姜黃素治療非酒精性脂肪性肝病的研究進(jìn)展

劉 雨,牛淑利,李夢月,李校天

(1. 河北工程大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院,河北 邯鄲,056000; 2. 河北工程大學(xué)附屬醫(yī)院,河北 邯鄲,056000)

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是較為常見的良性肝臟疾病之一，在遺傳、肥胖、高血糖、血脂異常等因素的作用下，可進(jìn)展為非酒精性脂肪性肝炎、肝纖維化、肝硬化甚至肝細(xì)胞癌(HCC)。姜黃素具有調(diào)脂、抗感染、抗氧化、抗衰老、抗癌等作用，是治療NAFLD的潛在新型藥物，目前已有對姜黃素作用機(jī)制的基礎(chǔ)與臨床研究。本研究對NAFLD的發(fā)病機(jī)制及姜黃素對NAFLD的治療作用綜述如下。

1 NAFLD的發(fā)病機(jī)制

NAFLD是指在酒精攝入很少或不攝入酒精的情況下，超過5%的肝細(xì)胞存在脂肪變性，其病理進(jìn)展遵循“三重”過程，即脂肪變性、脂毒性和炎癥[1]。NAFLD分為良性非酒精性脂肪肝(NAFL)和較嚴(yán)重的非酒精性脂肪性肝炎(NASH)[2],后者包括纖維化、肝硬化和肝癌[3]。經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)人群的飲食習(xí)慣多偏“西式”,20%～30%成年人肝臟中含有過多的脂肪(即NAFLD),2%～5%的NAFLD患者存在嚴(yán)重的肝損傷(即NASH),而所有成年人中1%～2%可能會發(fā)展為NASH肝硬化[4]。在亞洲,NAFLD的患病率已達(dá)到27.37%[5],而在中國則為20.09%[6]。

NAFLD的主要危險(xiǎn)因素包括肥胖、胰島素抵抗(IR)和血脂異常[7]。從“二次打擊”學(xué)說發(fā)展至“多次打擊”學(xué)說,NAFLD的發(fā)病機(jī)制仍未完全闡明。代謝綜合征以及跨膜蛋白6超家族成員2(TM6SF2)或patatin樣磷脂酶3(PNPLA3)的遺傳變異是NAFLD發(fā)病的潛在機(jī)制[1]。NAFLD中PNPLA3基因的多態(tài)性是區(qū)分NAFL和NAFLD進(jìn)展為NASH的必要條件。該基因編碼的蛋白質(zhì)是一種三酰甘油脂肪酶，可介導(dǎo)脂肪細(xì)胞中的三酰甘油水解，參與脂肪細(xì)胞能量利用和儲存的平衡[8]。“一次打擊”是脂肪變性，是胰島素抵抗的結(jié)果。胰島素抵抗使肝臟對游離脂肪酸(FFAs)的攝取增加，脂肪酸在肝細(xì)胞中被酯化為甘油三酯[7],導(dǎo)致肝臟脂肪堆積，脂質(zhì)代謝不平衡[9]。胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受損導(dǎo)致代償性高胰島素血癥[7],代償性高胰島素血癥又會降低肝糖原的合成，從而增加肝脂肪酸的攝取，改變甘油三酯的轉(zhuǎn)運(yùn)并抑制肝臟的β-氧化。此外，葡萄糖可通過非胰島素依賴性轉(zhuǎn)運(yùn)被吸收入肝并轉(zhuǎn)化為丙酮酸(乙酰輔酶A和丙二酰輔酶A的前體)，其可以通過轉(zhuǎn)化為脂肪酸從而合成脂肪[10]。所有這些改變都會增強(qiáng)促炎因子的活性，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激介導(dǎo)的脂毒性、受損肝細(xì)胞凋亡、炎癥小體活化和線粒體功能障礙，最終導(dǎo)致脂肪酸蓄積、肝細(xì)胞損傷、炎癥和多余細(xì)胞外基質(zhì)的逐步蓄積[11]。腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)、白細(xì)胞介素-8(IL-8)等促炎因子的活性增加和脂聯(lián)素等抗炎因子的活性降低而引起的氧化應(yīng)激(ROS)被認(rèn)為是“二次打擊”[12]?！岸啻未驌簟睂W(xué)說達(dá)成的共識是多個平行打擊共同導(dǎo)致了肝臟脂質(zhì)的蓄積和炎癥[13],這些打擊包括腸道微生物群、遺傳差異和胰島素抵抗[14]?！岸啻未驌簟睂W(xué)說認(rèn)為炎癥是NASH進(jìn)展為纖維化的首要原因，而不是脂肪變性[15]。目前，學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為腸道微生物群、氧化應(yīng)激和線粒體損傷在NASH的發(fā)病中起關(guān)鍵作用。

