內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在非酒精性脂肪性肝炎中的致病機(jī)制①

張 娟 彭曉蔓 劉朝奇

(三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，宜昌443002)

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在非酒精性脂肪性肝炎中的致病機(jī)制①

張 娟 彭曉蔓 劉朝奇

(三峽大學(xué)醫(yī)學(xué)院，宜昌443002)

非酒精性脂肪肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一種在沒(méi)有慢性飲酒的情況下，以肝臟脂肪堆積為特征的一系列疾病，包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis，NASH)，甚至可能發(fā)展為肝硬化和肝細(xì)胞癌[1,2]。隨著人們生活水平的不斷提高及生活習(xí)慣和環(huán)境等多種因素的改變，NAFLD的發(fā)病率逐年升高，已嚴(yán)重威脅到了人類的公共健康。因此，研究NAFLD的致病機(jī)制勢(shì)在必行，這將有利于NAFLD的防治。肝細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(Endoplasmic reticulum stress，ERS)反應(yīng)可引起一系列的免疫反應(yīng)，這在NASH的發(fā)生發(fā)展機(jī)制中可能起著至關(guān)重要的作用。本文通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料，對(duì)目前廣泛及前沿性的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在NAFLD炎癥中的致病機(jī)制的研究進(jìn)行綜述，為防治NAFLD提供新的基礎(chǔ)理論依據(jù)。

1 概述

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)是指在代謝紊亂、氧化應(yīng)激等細(xì)胞應(yīng)激狀態(tài)下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)發(fā)生未折疊蛋白反應(yīng)(Unfolded protein response,UPR)，并由此導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生一系列變化。UPR促進(jìn)分子伴侶葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78,94(Glucose regulated protein,GRP78,GRP94)的活化，從而激活下游信號(hào)途徑:肌醇酶1/X盒結(jié)合蛋白1(Inositol-requiring enzyme/X-box binding protein 1,IRE1/XBP-1)、雙鏈RNA依賴的蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶/真核細(xì)胞翻譯起始因子2α(PKR-like ER kinase /eukaryotic initiation factor 2α,PERK/eIF-2α)和激活轉(zhuǎn)錄因子6(Activating transcription factor 6,ATF6)。ERS在維持細(xì)胞生理功能和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中起著重要作用，但是持續(xù)過(guò)度的UPR，可通過(guò)活化下游的信號(hào)通路，而產(chǎn)生各種生物學(xué)效應(yīng)。PERK/eIF-2a/ATF4-CHOP信號(hào)通路活化，能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡；IRE1/XBP-1通過(guò)激活一系列信號(hào)通路，可導(dǎo)致自噬、胰島素抵抗和細(xì)胞凋亡；ATF6轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，與ATF/CAMP反應(yīng)元件(CRE)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)元(ERSE)結(jié)合，激活GRP78和GRP94，從而促進(jìn)蛋白折疊[3,4]。肝細(xì)胞的ERS反應(yīng)可引起脂肪堆積、胰島素抵抗、炎癥、細(xì)胞凋亡和自噬，而這些在NASH的發(fā)病機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用。ERS是NASH發(fā)生發(fā)展的重要因素[1,5]。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與NASH的相關(guān)性

2.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致脂質(zhì)代謝紊亂 肝細(xì)胞發(fā)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，不同的UPR信號(hào)通路成分被激活，從而在肝臟脂質(zhì)代謝調(diào)控中發(fā)揮作用。其中，PERK-eIF2α-ATF-4信號(hào)通路首先被提出能調(diào)節(jié)脂肪生成和肝臟脂肪變性。靶向PERK的siRNA能抑制調(diào)節(jié)脂肪生成的酶，包括脂肪酸合酶(Fatty acid synthase，F(xiàn)AS)、ATP檸檬酸裂解酶、固醇輔酶A去飽和酶1(Stearoyl-CoA desaturase-1，SCD1)等的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[6]。

Zhang等[7]研究了IRE1α-XBP-1通路在肝脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)和在ER應(yīng)激條件下的作用。他們用肝細(xì)胞特異性IRE1α基因敲除或XBP-1 基因敲除小鼠經(jīng)ERS誘導(dǎo)劑處理后，發(fā)現(xiàn)其肝脂肪變性比野生型的明顯減輕，這是由于IRE1α基因敲除或XBP-1 基因敲除后，與甘油三酯生物合成相關(guān)酶的表達(dá)受抑制。同時(shí)，IRE1α也與ER介導(dǎo)的載脂蛋白的合成及分泌活動(dòng)密切相關(guān)。在肝細(xì)胞中，XBP-1通過(guò)直接結(jié)合到脂肪生成基因的啟動(dòng)子，來(lái)調(diào)節(jié)肝脂肪生成。因此，在XBP-1 敲除的小鼠肝臟中，脂類的重新生物合成減少。由此可見，IRE1α-XBP-1途徑在調(diào)節(jié)肝脂質(zhì)代謝及脂蛋白分泌中發(fā)揮重要作用。

