非酒精性脂肪性肝病發(fā)病機(jī)制及治療研究進(jìn)展

柯善嘉，楊海彥，劉連新

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝臟外科，哈爾濱 150001)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)包括肝細(xì)胞從單純性脂肪變性到進(jìn)展性脂肪變性，進(jìn)而發(fā)生肝炎、肝硬化、肝細(xì)胞癌[1]。NAFLD包括非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)。非酒精性脂肪肝以肝臟單純脂肪變性為特點(diǎn)，影響大于5%的肝組織，且無酒精性肝損傷的發(fā)生。NASH是在肝組織脂肪變性的前提下，發(fā)生壞死性炎癥所導(dǎo)致的肝細(xì)胞損傷，極易發(fā)展為肝硬化、肝癌。NAFLD是引起慢性肝病的主要原因，在飲食及生活方式等因素的影響下發(fā)病率逐年上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，NAFLD患者人數(shù)占全球總?cè)丝?5.2%，NAFLD的發(fā)病率隨地區(qū)差異和社會條件不同而有所變化(22.1%～28.6%)[2]。既往研究中雙重打擊學(xué)說對于NAFLD發(fā)病原因的解釋得到了學(xué)界的廣泛認(rèn)可，但隨著研究的深入，有學(xué)者認(rèn)為多重平行打擊學(xué)說可以更好地解釋NAFLD發(fā)生發(fā)展的原因，這些打擊因素包括氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、脂質(zhì)代謝紊亂、異常脂肪因子和細(xì)胞因子的生成、線粒體功能失調(diào)等[3]。有研究發(fā)現(xiàn)，線粒體功能失調(diào)可能是NAFLD發(fā)生的核心因素，且其他引起疾病進(jìn)展的因素也都涉及線粒體功能失調(diào)[4]。現(xiàn)就多種致病因素對線粒體氧化呼吸及肝細(xì)胞狀態(tài)的影響，通過結(jié)合不同的致病通路予以綜述，以期更好地認(rèn)識代謝性疾病。

1 線粒體功能失調(diào)對于肝細(xì)胞代謝紊亂的影響

NAFLD患者肝細(xì)胞線粒體功能失調(diào)的具體表現(xiàn)包括線粒體超微結(jié)構(gòu)損傷、氧化呼吸鏈活性降低、ATP生成減少、內(nèi)外膜通透性提高、活性氧類過度生成以及線粒體DNA損傷。線粒體功能失調(diào)可導(dǎo)致肝細(xì)胞發(fā)生脂肪蓄積，觸發(fā)炎癥與纖維化反應(yīng)導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生發(fā)展[5]。隨著線粒體氧化磷酸化等功能逐漸下降，肝細(xì)胞脂肪變性不斷加重，逐漸從單純脂肪變性進(jìn)展為NASH。

1.1妊娠期糖尿病對于新生兒線粒體功能的影響 與成人肝臟細(xì)胞相比，胎兒肝臟細(xì)胞中線粒體數(shù)量少，脂肪酸代謝酶卡尼汀棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1的活性低，肝細(xì)胞幾乎不進(jìn)行脂肪酸的氧化分解，因此胎兒的肝細(xì)胞只能在妊娠晚期處理母體經(jīng)胎盤轉(zhuǎn)運(yùn)的過剩養(yǎng)分，而在妊娠早中期肝臟無法處理過剩的養(yǎng)分而極易發(fā)生脂肪變性及代謝失調(diào)?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，與正常孕婦生育的嬰兒相比，伴有肥胖的孕婦生育的嬰兒肝細(xì)胞內(nèi)儲存的脂質(zhì)更多，隨著年齡的增長，這些兒童發(fā)生肥胖、NAFLD、心血管疾病甚至肝癌的可能性更高[6-7]。對于發(fā)生NASH的患兒，經(jīng)肝臟組織活檢發(fā)現(xiàn)線粒體的超顯微結(jié)構(gòu)除顯示典型的脂肪變性、炎癥反應(yīng)、凋亡以及纖維化改變外，還發(fā)現(xiàn)了巨型線粒體，其結(jié)構(gòu)失去了線粒體嵴，同時(shí)在線粒體基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了造成線粒體形態(tài)改變的透明狀線型內(nèi)含物，可能為肝臟的脂毒性物質(zhì)，且這些內(nèi)含物也可出現(xiàn)于其他肝臟炎性疾病中[8]。NAFLD患兒的肝細(xì)胞竇周間腔增寬并充滿了活化的肝星狀細(xì)胞和膠原纖維束，同時(shí)在線粒體基質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了脂肪滴，提示線粒體脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)與脂肪氧化功能解偶聯(lián)，意味著線粒體無法有效進(jìn)行脂質(zhì)代謝，最終導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生。

