding protein P62)的表達(dá),增強(qiáng)肝細(xì)胞自噬,進(jìn)而加快肝細(xì)胞脂代謝,改善胰島素功能,減緩NAFLD的發(fā)生發(fā)展[25,26]。研究表明,AMPK活化后,可增強(qiáng)自噬關(guān)鍵酶UNC51樣激酶1(UNC-51 like kinase 1,ULK1)的活性,進(jìn)而調(diào)控肝細(xì)胞自噬水平[27]。TING等[28]通過建立肝細(xì)胞脂肪變性模型,應(yīng)用自噬抑制劑(3-甲基腺嘌呤,3-MA)和AMPK激活劑(AICAR)/抑制劑(化合物C)干預(yù)肝細(xì)胞,測定AMPK及自噬因子及脂質(zhì)含量,發(fā)現(xiàn)肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝加快可能與AMPK激活自噬反應(yīng)有關(guān)。

1.4 AMPK與炎癥小體/炎癥

炎癥反應(yīng)在NAFLD發(fā)生發(fā)展的過程中起著至關(guān)重要的作用[29],炎癥小體是介導(dǎo)炎癥因子的產(chǎn)生和產(chǎn)生強(qiáng)效炎癥級聯(lián)的多蛋白復(fù)合物[30]。NLRP3是調(diào)控機(jī)體炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵因子,亦是最具特征炎癥小體的代表之一。研究表明,NLRP3炎癥小體是AMPK下游的效應(yīng)因子,當(dāng)AMPK被激活時(shí),通過抑制NLRP3炎癥小體的活性,減少相關(guān)炎癥級聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生,進(jìn)而維持肝細(xì)胞正常生理功能[31]。此外,研究發(fā)現(xiàn),活化后的AMPK可抑制炎癥效應(yīng)因子轉(zhuǎn)錄因子κB(The nuclear factor-κB,NF-κB)的表達(dá),抑制腫瘤壞死因子(Tumour Necrosis Factor alpha,TNF-α)、白介素-8(Interleukin-8,IL-8)、白細(xì)胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)等炎癥介質(zhì)的分泌,減少炎癥浸潤[32]。

近年來中藥治療NAFLD已成為NAFLD的相關(guān)研究熱點(diǎn),多種中藥復(fù)方或中藥單體被證明可有效減緩NAFLD進(jìn)展。研究表明,AMPK信號通路是參與肝細(xì)胞代謝的重要通路,可通過減輕肝細(xì)胞損傷及脂質(zhì)沉積,進(jìn)而發(fā)揮緩解NAFLD的作用[33]。以下將對中藥復(fù)方、中藥單體基于AMPK信號治療NAFLD的作用進(jìn)行闡述(表1),為中藥預(yù)防、治療NAFLD提供新思路。

表1 中藥復(fù)方/單體抗NAFLD機(jī)制總結(jié)

2 中藥復(fù)方調(diào)控AMPK相關(guān)通路治療NAFLD

疏肝化滯方臨床上常用于治療NAFLD。研究表明,AMPK是疏肝化滯方治療NAFLD的核心通路之一,通過增加AMPK、SOD的表達(dá),提高肝細(xì)胞抗氧化能力,從而達(dá)到改善肝臟脂肪變性的效果[34]。研究發(fā)現(xiàn),由山楂、郁金、黃芪、柴胡等組成的脂肝合劑,可激活A(yù)MPK,使其磷酸化增加,并下調(diào)其下游的SREBP-1C、FAC的水平,增加PGC-1α、COPT-l含量,促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝及脂肪酸β氧化[35]。董璐等[36]研究發(fā)現(xiàn),丹梔逍遙散干預(yù)NAFLD大鼠,可激活LKB1/AMPK信號通路,減少下游脂肪合成酶ACC的表達(dá),降低脂肪的合成,減輕肝損傷。石斛合劑可通過激活A(yù)MPK/mTOR通路,促進(jìn)轉(zhuǎn)錄因子EB(The transcription factor EB,TFEB)的表達(dá),增加自噬通量LC3表達(dá),維持細(xì)胞平衡,進(jìn)而改善NAFLD合并2型糖尿病(T2DM)的細(xì)胞功能及代謝水平[37]。進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn),澤瀉湯可有效治療NAFLD,其作用機(jī)制與藥物激活A(yù)MPK,增加其下游PGC-1α、UCP2蛋白的表達(dá),進(jìn)而增加肝細(xì)胞脂肪酸代謝、促進(jìn)線粒體功能蛋白表達(dá)、促進(jìn)肝細(xì)胞修復(fù)有關(guān)[38]。

