雷公藤紅素治療非酒精性脂肪性肝病的研究進展

王四園 王 帆 孫 鑫 劉成海,,3 陶艷艷,,3△

1.上海中醫藥大學附屬曙光醫院肝病研究所 (上海, 201203) 2.上海市中醫臨床重點實驗室 3.肝腎疾病病證教育部重點實驗室(上海中醫藥大學)

雷公藤紅素又名南蛇藤素,為雷公藤根莖的提取物——去甲基木栓烷型三萜類化合物。據報道雷公藤紅素有一定肝毒性[1],而更多研究證實其對肝臟具有保護作用,可減輕肝臟炎癥[2]、肝損傷[3]和肝纖維化[4],尤其對非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)具有治療作用。NAFLD指除酒精和其他明確肝損害因素外,以肝細胞脂肪變性為主要特征的臨床病理綜合征,可分為單純性肝脂肪變和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[5],其發病關鍵在于高碳水化合物和脂肪酸在代謝過程中產生的脂毒性物質超過肝細胞處理能力,引起肝細胞應激、損傷和/或死亡,出現肝損傷、肝硬化甚至是肝癌[6]。有研究證實雷公藤紅素可直接影響脂質合成、炎癥或間接改善肥胖和胰島素抵抗而發揮治療NAFLD作用。本文綜述雷公藤紅素對NAFLD治療作用進展,以期為雷公藤紅素治療NAFLD藥物研發提供可能思路。

1 NAFLD發病機制

1.1 參與脂質合成 NAFLD肝組織沉積脂質主要以甘油三酯形式存在,其合成原料59%來源于脂肪組織的脂解作用,26%來源于脂質新生,15%則直接來自于食物[7],其中脂質新生主要受固醇調節元件結合蛋白1c(SREBP-1c)調控。SREBP-1c可控制脂質生成基因的表達,參與肝臟中脂肪酸和甘油三酯的合成[8];合成的甘油三酯以脂滴形式儲存于肝細胞內或以極低密度脂蛋白形式向肝外輸出,而當脂滴合成過多或輸出障礙時便會導致脂質蓄積。研究證實雷公藤紅素在肝臟和原代肝細胞中均可通過增加沉默交配型信息調節因子2同源蛋白1(SIRT1)表達,而使SREBP-1c及乙酰輔酶A羧化酶水平降低,以改善肝細胞脂滴堆積和氣球樣變[9]。但是有研究表明雷公藤紅素可通過降低轉錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體γ2(PPARγ2)及CCAAT增強子結合蛋白α(C/EBPα)表達而抑制脂肪細胞分化,增加脂解[10],而脂解無疑會增加甘油三酯合成。

1.2 抑制未折疊蛋白反應 游離脂肪酸(FFA)增加與NAFLD發病密切相關,FFA可經線粒體β氧化消耗或酯化為甘油三酯以脂滴形式儲存于肝細胞,脂滴則可再脂解為脂肪酸釋放回肝細胞的游離脂肪酸池。反復進行的線粒體β氧化和再脂解使脂毒性物質積累,引起內質網應激,激活未折疊蛋白反應(UPR),以維持肝細胞正常生理活動,但當持續刺激超過代償后便會誘導炎癥和細胞死亡,使NAFLD加重[11]。UPR激活主要涉及需肌醇酶1(IRE1)、活化轉錄因子6(ATF6)和蛋白激酶R樣內質網激酶(PERK)3條通路,在非應激條件下IRE1、ATF6及PERK與葡萄糖調節蛋白78(GRP78)結合而呈失活狀態[12],可見GRP78是UPR的關鍵分子。研究證實雷公藤紅素可有效降低高脂肪飲食誘導肥胖小鼠的體重,其機制可能是雷公藤紅素維持了GRP78與IRE1及ATF6的結合,從而抑制內質網應激[13]。

