C/EBPβ信號通路與肝細胞脂質代謝的關系研究進展

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(1 南京中醫(yī)藥大學第三臨床醫(yī)學院，江蘇省南京市 210023，電子郵箱：984642530@qq.com；2 南京中醫(yī)藥大學附屬江蘇省中西醫(yī)結合醫(yī)院消化科，南京市 210028)

【提要】 肝臟是脂質代謝的重要場所，當肝細胞脂質代謝平衡失調時則會導致肥胖、脂肪肝、2型糖尿病等多種慢性代謝性疾病的發(fā)生。CCAAT增強子結合蛋白(C/EBP)β是脂肪生成的重要轉錄因子，屬于增強子結合蛋白家族，可能與脂質代謝相關分子的轉錄表達、誘導脂肪細胞分化、抑制細胞周期的進展和凋亡、類固醇合成等有關，在脂質代謝中占有重要地位。C/EBPβ通路是一系列信號分子的級聯(lián)反應，包括過氧化物酶體增殖物激活受體γ、C/EBPα等信號分子。其作用機制復雜，國內在此方面的研究亦較少，故深入探討C/EBPβ通路對脂質代謝的影響機制對防治脂質代謝失衡相關性疾病具有重要意義。

肝臟是脂質代謝的中樞[1]，參與脂質的消化吸收、合成分解，其作用主要表現(xiàn)為：(1)一方面分泌膽汁分解、消化食物中的脂類；(2)將多余營養(yǎng)物質轉換為脂肪酸，部分用于氧化供能，另一部分經極低密度脂蛋白運送出肝臟，貯存于脂肪組織，以備機體不時之需。肝細胞約占肝臟組成細胞體積及數(shù)量的80%，是組成肝臟的主要細胞，在脂質代謝中占據(jù)中心地位。機體無法直接利用脂肪，但是可以脂肪的分解物脂肪酸作為能量的來源及主要存在形式；肝臟氧化脂肪酸的能力有限，但酯化脂肪酸形成TG的能力幾乎是無限的[1]。TG在肝臟和脂肪組織間反復循環(huán)，一旦肝細胞內脂肪酸蓄積，無法運出肝臟，則以TG形式沉積于肝臟，造成肝細胞變性。

CCAAT增強子結合蛋白(CCAAT-enhancer-binding protein，C/EBP)家族是第一個被證實參與脂質代謝的轉錄因子[2]。其中C/EBPβ的作用尤為突出，其在特定條件刺激(如飲食、激素等)下最先被轉錄激活，并可與啟動子結合后激活C/EBPα和過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferators-activated receptors，PPAR)γ的轉錄因子[3]，而后兩者控制了脂質代謝和脂肪細胞特異性表達的全部基因，如Fas、Scd1。三者共同構成C/EBPβ通路，是脂質代謝的重要參與者。

1 C/EBPβ通路對肝細胞脂質代謝的調控作用

C/EBPβ多集中表達于脂肪組織、肝臟、腎臟、小腸、脾等，并呈高表達[4-6]，C/EBPα在肝臟中呈高表達[7]，可誘導脂肪細胞分化并促進PPARγ高表達。C/EBPα和PPARγ有相似的功能區(qū)，其啟動子上均有C/EBPβ的結合位點[8]，而其轉錄因子的激活與表達需要C/EBPβ的參與。當C/EBPα表達受抑制時，糖原合成酶mRNA轉錄推遲[9]，最終導致肝細胞、脂肪細胞均不能積累脂質。PPARγ在脂肪組織和脂肪變肝細胞中的表達較多[10]，其不僅是脂肪分化的特異性誘導分子，還在脂肪酸攝取、能量儲存等方面發(fā)揮作用[10-11]。PPARγ可在C/EBPα陰性小鼠中繼續(xù)誘導脂肪細胞分化[11]，然而在PPARγ表達缺陷的小鼠中幾乎不能完成脂肪細胞的最終分化[12]，這提示PPARγ激活是完成脂肪細胞終極分化的必需程序，其不僅可接受來自C/EBPα的信號傳導，還是C/EBPα的下級分子[13]。Tanaka等[14]證實小鼠的C/EBPβ基因被敲除后脂肪生成功能受到損害。轉染PPARγ腺病毒的肝細胞中可以看到脂滴聚集，即PPARγ高表達則可形成脂質沉積；反之，細胞中PPARγ缺失會導致脂質無法聚集，從而緩解肝細胞的脂肪變性[15]。總之，C/EBPβ通路級聯(lián)反應可介導脂質生成，影響全身脂肪含量，并經正負反饋調節(jié)后調控肝細胞的脂質代謝。

