姜黃素對非酒精性脂肪性肝病的調控作用

杜蘇蘇 李曉南

南京醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院兒童保健科 210008

迄今為止，尚無被批準的可用于非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的治療藥物，臨床管理策略主要依賴于調整飲食、改變生活方式及糾正NAFLD相關的代謝紊亂，如胰島素抵抗和高脂血癥等。近年來，營養(yǎng)素對于NAFLD的調控作用受到越來越多的關注。姜黃素是一種從姜黃中提取的多酚類物質，大量研究顯示其具有抗炎、抗氧化、調脂等作用，有望成為NAFLD治療的一種新手段。本文主要就姜黃素對NAFLD的調控作用和機制作一綜述。

1 姜黃素概述

姜黃素是一種從姜黃根中提取的天然多酚類物質，生長于熱帶、亞熱帶地區(qū)，常用作香料、食用色素和傳統(tǒng)草藥。目前，姜黃素已被美國食品和藥物管理局認定為安全、可耐受的物質，每日最高劑量可達12 g[1]。因具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤等作用，姜黃素已在多種疾病如腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病及炎性疾病等中得到應用。姜黃素主要在肝臟中代謝，通過還原和結合反應進行生物轉化：NAPDH依賴性還原酶、醇脫氫酶和微粒體酶等作用于姜黃素的雙鍵結構產生二氫姜黃素、四氫姜黃素、六氫姜黃素和八氫姜黃素，進一步與葡萄糖醛酸及硫酸結合，以共軛物(姜黃素葡糖苷和硫酸姜黃素)的形式存在體內[2]。

2 姜黃素對NAFLD的影響

2.1 姜黃素與脂代謝 肝臟是機體進行脂代謝的重要場所。脂肪酸流入(攝入、合成)與流出(氧化、輸出)失衡，可造成肝組織中甘油三酯的堆積。動物研究顯示，姜黃素可下調肝組織中脂肪攝入及合成相關基因如人類白細胞分化抗原36(CD36)、固醇調節(jié)元件結合蛋白-1c(SREBP-1c)及脂肪酸合成酶(FAS)表達，減輕高脂高糖喂養(yǎng)小鼠的肝臟脂肪變性，改善血脂、肝功能[3]。在宮內生長受限模型大鼠研究中，生后6周齡給予姜黃素干預，可促進肝臟脂肪分解氧化，改善肝臟脂代謝[4]。體外實驗亦顯示，姜黃素可降低肝細胞中甘油三酯含量，下調脂肪從頭合成調控基因蛋白表達[5]。姜黃素誘導組織中cAMP水平上調可能是其改善脂代謝的基礎，cAMP/蛋白激酶A通過增加脂解及脂肪酸β氧化作用，在調節(jié)脂質穩(wěn)態(tài)、能量消耗和產熱中起著重要作用[6]。此外，AMP活化蛋白激酶(AMPK)是細胞能量代謝和脂肪酸氧化的關鍵轉換器，姜黃素亦可通過激活AMPK，改善肝臟脂肪變性[7]。姜黃素也可調控過氧化物酶體增殖物活化受體α(PPARα)的甲基化，增加其表達水平，促進脂肪酸氧化[8]。因此，姜黃素可通過抑制脂質生成，促進分解氧化，降低肝細胞中脂質堆積。

2.2 姜黃素與胰島素抵抗 胰島素抵抗被認為是NAFLD發(fā)生的第一次打擊，與NAFLD發(fā)生、發(fā)展密切相關。動物研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過降低胰島素受體底物1磷酸化水平，抑制糖原分解、促進肝糖原合成，降低大鼠的血糖、胰島素水平[4]。在糖尿病大鼠模型中，姜黃素通過上調葡萄糖轉運蛋白4(GLUT4)的基因表達，增加肝臟及肌肉中糖原含量，改善胰島素抵抗[9]。在姜黃素干預胰島素抵抗肝細胞模型中也得到類似的結果[10]。同時，姜黃素可恢復肥胖小鼠肝組織中胰島素降解酶活性，提高胰島素清除率，降低胰島素水平；并可維持胰島正常的大小和表型，降低α細胞/β細胞的比例，改善β細胞穩(wěn)態(tài)[11]。有研究顯示，姜黃素可能是通過抑制蛋白酶體，促進胰島β細胞的增殖，并增強其功能。蛋白酶體與標記蛋白泛素協(xié)同形成的泛素-蛋白酶體途徑，是真核生物的主要蛋白水解途徑，可以控制多種蛋白的胞內水平[12]。因此，姜黃素具有改善NAFLD患者胰島素敏感性的作用。

