非酒精性脂肪性肝病與2型糖尿病的相互作用機(jī)制研究進(jìn)展

施曉敏，吳朝明

溫州醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院 內(nèi)分泌科，浙江 溫州 325027

非酒精性脂肪性肝?。╪onalcoholic fatty liver disease，NAFLD）是指在除外大量飲酒及其他明確的肝損傷因素基礎(chǔ)上，以肝細(xì)胞脂肪變性為特征的一類臨床病理綜合征[1]。由于NAFLD發(fā)病率的不斷提升以及其與代謝性疾病的緊密聯(lián)系，2020年初，全球22個(gè)國家的30位國際脂肪肝領(lǐng)域的臨床專家聯(lián)合發(fā)表了一份共識(shí)，建議將NAFLD更名為代謝相關(guān)脂肪性肝病。該共識(shí)提出了更加“積極”的診斷標(biāo)準(zhǔn)：在肝臟脂肪變性的基礎(chǔ)上，滿足以下任何一條標(biāo)準(zhǔn)：超重或肥胖，患有2型糖尿?。╰ype 2 diabetes，T2DM），存在代謝異常，即可診斷為代謝相關(guān)脂肪性肝病[2]，此概念的提出更加強(qiáng)調(diào)了NAFLD、肥胖及T2DM之間的相關(guān)性。胰島素抵抗（insulin resistace，IR）是T2DM的重要發(fā)病機(jī)制，而NAFLD的發(fā)病與進(jìn)展也與IR密切相關(guān)，IR可能是聯(lián)系兩者之間的重要橋梁。目前對(duì)于三者之間的相互作用機(jī)制尚不明確，筆者就此對(duì)近年來的相關(guān)研究進(jìn)行綜述。

1 肝臟脂肪堆積、IR及糖代謝

NAFLD的一個(gè)重要特征即肝臟脂肪堆積，具體地說，就是肝臟甘油三酯的合成速率超過分解速率，由此造成甘油三酯在肝臟蓄積。肝臟合成甘油三酯增加主要有以下兩條通路：一是肝臟對(duì)游離脂肪酸（free fatty acids，F(xiàn)FA）的攝取增加，二是肝臟脂肪從頭合成（de novo lipogenesis，DNL）增加。肝臟的甘油三酯過度積累與IR、糖代謝均密切相關(guān)。

1.1 FFA通路 循環(huán)中的FFA是NAFLD患者肝臟脂肪堆積的主要來源，主要原因是能量攝入過多超過脂肪細(xì)胞儲(chǔ)存能力，因此異位堆積于肝臟[3]。另外，由于外周IR，胰島素對(duì)脂肪組織的抗脂解作用減弱，從而引起的過量FFA流入肝臟也是肝脂肪變性的原因之一[4]。FFA是機(jī)體空腹?fàn)顟B(tài)下除大腦以外的所有組織的主要能量來源。在生理情況下，血漿FFA水平在空腹時(shí)較高，進(jìn)食之后由于胰腺組織釋放的胰島素增加，抑制激素敏感性脂肪酶的活性，產(chǎn)生抗脂解作用，血漿FFA水平下降。但是當(dāng)機(jī)體存在IR時(shí)，盡管循環(huán)中胰島素水平較高，但其對(duì)脂肪組織的抗脂解作用減弱，循環(huán)中FFA水平仍維持在較高水平[5]。肝臟對(duì)FFA的攝取不受調(diào)節(jié)，因此血漿FFA的濃度高低直接影響了肝臟的FFA含量。所以當(dāng)FAA攝入水平超過肝臟處理能力時(shí)，過量的FFA在肝臟內(nèi)堆積[6]。