3 中藥單體基于AMPK通路調(diào)控NAFLD

3.1 脂代謝

研究發(fā)現(xiàn),梔子苷是中藥梔子的主要活性成分,具有保肝利膽的藥理作用。梔子苷可通過磷酸化激活A(yù)MPK,調(diào)控脂肪合成酶(Fatty acid synthase,FAS)、ACC、丙二酰輔酶 A(Malonyl-CoA)等脂肪合成酶的表達(dá)來減少脂肪的合成[39]。ZHANG等[40]通過高脂飲食建立NAFLD模型,予芍藥苷水提物干預(yù),發(fā)現(xiàn)芍藥苷可提高AMPK磷酸化水平,降低糖異生基因磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(Phospho-enolpyruvate carboxykinase,PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-Phosp hatase,G6Pase)的表達(dá),并通過拮抗脂質(zhì)合成途徑,改善脂質(zhì)沉積。WANG等[41]通過檢測體內(nèi)外脂質(zhì)和脂質(zhì)分解基因和蛋白的表達(dá),發(fā)現(xiàn)大黃素可通過鈣/鈣調(diào)素依賴性激酶(Calcium/calmodulin-dependent kinase kinase CaMKK)激活A(yù)MPK,增加脂解相關(guān)蛋白和mRNA的水平,有效減少肝臟中脂肪沉積。黃芪甲苷是AMPK的激活劑,可通過增加AMPK的磷酸化來促進(jìn)其基因表達(dá)和激活,減少脂質(zhì)積累,還可通過誘導(dǎo)SREBP-1c磷酸化,減輕胰島素抵抗,改善NAFLD[42]。

3.2 氧化應(yīng)激

天麻素是中藥天麻的有效成分,研究發(fā)現(xiàn),天麻素可通過激活A(yù)MPK/Nrf2通路,顯著提高NAFLD大鼠肝臟SOD含量,降低ROS/MDA,減輕炎癥反應(yīng),緩解NAFLD[43]。QIN等[44]研究發(fā)現(xiàn),黃連素可通過激活A(yù)MPK/PGC-1α信號通路,有效降低糖尿病小鼠MDA含量并增加 SOD、過氧化氫酶(Catalase,CAT)、GSH 的表達(dá),有效抑制細(xì)胞氧化應(yīng)激。桃葉珊瑚苷屬于環(huán)烯醚萜類化合物,具有護(hù)肝保肝作用,桃葉珊瑚苷可通過影響血清SOD、GSH等抗氧化因子含量,及激活Nrf2、AMPK、ACC等因子發(fā)揮抗氧化作用,達(dá)到護(hù)肝目的[45]。許瓊梅等[46]研究發(fā)現(xiàn)龍膽苦苷干預(yù)組較NAFLD模型組,可有效降低血清中游離脂肪酸含量,提高SOD、GSH-Px的表達(dá),減少肝細(xì)胞中氧化應(yīng)激副產(chǎn)物MDA的含量,其抗氧化作用與AMPK/Nrf2信號通路有關(guān)。