2 C/EBPβ通路調控肝細胞脂質代謝的途徑

C/EBPβ通路在肝細胞脂質代謝中具有不可替代的作用，可以通過多種途徑參與脂質代謝，主要包括脂肪酸代謝、線粒體氧化、細胞自噬3種途徑。

2.1 C/EBPβ通路與脂肪酸代謝 脂肪酸作為能量的主要存在形式，其在肝內的來源包括乳糜微粒在肝內的分解、由血液中直接攝取、肝臟內源性的生成，而內源性的脂肪酸合成受到PPARγ的調控[16]。脂肪酸的代謝途徑包括在線粒體中被氧化，以及在載脂蛋白的作用下以極低密度脂蛋白形式運送出肝細胞，若其過剩則首先被酯化為TG。C/EBPβ通路調節(jié)脂質平衡受到體內脂肪酸濃度的影響。有研究表明，脂肪酸尤其是高濃度不飽和脂肪酸喂養(yǎng)的小鼠體內許多參與脂質合成的轉錄因子(如PPARγ)表達降低，從而負調控脂肪合成[17]。有學者發(fā)現(xiàn)，不同濃度油酸均可激動3T3-L1細胞的PPARγ mRNA，并通過上調PPARγ含量來上調脂聯(lián)素，而脂聯(lián)素可刺激脂肪氧化、增加脂肪消耗，且油酸(不飽和脂肪酸)濃度與PPARγ及脂聯(lián)素含量均呈正相關性；而在抑制PPARγ表達、相同濃度油酸的作用下，脂聯(lián)素mRNA及蛋白表達均降低[18]。這提示脂肪酸濃度與脂質代謝密切相關，即低脂肪酸濃度可以促進脂肪生成，高濃度脂肪酸對其起抑制作用，而此反饋過程離不開C/EBPβ通路的介導作用，直接表現(xiàn)為影響PPARγ的表達。

2.2 C/EBPβ通路與線粒體β氧化 脂肪細胞以棕色脂肪細胞和白色脂肪細胞兩種形式存在，前者的作用主要為非戰(zhàn)栗性產熱。C/EBPβ通路通過控制脂肪酸在線粒體中的氧化反應和降低哺乳動物體內的飽和脂肪酸以控制體內的總脂肪含量[19]。高運臻等[20]發(fā)現(xiàn)C/EBPβ缺失的小鼠脂肪酸動員減少并可出現(xiàn)饑餓低血糖，其機制可能與激素信號傳導相關。當野生型小鼠因高脂飲食而全身脂肪含量增加時，C/EBPβ基因敲除小鼠反而出現(xiàn)身體重量減少，并且該小鼠棕色脂肪細胞中β氧化酶基因表達增加、解耦合蛋白-1水平增加[20-21]。而解耦合蛋白-1只存在于棕色脂肪細胞中，當其激活后完成產熱效應[22]。因此，C/EBPβ通路參與脂質代謝的方式之一為調控線粒體β氧化，此過程可能與棕色脂肪細胞中的解耦合蛋白密切相關。

2.3 C/EBPβ通路與細胞自噬 自噬是細胞在溶酶體作用下的自我分解，可釋放細胞器、蛋白質等物質，部分物質可作為原料繼續(xù)參與細胞代謝。在肝臟脂質代謝中，自噬體與溶酶體結合速率的降低可抑制線粒體內的β氧化[13]。自噬功能活躍可改善肝臟脂質累積的狀態(tài)[23]，自噬缺陷及隨后引起的線粒體功能障礙可促進纖維母細胞生長因子21的表達[24]，而后者不僅可明顯降低與脂肪小滴形成相關磷蛋白的表達，還可通過減少脂肪酸在血液循環(huán)中的釋放從而降低TG含量[25]，而其基因表達受到C/EBPβ通路的抑制[26]。研究表明，正常情況下，內質網受外界刺激活化后可誘導激活C/EBPβ，進而促進自噬相關基因Atg4b(與自噬體形成密切相關)的表達，而經C/EBPβ腺病毒轉染后細胞自噬的激活明顯受到抑制[27-28]。此外，對mTOR通路的抑制是C/EBPβ介導的細胞自噬的另一種方式[29]。

