17β-羥基類固醇脫氫酶13在酒精性肝病中的作用機(jī)制及臨床應(yīng)用

李 理， 陳海震， 黃 晶

吉林大學(xué)第一醫(yī)院 檢驗科， 長春130021

酒精性肝病(alcohol-related liver disease, ALD)是由于長期大量飲酒導(dǎo)致的肝臟疾病。單純性脂肪肝和酒精性脂肪性肝炎是ALD的早期組織學(xué)進(jìn)展，若持續(xù)大量飲酒，將導(dǎo)致肝纖維化或肝硬化[1]，最終無法逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)展，甚至可能發(fā)展為肝細(xì)胞癌(HCC)。根據(jù)2015年世界衛(wèi)生組織的疾病、損傷和死亡病因國家估計報告[2]，亞太地區(qū)肝病死亡人數(shù)占全球肝病死亡人數(shù)的62.6%，肝硬化和肝癌分別是亞太地區(qū)肝臟相關(guān)死亡的第一、第二大病因，分別占該年該地區(qū)肝病相關(guān)死亡人數(shù)的48.2%和43.6%，而酒精消耗是肝硬化和肝癌除HBV感染外的第二大病因(分別為20.8%和29.8%)。在中國大陸地區(qū)，酒精相關(guān)性肝硬化(32 338例)約占所有肝硬化和其他慢性肝病(161 376例)死亡人數(shù)的20.0%；酒精相關(guān)性肝癌(129 117例)約占所有肝癌(396 791例)死亡人數(shù)的32.5%[2]。終末期ALD的病死率較高，因此在早期對ALD進(jìn)行診斷、治療，逆轉(zhuǎn)疾病進(jìn)展尤為重要。近年來不斷有研究[3-9]證實，參與脂肪代謝和炎癥反應(yīng)的相關(guān)酶或蛋白參與了ALD的發(fā)病機(jī)制，并且在全基因組關(guān)聯(lián)分析(genome-wide association study, GWAS)和候選基因關(guān)聯(lián)分析中驗證其基因多態(tài)性在不同人群中與ALD相關(guān)，包括PNPLA3、TM6SF2、MBOAT7等。最新研究[10]發(fā)現(xiàn)，17β-羥基類固醇脫氫酶13(hydroxysteroid 17-beta-dehydrogenase 13, HSD17B13)基因的插入缺失變體(rs72613567:TA)與ALD風(fēng)險降低相關(guān)。本文將對HSD17B13的生物學(xué)功能及其在ALD中的作用機(jī)制和臨床應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述。

1 HSD17B13的生物學(xué)功能

1.1 HSD17B13的生物學(xué)特征 HSD17B13主要表達(dá)于肝細(xì)胞脂滴(lipid droplet, LD)表面，是一種新型的小鼠和人類肝臟特異性LD表面相關(guān)蛋白[11]。HSD17B13最初被命名為短鏈脫氫酶/還原酶9，于2007年首次在人類肝臟cDNA文庫中克隆發(fā)現(xiàn)[12]。現(xiàn)HSD17B13被列入17β-HSD家族，該家族在類固醇代謝中發(fā)揮重要作用，HSD17B13同17β-HSD家族其他成員一樣，具有NAD(P)+/NAD(P)H結(jié)合位點(TGxxGxG)和一個在N-端的酶促活性位點(YxxxK)[13]。HSD17B13亞細(xì)胞定位于肝細(xì)胞LD表面，蛋白質(zhì)組學(xué)研究[14]顯示HSD17B13在肝細(xì)胞中大量表達(dá)，組織分布研究顯示HSD17B13在腎臟、肺、腦、骨骼肌、卵巢和睪丸中僅有非常低的表達(dá)水平，表明其在肝臟中發(fā)揮重要作用。

