非酒精性脂肪肝疾病發(fā)生機(jī)制研究新進(jìn)展

任路平 宋光耀 (河北省人民醫(yī)院內(nèi)分泌一科，河北 石家莊 050000)

非酒精性脂肪肝疾病(NAFLD)是一種無(wú)過(guò)量飲酒史的以肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞脂肪變性和脂肪貯積為特征的臨床病理綜合征，疾病譜隨病程的進(jìn)展而表現(xiàn)不一，包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬化甚至肝細(xì)胞癌〔1〕。NAFLD是西方國(guó)家最常見(jiàn)的慢性肝病，在亞洲國(guó)家NAFLD的發(fā)病率也逐漸增加〔2〕。因此，NAFLD的發(fā)病機(jī)制已成為全球關(guān)注的醫(yī)學(xué)研究熱點(diǎn)。

1 NAFLD的肝外發(fā)病機(jī)制

1.1 NAFLD和胰島素抵抗(IR) 很多研究表明外周的IR和NAFLD的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切〔3〕。幾乎所有的NAFLD患者都存在周?chē)M織和肝臟的IR，且IR的嚴(yán)重程度與NAFLD的病情進(jìn)展相關(guān)〔4〕，外周IR可作為脂肪肝形成的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。研究表明，NAFLD患者整體葡萄糖利用率降低50%，胰島素抑制內(nèi)源葡萄糖產(chǎn)生的能力下降，提示有肝IR。盡管NAFLD和IR的相關(guān)關(guān)系明確，但是二者的因果關(guān)系尚不明確。一些學(xué)者認(rèn)為是外周IR引起了脂肪肝，其可能機(jī)制是:在脂肪組織IR的情況下，胰島素抑制游離脂肪酸(FFA)利用的能力也下降，使FFA儲(chǔ)存在脂肪細(xì)胞的能力下降，脂肪組織脂解增加，血FFA水平繼而升高，通過(guò)血循環(huán)進(jìn)入肝臟，進(jìn)而促使肝臟甘油三酯(TG)合成增加。然而，有些研究發(fā)現(xiàn)NAFLD可以在無(wú)外周IR的情況下發(fā)生，一研究表明正常血糖血脂的非肥胖患者也可出現(xiàn)NAFLD，表明NAFLD可在無(wú)IR的情況下出現(xiàn)〔5〕。另一研究通過(guò)喂養(yǎng)大鼠高脂飲食3 d誘導(dǎo)出脂肪肝和肝IR，發(fā)現(xiàn)肝臟TG的組成主要是18∶2脂肪酸，表明肝臟TG的來(lái)源為飲食而不是外周組織，并且鉗夾實(shí)驗(yàn)表明機(jī)體胰島素敏感性正常，提示脂肪肝和肝IR可以發(fā)生在外周IR和肥胖發(fā)生以前〔6〕。二者的關(guān)系還需進(jìn)一步研究。

1.2 NAFLD與飲食因素 飲食因素被認(rèn)為是導(dǎo)致NAFLD發(fā)生的重要環(huán)境因素。各種不同的飲食因子可以對(duì)NAFLD的發(fā)生發(fā)展起保護(hù)或促進(jìn)作用。飲食攝取的流行病學(xué)研究表明，肉類(lèi)、軟飲料的過(guò)量攝入和魚(yú)類(lèi)的低攝入和NAFLD的發(fā)病相關(guān)。多不飽和脂肪酸的低攝入和飽和脂肪酸、膽固醇的高攝入與NAFLD 的發(fā)病相關(guān)〔1〕。