2.3 姜黃素與線粒體 線粒體在機體各器官代謝中發(fā)揮著核心作用，包括產生能量(ATP)、調節(jié)脂代謝、維持機體氧化還原平衡及調控細胞凋亡等。越來越多的研究表明，線粒體功能障礙是NAFLD發(fā)生、發(fā)展的重要機制。

2.3.1 氧化應激 線粒體氧化應激和脂質過氧化的增加是NAFLD的重要特征，姜黃素因具有較強的抗氧化性能，有助于改善肝臟損傷。研究顯示，姜黃素可降低NAFLD大鼠肝臟丙二醛水平，增強抗氧化酶如超氧化物歧化酶及谷胱甘肽過氧化物酶活性，恢復機體氧化還原平衡[13]。丙二醛是脂質過氧化的重要產物之一，其在體內積累會對細胞結構和功能造成損傷；谷胱甘肽過氧化物酶和超氧化物歧化酶是機體重要的抗氧化劑和自由基清除劑，能減輕機體氧化損傷、阻止自由基連鎖反應的作用。激活Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關蛋白-1(KEAP1)-核因子E2相關因子2(Nrf2)-抗氧化反應元件(ARE)通路，可能是姜黃素抑制氧化應激的重要途徑。姜黃素通過巰基與KEAP1結合，KEAP1發(fā)生構像變化，從而使KEAP1與Nrf2之間斷裂，磷酸化的Nrf2釋放并易位至核，上調抗氧化酶的水平，誘導抗氧化反應[14]。此外，姜黃素可通過AMPK/過氧化物酶體增殖物活化受體γ協(xié)同刺激因子1(PGC-1α)軸，增加超氧化物歧化酶2的轉錄及活性[15]。亦有研究顯示，姜黃素通過阻斷己糖胺途徑，抑制O-乙酰氨基葡萄糖修飾，發(fā)揮抗氧化作用，降低肝組織的活性氧水平[16]。

氧化應激會損傷線粒體DNA，降低線粒體生物合成及數目。姜黃素干預可上調肥胖小鼠肝組織中線粒體DNA、核呼吸因子1及線粒體轉錄因子A 等多種線粒體生物合成基因的表達；同時恢復線粒體呼吸鏈復合物Ⅰ活性并增加ATP水平[17]。細胞實驗亦顯示，姜黃素可抑制游離脂肪酸誘導的原代肝細胞中活性氧生成、恢復線粒體膜電位水平，同時上調線粒體生物合成[5]。

2.3.2 凋亡 線粒體調控的細胞凋亡參與了NAFLD的進展。當線粒體受損或誘導線粒體外膜透化時，細胞色素C(Cyt-C)被釋放到細胞質，進一步激活caspases級聯(lián)通路并最終導致細胞凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素具有調控細胞凋亡的作用。姜黃素可下調非酒精脂肪性肝炎大鼠肝組織Cyt-C、caspase 3、caspase 8和caspase 9的表達，上調Bcl-2表達[13，18]。姜黃素可降低高游離脂肪酸誘導的肝細胞凋亡比例，下調Cyt-C、Bax胞質釋放水平[5]。Bax主要存在于正常細胞的細胞質中，可轉移至線粒體，促進Cyt-C釋放入細胞質；而Bcl-2是一種抗凋亡蛋白，具有穩(wěn)定線粒體膜，阻止線粒體釋放凋亡因子的作用。研究顯示，抑制磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶 B信號通路，可能是姜黃素調控細胞凋亡的重要途徑[19]。

2.4 姜黃素與炎性反應 炎性反應是推動單純性脂肪肝進展為脂肪性肝炎的重要因素。循環(huán)高水平游離脂肪酸、胰島素抵抗及線粒體氧化應激會激活炎性反應信號通路，促進炎性細胞分泌趨化因子和細胞因子。大量研究顯示，姜黃素具有抗炎活性，可下調炎性相關因子水平。姜黃素干預ob/ob鼠8周后，血清中促炎因子水平降低，肝組織巨噬細胞浸潤明顯減輕，核因子-κB活性降低，腫瘤壞死因子-α、單核細胞趨化蛋白-1及白細胞介素-6的mRNA表達下調[17]。單核細胞趨化蛋白-1是一個關鍵的趨化因子，最先啟動炎性部位單核細胞和巨噬細胞的招募。腫瘤壞死因子-α是一種促炎細胞因子，觸發(fā)細胞毒性免疫應答，可造成肝組織損傷，是非酒精脂肪性肝炎的預測指標[20]。有研究顯示，Toll樣受體4(TLR4)/核因子-κB介導的炎性信號通路，可能參與了姜黃素降低肝臟炎性反應的過程。TLR4是先天免疫系統(tǒng)的模式識別受體，在不同飲食誘導下的NAFLD動物模型中均可被激活；TLR4與下游分子髓樣分化因子88相互作用，激活核因子-κB，導致促炎細胞因子的產生[21]。

