二甲雙胍治療非酒精性脂肪性肝病的研究進(jìn)展

王玉瑩 劉蘊(yùn)玲

隨著肥胖和糖尿病的流行，全球非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的發(fā)病率和患病率均增加[1-3]。目前我國(guó)成人2型糖尿病(T2DM)的患病率達(dá)11.6%，T2DM患者的NAFLD患病率高達(dá)28%～70%[4]，但最佳治療方案目前仍不明確。2018年更新版“非酒精性脂肪性肝病防治指南”中提出控制血糖藥物二甲雙胍可作為治療NAFLD的藥物之一[4]，但是二甲雙胍用于治療NAFLD的有效性需要進(jìn)一步臨床研究證實(shí)。本文現(xiàn)對(duì)二甲雙胍治療NAFLD的研究進(jìn)展作一綜述。

一、二甲雙胍治療NAFLD的研究現(xiàn)狀

目前多項(xiàng)臨床研究表明，二甲雙胍可改善肝臟脂肪變性程度。Garinis等[5]對(duì)不合并糖尿病的NAFLD患者給予小劑量二甲雙胍聯(lián)合飲食控制治療6個(gè)月，發(fā)現(xiàn)其可改善肝臟脂肪變性程度，且與單純飲食控制組比較，能更有效地改善患者的胰島素敏感性、降低空腹血糖、升高血清脂聯(lián)素水平，而單純飲食組無(wú)明顯變化。Handzlik等[6]給予21例NAFLD患者二甲雙胍聯(lián)合飲食控制治療后發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍組患者的體重、BMI、腰圍、臀圍、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶水平均顯著下降，胰島素抵抗程度有所改善，但轉(zhuǎn)氨酶及脂質(zhì)水平未見(jiàn)明顯變化，經(jīng)瞬時(shí)彈性成像系統(tǒng)(FibroScan)測(cè)量的受控衰減參數(shù)顯著下降，經(jīng)5個(gè)月治療的肝臟硬度較基線水平也下降。Feng等[7]給予T2DM合并NAFLD患者二甲雙胍治療24周，發(fā)現(xiàn)其轉(zhuǎn)氨酶水平顯著下降，肝臟內(nèi)脂肪含量的變化與ALT、甘油三酯(TG)、體重下降呈正相關(guān)。基于上述結(jié)果認(rèn)為，二甲雙胍可作為治療T2DM合并NAFLD的候選藥物。

二甲雙胍可通過(guò)減少糖異生、刺激骨骼肌葡萄糖攝取、增加脂肪組織的脂肪酸氧化和改善外周胰島素敏感性從而降低血糖水平。二甲雙胍也可作用于肝細(xì)胞，并通過(guò)腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)依賴和AMPK不依賴途徑抑制肝葡萄糖產(chǎn)生。AMPK是細(xì)胞內(nèi)能量代謝的重要調(diào)控因子，可通過(guò)感受ATP/AMP的變化調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)糖及脂肪的代謝[8]。

在分子水平上認(rèn)為二甲雙胍可通過(guò)激活肝激酶B1(LKB1)上調(diào)AMPK，AMPK活化后使乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和3-羥基-3-甲基-戊二酰輔酶A還原酶失活,下調(diào)其靶基因肝臟脂肪酸合成酶(FAS)在肝細(xì)胞內(nèi)的表達(dá)，激活丙二酰輔酶α羧化酶，從而抑制肝臟的成脂過(guò)程,并促進(jìn)脂肪酸β氧化,減少肝內(nèi)脂肪酸和膽固醇的合成。另外，AMPK也可抑制肝臟中促進(jìn)脂肪酸合成的重要調(diào)節(jié)因子脂質(zhì)調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(SREBP)-1c，從而改善NAFLD[8]。

