炎癥因子與非酒精性脂肪性肝病關(guān)系研究進展

陳 潔，陳佳良，肖琨珉，段紹杰，梁葉鶯，姚樹坤

(1.北京中醫(yī)藥大學(xué)研究生院，北京 100029； 2.中日友好醫(yī)院消化內(nèi)科，北京 100029)

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)指除酒精和其他明確肝損傷因素外，以肝脂肪變性為主要特征的臨床病理綜合征，疾病譜包括非酒精性肝脂肪變、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化和肝細(xì)胞癌[1]。隨著世界范圍內(nèi)肥胖和代謝綜合征患病率的逐年升高，NAFLD的患病率亦不斷上升，發(fā)達(dá)國家成年人群肥胖患者NAFLD的患病率超過90%[2]。中國普通成年人群NAFLD患病率為6.3%～27%，NAFLD已取代慢性乙型肝炎成為我國第一大慢性肝病[3]。目前，NAFLD的發(fā)病機制尚未完全闡明，NAFLD的發(fā)病與環(huán)境因素、肥胖、微生物群的變化和易感基因變異等多種因素相關(guān)，涉及多種病理機制，其中炎癥反應(yīng)起關(guān)鍵作用，貫穿NAFLD的整個病變過程[4]。脂肪組織是代謝活躍的內(nèi)分泌器官，可分泌多種炎癥因子[5]。在病態(tài)肥胖(體質(zhì)指數(shù)超過40 kg/m2)人群中，NAFLD患者肝脂肪變性程度加重，并伴隨促炎因子水平升高和抗炎因子水平降低[6]。NAFLD的發(fā)生發(fā)展與促炎因子和抗炎因子的平衡紊亂密切相關(guān)，現(xiàn)就NAFLD主要相關(guān)炎癥因子的研究進展予以綜述。

1 腫瘤壞死因子-α

腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是由單核-巨噬細(xì)胞活化產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子，具有多種生物學(xué)效應(yīng)，參與機體的免疫調(diào)節(jié)、炎癥反應(yīng)、脂質(zhì)代謝等過程[7]。NAFLD發(fā)生時，TNF-α主要由肝臟激活的庫普弗細(xì)胞產(chǎn)生，TNF-α水平升高與NAFLD進展關(guān)系密切[6]。Jorge等[8]發(fā)現(xiàn)，與非酒精性肝脂肪變患者相比，Ⅲ級肥胖(體質(zhì)指數(shù)≥40.0 kg/m2)和NASH患者內(nèi)臟白色脂肪組織中TNF-α的信使RNA(messenger RNA，mRNA)水平表達(dá)更高。TNF-α作為主要的炎癥因子在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用。

TNF-α是首個被證實與胰島素抵抗相關(guān)的促炎因子[9]。TNF-α可增加內(nèi)臟和皮下脂肪細(xì)胞的葡萄糖攝取，誘導(dǎo)胰島素受體底物-1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)的絲氨酸磷酸化，從而抑制IRS-1絡(luò)氨酸磷酸化，降低IRS-1與胰島素受體結(jié)合能力。Ando等[10]研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α可通過環(huán)鳥苷酸依賴性蛋白激酶顯著降低鳥苷酸激酶相關(guān)蛋白42水平，從而抑制胰島素依賴性IRS-1酪氨酸磷酸化和下游信號傳導(dǎo)，抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4的移位，并降低葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白 4的表達(dá)，從而誘發(fā)胰島素抵抗。TNF-α可誘導(dǎo)肝脂肪變性，TNF-α與其受體結(jié)合后通過抑制AMP活化的蛋白激酶活性，激活脂質(zhì)合成基因表達(dá)的重要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子——固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c，上調(diào)乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合酶的表達(dá)，致使脂肪酸合成增加以及三酰甘油過度累積，導(dǎo)致肝臟脂肪變性[11]。此外，TNF-α通過下調(diào)AMP活化的蛋白激酶及其途徑，可直接誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞的脂質(zhì)積累[12]。在NAFLD期間，TNF-α增加游離脂肪酸進入循環(huán)通量，促使核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域受體家族半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶募集域蛋白質(zhì)4 炎癥小體活化，使白細(xì)胞介素(interleukin，IL)18和IL-1β表達(dá)增加，引起肝細(xì)胞炎癥壞死[13]。