1.2 HSD17B13的生物學(xué)功能 目前，HSD17B13酶的作用底物和產(chǎn)物尚未確定，其具體的生物學(xué)功能仍有待于進(jìn)一步研究。HSD17B13與17β-HSD家族的另一成員HSD17B11的基因具有65%的同源序列和78%相似序列[12]，且兩基因均位于4號染色體上，因此推測HSD17B13可能同HSD17B11一樣參與性激素的代謝。但是研究[15]顯示，HSD17B13基因敲除小鼠血清性激素水平與正常小鼠相比并無差異，并且Abul-Husn等[10]研究證實HSD17B13的插入缺失突變(rs72613567:TA)可以抵抗過量脂質(zhì)所引起的慢性肝損傷，并緩解非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)和ALD的疾病進(jìn)展。因此，HSD17B13并非與HSD17B11一樣參與性激素的代謝，推測其可能與肝臟脂質(zhì)代謝相關(guān)。Su等[14]通過重組腺病毒注射正?；铙wC57BL/6小鼠，發(fā)現(xiàn)過表達(dá)HSD17B13的小鼠肝臟TG含量顯著增加，然而對血漿TG和膽固醇水平影響很小。此外，在pEGFP-N1質(zhì)?；騂SD17B13-EGFP融合蛋白轉(zhuǎn)染的HepG2細(xì)胞和Huh 7細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)，HSD17B13過表達(dá)使細(xì)胞內(nèi)LD的數(shù)量和大小均明顯增加。研究表明，HSD17B13與肝臟TG合成相關(guān)。過表達(dá)HSD17B13的小鼠肝臟中，脂肪生成相關(guān)基因的表達(dá)也顯著增加，包括固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1(sterol regulatory element-binding protein 1, SREBP-1)和其靶基因脂肪酸合酶(fatty acid synthase, FAS)，而參與脂肪酸β氧化相關(guān)基因的表達(dá)則無變化或輕微降低[14]，提示HSD17B13可以通過促進(jìn)脂質(zhì)合成相關(guān)基因的表達(dá)進(jìn)而增加肝臟脂質(zhì)的合成。Zhang等[13]提出一種假說，猜測HSD17B13的過表達(dá)可能導(dǎo)致某種未知激素的產(chǎn)生增加，這種激素通過發(fā)送信號驅(qū)動脂質(zhì)合成基因的表達(dá)，推動肝細(xì)胞中脂肪的積累。

確定HSD17B13酶的作用底物和產(chǎn)物有助于明確其生物學(xué)功能。Ma等[16]研究顯示，HSD17B13具有視黃醇脫氫酶活性，并推測HSD17B13是一種與脂滴相關(guān)的視黃醇脫氫酶，視黃醇可能是該酶的底物之一。目前的研究顯示HSD17B13與肝臟脂質(zhì)合成增加相關(guān)，其作用底物是否為脂質(zhì)合成代謝的中間產(chǎn)物或性激素、類固醇、脂肪酸等物質(zhì)仍有待于進(jìn)一步確定。

2 HSD17B13在ALD中的作用機(jī)制

2.1 HSD17B13參與ALD脂質(zhì)合成的機(jī)制 慢性飲酒早期的病理學(xué)特征是肝細(xì)胞脂肪變性，即肝細(xì)胞中脂肪(主要為TG、膽固醇和磷脂)大量積累，并導(dǎo)致酒精性脂肪性肝病[17]。飲酒可以通過幾種機(jī)制改變肝細(xì)胞脂肪代謝，從而引起肝臟中脂肪的積累。首先，在乙醇經(jīng)線粒體上的乙醇脫氫酶(alcohol dehydrogenase, ADH)作用被氧化為乙醛的過程中，會增加肝細(xì)胞中NADH/NAD+比例，造成脂肪酸線粒體β-氧化中斷而導(dǎo)致脂肪堆積[18-19]。酒精也可以通過對SREBP-1c和過氧化物酶體增殖物激活受體α(peroxisome proliferation-activated receptor alpha, PPARα)的作用，調(diào)控HSD17B13的表達(dá)，進(jìn)而增加肝臟脂質(zhì)合成。Su等[20]研究發(fā)現(xiàn)，LXR-SERBP1c通路可以調(diào)控HSD17B13的表達(dá)，SREBP1c是LXRα的直接靶基因，而轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子SREBP1c可以調(diào)控HSD17B13的表達(dá)。慢性飲酒會上調(diào)SREBP1c的表達(dá)[21]，故飲酒也許可以通過促進(jìn)SREBP1c而增加HSD17B13的表達(dá)，進(jìn)而增加肝細(xì)胞脂質(zhì)含量。飲酒也會抑制PPARα與DNA的結(jié)合，而PPARα對HSD17B13的表達(dá)具有潛在的抑制作用[22]，故飲酒可能通過PPARα調(diào)控HSD17B13表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而增加肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)的合成。