二、二甲雙胍治療NAFLD的可能機(jī)制

1.線粒體途徑

線粒體是活性氧(ROS)的主要來(lái)源，呼吸鏈相關(guān)的復(fù)合物Ⅰ是線粒體產(chǎn)生ROS的關(guān)鍵，ROS增多可破壞氧化與抗氧化之間的平衡，導(dǎo)致嚴(yán)重的氧化應(yīng)激，損害肝細(xì)胞，引發(fā)炎癥并促進(jìn)胰島素抵抗[9]。胰島素抵抗是脂肪酸進(jìn)入肝臟的主要原因之一，脂肪酸以TG的形式在肝臟中積累，可誘發(fā)炎癥和氧化應(yīng)激[8]。Cahova等[10]研究表明，高脂飲食喂養(yǎng)的大鼠表現(xiàn)出氧化應(yīng)激標(biāo)記物增強(qiáng)，同時(shí)肝臟谷胱甘肽還原酶(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性顯著降低，過(guò)氧化氫酶活性升高，應(yīng)用二甲雙胍治療可減少線粒體ROS產(chǎn)生，使氧化代謝標(biāo)志物恢復(fù)正常，長(zhǎng)期使用二甲雙胍不僅可以直接緩解高脂飲食誘導(dǎo)的肝臟組織的慢性氧化應(yīng)激，還可以有效保護(hù)肝臟免受急性氧化損傷。

2.改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

肝臟內(nèi)游離脂肪酸的沉積可誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，從而激活非折疊蛋白反應(yīng)，使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)分子葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)、SREBP-1c和TG合成基因表達(dá)增加[11]。Kim等[12]發(fā)現(xiàn)，在HepG2細(xì)胞中，二甲雙胍通過(guò)激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase3)顯著抑制棕櫚酸誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡和凋亡，還能阻斷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白的誘導(dǎo)，調(diào)節(jié)胰島素受體底物1絲氨酸磷酸化，增加胰島素敏感性。

CCAAT/增強(qiáng)子結(jié)合蛋白β(C/EBPβ)轉(zhuǎn)錄因子在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激下發(fā)生聚集，降低AMP/ATP比例和AMPK活性，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[13]。C/EBPβ在脂肪生成和肝糖異生中起關(guān)鍵作用，在敲除C/EBPβ基因的Leprdb/db小鼠肝臟中，過(guò)氧化物酶體增殖劑激活受體(PPAR)γ2和硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD)-1下調(diào)，PPARα上調(diào)，且獨(dú)立于SREBP-1c，PPARα活性增加使脂肪酸氧化增加，減少脂肪生成，改善脂肪變性，且脂肪酸可上調(diào)C/EBPβ表達(dá)，二甲雙胍可明顯下調(diào)肝細(xì)胞C/EBPβ表達(dá)[14]。

氨基末端激酶(JNK)是胰島素抵抗的重要介質(zhì)，炎癥、游離脂肪酸和氧化應(yīng)激可使機(jī)體內(nèi)JNK活性升高，且JNK在NAFLD的發(fā)展過(guò)程中起重要作用。氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡依賴于JNK促凋亡活性，使用JNK抑制劑可防止甲萘醌誘導(dǎo)的caspase的激活和原代肝細(xì)胞凋亡。另外，JNK磷酸化和激活凋亡調(diào)控相關(guān)基因bcl-2家族，可觸發(fā)線粒體凋亡。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)二甲雙胍處理的大鼠JNK蛋白表達(dá)下降，降低了JNK的磷酸化及其促凋亡活性，使肝細(xì)胞免受氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡，并且其保護(hù)作用部分依賴于血紅素加氧酶1(HO-1)和抗凋亡的bcl-2家族的誘導(dǎo)，與胰島素信號(hào)傳導(dǎo)無(wú)關(guān)[15]。

3.激活自噬通路

細(xì)胞內(nèi)胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝異常及氧化應(yīng)激等情況均可誘發(fā)自噬，自噬在避免細(xì)胞凋亡方面起重要作用，自噬功能障礙可導(dǎo)致疾病從單純性脂肪肝向非酒精性脂肪性肝炎(NASH)進(jìn)展。研究發(fā)現(xiàn)，NASH小鼠模型和細(xì)胞模型的自噬功能受損，真核細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)調(diào)控蛋白P62(SQSTM1)表達(dá)增加，微管相關(guān)蛋白1-輕鏈3(LC3)Ⅱ表達(dá)減少，這兩種蛋白通常被認(rèn)為是反映自噬水平的標(biāo)志性蛋白，且信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)激活轉(zhuǎn)錄因子-3(STAT3)mRNA和蛋白表達(dá)明顯增加，二甲雙胍可抑制STAT3 mRNA和蛋白表達(dá)，炎癥因子表達(dá)下降，激活自噬[16]。