1.3 脂肪因子 脂肪因子分泌異?？赡芡ㄟ^(guò)干擾胰島素敏感性和炎癥反應(yīng)促進(jìn)肝臟脂質(zhì)沉積和NASH，包括瘦素、脂聯(lián)素、抵抗素等〔7〕。IR者存在瘦素抵抗，瘦素抵抗可使葡萄糖更多地進(jìn)入肝臟，繼而上調(diào)膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBP-1)基因表達(dá)，激活參與FFA合成的基因轉(zhuǎn)錄，使肝臟脂質(zhì)沉積〔8〕;脂聯(lián)素具有增加胰島素敏感性和抗炎性的作用，NASH患者中的血清脂聯(lián)素水平降低〔9〕，脂聯(lián)素受體的肝內(nèi)表達(dá)和肝臟炎癥和纖維化呈負(fù)相關(guān)〔10〕;抵抗素是白色脂肪細(xì)胞和單核細(xì)胞表達(dá)的108個(gè)氨基酸的蛋白，抵抗素與小鼠IR相關(guān)，可刺激炎癥反應(yīng)，NAFLD患者的循環(huán)抵抗素水平和和脂肪組織mRNA水平增加〔11〕，血清抵抗素和肝臟的病理學(xué)損傷的嚴(yán)重程度也相關(guān)，NASH患者的血清抵抗素水平高于單純性脂肪肝患者〔12〕。這些研究證明脂肪因子與NAFLD具有相關(guān)性，但是其在NAFLD發(fā)生中的具體機(jī)制尚不清楚。

3 NAFLD發(fā)生發(fā)展的肝內(nèi)細(xì)胞機(jī)制

NAFLD作為一個(gè)肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積乃至炎癥、壞死的疾病，多個(gè)細(xì)胞器和細(xì)胞事件可能參與其發(fā)生發(fā)展，近些年來(lái)亦有大量相關(guān)研究。

2.1 肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝異常 如前述，外周IR時(shí)血循環(huán)增加的胰島素水平可刺激肝細(xì)胞內(nèi)源性脂質(zhì)合成增加，當(dāng)外周IR時(shí)，血胰島素水平增加，胰島素通過(guò)激活肝臟內(nèi)源性脂質(zhì)合成SREBP1c〔13〕，引起下游一系列的脂質(zhì)合成酶類(lèi)如乙酰輔酶 A羧化酶(ACC)，脂肪酸合成酶(FAS)等的合成增加，從而促進(jìn)內(nèi)源性脂質(zhì)和脂蛋白的合成，研究表明轉(zhuǎn)基因小鼠SREBP-1c過(guò)表達(dá)可引起內(nèi)源性脂質(zhì)增加和肝脂質(zhì)沉積的發(fā)生〔14〕，而SREBP-1c基因失活可引起ob/ob小鼠肝臟TG含量顯著下降〔15〕。另外，NAFLD時(shí)極低密度脂蛋白(VLDL)分泌能力亦下降，可能機(jī)制是胰島素減少肝臟載脂蛋白B(ApoB)100的合成能力，ApoB100是TG裝配形成VLDL的限速步驟，高胰島素血癥時(shí)胰島素通過(guò)減少ApoB100抑制VLDL分泌，也是肝細(xì)胞脂質(zhì)沉積的機(jī)制之一〔16〕。

除高胰島素血癥對(duì)肝臟脂質(zhì)合成的影響外，飲食中碳水化合物特別是單分子碳水化合物果糖可通過(guò)刺激碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(CHRBEP)從而增加內(nèi)源性脂質(zhì)合成，引起脂肪肝〔16〕。

2.2 線粒體功能與NAFLD 作為多功能的細(xì)胞器，線粒體不僅是真核細(xì)胞能量代謝的中心，是脂肪酸氧化的細(xì)胞場(chǎng)所，也是產(chǎn)生活性氧自由基(ROS)的場(chǎng)所。線粒體脂肪酸氧化的改變可能參與NAFLD的發(fā)生發(fā)展，線粒體脂肪酸氧化減少，可出現(xiàn)脂質(zhì)堆積，多個(gè)人體和動(dòng)物研究了NAFLD存在時(shí)線粒體脂肪酸氧化相關(guān)的功能。一個(gè)人體研究發(fā)現(xiàn)NASH患者的肝臟線粒體超微結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常，同時(shí)肝臟線粒體呼吸鏈的活性降低〔17〕;一個(gè)短期研究提示2 w果糖飲料喂養(yǎng)的小鼠出現(xiàn)脂肪肝肉堿脂酰輔酶A轉(zhuǎn)移酶-1(CPT-1)表達(dá)降低，提示脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體的功能可能降低;Satapati等發(fā)現(xiàn)糖尿病Zucker糖尿病脂肪(ZDF)大鼠有脂肪肝發(fā)生的同時(shí)，肝臟線粒體脂肪酸氧化降低〔18〕;這些研究提示線粒體氧化功能降低可能會(huì)引起肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)沉積。線粒體損害的其他表現(xiàn)也被一些研究證實(shí)，含高果糖飲食長(zhǎng)期喂養(yǎng)的小鼠顯示脂肪肝的發(fā)生和降低的肝線粒體完整性〔19〕;NAFLD患者在給予一次果糖飲料后線粒體的 ATP 合成減少〔20〕。