FFA與葡萄糖代謝之間存在著復(fù)雜的關(guān)系。FFA濃度升高可影響肌肉細(xì)胞對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)功能，其機(jī)制是由FFA濃度升高導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝產(chǎn)物DAG增多，激活肌肉細(xì)胞內(nèi)PKCθ。PKCθ激活使IRS-1在關(guān)鍵位點(diǎn)絲氨酸磷酸化增加，阻斷了胰島素刺激的IRS-1酪氨酸磷酸化以及PI3-K的結(jié)合與激活，從而使胰島素作用介導(dǎo)的肌肉細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（glucose transporter type 4，GLUT4）對(duì)葡萄糖的轉(zhuǎn)運(yùn)能力減弱，造成肌肉的IR[7]。肝細(xì)胞內(nèi)PKCθ的活性較低，其主要影響機(jī)制是過多的游離脂肪酸使肝內(nèi)DAG升高，進(jìn)而激活PKCε。活化的PKCε結(jié)合并抑制IRS-2 酪氨酸磷酸化，使胰島素在肝臟內(nèi)介導(dǎo)的刺激肝糖原合成以及抑制糖異生作用均減弱，由此促進(jìn)肝IR[8-10]。

1.2 DNL通路 肝臟可通過DNL途徑，利用從膳食中攝取的碳水化合物合成甘油三酯[11]。在健康人群中，DNL對(duì)肝臟脂肪的貢獻(xiàn)極少，僅不足5%，但在NAFLD患者中其對(duì)肝臟脂肪含量的貢獻(xiàn)將增加3倍[12]。葡萄糖進(jìn)入肝臟后一部分可以進(jìn)行有氧氧 化，為機(jī)體提供ATP。當(dāng)機(jī)體APT充足時(shí)，肝臟將部分葡萄糖合成糖原儲(chǔ)存能量，另有部分葡萄糖通過轉(zhuǎn)化為乙酰CoA進(jìn)一步合成脂肪酸[13]。在IR狀態(tài)下，外周組織對(duì)葡萄糖的攝取利用減弱，使更多的葡萄糖進(jìn)入肝臟。同時(shí)IR使肝臟合成糖原能力下降，故葡萄糖在肝臟內(nèi)轉(zhuǎn)化為脂肪即DNL過程增加。食物中攝取的糖類除了葡萄糖外，還有部分為果糖。果糖主要存在于水果的漿汁及蜂蜜中，另外其與葡萄糖結(jié)合形成的蔗糖被廣泛應(yīng)用于飲料及甜品的制作。可以說在現(xiàn)代人的飲食習(xí)慣中，人群對(duì)果糖的攝取量是不容忽視的[14]。不同于葡萄糖在肝臟的代謝途徑，果糖的代謝不依賴于胰島素，可繞過糖酵解途徑，在更大程度上增加DNL[15]。 同時(shí)果糖對(duì)肝臟還有獨(dú)立于增加DNL以外的危害，研究顯示果糖本身可促進(jìn)肝臟的炎癥及氧化應(yīng)激，在NAFLD的纖維化進(jìn)展中發(fā)揮了重要作用[16]。

胰島素對(duì)肝臟的生理作用包括抑制糖異生和促進(jìn)脂肪合成。T2DM患者通常存在IR，故胰島素對(duì)肝臟糖異生的抑制作用減弱。但是IR狀態(tài)下，胰島素促進(jìn)肝臟脂肪合成的作用卻并未減弱，這個(gè)現(xiàn)象被認(rèn)為是肝臟的選擇性IR[17]。T2DM患者胰島素抗?fàn)顟B(tài)下肝臟脂肪合成增加的原因之一是：高胰島素血癥和高血糖水平可分別通過激活肝細(xì)胞內(nèi)的固醇反應(yīng)元件結(jié)合蛋白1c（sterol response element binding protein-1c，SREBP-1c）和碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（carbohydrate response element binding protein，ChREBP）刺激肝臟DNL合成增 加[6]。SREBP-1c激活多種基因的轉(zhuǎn)錄，這些基因編碼的酶負(fù)責(zé)細(xì)胞內(nèi)膽固醇和脂肪酸的合成[18]。ChREBP可同時(shí)調(diào)節(jié)關(guān)于糖酵解和脂肪生成的基因表達(dá)，將多余的碳水化合物轉(zhuǎn)化為甘油三酯，控制肝臟約50%的脂肪生成，促進(jìn)脂肪肝的發(fā)生發(fā)展[19]。 但是也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)：高脂喂養(yǎng)并利用腺病毒過度表達(dá)ChREBP的小鼠，盡管肝臟脂肪生成及脂肪變性相關(guān)的基因表達(dá)增加，但這些小鼠仍對(duì)胰島素敏感。研究者認(rèn)為其原因是ChREBP的過度表達(dá)誘導(dǎo)硬脂酰輔酶A去飽和酶1（stearyl coenzyme A desaturase 1，Scd1）表達(dá)，將飽和脂肪酸轉(zhuǎn)化為單不飽和脂肪酸，使肝臟內(nèi)有益的脂肪酸優(yōu)先富集，保護(hù)肝臟的胰島素敏感性[20]。目前關(guān)于ChREBP表達(dá)增加對(duì)人體代謝健康的總體影響尚未明確。