有研究發(fā)現(xiàn)C57BL/6J小鼠給予高果糖(High fructose，HFru)飲食喂養(yǎng)3 d后，肝甘油三酯水平和肝臟脂肪變性程度顯著增加，并且可持續(xù)1周時(shí)間。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)線粒體功能沒(méi)有受到損害。由此可見，ERS的2條信號(hào)通路(eIf2α和IRE1 /XBP1)的激活，可介導(dǎo)上調(diào)脂肪酶(ACC、FAS和SCD1)的表達(dá)。這些研究結(jié)果表明，給予HFru飲食可誘導(dǎo)肝脂肪變性，其機(jī)制與ERS信號(hào)通路的激活相關(guān)[8]。

2.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和炎癥 參與炎癥過(guò)程和ERS的信號(hào)通路是NASH的主要特征。促炎細(xì)胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β等)在NASH的炎癥過(guò)程中發(fā)揮了核心作用，而這些炎癥介質(zhì)與UPR密切相關(guān)[9-12]。Li等[13]應(yīng)用高脂飲食喂養(yǎng)迷你豬(Lee-Sung mini pigs)建立NASH模型，結(jié)果顯示這些小豬在給予高脂飲食后，肝臟和全身的炎癥因子(TNF-α和IL-6)增加，肝內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白(CHOP和caspase-12)的表達(dá)明顯增高及肝細(xì)胞自噬相關(guān)蛋白(p62和LC3II)的表達(dá)增加，這些可提示炎癥反應(yīng)、ERS反應(yīng)及細(xì)胞自噬，在NASH的發(fā)生發(fā)展中起到了重要作用。Nakagawa等[14]應(yīng)用高脂飲食喂養(yǎng)的轉(zhuǎn)基因小鼠(MUP-uPA)研究ERS反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)MUP-uPA小鼠的肝損傷更加嚴(yán)重，同時(shí)免疫細(xì)胞浸潤(rùn)程度和脂肪合成水平增加，并顯示出經(jīng)典的NASH標(biāo)志。

蛋氨酸膽堿缺乏(Methionine-choline-deficient,MCD)飲食誘導(dǎo)的小鼠NASH模型，被用于研究脂滴蛋白Perilipin 2(Plin2)的生物學(xué)特征，發(fā)現(xiàn)肝臟特異性Plin2基因敲除的小鼠(L-KO)在給予MCD飲食喂養(yǎng)15 d后，肝臟甘油三酯水平及肝細(xì)胞脂肪變性、纖維化和炎癥表現(xiàn)明顯減弱。這些小鼠的炎癥標(biāo)記物，如環(huán)氧合酶2(Cox2)、IL-6、TNF-α和IL-1β的表達(dá)降低，同時(shí)ERS的應(yīng)激蛋白，包括C/EBP同源蛋白和活化的caspase-1的表達(dá)也降低。這些結(jié)果表明，肝脂肪變性和炎癥，與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激密切相關(guān)[15]。

Zhang等[16]應(yīng)用蛋氨酸膽堿缺乏(MCD)飲食誘導(dǎo)的NASH模型，研究了CXC趨化因子受體3(CXC chemokine receptor 3，CXCR3)在NASH的炎癥反應(yīng)中的作用。與野生型小鼠相比，CXCR3缺陷小鼠更能抵抗食源性脂肪性肝病；在野生型小鼠體內(nèi)使用CXCR3拮抗劑阻斷CXCR3也能夠逆轉(zhuǎn)脂肪性肝病。已有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，在食源性脂肪性肝炎中，CXCR3與肝促炎細(xì)胞因子的表達(dá)增加、NF-κB激活、巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和T淋巴細(xì)胞積累(Th1和Th17介導(dǎo)的免疫反應(yīng))等因素密切相關(guān)。與ERS相關(guān)的炎性細(xì)胞因子在NASH的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮了巨大作用，同時(shí)還促進(jìn)了肝炎的發(fā)生發(fā)展。