線粒體氧化功能降低不僅會(huì)導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)沉積，還會(huì)促進(jìn)ROS的產(chǎn)生，ROS可導(dǎo)致肝細(xì)胞內(nèi)炎癥、壞死，以致使NAFLD由單純性脂肪肝發(fā)展至NASH，甚至肝硬化。

2.3 氧化應(yīng)激與脂質(zhì)過(guò)氧化損傷 氧化應(yīng)激與脂質(zhì)過(guò)氧化損傷在NAFLD的形成和發(fā)展過(guò)程中起重要作用，是NAFLD受到第二次打擊進(jìn)一步發(fā)展的重要因素。氧化應(yīng)激是由于ROS產(chǎn)量增加所致，NAFLD時(shí)多種機(jī)制可導(dǎo)致ROS增加〔21〕，首先，當(dāng)線粒體氧化能力減弱時(shí)，線粒體源性ROS的產(chǎn)量會(huì)相應(yīng)增加。正常生理狀態(tài)下，線粒體氧化磷酸化產(chǎn)生的煙酰胺腺嘌呤二核酸(NADH)和甲醛脫氫酶(FADH2)通過(guò)電子傳遞鏈重新氧化產(chǎn)生NAD+和FAD，在這一過(guò)程中大量ATP產(chǎn)生從而為細(xì)胞生命活動(dòng)提供能量。線粒體通過(guò)消耗產(chǎn)生的ROS而形成ATP，當(dāng)電子呼吸鏈?zhǔn)軗p時(shí)，ATP生成減少，ROS消耗減少而含量增加;另一方面，胞質(zhì)內(nèi)脂肪酸堆積，過(guò)氧化物酶體和微粒體代償性激活以氧化堆積的脂肪酸，過(guò)氧化物酶體氧化脂肪酸的第一步是由乙酰輔酶A氧化酶催化生成過(guò)氧化氫，過(guò)氧化氫將電子直接傳給氧分子，從而生成ROS;第三，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)通過(guò)氧化新生多肽鏈中半胱氨酸殘基形成二硫鍵而對(duì)蛋白進(jìn)行修飾，此過(guò)程中可形成ROS，當(dāng)脂肪肝出現(xiàn)ER應(yīng)激(ERS)時(shí)，ER負(fù)荷加重，也會(huì)造成ROS生成增多。ROS產(chǎn)生增多后，ROS與膜磷脂的不飽和脂肪酸反應(yīng)形成脂質(zhì)過(guò)氧化物(LPO)，導(dǎo)致過(guò)氧化物的堆積，進(jìn)而惡化氧化應(yīng)激。

ROS和LPO的產(chǎn)生會(huì)對(duì)肝細(xì)胞帶來(lái)一系列的不良后果，ROS可進(jìn)一步損害線粒體氧化功能，并通過(guò)破壞ER Ca2+穩(wěn)態(tài)和影響ER伴侶分子等加重ERS;同時(shí)，ROS還促進(jìn)炎癥反應(yīng)，C-Jun氨基末端激酶(JNK)通路激活和炎性細(xì)胞因子，如腫瘤壞死因子α(TNF-α)等釋放，引起ATP枯竭、DNA和蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)損傷并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡等;而LPO丙二醛(MDA)能抑制抗氧化系統(tǒng)的保護(hù)作用，并通過(guò)共價(jià)鍵與蛋白結(jié)合，引起免疫反應(yīng)和導(dǎo)致免疫性肝炎。綜上，氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)在單純性脂肪肝病演變過(guò)程中起著重要的始動(dòng)和促進(jìn)作用。最終使肝臟出現(xiàn)炎癥、壞死和纖維化〔13〕。