NAFLD常伴有腸道微生態(tài)的改變，如菌群結(jié)構(gòu)變化、小腸細(xì)菌過度生長。腸道微生物群的變化可能影響肝臟脂肪變性[16]、炎癥[17]和纖維化[18]的發(fā)展?！澳c-肝軸”的提出為NAFLD的發(fā)病機(jī)制及診療提供了新思路。針對腸道菌群組成的研究[19]表明，腸道菌群變化(如雙歧桿菌數(shù)量減少)會導(dǎo)致血漿脂多糖(LPS)水平升高，從而導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子增多。高脂飲食(HFD)使腸道緊密連接蛋白表達(dá)或分布異常，腸道緊密連接破壞，LPS由腸道微生物群產(chǎn)生，并通過功能失調(diào)的腸道屏障而到達(dá)體循環(huán)，最終到達(dá)肝臟，導(dǎo)致肝臟炎癥和損傷[14,20]。CHEN Y等[21]發(fā)現(xiàn)，在高脂飲食小鼠中，存在腸道菌群紊亂、厚壁菌和擬桿菌比率以及鏈霉菌屬的異常增加。同時，高遷移率族蛋白1(HMGB1)在腸道組織中顯著增加，其由外來體經(jīng)腸道運(yùn)輸?shù)礁闻K，在發(fā)生營養(yǎng)不良時觸發(fā)肝脂肪變性，表明HMGB1在腸-肝軸機(jī)制中起著至關(guān)重要的作用。瓜爾豆膠是可發(fā)酵的膳食纖維，能刺激腸道細(xì)菌增殖，改變腸道微生物群的組成。JANSSEN A W F等[22]發(fā)現(xiàn)，喂食瓜爾豆膠的小鼠肥胖和葡萄糖耐量得到改善，但肝臟炎癥和纖維化程度加重，同時血漿總膽汁酸、肝膽汁酸水平升高，證實(shí)了腸道菌群對NAFLD有顯著影響，可能是通過改變膽汁酸的門脈傳遞來實(shí)現(xiàn)的。肝內(nèi)膽汁酸水平升高會觸發(fā)肝細(xì)胞凋亡，導(dǎo)致NASH[23-25]。膽汁酸促進(jìn)肝臟損傷、肝臟炎癥和纖維化的機(jī)制包括導(dǎo)致膽管炎的膽管上皮細(xì)胞緊密連接的破壞增加以及導(dǎo)致導(dǎo)管周圍纖維化的肌成纖維細(xì)胞的活化和增殖[26]。在患有脂肪性肝炎的人群中，同樣發(fā)現(xiàn)膽汁酸水平升高[27]。線粒體乙?；?(SIRT3)是一種線粒體NAD依賴性脫乙酰酶[28],是線粒體功能的整體調(diào)節(jié)因子，在NAFLD的進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用[29]。SIRT3調(diào)節(jié)線粒體生物發(fā)生和活性氧的產(chǎn)生，有助于保證腸道屏障的完整性和腸黏膜免疫系統(tǒng)功能正常，對腸道微生物群的組成有重要的調(diào)節(jié)作用[30-31]。CHEN M T等[32]研究表明，SIRT3的表達(dá)對于維持腸道微生物平衡以及抑制LPS的易位和下游TLR4-CD14信號通路是必不可少的。

線粒體功能障礙在NASH的發(fā)展中起關(guān)鍵作用。高胰島素血癥使脂肪酸蓄積，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)過氧化和活性氧的產(chǎn)生，并產(chǎn)生4-羥基壬基醇(HNE)和丙二醛(MDA)等副產(chǎn)物[33]。HNE和MDA能擴(kuò)散到其他區(qū)域，放大氧化應(yīng)激，損傷線粒體的呼吸鏈和DNA,破壞氧化平衡，這是NASH發(fā)展的關(guān)鍵因素[34]。NASH常伴隨線粒體結(jié)構(gòu)的異常，包括線粒體腫脹、線粒體巨大、膜嵴顆粒減少、線粒體基質(zhì)結(jié)晶包涵體[35]。