TNF-α可誘發(fā)肝細(xì)胞凋亡。TNF-α通過促進活性氧類合成使肝細(xì)胞發(fā)生氧化應(yīng)激損傷。活性氧類過度累積導(dǎo)致c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)持續(xù)活化，促使細(xì)胞凋亡相關(guān)的細(xì)胞色素C釋放和胱天蛋白酶(caspase)3裂解[14]。TNF-α 通過激活核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、JNK和caspase等多種下游信號傳導(dǎo)因子影響肝細(xì)胞凋亡。Dou等[15]對高脂飲食喂養(yǎng)NAFLD小鼠模型的觀察發(fā)現(xiàn)，肝臟氧化谷胱甘肽積累可導(dǎo)致肝細(xì)胞對TNF-α誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡敏感。TNF-α也可通過誘導(dǎo)caspase-8依賴性前列腺凋亡反應(yīng)蛋白-4裂解促進肝細(xì)胞凋亡[16]。有研究發(fā)現(xiàn)，在丙酮酸脫氫酶激酶4缺乏時，丙酮酸脫氫酶激酶4與p65的關(guān)聯(lián)被破壞，促進了p65與TNF啟動子的結(jié)合，從而激活了TNF/NF-κB介導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡途徑[17]。

TNF-α通過激活肝巨噬細(xì)胞、誘導(dǎo)肝細(xì)胞凋亡、促進肝星狀細(xì)胞增殖等多個途徑參與肝纖維化。TLR4刺激庫普弗細(xì)胞產(chǎn)生促炎和促纖維化細(xì)胞因子，激活NASH的肝星狀細(xì)胞，TNF-α在肝星狀細(xì)胞的表達(dá)增加，參與NASH向肝纖維化形成過程[18]。TNF-α可通過上調(diào)肝星狀細(xì)胞中的金屬蛋白酶組織抑制劑1和下調(diào)激活素膜結(jié)合抑制劑啟動子活性和mRNA表達(dá)來增強TLR4介導(dǎo)的肝細(xì)胞轉(zhuǎn)化生長因子-β促纖維化信號[19-20]。Kakino等[21]研究發(fā)現(xiàn)，敲除TNF-α的固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c轉(zhuǎn)基因小鼠的葡萄糖耐量改善，且肝脂肪變性的患病率和纖維化水平顯著降低。可見，TNF-α在肝星狀細(xì)胞活化和肝纖維化中起重要作用，但具體作用仍有待進一步深入探討。

2 IL-6

IL-6是由成纖維細(xì)胞、單核細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生的細(xì)胞因子，參與調(diào)節(jié)機體免疫反應(yīng)和脂質(zhì)代謝。IL-6和IL-6受體結(jié)合形成的復(fù)合物與膜結(jié)合糖蛋白130結(jié)合形成異源性二聚體，激活JAK/STAT以及ras/促分裂原活化的蛋白激酶途徑，并激活細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，稱為IL-6經(jīng)典信號傳導(dǎo)通路。IL-6受體被解聚素-金屬蛋白酶17切割，產(chǎn)生可溶性IL-6受體，可溶性IL-6受體進一步與IL-6結(jié)合形成復(fù)合物，即使在無IL-6受體表達(dá)的細(xì)胞也能與膜結(jié)合糖蛋白130結(jié)合，稱為IL-6反式信號傳導(dǎo)通路[22]。Rose-John[23]發(fā)現(xiàn)，IL-6可通過經(jīng)典信號傳導(dǎo)通路發(fā)揮抗炎和保護作用，而通過反式信號傳導(dǎo)通路發(fā)揮促炎作用。

IL-6是NASH中發(fā)揮重要作用的促炎因子，通常與肥胖和胰島素抵抗相關(guān)。采用飽和游離脂肪酸培養(yǎng)肝細(xì)胞可導(dǎo)致IL-6 mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)增加，而IL-6又可抑制白色脂肪組織中胰島素介導(dǎo)的脂解作用，并增加游離脂肪酸向肝臟的遞送。Wieckowska等[24]研究發(fā)現(xiàn)，NASH患者肝臟IL-6水平隨糖耐量受損程度增加而升高，與炎癥和纖維化程度呈正相關(guān)。給予肥胖小鼠抗IL-6抗體治療可導(dǎo)致胰島素敏感性升高，可見IL-6參與了肝臟胰島素抵抗[25]。IL-6激活NF-κB/JNK/神經(jīng)酰胺途徑，進而抑制胰島素信號傳導(dǎo)，并增加糖異生蛋白轉(zhuǎn)錄，其中JNK調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生、核分裂和細(xì)胞凋亡，激活JNK可引起炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡和胰島素抵抗，促進NAFLD向NASH發(fā)展[26]。但另有研究顯示，IL-6在慢性肝病中發(fā)揮保護作用，IL-6基因敲除小鼠出現(xiàn)肥胖、胰島素抵抗和炎癥。IL-6持續(xù)表達(dá)可提高脂解基因mRNA水平，觸發(fā)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)3、AMP活化的蛋白激酶和乙酰輔酶A羧化酶的磷酸化，使肥胖小鼠體重減輕、肝臟脂肪減少，從而改善胰島素抵抗，并通過增強巨噬細(xì)胞M2基因標(biāo)志物和相關(guān)抗炎因子基因的表達(dá)抑制肥胖相關(guān)炎癥信號的作用[27]。Mauer等[28]發(fā)現(xiàn)，IL-6直接誘導(dǎo)了IL-4受體的表達(dá)，激活巨噬細(xì)胞M2極化，使其對STAT6的IL-4依賴性激活，從而起到抗炎作用。