1.3 對抗炎癥 內質網應激伴FFA聚集及細胞死亡可激活核因子κB(NF-κB),引起炎癥因子釋放,而使NAFLD發展為NASH[14]。臨床研究顯示,約1/3的NASH患者在初診后5～10年會發展為3期或4期肝纖維化[15],因此阻斷甚至消除炎癥對NASH的治療極為重要。NF-κB家族是溝通炎癥反應上下游的重要因子,它們可在內、外源性刺激下形成不同形式的二聚體,經翻譯后修飾進入細胞核,在核內單獨或聯合其他轉錄因子,誘導靶基因表達,產生多種細胞因子,發揮生物學效應[16]。研究證實雷公藤紅素可抑制NAFLD小鼠SIRT1表達而使NF-κB及下游炎癥因子水平下調[9]。另外在高脂飲食聯合鏈脲佐菌素誘導2型糖尿病的模型中,雷公藤紅素通過抑制Toll樣受體4(TLR4)/髓樣分化因子88(MyD88)/NF-κB通路及炎癥因子(TNFα、IL-1β)釋放,而改善肝組織的炎癥細胞浸潤、脂肪變性及纖維化[17]。在HepG2細胞中也證實雷公藤紅素可通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB通路而使TNFα和IL-1β表達下降[18]。見圖1。

圖1 NAFLD發病機制及雷公藤紅素作用靶點

2 改善NAFLD相關風險因素

2.1 減輕體重 薈萃分析表明肥胖者患NAFLD的風險是正常體重者的3.5倍[19]。人口學研究顯示在嚴重肥胖者(BMI≥40 kg/m2)和病態肥胖者[BMI≥40 kg/m2或≥35 kg/m2和至少一種嚴重肥胖相關的醫療并發癥(如高血壓、2型糖尿病、睡眠呼吸暫停綜合征等)]中NAFLD發病率更是高達88.7%和93%[20,21]。肥胖者脂肪細胞的功能障礙、脂解加速,導致血液中FFA增加,這時肝細胞以甘油三酯的形式儲存增多的脂質,從而發生NAFLD[22]。兩項臨床試驗證實成年和兒童NAFLD患者在通過節食和鍛煉減肥后,其肝細胞脂肪變性、炎癥和損傷均得到改善[23,24]。由此可見減輕體重對肥胖型NAFLD患者而言至關重要。

2.1.1 改善瘦素抵抗 瘦素是由白色脂肪組織的脂肪細胞合成和分泌的一種多肽類激素,正常情況下與下丘腦瘦素受體結合,影響下游阿黑皮素原及神經肽Y/刺鼠關聯蛋白,減少食物攝入量,增加能量消耗[25]。那么是瘦素缺乏導致了肥胖呢?恰好相反,研究發現大多數肥胖者的瘦素循環水平要高于非肥胖者[26],這表明機體處于瘦素抵抗狀態,若增加瘦素敏感性,從而改善肥胖。有研究證實雷公藤紅素是一種強效瘦素增敏劑,可增加肥胖及高瘦素血癥小鼠下丘腦中信號傳導與轉錄激活因子3(STAT3)磷酸化水平,同時抑制下丘腦內質網應激,而使小鼠體重下降最多達45%,但對瘦小鼠、ob/ob小鼠和db/db小鼠卻無效[27]。進一步對喂食雷公藤紅素后的肥胖小鼠、瘦小鼠和db/db小鼠的下丘腦轉錄組分析表明其提升瘦素敏感性需要白介素-1受體1(IL1R1)參與[28]。另外研究發現下丘腦弓狀核中的蛋白酪氨酸磷酸酶1B(PTP1B)和T細胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TCPTP)具有負調節瘦素信號的作用,而雷公藤紅素可通過抑制PTP1B和TCPTP表達而發揮減重效果[29]。