1.2氧化應(yīng)激對于線粒體功能的影響 NAFLD的顯著特點(diǎn)是在飲食或其他因素的影響下，肝細(xì)胞可利用的非酯化脂肪酸增多。線粒體功能不足以代償性處理細(xì)胞內(nèi)增多的脂肪酸，最終導(dǎo)致肝細(xì)胞發(fā)生脂肪蓄積[8]。過量的脂肪酸進(jìn)入線粒體可提高氧化呼吸鏈活性，但氧化磷酸化過程中ATP生成減少和活性氧類生成增加可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激及炎癥反應(yīng)的發(fā)生[9-10]。與此同時(shí)，脂質(zhì)可在線粒體外發(fā)生過氧化反應(yīng)，大量的活性氧類與過氧化物進(jìn)一步影響線粒體功能，表現(xiàn)為細(xì)胞內(nèi)ATP濃度下降、線粒體DNA破壞、線粒體形態(tài)及超微結(jié)構(gòu)發(fā)生改變(如線粒體嵴結(jié)構(gòu)的消失)。

除了活性氧類等產(chǎn)物的生成加重了氧化應(yīng)激反應(yīng)，對抗氧化應(yīng)激的防御反應(yīng)減弱也是NAFLD發(fā)生的重要原因?？寡趸蜃?如輔酶泛醌、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽等)的減少與脂肪性肝病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[11]。在NASH的小鼠模型中，線粒體谷胱甘肽的水平明顯下降，其原因可能與線粒體內(nèi)膜膽固醇水平的上升導(dǎo)致谷胱甘肽無法轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體有關(guān)[12-13]。Ho等[14]研究發(fā)現(xiàn)與其他組織細(xì)胞相比，肝細(xì)胞中過氧化氫酶抗氧化能力最強(qiáng)，提示過氧化氫酶是清除肝細(xì)胞內(nèi)過氧化氫的主要手段。過氧化氫可以在生物體內(nèi)自由擴(kuò)散，使ATP、谷胱甘肽、NADPH水平下降，并破壞線粒體DNA。Shin等[9]研究發(fā)現(xiàn)，內(nèi)源性過氧化氫酶在改善高脂飲食所引起的肝細(xì)胞脂質(zhì)蓄積中起關(guān)鍵作用，過氧化氫酶通過降低過氧化物對線粒體的損傷、改善線粒體功能，促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝來保護(hù)肝細(xì)胞。針對氧化應(yīng)激損傷及抗氧化劑的研究或許可以為NAFLD的治療提供新的思路及手段。

1.3凋亡相關(guān)因子(factor-related apoptosis，F(xiàn)as)及其配體通過激活信號通路影響線粒體氧化磷酸化功能 Fas是一種細(xì)胞表面糖蛋白，屬于腫瘤壞死因子超家族，表達(dá)于肝臟等不同組織中。Fas與其配體結(jié)合可啟動細(xì)胞非凋亡信號通路與內(nèi)源性凋亡信號通路，影響線粒體對于脂質(zhì)的代謝功能?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)在發(fā)生脂肪變性的肝細(xì)胞中，F(xiàn)as及其配體的表達(dá)上調(diào)強(qiáng)化了對下游信號通路的影響，且細(xì)胞對于Fas介導(dǎo)的損傷更加敏感，更易加快疾病進(jìn)展，發(fā)生肝硬化甚至終末期肝病[15]。