3 IL-1家族

IL-1家族是具有多效性功能的免疫細(xì)胞因子，主要由巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和成纖維細(xì)胞產(chǎn)生，是急性和慢性炎癥的重要驅(qū)動因素。IL-1家族及其受體成員包括IL-1α、IL-1β、IL-1受體拮抗劑、IL-18、IL-33、IL-36、IL-37、IL-38，其中既有抗炎因子，也有促炎因子，通過與IL-1受體1～10結(jié)合發(fā)揮各自的特異作用[29]。

3.1IL-1α和IL-1β IL-1α和IL-1β通過與IL-1受體Ⅰ型結(jié)合，誘導(dǎo)多種促炎細(xì)胞因子基因的表達(dá)。IL-1α和IL-1β均作為前體(31 kDa)形式通過特異性細(xì)胞蛋白酶加工成其成熟形式(17 kDa)。IL-1α與IL-1受體Ⅰ型結(jié)合時，在前體形式和成熟形式中均發(fā)揮促炎作用。而IL-1β在炎癥信號激活后產(chǎn)生，僅在被caspase-1切割后作為成熟分泌蛋白活化[30]。Mridha等[31]研究發(fā)現(xiàn)，核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體的胞質(zhì)蛋白復(fù)合物可激活caspase-1，切割前IL-1β和前IL-18，將其轉(zhuǎn)化為活性形式。IL-1α是一種典型的報警蛋白，在細(xì)胞死亡后釋放出來，誘導(dǎo)下游促炎細(xì)胞因子和趨化因子[32]。脂肪酸通過解偶聯(lián)線粒體呼吸選擇性刺激IL-1α的釋放，引起慢性代謝性炎癥[33]。研究發(fā)現(xiàn)，缺乏IL-1α和IL-1β的NAFLD小鼠模型由脂肪變性向脂肪性肝炎和肝纖維化的轉(zhuǎn)化明顯減少，編碼炎癥基因和促纖維化基因的mRNA水平降低[34]。Olteanu等[35]進一步研究發(fā)現(xiàn)，肝臟炎癥和炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)主要由庫普弗細(xì)胞中IL-1α導(dǎo)致，提示庫普弗細(xì)胞的IL-1α在NASH發(fā)展中起關(guān)鍵作用。

庫普弗細(xì)胞是IL-1β的主要來源，通過不同肝細(xì)胞亞群中廣泛表達(dá)的IL-1受體信號促進肝脂肪變性、炎癥和纖維化。研究發(fā)現(xiàn)，上調(diào)肥胖小鼠肝細(xì)胞中的IL-1β信號可顯著增加三酰甘油的積累和脂肪酸合成酶的表達(dá)，而IL-1受體拮抗劑則可降低肝脂肪生成基因的表達(dá)[36]。IL-1β可能通過抑制過氧化物酶體增殖物激活受體-α和增強TNF-α誘導(dǎo)細(xì)胞死亡而在NASH的發(fā)展中起作用。此外，由庫普弗細(xì)胞產(chǎn)生的IL-1β對肝星狀細(xì)胞具有直接作用，骨髓嵌合體實驗表明，缺乏IL-1β使飲食誘導(dǎo)的脂肪性肝炎和纖維化程度減少[37]。