簡而言之，T2DM患者可因?yàn)镮R抑制脂肪組織分解作用減弱從而增加循環(huán)FFA水平，也可因?yàn)楦咭葝u素血癥及高血糖水平激活相關(guān)基因表達(dá)增強(qiáng)肝臟DNL，由此造成肝臟脂肪酸來源過多導(dǎo)致NAFLD。而NAFLD也可因?yàn)槌掷m(xù)升高的FFA水平損害外周葡萄糖利用以及促進(jìn)肝臟糖異生，從而加重IR，使T2DM患者的血糖更難控制于理想范圍。

2 肝細(xì)胞因子、IR及糖脂代謝

肝細(xì)胞因子是由肝臟分泌的蛋白質(zhì)，參與調(diào)節(jié)肝臟及肝外組織的糖與脂質(zhì)代謝。肝細(xì)胞因子分泌水平的變化參與代謝功能障礙的發(fā)生，與NAFLD、IR及T2DM均有聯(lián)系。

胎球蛋白A（Fetuin-A）是一種血清糖蛋白，在人體內(nèi)主要由肝臟分泌，是胰島素受體酪氨酸激酶的天然抑制劑。動(dòng)物模型及人體研究均顯示Fetuin-A濃度與肝臟脂肪堆積成正相關(guān)[21]。STEFAN等[22]進(jìn)行的一項(xiàng)基于人群的大型前瞻性隊(duì)列研究表明Fetuin-A是T2DM的一項(xiàng)獨(dú)立危險(xiǎn)因素。在信號(hào)通路方面，動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)高FFA及高葡萄糖水平可分別通過增加NF-κB和ERK1/2活性來增加Fetuin-A 的表達(dá)[23-24]。作為一種胰島素受體酪氨酸激酶的天然抑制劑，F(xiàn)etuin-A的表達(dá)增加將影響胰島素作用的信號(hào)途徑從而導(dǎo)致IR。另外，F(xiàn)etuin-A也是TLR4的內(nèi)源性配體，使FFA激活TLR4，誘導(dǎo)脂質(zhì)相關(guān)的IR[25]。

硒蛋白P主要由肝臟分泌，負(fù)責(zé)將硒從肝臟運(yùn)輸?shù)礁瓮饨M織，近些年來也被報(bào)道參與能量代謝。有研究發(fā)現(xiàn)：在調(diào)整了年齡、性別、BMI等混雜因素后，高硒蛋白P人群比低硒蛋白P人群發(fā)生NAFLD的風(fēng)險(xiǎn)增加7倍左右，并且硒蛋白P濃度與肝臟衰減指數(shù)緊密相關(guān)[26]。MISU等[27]通過基因表達(dá)序列分析等方法發(fā)現(xiàn)T2DM患者肝臟硒蛋白P的mRNA表達(dá)水平顯著上調(diào)，而在小鼠肝臟中敲除硒蛋白P基因后，小鼠的糖耐量及IR均得到改善[27]。在信號(hào)通路上，細(xì)胞學(xué)實(shí)驗(yàn)提示硒蛋白P可能通過降低腺苷磷酸活化蛋白激酶（AMPK）的磷酸化水平來影響胰島素的作用。AMPK是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，它能磷酸化多種與能量代謝相關(guān)的酶，起到增加胰島素敏感性的作用。