研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)as介導(dǎo)的非凋亡信號通路通過下調(diào)氧化呼吸鏈復(fù)合體的數(shù)量來減少線粒體對脂質(zhì)的氧化分解[16-17]。脂質(zhì)氧化分解下降可導(dǎo)致脂毒性物質(zhì)(神經(jīng)酰胺和二酰甘油)生成。脂毒性物質(zhì)可影響胰島素作用于細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘發(fā)胰島素抵抗；在體外實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)神經(jīng)酰胺抑制線粒體氧化功能，促進(jìn)肝細(xì)胞發(fā)生脂質(zhì)蓄積[16,18]。活化的Fas還可以介導(dǎo)內(nèi)源性凋亡通路，通過誘導(dǎo)凋亡蛋白酶-8促進(jìn)抑制凋亡的BH3相互作用結(jié)構(gòu)域發(fā)生裂解，形成凋亡蛋白酶-8裂解的BH3相互作用結(jié)構(gòu)域。凋亡蛋白酶-8裂解的BH3相互作用結(jié)構(gòu)域可移位進(jìn)入線粒體激活促凋亡基因Bcl-2相關(guān)X蛋白和Bcl-2相關(guān)K蛋白引起線粒體膜通透性改變，導(dǎo)致細(xì)胞色素泄露，影響線粒體功能[19]。

2 G蛋白亞型對于肝細(xì)胞代謝紊亂的影響

G蛋白是指具有鳥苷三磷酸水解酶活性的跨膜信號轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白，在信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮分子開關(guān)作用。在各種胞外刺激的作用下，G蛋白通過激活G蛋白偶聯(lián)受體，將細(xì)胞表面的信號傳入細(xì)胞。G蛋白有多種亞型，但與NAFLD密切相關(guān)的是異三聚體Gα12，其主要功能包括調(diào)控細(xì)胞生長、移動、增殖及分化。Gα12廣泛存在于肝臟等代謝器官中。Kim等[18]研究發(fā)現(xiàn)，Gα12通過低氧誘導(dǎo)因子-1α誘導(dǎo)泛素化特異性肽酶22，進(jìn)而保證去乙?；?的穩(wěn)定性。去乙?；?則通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄水平，經(jīng)多種代謝途徑促進(jìn)脂肪酸的氧化分解，且研究通過對比脂肪變性的肝細(xì)胞與正常肝細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)脂肪變性的肝細(xì)胞中Gα12的水平大幅下降。這意味著Gα12的信號通路低氧誘導(dǎo)因子-1α/泛素化特異性肽酶22/去乙?；?軸無法有效調(diào)控脂肪酸的氧化分解，造成肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累。Gα12水平的下降以及肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的蓄積，或許可以建立起活化的細(xì)胞表面受體與線粒體能量代謝之間的聯(lián)系，也為針對性治療NAFLD提供了新思路[20]。

3 CXC趨化因子受體3對于肝細(xì)胞代謝的影響

研究發(fā)現(xiàn)，趨化因子在慢性炎癥的狀態(tài)下廣泛分布于人體內(nèi)，趨化因子及其受體在肝細(xì)胞由單純脂肪變性進(jìn)展到脂肪性肝炎的過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[21-22]。CXC趨化因子是趨化因子家族中的一個(gè)亞類，其家族成員在發(fā)生炎癥和纖維化的肝細(xì)胞中廣泛表達(dá)。CXC趨化因子受體3[chemokine(C-X-C motif) receptor 3，CXCR3]是CXC趨化因子配體9、10、11的偶聯(lián)受體，并在T細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞及肝固有細(xì)胞中表達(dá)。Rocha等[22]研究發(fā)現(xiàn)，CXCR3在正常肝組織中的表達(dá)量較低，而在發(fā)生脂肪變性的肝細(xì)胞中，其表達(dá)量顯著上升?？赏ㄟ^CXCR3促進(jìn)細(xì)胞脂質(zhì)蓄積及誘導(dǎo)細(xì)胞炎癥反應(yīng)兩個(gè)方面來探討CXCR3對于肝細(xì)胞代謝的影響。