3.2IL-18 IL-18是IL-1家族成員之一，由激活的免疫細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、T和B淋巴細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等分泌的具有多功能生物學(xué)活性的炎癥趨化因子[38]。IL-18前體蛋白無活性，與IL-1β相似，可被caspase-1切割并加工成生物活性成熟型，IL-18的完全活化需要IL-18受體α鏈和β鏈共受體的相互作用。IL-18激活可導(dǎo)致一系列反應(yīng)，其中髓樣分化因子88/IL-1受體相關(guān)激酶/TNF受體相關(guān)因子6/NF-κB信號傳導(dǎo)是IL-18的主要信號通路：Toll IL-1受體同源區(qū)域募集并結(jié)合髓樣分化因子88，后者介導(dǎo)對TNF受體相關(guān)因子6和IL-1受體相關(guān)激酶的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，引起NF-κB的活化[39]。此外，IL-18結(jié)合蛋白與抗炎因子IL-37結(jié)合可影響IL-18的活性，低濃度IL-18結(jié)合蛋白與IL-37結(jié)合時，IL-18活性被抑制，表現(xiàn)為抗炎特性，隨著IL-18結(jié)合蛋白水平的升高，抗炎能力逐漸減弱[40]。此外，IL-18受體α鏈與游離IL-37結(jié)合，誘導(dǎo)IL-1受體8的募集，也可通過STAT3發(fā)揮抗炎作用[41]。

IL-18最初被認(rèn)為γ干擾素誘導(dǎo)因子，參與T淋巴細(xì)胞輔助性T細(xì)胞1、自然殺傷細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的活化。既往研究表明，IL-18可獨立于γ干擾素或其他細(xì)胞因子，表現(xiàn)出促炎細(xì)胞因子的特征，誘導(dǎo)細(xì)胞黏附分子的增加、一氧化氮的合成和趨化因子的產(chǎn)生[39]。其中，中性粒細(xì)胞被趨化激活導(dǎo)致炎癥細(xì)胞浸潤，造成肝細(xì)胞受損；高濃度一氧化氮可抑制線粒體呼吸，導(dǎo)致肝細(xì)胞蛋白質(zhì)的合成受阻，觸發(fā)和加重肝臟脂肪組織的脂質(zhì)過氧化、氧化應(yīng)激和細(xì)胞毒性的病理過程。IL-18具有刺激TNF-α分泌的能力，IL-18受體通過NF-κB與IL-18受體α鏈結(jié)合而啟動炎癥級聯(lián)反應(yīng)。肝臟成纖維細(xì)胞可以通過IL-1β 或IL-18活化誘導(dǎo)膠原沉積，促進肝纖維化。Flisiak-Jackiewicz等[42]對108例肥胖兒童的研究發(fā)現(xiàn)，晚期肝脂肪變性肥胖兒童的血清IL-18水平顯著升高，且與丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶、谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶、三酰甘油、高敏C反應(yīng)蛋白和肝臟脂肪變性之間存在顯著相關(guān)性，IL-18可作為肥胖兒童肝細(xì)胞脂肪變性的生物標(biāo)志物。Wang等[43]發(fā)現(xiàn)，高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD大鼠肝臟中IL-18和caspase-1的表達(dá)水平高于健康對照組；經(jīng)羅格列酮處理4周后，肝臟脂肪變性、炎癥和纖維化顯著改善，且升高的IL-18和caspase-1表達(dá)也隨之減弱，表明羅格列酮可通過抑制肝臟IL-18表達(dá)對NAFLD起治療作用。盡管諸多證據(jù)表明IL-18濃度升高與肝細(xì)胞脂肪變性程度、胰島素抵抗、肝細(xì)胞損傷密切相關(guān)，但在小鼠的研究中卻觀察到相反的結(jié)果，Yamanishi等[44]發(fā)現(xiàn)，與野生型小鼠相比，IL-18基因敲除小鼠表現(xiàn)為食物攝入過度、血脂異常和胰島素抵抗，隨后發(fā)生肥胖和NAFLD，其棕色脂肪組織出現(xiàn)早期分化和脂質(zhì)積累，代謝與炎癥相關(guān)因子的表達(dá)均受到不同程度的影響，但可通過重組IL-18改善，提示IL-18可能對NAFLD起到保護作用。IL-18與NAFLD關(guān)系密切，但在合成脂質(zhì)、維持能量平衡或促進正常脂肪分解中的具體機制還需進一步研究。