2.1.2 平衡能量代謝 肥胖者能量攝入與能量消耗的失衡導致肝細胞內脂質堆積,故增加能量消耗有可能改善肥胖。過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子1(PGC-1)是線粒體功能和氧化代謝的主要調節因子,與體內能量代謝關系密切[30]。研究表明雷公藤紅素可通過熱休克因子1激活PGC-1α,而誘導腹股溝白色脂肪組織褐變,激活棕色脂肪組織,增加脂肪和肌肉中的線粒體功能,引起能量消耗增加,以此改善小鼠肥胖和肝脂肪變性[31]。甘丙肽是一種神經肽,作用于甘丙肽受體后可降低交感系統活性及解耦聯蛋白1(UCP-1)表達,增加胃腸動力,加速肌肉對碳水化合物的利用,減少能量消耗及產熱,從而引起肥胖[32]。研究表明雷公藤紅素可使肥胖小鼠體重下降,食物攝入量減少,這可能與下調下丘腦中甘丙肽和甘丙肽受體1、3的表達有關[33]。

2.1.3 其他 雷公藤紅素的抗炎作用可能改善肥胖,有研究將雷公藤紅素確定為抗炎蛋白Nur77的配體,其可促進Nur77從細胞核遷移到線粒體內被腫瘤壞死因子受體相關因子2泛素化;泛素化的Nur77促使功能失調的線粒體自噬并減輕炎癥,從而顯著減輕高脂飲食誘導肥胖小鼠的體重,并改善肝脂肪變[2]。另外雷公藤紅素還可通過抑制Toll樣受體3/NOD樣受體熱蛋白結構域相關蛋白3依賴性炎癥體激活途徑,促進棕色脂肪組織產熱,腹股溝白色脂肪組織褐變,改善代謝紊亂,以減輕因高脂飲食誘導肥胖小鼠的體重[34]。見圖2。

圖2 雷公藤紅素改善肥胖機制

2.2 改善胰島素抵抗 胰島素抵抗時靶器官對循環胰島素缺乏反應,使抑制脂解能力受損,糖原合成減少,使游離葡萄糖和FFA增多,兩者均可轉化為甘油三酯儲存于肝細胞而發生脂肪變性,進一步引起線粒體功能失調和脂肪組織釋放細胞因子,導致非酒精性肝炎的發生[35]。在NAFLD中,脂毒性物質、氧化應激及炎癥因子等通過不同途徑使胰島素受體底物(IRS)絲氨酸磷酸化,抑制下游磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)通路,進一步加劇胰島素抵抗[36]。研究表明雷公藤紅素可抑制NF-κB通路而改善db/db小鼠的胰島素抵抗[37],這可能與雷公藤紅素干擾脂質與髓樣分化蛋白2的結合而抑制TLR4/NF-κB通路有關[38]。此外雷公藤紅素可逆轉不同細胞的胰島素抵抗,在肝細胞中雷公藤紅素通過抑制NF-κB和c-Jun氨基末端激酶(JNK),恢復線粒體功能,降低胰島素受體底物絲氨酸磷酸化水平,改善棕櫚酸引起的胰島素抵抗[39]。在HepG2細胞中雷公藤紅素通過增加microRNA-223表達,逆轉胰島素受體底物的下調,改善棕櫚酸誘導的胰島素抵抗[40]。在骨骼肌細胞中雷公藤紅素通過激活PI3K/AKT通路,增加葡萄糖攝取及線粒體活性,改善抗霉素A誘導的胰島素抵抗[41]。見圖3。

圖3 雷公藤紅素改善胰島素抵抗機制

3 結論及展望

上述研究提示雷公藤紅素對NAFLD具有潛在治療效應,但缺乏相關臨床研究,且雷公藤紅素治療NAFLD的作用機制有待深入開展。此外,在大鼠中雷公藤紅素的口服生物利用度為17.06%[42],并可能出現生殖毒性[43]和心臟毒性[44]等毒副作用,很大程度限制雷公藤紅素的開發與應用。納米給藥系統的發展可能為雷公藤紅素應用提供解決方法,已有學者采用雷公藤紅素-白蛋白納米顆粒給藥發揮出更好的肝臟靶向釋放和NAFLD治療效果[45],這為雷公藤紅素的開發利用提供了可能性。