噪音對(duì)肥胖小鼠肝臟損傷機(jī)制的研究進(jìn)展

馮孟鈉，馬 佼，趙 婷，王 雪，薛 松，高陳林，2，3

（西南醫(yī)科大學(xué)：1臨床醫(yī)學(xué)院臨床醫(yī)學(xué)專業(yè)；2附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科；3四川省腎臟疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，四川瀘州 646000）

世界衛(wèi)生組織指出，噪聲是影響人類健康最嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)之一?！?019中國(guó)環(huán)境噪聲污染防治報(bào)告》中2018年全國(guó)環(huán)境噪聲舉報(bào)投訴占全部舉報(bào)的35.3%，僅次于大氣污染，排第二位。噪音是一種公認(rèn)的健康危險(xiǎn)因素，人長(zhǎng)期處于噪音環(huán)境下會(huì)導(dǎo)致聽(tīng)力受損，并導(dǎo)致內(nèi)分泌、神經(jīng)、消化和免疫等多個(gè)系統(tǒng)功能紊亂，引起食欲下降、消化不良、劇烈的血壓變化和心律失常。Oliveira 等[1]發(fā)現(xiàn)嚙齒動(dòng)物和人類長(zhǎng)期暴露于工業(yè)寬帶噪聲會(huì)增加肝臟中的結(jié)締組織，引起肝臟纖維化。許多證據(jù)已經(jīng)表明噪音對(duì)肝臟有損傷作用，其機(jī)制可能為以下所述。

1 噪音誘發(fā)氧化應(yīng)激損傷肝臟

研究表明，下丘腦-垂體-腎上腺軸（the hypotha?lamic-pituitary-adrenal axis，HPA axis）和交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活會(huì)介導(dǎo)炎癥和氧化應(yīng)激的發(fā)生[2]。噪音作為一種非特異性應(yīng)激源可導(dǎo)致精神壓力，在神經(jīng)元水平激活交感神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致兒茶酚胺的增多，并激活HPA軸，導(dǎo)致皮質(zhì)醇的增多和循環(huán)因子的延遲增加，包括IL-6 和IL-1β[3]。這些增多的激素會(huì)被氧氣氧化或促進(jìn)氧化還原循環(huán)來(lái)形成過(guò)量的超氧化物，誘發(fā)氧化應(yīng)激[4]。噪音刺激也可直接增加活性氧（re?active oxygen species，ROS）的產(chǎn)生，包括超氧化物，過(guò)氧化氫和羥基自由基，并且降低超氧化物歧化酶（super oxide dismutase，SOD）的含量，這在噪音的慢性暴露中更加顯著[5]。升高的ROS導(dǎo)致線粒體膜通透性轉(zhuǎn)換孔道（mitochondrial permeability transition pore，mPTP）開(kāi)放，線粒體膜電位降低，吸水漲破，細(xì)胞色素C等促凋亡因子釋放到胞漿中，激活Capase9/Apaf-1-Capase3/7 級(jí)聯(lián)反應(yīng)，最終激活DNA 酶降解DNA；mPTP開(kāi)放同時(shí)導(dǎo)致線粒體外模間隙上的凋亡誘導(dǎo)因子（apoptosis inducing factor，AIF）釋放，AIF進(jìn)入細(xì)胞核會(huì)引起染色體聚集和DNA 片段化[6]，進(jìn)而引起細(xì)胞凋亡。ROS 升高能激活三磷酸肌醇受體（inositol trisphosphate receptor，IP3R），內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放Ca2+增加，再攝入減少，胞漿Ca2+超載，又進(jìn)一步導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、mPTP開(kāi)放和ROS增加，形成惡性循環(huán)。噪音刺激下，內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的表達(dá)增加，NO 減少，導(dǎo)致血管內(nèi)皮的功能障礙[7]。研究發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激會(huì)對(duì)肝竇內(nèi)皮細(xì)胞造成損傷。