成纖維生長因子21（fibroblast growth factor 21，F(xiàn)GF21）通常在肝臟、胰腺和脂肪組織中表達(dá)，循環(huán)中的FGF21主要來自于肝臟，并與糖脂代謝及胰島素敏感性相關(guān)[28]。白色脂肪組織高表達(dá)FGFR1，被認(rèn)為是FGF21作用的主要部位。FGF21通過激活ERK1/ERK2 以及胰島素依賴性葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1的表達(dá)促進(jìn)脂肪細(xì)胞攝取葡萄糖。另外，F(xiàn)GF21還可以抑制生長激素和兒茶酚胺介導(dǎo)的脂肪細(xì)胞的脂解作用，降低循環(huán)中游離脂肪酸水平[29]。研究發(fā)現(xiàn)NAFLD患者肝臟FGF21 mRNA的表達(dá)及循環(huán)FGF21水平隨著肝臟脂肪變性程度的升高而升高，但與此同時(shí)FGF21介導(dǎo)的抑制脂肪細(xì)胞脂解等作用卻減弱，對(duì)此研究者提出了NAFLD患者中存在FGF21抵抗，類似于T2DM中IR的概念[30]。目前許多研究致力于將FGF21作為NAFLD和T2DM的新型治療靶點(diǎn)，希望通過增加循環(huán)FGF21水平以改善肝脂肪變性及IR。2018年一項(xiàng)關(guān)于FGF21類似物Pegbelfermin的臨床2期試驗(yàn)，結(jié)果表明接受Pegbelfermin治療的患者均耐受性良好，且其絕對(duì)肝脂肪分?jǐn)?shù)以及肝損傷標(biāo)志物、纖維化生物標(biāo)志物等均較對(duì)照組有明顯改善[31]。FGF21作為NAFLD和T2DM的新型潛在治療靶點(diǎn)，有待進(jìn)一步的探討及研究。

除上述所列Fetuin-A、硒蛋白P及FGF21外，還有眾多肝細(xì)胞因子被發(fā)現(xiàn)參與NAFLD、IR及T2DM的發(fā)生發(fā)展，如性激素結(jié)合球蛋白（sex hormone binding globulin，SHBG）、RPB4等。本文中所提及的Fetuin-A及硒蛋白P對(duì)代謝性疾病存在消極作用，即NAFLD患者中肝臟釋放Fetuin-A及硒蛋白P增加，通過影響胰島素受體或AMPK磷酸化水平等導(dǎo)致IR，從而增加T2DM的患病風(fēng)險(xiǎn)；而T2DM患者也可因?yàn)楦哐撬缴险{(diào)Fetuin-A及硒蛋白P的基因表達(dá)，從而影響胰島素作用增加IR，影響脂質(zhì)代謝，造成肝臟脂肪堆積。另外本文所介紹的FGF21則被認(rèn)為其在體內(nèi)含量的增加可以通過促進(jìn)脂肪細(xì)胞攝取葡萄糖或抑制脂肪分解降低游離脂肪酸等途徑調(diào)節(jié)糖與脂質(zhì)的代謝，改善IR，有望以此來治療T2DM及NAFLD。

3 炎癥、IR及糖脂代謝

NAFLD、IR及T2DM的發(fā)生和發(fā)展均與炎癥相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)這些交互過程主要涉及兩種轉(zhuǎn)錄因子信號(hào)通路，即NF-κB通路與JNK通路。這些炎癥途徑可被多種促炎因子激活，例如TNF-α、IL-1；也可被模式識(shí)別受體激活，如TLR-4。此外，F(xiàn)FA也可通過增加各種蛋白激酶C亞型的活性激活NF-κB及JNK[32]。