AMPK和哺乳動(dòng)物類(lèi)雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是自噬的重要調(diào)節(jié)因子。AMPK是mTOR上游的一個(gè)靶點(diǎn)，并對(duì)mTOR進(jìn)行負(fù)性調(diào)節(jié)，激活mTOR通路可促進(jìn)脂肪生成，且部分通過(guò)SREBP進(jìn)行調(diào)節(jié)。mTOR抑制劑雷帕霉素可降低肝臟SREBP-1水平。此外，二甲雙胍通過(guò)增加AMPK活性，抑制mTOR通路，降低肝臟mTOR含量并抑制mTOR復(fù)合物1(mTORC1)，顯著降低SCD-1的含量[17]。

4.調(diào)節(jié)脂肪因子和細(xì)胞因子

脂聯(lián)素是脂肪組織特有的脂肪因子，脂聯(lián)素受體2主要表達(dá)于肝臟，可通過(guò)促進(jìn)AMPK通路及PPARα通路、抑制Toll樣受體4(TLR4)信號(hào)通路調(diào)控線粒體活性，降低胰島素抵抗，減輕肝臟炎癥和纖維化[18]。研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD大鼠肝組織AMPKα、脂聯(lián)素、肝臟沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)mRNA表達(dá)水平低于對(duì)照組，經(jīng)二甲雙胍治療后血清脂聯(lián)素水平明顯升高，可能是通過(guò)Adip-SIRT1-AMPK信號(hào)通路改善脂質(zhì)沉積[19]。

瘦素可增加肝細(xì)胞的胰島素抵抗和脂肪酸的產(chǎn)生，從而促進(jìn)肝臟氧化應(yīng)激、炎癥及纖維化通路，且瘦素水平與肝脂肪變性嚴(yán)重程度相關(guān)。肝臟有大量的瘦素受體，該受體包括長(zhǎng)型OB-Rb，短型OB-Ra、OB-Rc和OB-Rd。sOB-R是一種新的瘦素標(biāo)志物，過(guò)度表達(dá)sOB-R的小鼠可表現(xiàn)出食物攝入量減少、基礎(chǔ)代謝率增加、脂質(zhì)氧化增加[20]。Tang等[20]發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可上調(diào)小鼠和T2DM患者瘦素受體(OB-Ra、OB-Rb、OB-Rc、OB-Rd)在肝臟中的表達(dá)，通過(guò)增加sOB-R水平，肝臟TG含量、SREBP-1c、FAS和ACC-1表達(dá)下降，且具有劑量依賴性效應(yīng)，這一作用可能有助于減少肝臟脂肪變性。

胰島素樣生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白(IGFBP)家族可與IGF-1和IGF-2結(jié)合，并調(diào)節(jié)IGF對(duì)代謝和生長(zhǎng)的作用。在IGFBPs中，IGFBP-2在肝臟、脂肪細(xì)胞中高度表達(dá)，且與肥胖、胰島素抵抗等代謝功能障礙相關(guān)。肥胖、糖尿病患者IGFBP-2基因表達(dá)較低，且IGFBP-2可調(diào)節(jié)IGF-1的生物活性[21]。Kang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在高脂飲食組、ob/ob組和db/db組小鼠肝臟中，IGFBP-2表達(dá)水平較野生型小鼠明顯降低，經(jīng)二甲雙胍治療的糖尿病小鼠IGFBP-2水平升高，血清IGF-1水平降低，并且二甲雙胍通過(guò)AMPK-SIRT1-PPARα信號(hào)通路調(diào)控IGFBP-2基因轉(zhuǎn)錄。