3.1CXCR3促進(jìn)肝細(xì)胞脂質(zhì)的蓄積 在發(fā)生脂肪性肝炎的肝細(xì)胞中，脂肪酸合成增加以及氧化分解的減少可導(dǎo)致過量脂質(zhì)的蓄積。Ni等[23]研究發(fā)現(xiàn)，CXCR3可通過上調(diào)脂肪酸調(diào)節(jié)因子(固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c亞型、肝臟X受體、脂肪酸合酶等)增加脂肪酸的合成。與此同時(shí)，CXCR3通過影響線粒體氧化磷酸化功能來減少脂肪酸的氧化分解。CXCR3可以降低細(xì)胞內(nèi)線粒體融合蛋白水平，提高線粒體裂解蛋白的水平，減少線粒體之間的融合，促進(jìn)線粒體碎片化來影響線粒體的功能，與Du等[21]研究結(jié)果一致，即通過透射電子顯微鏡可以發(fā)現(xiàn)線粒體腫脹以及超微結(jié)構(gòu)的改變。同時(shí)細(xì)胞色素C的泄露可激活細(xì)胞內(nèi)凋亡誘導(dǎo)因子及核酸內(nèi)切酶G，引起細(xì)胞凋亡的發(fā)生，加重脂肪性肝炎的進(jìn)展；而活性氧生成的增加則破壞線粒體DNA，降低線粒體氧化反應(yīng)，影響線粒體功能。

3.2CXCR3促進(jìn)炎癥反應(yīng) CXCR3可通過調(diào)節(jié)促炎細(xì)胞因子(腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-5和單核細(xì)胞趨化蛋白-1)加重脂肪變性肝細(xì)胞中的炎癥反應(yīng)。CXCR3還可提高核因子κB DNA的結(jié)合活性以及核因子κB P50蛋白的表達(dá)，強(qiáng)化腫瘤壞死因子-α、單核細(xì)胞趨化蛋白-1介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)通路。此外，CXCR3可以通過單核細(xì)胞趨化蛋白-1激活并招募巨噬細(xì)胞到達(dá)炎癥位點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)激活的巨噬細(xì)胞可以損傷脂肪性肝炎細(xì)胞，進(jìn)一步加重NASH[23-24]。

4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激促進(jìn)NAFLD的發(fā)生

肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)蓄積可以影響線粒體功能，與此同時(shí)也可影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的流動性以及鈣離子穩(wěn)態(tài)。有研究發(fā)現(xiàn)，硫酯酶超家族成員-2可促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)磷脂膜吸收飽和脂肪酸，降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜的流動性，影響內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+相關(guān)ATP酶的活性，Ca2+信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的失調(diào)可以引起蛋白質(zhì)錯(cuò)誤折疊及分泌[25]。非酯化脂肪酸可以擴(kuò)大內(nèi)質(zhì)網(wǎng)-線粒體相關(guān)聯(lián)的膜結(jié)構(gòu)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)的改變使得Ca2+流入胞質(zhì)或線粒體，進(jìn)而改變線粒體的開放通道，細(xì)胞色素C被釋放進(jìn)入胞質(zhì)；進(jìn)入胞質(zhì)的Ca2+可激活Ca2+依賴蛋白質(zhì)激酶，與細(xì)胞色素C共同誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生[26]。在發(fā)生脂肪變性的肝細(xì)胞內(nèi)，線粒體生成的活性氧類可進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，觸發(fā)未折疊蛋白反應(yīng)(unfolded protein response，UPR)。UPR可以激活3種內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白感受器：蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶、活化的轉(zhuǎn)錄因子6α以及肌醇酶1α，這3種跨膜蛋白分別介導(dǎo)3條信號通路，在脂肪變性初期可以在一定程度上維持內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白合成的穩(wěn)定性，但在脂質(zhì)及活性氧等的持續(xù)刺激下，這3種跨膜蛋白介導(dǎo)的信號通路可激活細(xì)胞炎癥及凋亡的發(fā)生，加速肝臟脂肪變性的進(jìn)展[27]。

在肝細(xì)胞發(fā)生脂肪變性的過程中，肝細(xì)胞發(fā)生UPR是NAFLD的顯著特點(diǎn)之一。UPR誘導(dǎo)的活化的轉(zhuǎn)錄因子6α通路可以抑制線粒體對脂質(zhì)的氧化；蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶、肌醇酶1α、活化的轉(zhuǎn)錄因子6α介導(dǎo)的信號通路可促進(jìn)脂肪酸合成，兩者共同促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的積累[28-29]。肝細(xì)胞脂質(zhì)積累與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激形成正反饋循環(huán)，不斷加重肝細(xì)胞脂肪變性。肝細(xì)胞慢性炎癥的發(fā)生也是代謝紊亂的主要特點(diǎn)之一。炎癥反應(yīng)可通過3條主要的信號通路(蛋白激酶樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶、肌醇酶1α、激活轉(zhuǎn)錄因子6)激活UPR，UPR也可與核因子κB、N端激酶/激活蛋白1調(diào)控促炎通路相互作用加速病情的進(jìn)展[27,30]。