2.4 炎癥與NAFLD 研究證明炎癥參與NAFLD的發(fā)生發(fā)展，但是炎癥因子與NAFLD的發(fā)生發(fā)展的因果關(guān)系尚不明確〔22〕。IR、線粒體功能損傷等導(dǎo)致的氧化應(yīng)激激活了核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)炎癥通路，促進(jìn) TNF-α、白細(xì)胞介素(IL)-6、IL-1β等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，引起肝臟的肝細(xì)胞損傷、炎癥和壞死。NF-κB炎癥通路的特異性抑制可以使高脂喂養(yǎng)的小鼠炎癥因子表達(dá)下降，并改善脂肪肝〔23〕，用TNF-α的中和性抗體處理成年ob/ob小鼠在2 w之內(nèi)使它們的脂肪肝減輕75%〔24〕。

另一條炎癥相關(guān)通路JNK通路也被證明與NAFLD的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。一方面，JNK激活可引起IR，從而促進(jìn)肝脂質(zhì)沉積;另一方面，肝臟氧化應(yīng)激可通過(guò)JNK通路激活引起炎癥和肝損傷。因此，JNK可能自始至終參與NAFLD的發(fā)生發(fā)展。近來(lái)的研究證明JNK介導(dǎo)了高脂喂養(yǎng)小鼠脂肪肝的發(fā)展〔25〕，而JNK1基因敲除的小鼠高脂喂養(yǎng)后出現(xiàn)脂肪肝的程度減輕〔26〕。

2.5 ERS與NAFLD 作為加工各種酶類(lèi)包括脂肪合成酶類(lèi)以及合成脂類(lèi)的場(chǎng)所，ER對(duì)能量和代謝的變化很敏感。ER在缺氧、飲食因子失調(diào)(如高脂、高果糖飲食)、病毒等應(yīng)激環(huán)境下，錯(cuò)誤折疊蛋白增多，出現(xiàn)ERS。ERS在NAFLD發(fā)生中的作用近年來(lái)也被引起注意。已有不同角度的研究提示ERS與IR和NAFLD的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。在遺傳性肥胖小鼠模型和長(zhǎng)期高脂喂養(yǎng)小鼠模型中，出現(xiàn)脂肪肝的同時(shí)也出現(xiàn)ERS，并且研究發(fā)現(xiàn)ERS可通過(guò)JNK通過(guò)介導(dǎo)肝臟IR〔27〕，ERS抑制劑4-苯基丁酸(4-PBA)和二水氧化三甲胺(TMAO)干預(yù)治療o(wú)b/ob小鼠可減輕小鼠的肝臟TG含量〔28〕，增加肝胰島素敏感性;一個(gè)人體研究顯示NAFLD和NASH患者出現(xiàn)不同程度的ERS〔29〕;這些研究提示ERS介導(dǎo)了NAFLD的發(fā)生。另外，一些分子水平研究也證實(shí)ERS出現(xiàn)后的3條未折疊蛋白應(yīng)答(UPR)通路中至少有兩條介導(dǎo)了肝臟脂質(zhì)合成，一個(gè)轉(zhuǎn)基因小鼠模型表明胰腺內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶(PERK)-真核細(xì)胞翻譯啟動(dòng)因子(eIF2α)通路在肝臟脂質(zhì)合成的調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用〔30〕;X盒連接蛋白-1(XBP-1)基因敲除小鼠被發(fā)現(xiàn)是調(diào)控肝臟內(nèi)源性脂質(zhì)合成的一個(gè)新的上游轉(zhuǎn)錄因子，可調(diào)控硬脂酰輔酶A脫飽和酶(SCD-1)，乙酰輔酶A羧化酶2(ACC2)等脂質(zhì)代謝相關(guān)酶類(lèi)的表達(dá)〔31〕;在肥胖小鼠模型中，ERS誘導(dǎo)的ER伴侶分子葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白(GRP78)和ER內(nèi)膜的分離可引起上游轉(zhuǎn)錄因子SREBP-1c的成熟〔32〕，這些研究均提示ERS可影響內(nèi)源性脂質(zhì)合成，可能是ERS介導(dǎo)了NAFLD發(fā)生的一個(gè)機(jī)制。

除上述因素外，NAFLD還受遺傳、環(huán)境、免疫和藥物等因素影響?？傊琋AFLD的發(fā)病機(jī)制具有多樣性，仍有廣闊的研究空間。隨著對(duì)NAFLD發(fā)病機(jī)制的深入研究，將更有利于選擇有效的藥物進(jìn)行針對(duì)性治療，為臨床上制訂出有效的治療方案提供理論基礎(chǔ)。

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