4 IL-10家族

IL-10主要由單核細(xì)胞和B細(xì)胞產(chǎn)生，是一種具有免疫調(diào)節(jié)作用的抗炎因子。NAFLD發(fā)生時，IL-10在肝臟脂肪變性、胰島素抵抗、炎癥反應(yīng)和肝纖維化等病理過程中發(fā)揮保護作用。對飲食誘導(dǎo)NAFLD動物模型的研究發(fā)現(xiàn)，IL-10的選擇性抑制可促進炎癥因子的表達(dá)增加，胰島素信號傳導(dǎo)通路受阻以及糖異生和脂質(zhì)生成途徑的激活[45]。在病態(tài)肥胖人群中，NAFLD患者血清IL-10水平隨脂肪變性、血糖升高和胰島素抵抗增加而逐漸降低[6]。另有研究表明，補充外源性IL-10可抑制促炎因子的表達(dá)，降低血糖和胰島素抵抗，改善肝臟脂肪變性和炎癥[46]。IL-10是NF-κB的有效抑制劑，可阻斷促炎因子(尤其是IL-1β、TNF-α)的表達(dá)，還可通過抑制單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞，中性粒細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞中抗原呈遞和共刺激分子的表達(dá)等多途徑發(fā)揮抗炎作用[47]。IL-10通過影響樹突狀細(xì)胞的成熟和功能間接抑制T淋巴細(xì)胞增殖來發(fā)揮免疫抑制作用[48]。IL-10基因修飾的樹突狀細(xì)胞通過尾靜脈注射回輸?shù)礁卫w維化小鼠體內(nèi)，可誘導(dǎo)T淋巴細(xì)胞向調(diào)節(jié)性T細(xì)胞分化明顯增加，且明顯抑制炎癥因子的分泌，阻斷Wnt/β聯(lián)蛋白信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，抑制肝星狀細(xì)胞的活化，進而抑制肝纖維化[49]。

在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中，IL-10的降低常伴隨其他抗炎因子水平的升高，因此IL-10與其他抗炎因子的比值能更好地反映機體促炎/抗炎系統(tǒng)的狀態(tài)。重度NAFLD患者的血清IL-18升高伴隨IL-10降低，兩者比值與脂肪變性以及炎癥程度呈正相關(guān)[50]。臨床研究表明，IL-10和TNF-α是肥胖的2型糖尿病患者向NASH進展的血清標(biāo)志物，IL-10與TNF-α比值可用于評估病情進展程度，但能否用于NAFLD進展的臨床監(jiān)測仍有待進一步肝臟活檢的證實[51]。

IL-22是IL-10細(xì)胞因子的家族成員之一，主要由輔助性T細(xì)胞17、輔助性T細(xì)胞22、γδT細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞產(chǎn)生，通過與異源二聚體IL-22受體1/IL-10受體2復(fù)合物結(jié)合發(fā)揮生物學(xué)作用。IL-22通過多種途徑對NAFLD發(fā)揮保護作用，如調(diào)節(jié)肝臟和脂肪組織中的脂質(zhì)代謝、提高胰島素敏感性等，此外還可通過保護腸道黏膜屏障及其內(nèi)分泌功能而間接地起到保護肝臟的作用。NAFLD發(fā)生時，IL-22激活JAK1/STAT3信號通路，下調(diào)三酰甘油合成相關(guān)基因和脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白的表達(dá)，改善肝脂肪變性[52]。研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)的黏蛋白-2缺陷型小鼠的腸黏膜和血漿中可檢測到的高濃度IL-22，其肝脂肪變性程度明顯低于野生型小鼠[53]。缺乏 IL-22 受體小鼠更易發(fā)生代謝紊亂(如胰島素抵抗和脂代謝異常等)，且經(jīng)外源性IL-22治療后癥狀可改善[54]。IL-22可抑制肝星狀細(xì)胞的活化，減輕肝纖維化程度，在NAFLD晚期預(yù)后判斷中具有一定價值[55]。

5 小 結(jié)

NAFLD作為一種慢性代謝性疾病，發(fā)病機制錯綜復(fù)雜，涉及多因素、多靶點和多通路，慢性低度炎癥在其中發(fā)揮重要作用，炎癥程度影響NAFLD的長期預(yù)后，包括肝纖維化、肝硬化和肝細(xì)胞癌的演變。與TNF-α、IL-1β和IL-18等炎癥因子在NAFLD中可損傷肝細(xì)胞，促使NAFLD進展，發(fā)揮促炎作用；而IL-10和IL-22對肝細(xì)胞起保護作用，發(fā)揮抗炎作用；此外，IL-6具有抗炎與促炎雙重特性，但在NAFLD中的作用尚存在爭議。對NAFLD中單個炎癥因子以及多個炎癥因子相互作用機制的研究將有助于進一步深入認(rèn)識NAFLD的發(fā)病機制，目前促炎因子相關(guān)抑制劑現(xiàn)已進入臨床試驗階段，未來有望成為治療NAFLD的特效藥。