5 NAFLD的治療

目前臨床工作中尚無有效治療NAFLD的藥物，多推薦對患者的生活方式進(jìn)行干預(yù)，但是進(jìn)展為NASH或發(fā)生肝硬化的患者，單純干預(yù)生活方式無法起到緩解病情的作用。除肝臟并發(fā)癥外，NAFLD患者常伴有心血管疾病、2型糖尿病、慢性腎臟病等代謝性相關(guān)疾病的發(fā)生，心血管疾病是導(dǎo)致NAFLD患者死亡的首要原因。他汀類藥物可有效降低血脂水平，明顯降低NAFLD患者心血管意外及嚴(yán)重肝臟并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)[31]。膽酸類藥物包括熊去氧膽酸、奧貝膽酸以及正在研發(fā)中的去甲去氧膽酸雖然可以降低血清中轉(zhuǎn)氨酶水平，但藥物副作用較多以及無法明確藥物對肝臟組織學(xué)狀態(tài)的改善，在正式應(yīng)用于臨床治療NAFLD之前，仍需大量臨床試驗(yàn)及基礎(chǔ)研究[32]。維生素E和吡格列酮組合治療雖然可以緩解肝細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，但無法改善肝臟纖維化狀態(tài)[33]。劉彥等[34]研究發(fā)現(xiàn)，正在進(jìn)行的小規(guī)模隨機(jī)對照試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)利拉魯肽和己酮可可堿在臨床治療NAFLD有一定的療效，但還需要更多實(shí)驗(yàn)去證實(shí)藥物臨床應(yīng)用的安全性。減重手術(shù)等多應(yīng)用于體質(zhì)指數(shù)>30 kg/m2、伴有進(jìn)展性肝硬化的患者，應(yīng)用范圍相對較窄。

在病因?qū)W的研究中發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者在進(jìn)展為NASH的過程中，不同患者涉及的致病機(jī)制不同。Noureddin和Sanyal[3]提出對于有些進(jìn)展期患者，脂肪合成通路的激活是導(dǎo)致NASH的主要原因，其他病理生理通路的作用相對較弱，而其他患者可能涉及脂質(zhì)攝取異常、代謝異常等不同原因。在探究非編碼RNA與NAFLD關(guān)系的研究中，發(fā)現(xiàn)微RNA(miR-132、miR-181a、miR-217等)可通過調(diào)節(jié)相應(yīng)靶基因引起脂質(zhì)合成、代謝以及細(xì)胞自噬的異常，進(jìn)而誘導(dǎo)NAFLD的發(fā)生與進(jìn)展。通過靶向藥物抑制或降低微RNA的活性可緩解病情，這為NASH分型的提出及個(gè)體化治療方式的制定提供了新的思路[35-36]。給予不同亞型NASH患者靶向藥物的精準(zhǔn)治療也是未來藥物研究的發(fā)展趨勢。

6 小 結(jié)

通過檢查技術(shù)的不斷發(fā)展，無創(chuàng)影像學(xué)檢查瞬時(shí)彈性成像可以定量評估肝臟纖維化程度，通過檢測血液中特異的纖維化生物標(biāo)志物可以實(shí)現(xiàn)對于高危人群的篩查工作，綜合影像學(xué)與血清學(xué)結(jié)果建立NAFLD的診斷模型可以對疾病的嚴(yán)重程度進(jìn)行分級，避免組織活檢等有創(chuàng)操作所帶來的并發(fā)癥。而隨著基因組學(xué)、代謝組學(xué)對于NAFLD病因研究的不斷深入，針對目標(biāo)基因或代謝通路關(guān)鍵環(huán)節(jié)的靶向藥也將應(yīng)用于臨床，對于無法通過調(diào)節(jié)生活方式緩解病情的患者來說，靶向藥物將會是除減重手術(shù)外行之有效的改善甚至逆轉(zhuǎn)肝臟組織學(xué)狀態(tài)的方法。多學(xué)科多組學(xué)的合作模式將有效延長進(jìn)展期NAFLD患者的生存時(shí)間，改善生存質(zhì)量，避免相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生。