2.4 其他 除了誘導分化外，C/EBPβ通路還能抑制細胞周期的進展和凋亡，這與脂肪細胞的形成和凋亡直接相關，是影響脂質代謝的另一種可能機制。

3 C/EBPβ通路是對體脂調控網絡的反饋

正常情況下，攝入能量與消耗能量、貯存能量之間維持動態(tài)平衡，體內形成脂質穩(wěn)態(tài)。平衡一旦被打破，脂肪細胞就發(fā)生改變，包括數(shù)目增多、體積增大[30]，超過機體的代謝能力則發(fā)生脂質沉積。脂肪細胞數(shù)量的增加主要是由前脂肪細胞的增殖和他們不斷分化成成熟的脂肪細胞引起的[31]，而交感神經可以抑制脂肪細胞數(shù)量的增長[32]。體積的增大則是由于TG的聚集導致的。人體內存在繁雜的體脂監(jiān)控網絡，其信號傳導由交感-腎上腺素能系統(tǒng)以及下丘腦-垂體-甲狀腺軸傳至靶器官[1]。脂肪細胞分泌的瘦素向下丘腦傳遞脂肪組織含量，觸發(fā)體脂調控網絡，但下丘腦向脂肪組織傳遞信號的機制仍不明確。在此，我們提出一個設想，C/EBPβ通路接受下丘腦產生的信號或分泌的某種物質來抑制脂肪細胞形成過程。Calella等[33]發(fā)現(xiàn)，C/EBPβ和NeuroD在體內外形成復合體，并被招募到所有3個同源啟動子區(qū)域從而介導神經功能。柴娟等[34]驗證了C/EBPβ通過促進淀粉前體蛋白表達引起β樣淀粉多肽沉積，從而導致神經退行性改變，而淀粉前體蛋白幾乎存在于所有的神經細胞中。以上研究均在一定程度上證明C/EBPβ通路介導脂質代謝與神經系統(tǒng)有一定的相關性，并為C/EBPβ通路通過影響反射弧從而作用于效應靶器官脂肪組織的理論提供了依據(jù)。

4 小結與展望

脂質沉積是與遺傳、環(huán)境、飲食等多種因素有關的食欲和能量調節(jié)紊亂引起的疾病，其中遺傳因素尤為重要[35-36]。而脂肪細胞的積累和形態(tài)學上的改變就是在多種轉錄因子的調控下，經過一系列成脂相關基因的順序表達而實現(xiàn)的，在某種意義上說轉錄因子的表達水平及其活性決定了脂肪細胞積累和形成過程[37]。C/EBP家族是第一個被證實參與脂質代謝的轉錄因子，其中C/EBPα和C/EBPβ作用尤為突出。C/EBPβ通路既參與脂肪細胞的生成，也調控著其代謝。多年來，人們一直在探索脂質代謝相關疾病的病因與治療方法。目前，對于肥胖、脂肪肝均無特效藥，減肥是公認行之有效的治療方法。研究表明，10%的體重下降可完全逆轉包括肝纖維化、非酒精性肝炎的病理改變[38-39]。但因依從性低，實際效果差強人意。臨床上，吡格列酮、維生素E、熊去氧膽酸等藥物治療存在爭議，不作為推薦用藥[39]。祖國醫(yī)學在此方面有一定的療效，如謝慧等[40]運用決明方治療非酒精性脂肪肝，患者癥狀改善，總有效率達83.3%，但其作用機制仍有待研究。吳佳璟等[41]發(fā)現(xiàn)針灸可以刺激大腦皮層影響食欲、促進BAT產熱、影響轉錄因子等，提出逆針灸可以用于肥胖癥治療。因此通過對C/EBPβ通路作用機制的介紹，希望為臨床提供新的研究方向，為防治脂質代謝失衡類疾患提供新的思路。