2.2 HSD17B13相關(guān)變體與ALD的關(guān)聯(lián) 目前HSD17B13在ALD中的研究主要見于其基因多態(tài)性與ALD之間的關(guān)聯(lián)分析[10,23-25]，其在ALD中的作用機(jī)制尚未見報道。GWAS研究[10]驗證HSD17B13的插入缺失變體(rs72613567:TA)與較低水平的血清轉(zhuǎn)氨酶相關(guān)，且該變體減緩了NAFLD和ALD的進(jìn)展，對慢性肝損傷具有保護(hù)作用。Stickel等[23]研究發(fā)現(xiàn)，攜帶PNPLA3和HSD17B13變體對發(fā)生晚期ALD的風(fēng)險有不同影響，HSD17B13 rs72613567:TA與酒精相關(guān)性肝硬化(OR=0.79，P=8.13×10-6)和酒精相關(guān)性肝硬化合并HCC(OR=0.77，P=2.27×10-4)的風(fēng)險降低相關(guān)，而PNPLA3 rs738409:G與酒精相關(guān)性肝硬化(OR=1.70，P=1.52×10-26)和酒精相關(guān)性肝硬化合并HCC(OR=1.77，P=2.31×10-23)的風(fēng)險增加相關(guān)。在最近的一項研究中，Yang等[25]證實HSD17B13 rs72613567等位基因TA能夠降低酒精、NAFLD和丙型肝炎相關(guān)肝病的風(fēng)險，并且對ALD終末期的肝癌進(jìn)展具有保護(hù)作用。針對HSD17B13 rs72613567 的肝臟保護(hù)作用，Gellert-Kristensen等[24]在111 612例丹麥人群(包括ALD和NAFLD患者)中進(jìn)行了一項關(guān)聯(lián)分析，研究證實了與野生型純合子T/T相比，在過度肥胖、重度飲酒及攜帶3或4個脂肪基因(PNPLA3或TM6SF2)的人群中，TA/TA突變型純合子的人群具有更低的血漿ALT水平(降低12%～18%)。rs72613567與肝臟脂質(zhì)合成減少相關(guān)，抑制脂質(zhì)積累所引起的脂肪性肝炎，從而降低肝損傷，并緩解了ALD的進(jìn)展。

HSD17B13參與脂質(zhì)合成的機(jī)制可能是ALD的發(fā)病機(jī)制之一，HSD17B13的過表達(dá)可以導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)合成增加。HSD17B13基因突變所表達(dá)的短截蛋白的酶活性降低，減少肝臟脂質(zhì)的合成，從而降低ALD發(fā)生的風(fēng)險。

3 HSD17B13在ALD中的臨床應(yīng)用

3.1 HSD17B13在HCC中的臨床應(yīng)用 HSD17B13作為一種肝細(xì)胞LD表面的特異性蛋白，可以作為一種潛在生物標(biāo)志物應(yīng)用于肝臟相關(guān)疾病的臨床診斷與治療。在HCC中，HSD17B13表達(dá)水平有一定的差異，以下研究發(fā)現(xiàn)HSD17B13的表達(dá)水平與HCC相關(guān)。Xu等[26]通過轉(zhuǎn)錄水平驗證，相對于癌旁組織，HCC患者癌組織的HSD17B13 mRNA水平下調(diào)了30倍以上。對HCC患者肝組織HSD17B13 mRNA和蛋白進(jìn)行評估，發(fā)現(xiàn)與非腫瘤組織標(biāo)本相比，腫瘤組織HSD17B13 mRNA和蛋白水平均明顯降低[27-28]，且癌旁組織中較低水平的HSD17B13是HCC患者無復(fù)發(fā)生存較差的獨立危險因素(HR=0.41，P=0.014)[27]。此外，有研究[29]發(fā)現(xiàn)HSD17B13可以作為HCC患者術(shù)后的預(yù)后檢測指標(biāo)，提示HSD17B13在HCC的進(jìn)展與預(yù)后中發(fā)揮著抑癌作用，可能是治療HCC的潛在標(biāo)志物。通過蛋白質(zhì)組學(xué)的方法，對單病灶和多病灶原發(fā)性HCC的整體蛋白質(zhì)組圖譜進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，與周圍非癌組織相比，HSD17B13 mRNA水平只在多病灶組下調(diào)，而單病灶組沒有下調(diào)，表明HSD17B13可以作為診斷HCC的靶標(biāo)，且可以用于鑒別診斷單病灶和多病灶HCC[30]。