3.3 自噬

白藜蘆醇是一種多酚類化合物,具有抗氧化、抗炎等多種藥理作用,研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇可通過cAMP-PRKA-AMPK-SIRT1信號通路激活肝細(xì)胞自噬,增加肝臟中LC3-Ⅱ自噬信號因子的表達(dá),增強(qiáng)肝細(xì)胞自噬,緩解肝細(xì)胞脂質(zhì)代謝負(fù)擔(dān)及炎癥反應(yīng)[47]。當(dāng)歸多糖是當(dāng)歸的有效用藥成分,PING等[48]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸多糖可有效降低NAFLD小鼠肝臟中脂肪含量,其降脂作用與激活SIRT1-AMPK 信號途徑、增加自噬蛋白表達(dá)有關(guān)。WANG等[49]通過高脂飲食建立NAFLD小鼠模型,予芒果苷干預(yù)12周后,檢測小鼠血清中脂質(zhì)含量、自噬信號通路蛋白表達(dá)情況,發(fā)現(xiàn)芒果苷可通過激活A(yù)MPK/mTOR信號通路增強(qiáng)肝細(xì)胞脂噬,緩解肝臟中脂質(zhì)沉積。

3.4 炎癥反應(yīng)/炎癥小體

丹參酮類是從丹參中提取的具有抗炎作用的二萜醌類化合物,丹參酮類可通過激活A(yù)MPK信號通路,有效抑制NLRP3炎癥小體活化,減少細(xì)胞炎癥反應(yīng)[50]。研究發(fā)現(xiàn),穿心蓮內(nèi)酯可有效抑制細(xì)胞炎癥反應(yīng),其抗炎機(jī)制與通過調(diào)控AMPK/轉(zhuǎn)化生長因子β激活激酶1(TAK1)信號通路,進(jìn)而阻斷TAK1/NF-κB,減低血清中炎癥因子IL-6、TNF-α和IL-1水平有關(guān)[51]。紅景天苷具有抗炎、抗氧化等作用[52],紅景天苷可調(diào)控硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)/NLRP3通路,通過抑制NLRP3炎癥小體激活,減少肝細(xì)胞內(nèi)炎癥反應(yīng)及脂質(zhì)沉積,進(jìn)而達(dá)到預(yù)防NAFLD的作用[53]。

4 結(jié)語

NAFLD是肝病發(fā)展的重要階段,應(yīng)早發(fā)現(xiàn)、早干預(yù)。NAFLD發(fā)病率高、機(jī)制復(fù)雜,目前臨床上尚無特效治療藥物,因此探索新的NAFLD治療靶點(diǎn)或方法至關(guān)重要[54]。NAFLD可歸于中醫(yī)學(xué)“肥氣”“肝癖”等范疇[55],中醫(yī)運(yùn)用整體觀點(diǎn)治療NAFLD,為 NAFLD的治療開拓了新的思路。通過對中藥抗NAFLD的臨床及實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)行總結(jié),發(fā)現(xiàn)中藥抗NAFLD常與脂質(zhì)代謝異常、自噬、氧化應(yīng)激、腸道菌群等機(jī)制有關(guān)系[56],但中醫(yī)藥治療NAFLD也存在相對不足,第一,NAFLD的治療常以中藥復(fù)方為主,其復(fù)方的臨床藥理作用及機(jī)制研究相對薄弱;第二,臨床醫(yī)生對NAFLD的中醫(yī)辨證標(biāo)準(zhǔn)不同,導(dǎo)致每個(gè)醫(yī)生對NAFLD的中醫(yī)治則不一致;第三,NAFLD機(jī)制尚未明確,主要表現(xiàn)為脂質(zhì)堆積、氧化損傷、炎癥及纖維化[57],有學(xué)者研究認(rèn)為,多重打擊是造成肝細(xì)胞脂質(zhì)堆積及損傷的重要原因[58],而中藥具有多靶點(diǎn)、多通路的特點(diǎn),通過運(yùn)用中藥治療NAFLD,可發(fā)揮傳統(tǒng)醫(yī)藥獨(dú)特的治療優(yōu)勢。本研究論述了中藥基于AMPK信號通路抗NAFLD的作用,從多角度總結(jié)了其機(jī)制,為NAFLD新藥開發(fā)提供了新思路。