NF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子，參與多種免疫反應(yīng)及一系列的病理過程，包括炎癥。在正常生理?xiàng)l件下，NF-κB復(fù)合物通過與NF-κB家族抑制劑結(jié)合而被隔離在細(xì)胞質(zhì)中保持非活性狀態(tài)[33]。NF-κB抑制劑激酶（IKK）包括兩個(gè)催化亞基IKKα和IKKβ，激活后可導(dǎo)致NF-κB抑制劑磷酸化并降解，NF-κB暴露于其核定位序列[34]。NAFLD合并T2DM患者常常同時(shí)有高血糖和高脂血癥。持續(xù)的高血糖狀態(tài)導(dǎo)致蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的非酶糖基化，形成晚期糖基化產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGE），引起AGE受體激活，進(jìn)而通過激活NF-κB和ERK1/2誘導(dǎo)免疫應(yīng)答[35]。飽和脂肪酸可通過直接結(jié)合脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中的TLR-4激活I(lǐng)KKβ，磷酸化IRS的抑制性絲氨酸位點(diǎn)，從而導(dǎo)致IR[36]。NF-κB炎癥通路對(duì)代謝紊亂的作用在人體及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究中均得到證實(shí)。有研究者通過高脂肪飲食喂養(yǎng)野生小鼠，發(fā)現(xiàn)該組小鼠肝臟 NF-κB活性增加兩倍并伴有IR。同時(shí)研究組在另外一組正常喂養(yǎng)的健康小鼠中通過選擇性表達(dá)IKKβ，從而激活NF-κB，匹配高脂喂養(yǎng)組小鼠的炎癥狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)該組小鼠也表現(xiàn)出高血糖及嚴(yán)重的IR狀態(tài)，并且阻斷NF-κB的表達(dá)后這些表現(xiàn)可以得到逆轉(zhuǎn)。研究結(jié)果提示肝臟中的脂質(zhì)積聚可能通過NF-κB活化及下游的炎癥信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)引起肝臟炎癥狀態(tài)及IR[37]。此外，NF-κB受體激活因子配體（RANKL）也被證明可以調(diào)節(jié)肝臟胰島素敏感性。在基于人群的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)血清中高濃度的可溶性RANKL是T2DM的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，并且在T2DM小鼠模型中，阻斷RANKL信號(hào)可顯著改善小鼠的肝臟胰島素敏感性以及糖耐量狀態(tài)[38]。

JNK是一類屬于MAPK家族的絲氨酸/蘇氨酸激酶[39]。NAFLD患者過量的FFA可導(dǎo)致細(xì)胞氧化能力超載，產(chǎn)生脂毒性酯化產(chǎn)物如DAG和神經(jīng)酰胺，DAG可通過PKC和ROS激活JNK，而神經(jīng)酰胺則可通過ASK1激活JNK[40]。T2DM患者以高血糖水平為特征，葡萄糖進(jìn)行非酶的糖基化反應(yīng)，形成AGE，這個(gè)過 程也可以產(chǎn)生ROS，最終激活JNK[41]。而JNK可通過多種不同的機(jī)制來驅(qū)動(dòng)肥胖患者的IR：直接抑制IRS的磷酸化影響胰島素作用的信號(hào)通路；誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞的激活，促進(jìn)代謝性炎癥；抑制甲狀腺激素軸，降低機(jī)體代謝水平；抑制PPARα轉(zhuǎn)錄活性，進(jìn)而使FGF21的基因表達(dá)下降，導(dǎo)致肝臟脂肪堆積[42]。

NF-κB與JNK兩條炎癥通路均與NAFLD、IR及T2DM相關(guān)。T2DM患者的高血糖狀態(tài)及NAFLD的肝臟脂肪積聚可分別通過AGE及FFA觸發(fā)下游的一系列炎癥反應(yīng)激活NF-κB和JNK，進(jìn)一步通過RANKL、抑制IRS的磷酸化等途徑導(dǎo)致IR，從而加重糖脂代謝紊亂，促進(jìn)T2DM及NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

肝臟是胰島素發(fā)揮作用的主要靶組織，也是調(diào)節(jié)機(jī)體糖、脂質(zhì)代謝平衡的關(guān)鍵器官。NAFLD患者肝臟發(fā)生肝脂肪變性，釋放的肝細(xì)胞因子及炎癥信號(hào)改變可擾亂正常的糖代謝，促進(jìn)IR及T2DM的發(fā)生與發(fā)展。T2DM患者存在IR，影響脂質(zhì)代謝，也可影響肝細(xì)胞因子水平及炎癥通路，從而導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生與發(fā)展。糖與脂質(zhì)代謝紊亂在NAFLD、IR及T2DM的相互交錯(cuò)過程中形成惡性循環(huán)。目前對(duì)于三者之間復(fù)雜的交互機(jī)制認(rèn)識(shí)還不充分，尚需更多的科學(xué)探索及研究。