成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子-21(FGF-21)是一種主要來(lái)源于肝臟的代謝調(diào)節(jié)因子，F(xiàn)GF-21可促進(jìn)脂肪細(xì)胞對(duì)葡萄糖的吸收，改善胰島素抵抗，降低血糖和血脂水平[23]。Singhal等[24]發(fā)現(xiàn)高脂高糖飲食喂養(yǎng)的FGF-21缺陷小鼠在16周時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重脂肪變性，在52周時(shí)肝纖維化明顯加重，且78%的小鼠發(fā)生肝細(xì)胞癌。Kim等[23]發(fā)現(xiàn)在肥胖小鼠模型中，二甲雙胍可增加FGF-21在肝臟和白色脂肪細(xì)胞中的表達(dá)，降低血脂和血糖水平，證明二甲雙胍通過(guò)誘導(dǎo)肥胖小鼠和HepG2細(xì)胞中FGF-21的產(chǎn)生來(lái)抑制高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖和相關(guān)的炎癥反應(yīng)。

5.改善腸道菌群

腸道內(nèi)菌群失調(diào)和屏障功能的改變是NAFLD發(fā)展的關(guān)鍵，NAFLD的發(fā)展與糞便微生物群組成的顯著變化及內(nèi)毒素水平的升高有關(guān)。在動(dòng)物NAFLD發(fā)病及進(jìn)展過(guò)程中，二甲雙胍可逆轉(zhuǎn)近端小腸緊密連接蛋白(腸道屏障的重要部分)的下降，加強(qiáng)腸道屏障功能。嚙齒類(lèi)動(dòng)物攝入富含果糖的食物或高脂肪食物會(huì)導(dǎo)致內(nèi)毒素水平顯著增加，其升高可改變肝組織中TLR4 mRNA的表達(dá)，并在幾天內(nèi)誘導(dǎo)肝臟內(nèi)的信號(hào)發(fā)生級(jí)聯(lián)反應(yīng)，口服二甲雙胍可減少內(nèi)毒素進(jìn)入門(mén)靜脈系統(tǒng)，從而保護(hù)肝臟免受TLR4依賴的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)[25]。

6.減少腫瘤壞死因子(TNF)表達(dá)

TNF-α是一種促炎因子，在培養(yǎng)的人肝細(xì)胞中，TNF-α和具有細(xì)胞滲透性的神經(jīng)酰胺(其傳導(dǎo)信號(hào)來(lái)自1型TNF受體)均促進(jìn)SREBP-1的成熟及聚集。在ob/ob鼠脂肪肝中，SREBP-1轉(zhuǎn)錄激活FAS基因，導(dǎo)致FAS的表達(dá)和脂肪酸合成均有增加[26]。Lin等[26]的研究結(jié)果顯示，二甲雙胍可以降低肝臟TNF-α表達(dá)，抑制ob/ob鼠肝臟提取物中SREBP-1DNA結(jié)合活性，下調(diào)ob/ob鼠肝細(xì)胞中FAS蛋白的表達(dá)，抑制肝細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的合成，表明二甲雙胍可能逆轉(zhuǎn)脂肪肝沉積。

7.其他途徑

TLR在許多炎癥和代謝信號(hào)通路中發(fā)揮作用。TLR4參與NAFLD和代謝綜合征的發(fā)展，其可與游離脂肪酸、低密度脂蛋白相互作用，影響脂質(zhì)代謝，導(dǎo)致胰島素抵抗。另外，NAFLD和肥胖患者循環(huán)中內(nèi)毒素和FFA水平升高，肝細(xì)胞(主要是Kupffer細(xì)胞)和血細(xì)胞(主要是單核細(xì)胞)TLR4表達(dá)增強(qiáng)[27]。Zwolak等[27]研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可顯著降低NAFLD患者單核細(xì)胞TLR4水平，且與劑量有關(guān)，但是肥胖占很大作用，肥胖引起血液?jiǎn)魏思?xì)胞活化增加的其中一個(gè)作用機(jī)制是細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)1/2通路，而二甲雙胍可抑制ERK1/2通路的激活。

三、小結(jié)

綜上，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床觀察研究結(jié)果均發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可通過(guò)多種作用途徑改善NAFLD，有望成為治療糖尿病合并NAFLD的新藥物，但其改善NAFLD的具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究探討。