2 姜黃素的研究現(xiàn)狀

姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素是在姜黃中發(fā)現(xiàn)的具有生物活性的多酚類化合物[36-37],統(tǒng)稱為姜黃素[38]。近幾十年來，姜黃素因其抗感染、抗糖尿病、抗癌、抗衰老等潛力治療功效引起了醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注[39]。研究[36]證明，姜黃素還對包括癌癥、心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病和自身免疫性疾病在內(nèi)的其他疾病具有調(diào)節(jié)作用。此外，姜黃素在治療創(chuàng)傷、關(guān)節(jié)炎和阿爾茨海默氏癥等方面也有應(yīng)用前景[39]。

姜黃素可以調(diào)節(jié)多個生物靶標(biāo)，如轉(zhuǎn)錄因子、生長因子、炎癥介質(zhì)、細(xì)胞因子、蛋白激酶、凋亡蛋白等[37]。姜黃素可以抑制轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB(NF-κB)的激活，該因子負(fù)責(zé)細(xì)胞存活、細(xì)胞因子的產(chǎn)生，是介導(dǎo)NAFLD炎癥通路的關(guān)鍵因子。紅系衍生的核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子2(NrF2)是一種亮氨酸拉鏈蛋白，可調(diào)節(jié)抗氧化蛋白的表達(dá)，姜黃素能上調(diào)NrF2,保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷[40]。姜黃素能激活信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活(STAT)蛋白，調(diào)節(jié)細(xì)胞生長、分化和存活。STAT蛋白也參與免疫系統(tǒng)的發(fā)育、功能維護(hù)和清除[40]。

姜黃素通過與免疫介質(zhì)相互作用而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)功能，因此具有抗癌特性[41]。除了分子靶標(biāo)，姜黃素還可作用于細(xì)胞成分，如巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞以及T、B淋巴細(xì)胞[42]。姜黃素在乳腺癌、肺癌、血液癌癥和消化系統(tǒng)癌癥中都具有抑制作用[41]。姜黃素具有改善心血管疾病的潛力。有研究[43]證明，姜黃素能降低循環(huán)中C反應(yīng)蛋白的水平。姜黃素還具有抗心肌梗死和動脈粥樣硬化[43]、降低甘油三酯、低密度脂蛋白膽固醇和總膽固醇水平的作用[36]。

3 TLR4-CD14/NF-κB、TLR4-MyD88/NF-kB通路與NAFLD

Toll樣受體4(TLR4)是自然免疫系統(tǒng)的一種模式識別受體，在自然免疫和炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[44],腸源性內(nèi)毒素LPS是其配體之一[45]。高脂飲食刺激腸道內(nèi)含有脂多糖的微生物群，使其釋放LPS并由乳糜微粒轉(zhuǎn)運(yùn)[8]。LPS與脂多糖結(jié)合蛋白(LPB)復(fù)合物結(jié)合，再刺激TLR4,TLR4可分別與單核細(xì)胞分化抗原CD14系統(tǒng)[8]、髓系分化因子88(MyD88)[46]作用，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)炎癥反應(yīng)，激活細(xì)胞核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB,最終促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的釋放，加劇肝臟炎癥反應(yīng)，引起肝臟脂肪生成和脂質(zhì)堆積[46]。TLR4-CD14/NF-kB通路釋放的促炎因子是TNF-α、IL-1、IL-6[47],TLR4-MyD88/NF-kB通路釋放的促炎因子是TNF-α和IL-1β。

4 姜黃素對NAFLD的治療作用及機(jī)制

高達(dá)80%的NAFLD患者肥胖，脂肪組織的分布較BMI對胰島素抵抗的影響更大。病態(tài)肥胖[體質(zhì)量指數(shù)(BMI)大于40 kg/m2]個體中內(nèi)臟脂肪含量高是NAFLD高患病率的原因之一[48]。