2.3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和細(xì)胞死亡 肝細(xì)胞凋亡在NASH患者體內(nèi)很常見，這表明肝細(xì)胞凋亡作為NAFLD進(jìn)展的一部分，也與疾病嚴(yán)重程度相關(guān)。在ERS反應(yīng)中，PERK可以誘導(dǎo)CHOP和IRE-1α來(lái)介導(dǎo)JNK通路的激活。JNK和CHOP一起可以激活促凋亡蛋白Bax，導(dǎo)致線粒體功能障礙[17]。 CHOP是ERS介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)物，參與脂毒性誘導(dǎo)的ERS和NAFLD中的肝細(xì)胞凋亡。有研究表明，與野生型小鼠相比，盡管卡路里攝入量相似，喂食16周的高脂肪、果糖、膽固醇飲食(HFCD)的CHOP缺陷小鼠的NASH組織學(xué)特征更嚴(yán)重。由此可見，CHOP能保護(hù)肝細(xì)胞免受HFCD介導(dǎo)的ERS[18]。IRE1α在ERS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中也有重要的作用。激活的IRE1和銜接蛋白TRAF2相互作用，能觸發(fā)磷酸化級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終激活JNK。IRE1α-TRAF2復(fù)合物通過(guò)招募caspase-12 ，從而介導(dǎo)ERS誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。Machado等[19]通過(guò)實(shí)驗(yàn)比較野生型小鼠和caspase-2缺陷小鼠的食源性NASH的結(jié)果，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)caspase-2通過(guò)產(chǎn)生與凋亡相關(guān)的促纖維因子，在體內(nèi)肝細(xì)胞凋亡和在脂肪誘導(dǎo)的肝纖維化的進(jìn)展中發(fā)揮重要作用。

自噬是真核細(xì)胞特有的一種相對(duì)保守的分解代謝過(guò)程，細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)下通過(guò)上調(diào)自噬水平，降解細(xì)胞內(nèi)錯(cuò)誤折疊的蛋白和受損的細(xì)胞器，從而保護(hù)細(xì)胞不被進(jìn)一步破壞，因此，UPR與自噬在脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)中起到至關(guān)重要的作用[20]。Chen等[21]應(yīng)用MCD飲食誘導(dǎo)的小鼠NASH模型，同時(shí)給予雷帕霉素(自噬增強(qiáng)劑)或氯喹(自噬抑制劑)處理10周后，研究細(xì)胞自噬在NASH的發(fā)生發(fā)展中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)MCD飲食飼養(yǎng)的小鼠肝臟組織的自噬流(Autophagy flux)受損，雷帕霉素激活的自噬可減輕MCD誘導(dǎo)的脂肪變性、纖維化炎癥、線粒體功能障礙及ERS反應(yīng)，而用氯喹處理的MCD小鼠肝損傷加重。這些結(jié)果提示在MCD誘導(dǎo)的NASH中，細(xì)胞自噬起著重要的保護(hù)作用。Fucho等[22]也發(fā)現(xiàn)類似的現(xiàn)象，他們應(yīng)用HFD或MCD飲食誘導(dǎo)小鼠肝脂肪變性模型，發(fā)現(xiàn)激活酸性鞘磷脂酶(Acid sphingomyelinase，ASMase)可抑制NASH發(fā)生發(fā)展，同時(shí)，發(fā)現(xiàn)ASMase缺陷小鼠的肝細(xì)胞ERS反應(yīng)減輕以及自噬流受到抑制。應(yīng)用雷帕霉素和/或氯喹調(diào)節(jié)自噬流進(jìn)一步證實(shí)了小鼠肝細(xì)胞自噬與ERS反應(yīng)在NASH中的重要作用。

3 展望

盡管非酒精性脂肪肝炎的發(fā)病率近年來(lái)在不斷上升，但是導(dǎo)致疾病進(jìn)展的潛在機(jī)制還沒(méi)有被完全闡明。ERS，包括肝細(xì)胞的UPR，可直接調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，導(dǎo)致甘油三酯生成和積累，從而促進(jìn)NAFLD進(jìn)展到NASH；另一方面，ERS激活多個(gè)下游信號(hào)通路，如包括IRE1、NF-κB、CHOP和JNK，在炎癥過(guò)程和細(xì)胞死亡中發(fā)揮重要作用。隨著人們對(duì)NAFLD的日益關(guān)注，越來(lái)越多的研究將會(huì)聚焦于NASH的發(fā)病機(jī)制中。通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和增加ER處理未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白質(zhì)的能力，來(lái)抑制慢性炎癥，以及通過(guò)降低促凋亡相關(guān)基因的表達(dá)，從而延緩NAFLD的進(jìn)展，這些將在NAFLD的預(yù)防和治療中發(fā)揮重要指導(dǎo)作用。

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[收稿2016-12-05 修回2017-02-22]

(編輯 倪 鵬)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.07.033

①本文受國(guó)家自然科學(xué)基金(No.81473461)資助。

張 娟(1995年-)，女，主要從事臨床醫(yī)學(xué)研究，E-mail：1483458260@qq.com。

及指導(dǎo)教師：劉朝奇(1962年-)，男，博士，教授，主要從事免疫學(xué)研究，E-mail：ctgulcq@163.com。

R575.5

A

1000-484X(2017)07-1112-03