2.5 姜黃素與細胞因子

2.5.1 脂肪因子 脂肪組織不僅是機體儲存脂質的器官，而且是一個內分泌器官，可分泌脂源性細胞因子，調控機體代謝，參與NAFLD的發(fā)生、發(fā)展。瘦素由白色脂肪組織分泌，參與調節(jié)攝食，增加能量消耗。NAFLD患者中瘦素水平升高，表現(xiàn)為瘦素抵抗，且與脂肪變性程度相關。在高糖飲食誘導代謝綜合征大鼠模型中，姜黃素可降低血清瘦素水平[22]。脂聯(lián)素可改善肝臟和外周胰島素抵抗，減少炎性反應[23]。脂聯(lián)素DNA甲基化的水平會影響其基因的轉錄與表達，而姜黃素可下調NAFLD大鼠肝組織脂聯(lián)素DNA甲基化水平，增加脂聯(lián)素的表達[24]。此外，姜黃素可通過降低大鼠肝組織中內脂素水平并增加鋅α-2糖蛋白水平，減少肝臟脂質含量[25]。其中，內脂素由內臟脂肪細胞分泌，可誘導脂肪酸合成酶表達，并增加活性氧及炎性因子的水平；而鋅α-2糖蛋白可上調脂氧化，維持脂代謝的平衡。

2.5.2 肝臟因子 近年來發(fā)現(xiàn)，肝臟自身可分泌一系列生物活性蛋白，參與NAFLD的病理生理進程。研究顯示，肥胖患者血清及肝組織中胎球蛋白A水平上調，并與肝臟脂質堆積有強相關性[26]。姜黃素可通過激活AMPK通路，降低高脂飲食誘導NAFLD大鼠肝臟脂質和血清中胎球蛋白A水平[27]。成纖維生長因子(FGF)21可抑制脂質分解，改善胰島素敏感性，降低循環(huán)及肝組織脂質含量[28]。NAFLD患者血清中FGF21水平明顯升高，呈抵抗狀態(tài)。姜黃素干預可上調FGF受體1和βKlotho表達。而βKlotho是一種單次跨膜蛋白，與FGF受體相互作用，可增強FGF21與其受體結合的能力[29]。

3 臨床應用

目前，NAFLD的一線治療方案仍是生活方式干預，然而研究顯示，僅少數脂肪肝患者可通過飲食及運動方式緩解。姜黃素是來源于姜黃的天然多酚類物質，目前，已有較多姜黃素應用于NAFLD治療的臨床研究，因姜黃素具有較低生物利用度，臨床研究中大多采用姜黃素復合制劑如姜黃素聚合物奈米顆粒制劑、姜黃素-磷脂復合物等進行干預。研究顯示，口服含50 mg/d姜黃素的磷脂類制劑12周后，NAFLD患者血脂水平顯著降低，但血糖、胰島素水平無明顯改善[30]。另一含磷脂酰膽堿及胡椒堿的姜黃素-磷脂復合物干預研究顯示，NAFLD患者的腰圍、血糖、胰島素、血脂及肝功能均明顯改善[31]。口服500 mg/d姜黃素類制劑8周可顯著降低患者NAFLD程度及血清中炎性因子腫瘤壞死因子-α、單核細胞趨化蛋白-1及表皮生長因子水平[32]。同時，姜黃素可降低NAFLD患者血清瘦素水平，提高脂聯(lián)素水平[33]。然而，Saadati等[34]研究發(fā)現(xiàn)，1 500 mg/d姜黃素干預12周在改善血糖、血脂、胰島素抵抗等方面與單純生活方式干預無明顯差異。亦有研究顯示，姜黃素干預對NAFLD患者的體重、體重指數及腰圍無明顯影響[35]。這些研究的差異可能與姜黃素的干預劑量及藥物制劑不一相關。

綜上所述，大量體內外研究顯示，姜黃素可調節(jié)肝臟糖脂代謝、線粒體功能、炎性反應及細胞因子水平，是NAFLD潛在治療藥物。然而，姜黃素的低生物利用度限制了其臨床應用，同時姜黃素臨床應用于NAFLD患者的研究結果不一。因此，未來將需要尋求提高姜黃素生物利用度的方法并進行大樣本臨床試驗，研究姜黃素的劑量效應及安全性；同時，深入探討姜黃素作用的分子機制，為姜黃素應用于NAFLD患者的治療提供依據。