姜黃素可改善肝臟脂質(zhì)沉積，調(diào)節(jié)血脂代謝水平。YAN C等[49]研究結(jié)果表明，姜黃素可下調(diào)肝臟X受體α(LXRα)和固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(SREBP-1c)表達(dá)，上調(diào)細(xì)胞色素P450 3A(CYP3A)、細(xì)胞色素P450 7A1(CYP7A1)表達(dá)，影響Nrf2/FXR/LXRα信號通路，從而抑制脂質(zhì)合成和促進(jìn)膽汁酸代謝，達(dá)到治療NAFLD的目的。PANAHI Y等[50]對36例NAFLD患者進(jìn)行治療，發(fā)現(xiàn)磷脂酰姜黃素補(bǔ)充劑可改善患者肝臟脂質(zhì)分布并降低肝轉(zhuǎn)氨酶水平。乙酰輔酶A羧化酶(ACC)是參與肝臟新的脂肪生成和脂質(zhì)儲存的關(guān)鍵酶之一，其磷酸化(pACC)導(dǎo)致酶失活，載脂蛋白B100(ApoB100)是肝臟甘油三酯輸出的標(biāo)志[51]。CUNNINGHAM P R等[51]發(fā)現(xiàn)，姜黃素補(bǔ)充劑能增加NAFLD模型雌性wistar大鼠肝pACC/ACC、ApoB100的蛋白標(biāo)記，說明肝臟脂質(zhì)輸入減少，輸出增加，證明姜黃素具有減少肝臟脂肪的作用。同時，姜黃素還增加抗氧化劑谷胱甘肽(GSH)及超氧化物歧化酶1(SOD1)水平，增強(qiáng)了抗氧化作用。此外，姜黃素還能通過逆轉(zhuǎn)成纖維細(xì)胞生長因子21(FGF-21)的耐藥性來拮抗肝纖維化。GHEIBI S等[52]在NAFLD模型的wistar大鼠治療中發(fā)現(xiàn)，姜黃素和熊去氧膽酸的共同給藥顯著減少了脂肪變性、細(xì)胞壞死、水腫和免疫細(xì)胞浸潤，一定程度上恢復(fù)了血清甘油三酯和高密度脂蛋白膽固醇水平，升高超氧化物歧化酶和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)水平，降低丙二醛含量。鋅-α2-糖蛋白(ZAG)由脂肪細(xì)胞和上皮細(xì)胞分泌，研究[53]表明,ZAG可以減少小鼠的脂肪，提高血清FFA水平，刺激脂肪細(xì)胞的脂肪分解。通過調(diào)節(jié)脂肪酸合成酶(FAS),ZAG可以維持肝臟的脂質(zhì)代謝平衡[54]。LI C P等[55]研究發(fā)現(xiàn),NAFLD大鼠中ZAG的表達(dá)減少，而姜黃素治療組大鼠肝臟的ZAG表達(dá)增高，肝臟指數(shù)下降，血清膽固醇、甘油三酯明顯降低，脂質(zhì)代謝紊亂明顯改善。

姜黃素通過調(diào)節(jié)腸-肝軸治療NAFLD。FENG D等[56]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可改善腸屏障功能，減輕內(nèi)毒素血癥。姜黃素通過上調(diào)ApoE-/-小鼠回腸緊密連接蛋白閉鎖蛋白(occludin)和閉鎖小帶蛋白1(zonula occluden-1)的表達(dá)來降低腸黏膜通透性，從而阻止LPS的易位，進(jìn)而減少LPS與TLR4的結(jié)合，降低肝臟TLR4-MyD88/NF-κB炎癥通路的活性。同時，姜黃素還顯著下調(diào)TLR4和MyD88蛋白的表達(dá)，抑制NF-κB的亞單位p65核易位和肝中NF-κB的DNA結(jié)合活性，降低肝臟TNF-α、IL-1β的mRNA表達(dá)及血清TNF-α、IL-1β的水平，最終減輕高脂飲食所致的肝脂肪變性。HOU HT等[57]研究表明，姜黃素可顯著降低NAFLD大鼠血清AST、ALT、TNF-α、LPS水平，上調(diào)腸道緊密連接蛋白表達(dá)，通過TNF-α通路抑制TNF-α水平、改善多個炎性因子水平、增強(qiáng)腸道屏障來達(dá)到治療NAFLD的目的。FENG W H等[58]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素上調(diào)HFD大鼠回腸遠(yuǎn)端組織中zonula occluden-1和occludin蛋白的表達(dá)，從而改善腸道屏障的完整性。同時，姜黃素通過降低循環(huán)LPS結(jié)合蛋白和TNF-α水平來減輕內(nèi)毒素血癥，降低HFD誘導(dǎo)的固有層和上皮內(nèi)的CD8+T細(xì)胞水平來防止腸道炎癥，調(diào)節(jié)腸道免疫。此外，姜黃素還顯著改變了HFD破壞的大鼠腸道微生物群的整體結(jié)構(gòu)，使之向正常飲食大鼠轉(zhuǎn)變，并改變了腸道微生物組成。姜黃素改變了110個操作分類單元的豐度。