HSD17B13與HCC發(fā)生和進(jìn)展相關(guān)，明確HSD17B13在ALD中的作用機(jī)制后，HSD17B13或許可以作為標(biāo)志物用于評估ALD終末期患者的癌變進(jìn)展。

3.2 HSD17B13在ALD臨床應(yīng)用中的前景及問題 Horiguchi等[31]研究顯示，相對于野生型小鼠，PPARα基因敲除小鼠肝臟HSD17B13水平升高了3倍。 Rotroff等[32]對1264例接受PPARα激動劑(貝特類藥物)治療的2型糖尿病患者進(jìn)行全基因組測序分析發(fā)現(xiàn)， HSD17B13突變與TG和高密度脂蛋白相關(guān)，而在小鼠模型中，經(jīng)貝特類藥物處理的小鼠肝臟HSD17B13的表達(dá)水平顯著降低，提示PPARα對HSD17B13的表達(dá)具有潛在的抑制作用。在ALD中，PPARα對HSD17B13的作用及機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。以往針對PPARα在ALD中作用的研究證明經(jīng)PPARα激動劑(Wy14643)治療后，逆轉(zhuǎn)了乙醇喂養(yǎng)小鼠的PPARα功能和脂質(zhì)代謝紊亂[33]。因此，在使用PPARα激動劑治療ALD過程中，HSD17B13也許可以作為ALD轉(zhuǎn)歸和預(yù)后的生物標(biāo)志物，有助于對患者肝臟功能和脂質(zhì)代謝情況進(jìn)行評估。

目前，臨床上主要以病史(飲酒史等)和臨床表現(xiàn)結(jié)合影像學(xué)檢查和實驗室檢查等對ALD進(jìn)行診斷，HSD17B13作為一種新型生物標(biāo)志物為ALD的臨床診治和預(yù)后提供了新靶點。HSD17B13定位于肝細(xì)胞LD表面，在血液中的含量不易檢測，因此HSD17B13作為生物標(biāo)志物需借助于肝組織活檢，然而有創(chuàng)檢查增加了患者的感染風(fēng)險。如果確定HSD17B13的作用底物和產(chǎn)物，其血清水平則可以真實地反映HSD17B13的表達(dá)水平和肝臟脂質(zhì)代謝水平。明確HSD17B13在ALD中的作用機(jī)制后，通過HSD17B13的作用底物和產(chǎn)物并聯(lián)同其他肝臟指標(biāo)共同建立HSD17B13相關(guān)標(biāo)志物體系，將有助于對ALD患者肝臟脂質(zhì)的評估。

4 小結(jié)

綜上所述，HSD17B13作為一種新型肝臟特異性LD表面蛋白，在脂肪性肝病進(jìn)展中具有重要意義。目前關(guān)于HSD17B13在肝臟疾病的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探究，其在ALD中的相關(guān)研究主要為HSD17B13基因多態(tài)性與ALD的關(guān)聯(lián)。HSD17B13對肝臟脂質(zhì)代謝的作用直接影響了ALD的發(fā)生和發(fā)展。未來的研究應(yīng)該深入探討HSD17B13的分子結(jié)構(gòu)和生化功能，對明確HSD17B13的作用底物和產(chǎn)物，闡明HSD17B13的生物學(xué)功能具有重要意義。同時，闡明HSD17B13在ALD發(fā)病機(jī)制中的作用，為HSD17B13在ALD的臨床應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)，也為臨床ALD的診治提供了新靶點。

作者貢獻(xiàn)聲明：李理負(fù)責(zé)收集資料并分析，撰寫論文；陳海震負(fù)責(zé)課題設(shè)計，收集資料，修改論文；黃晶負(fù)責(zé)擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫文章并最后定稿。