姜黃素減輕肝臟炎癥反應(yīng)的相關(guān)途徑。NASH的氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的NF-κB炎癥和抗氧化途徑呈反向控制[59],ROS水平升高，而抗氧化酶的表達(dá)水平則降低[60]。LEE DE等[59]發(fā)現(xiàn)，姜黃素增加抗氧化蛋白SOD1、GPx和Prx6的表達(dá)，從而減輕ROS介導(dǎo)的肝臟炎癥反應(yīng)和脂毒性。NASH小鼠的氧鏈接的氮乙酰葡萄糖胺化(o-glcnacylization)水平上調(diào)，姜黃素能通過抑制O-glcnacylization過程來阻斷NF-κB信號通路而發(fā)揮抗感染作用。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起的脂肪酸氧化增強(qiáng)以及ROS激活肝素結(jié)合蛋白(HBP)等與肝臟中脂質(zhì)過多密切相關(guān)。姜黃素還能通過下調(diào)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激來阻斷HBP信號傳導(dǎo)途徑，從而減輕肝炎程度。內(nèi)脂素(visfatin)是一種炎癥介質(zhì)，可誘導(dǎo)TNF-α和IL-6的釋放[61],促進(jìn)ROS的產(chǎn)生并加重胰島素抵抗，引起肝臟的進(jìn)一步炎癥、壞死和纖維化[62]。LI CP[55]等發(fā)現(xiàn)，姜黃素可降低NAFLD大鼠肝臟中visfatin的表達(dá)，從而減輕肝臟炎癥、胰島素抵抗。

姜黃素能抑制DNA的甲基化。DNA的異常甲基化在包括NAFLD在內(nèi)的許多疾病中已被證實(shí)[63],DNA低甲基化通常與基因激活有關(guān)，而高甲基化則與基因沉默有關(guān)[64]。過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)活性的平衡與多種機(jī)制有關(guān)，包括誘導(dǎo)參與減少ROS的基因表達(dá)，增強(qiáng)有益脂肪因子和抗感染因子的分泌[65-68]。研究[65]表明,PPAR激動劑對NAFLD有保護(hù)作用，而通過抑制PPAR基因的DNA甲基化改變表觀遺傳調(diào)控是增加PPAR表達(dá)的另一種方法，從而減輕NAFLD。PPARs包含3種亞型，其中PPAR-α主要存在于肝臟中,PPAR-α基因直接調(diào)節(jié)脂肪酸的攝取和氧化，具有抗脂肪變性、抗感染和抗纖維化活性的作用[69]。激動PPAR-α基因能促進(jìn)脂肪作為能源的利用[70],下調(diào)PPAR-α基因則可激活肝臟促炎細(xì)胞因子IL-6、TNF-α、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β),并可能促進(jìn)單純肝脂肪變性向NASH的轉(zhuǎn)變[71]。LI Y Y等[72]發(fā)現(xiàn)，姜黃素能抑制NAFLD大鼠PPAR-α基因DNA甲基化，特別是在CPG島內(nèi)的特定位點(diǎn)，比非特異性的DNA甲基化總體抑制劑5-aza-2′脫氧胞苷(5-Aza-CdR)更具有針對性，且抑制作用更強(qiáng)。

姜黃素降低線粒體損傷。WANG L等[35]發(fā)現(xiàn)，姜黃素可減輕NASH大鼠肝臟線粒體腫脹，表明姜黃素對NASH線粒體結(jié)構(gòu)有保護(hù)作用。同時，姜黃素還具有顯著抑制凋亡基因激活的作用。KUO J J等[73]研究表明，姜黃素促進(jìn)了肥胖小鼠肝臟脂肪變性時線粒體生物發(fā)生基因紅系衍生的核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子1(NRF1)和線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(T. fam)的表達(dá)，其主要負(fù)責(zé)線粒體呼吸鏈復(fù)合物I的活性和三磷酸腺苷(ATP)的產(chǎn)生。MARTINEZ-MORUA A等[74]發(fā)現(xiàn)，在高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠中，添加姜黃素直接減少了肝臟活性氧的產(chǎn)生，表明線粒體呼吸作用的增加是由姜黃素介導(dǎo)的，而不是由活性氧的產(chǎn)生觸發(fā)的。

5 小 結(jié)

NAFLD是世界范圍內(nèi)最常見的慢性肝病之一，具有很強(qiáng)的遺傳和環(huán)境特性，目前尚無針對性的治療藥物。姜黃素因其調(diào)脂、調(diào)節(jié)腸-肝軸、抗感染、抑制DNA甲基化、減輕線粒體損傷等作用，在治療NAFLD方面具有巨大的潛力。目前，對姜黃素作用機(jī)制研究的動物及細(xì)胞實(shí)驗(yàn)已經(jīng)廣泛開展，臨床實(shí)驗(yàn)也不斷取得成果，姜黃素極有可能成為NAFLD的新型治療藥物。