另外，兒茶酚胺和皮質(zhì)醇的增多還會(huì)增強(qiáng)脂肪分解作用，使循環(huán)游離脂肪酸（free fat acid，F(xiàn)FA）增多，過(guò)多的FFA 發(fā)生β-氧化產(chǎn)生ROS，促進(jìn)氧化應(yīng)激的發(fā)生。高脂飲食者因其肝臟和循環(huán)FFA 本就偏高，在受到噪音刺激時(shí)更容易發(fā)生氧化應(yīng)激，會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)過(guò)氧化和蛋白質(zhì)的氧化，脂質(zhì)過(guò)氧化的產(chǎn)物丙二醛（malondialdehyde，MDA）會(huì)激活肝星狀細(xì)胞，導(dǎo)致肝纖維化[8]。Lu等[9]發(fā)現(xiàn)高脂飲食小鼠血清中MDA升高時(shí)谷胱甘肽S 轉(zhuǎn)移酶（glutathione-S-transfer?ase，GST）也升高，表明GST參與了肝細(xì)胞的氧化應(yīng)激，機(jī)制可能是氧化應(yīng)激激活凋亡信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶（Apoptosissignal-regulatingkinase1，ASK1），從而激活應(yīng)激激活蛋白激酶（ASK1-MKK4/MKK7-JNK）通路，使GSTA1-JNK 復(fù)合物解離[10]，游離的GSTA1釋放到血清中使其血清表達(dá)水平升高。

ROS 還能啟動(dòng)多種細(xì)胞因子，如生長(zhǎng)轉(zhuǎn)化因子β、IL-8和NF-κB，在一定程度上導(dǎo)致中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)，促進(jìn)炎癥反應(yīng)加強(qiáng)，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷。損傷的肝細(xì)胞干擾膽汁酸（bile aciide，BA）代謝，肝細(xì)胞中未結(jié)合的有毒BAs積累，隨后泄漏到血清中，血清總膽汁酸濃度升高[11]。Stefano Gitto 等[12]發(fā)現(xiàn)與其他肝損傷患者相比較，在高脂情況下所造成的肝損傷患者的血清TBA升高得更多。研究發(fā)現(xiàn)，肝損傷患者血清miRNA-122 表達(dá)也會(huì)上調(diào)[13-14]，其表達(dá)量與肝臟中的酶具有很好的相關(guān)性，且miRNA-122具有高度的肝組織特異性，約占肝臟miRNAs的70%，因此，miR?NA-122 的循環(huán)水平作為早期診斷和評(píng)估肝組織學(xué)病變嚴(yán)重性具有潛在的價(jià)值[15-16]。

2 噪音導(dǎo)致胰島素抵抗損傷肝臟

2.1 噪音引起胰島素抵抗

研究顯示，噪音會(huì)誘發(fā)胰島素抵抗。長(zhǎng)期的噪聲暴露是一種慢性應(yīng)激源，會(huì)引起皮質(zhì)醇水平升高。人群調(diào)查顯示[17]，皮質(zhì)醇濃度與胰島素抵抗顯著相關(guān)，這種慢性應(yīng)激導(dǎo)致的胰島素抵抗在出現(xiàn)代謝異常的臨床表現(xiàn)之前就已存在。小鼠實(shí)驗(yàn)中[18]發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期應(yīng)激和皮質(zhì)醇治療會(huì)導(dǎo)致小鼠胰島素指數(shù)和血漿胰島素水平的升高。噪聲暴露還會(huì)引起炎癥因子的釋放和細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激的發(fā)生，這兩者會(huì)導(dǎo)致胰島素抵抗已得到人們的共識(shí)，已有多項(xiàng)數(shù)據(jù)表明其主要通過(guò)激活蛋白激酶C、c-Jun 氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）來(lái)發(fā)揮胰島素抵抗作用。

噪音引起的應(yīng)激反應(yīng)通過(guò)阻礙胰島素受體后的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路來(lái)引起胰島素抵抗，蛋白激酶B（pro?tein kinase B，Akt）的充分活化對(duì)啟動(dòng)胰島素作用的下游通路至關(guān)重要[19]。有研究[20-21]發(fā)現(xiàn)，慢性噪聲暴露會(huì)使骨骼肌中的JNK和胰島素受體底物1（insulin receptor substrate-1，IRS-1）磷酸化增強(qiáng)，Akt磷酸化和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（glucose transporters，GLUT-4）易位減低，在另一項(xiàng)對(duì)高脂飲食模型小鼠進(jìn)行慢性噪聲暴露的研究[22]發(fā)現(xiàn)，小鼠肝臟中的IRS-1 Ser307磷酸化增加，而Akt Ser473磷酸化減少。這些研究同時(shí)對(duì)血清應(yīng)激激素水平、炎癥因子TNF-α、IL-6 和氧化應(yīng)激產(chǎn)物進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其水平均升高，他們共同促進(jìn)胰島素抵抗的發(fā)生。

2.2 胰島素抵抗損傷肝臟

肝臟發(fā)生胰島素抵抗時(shí)，胰島素不能發(fā)揮抑制糖異生的作用而使葡萄糖水平升高，進(jìn)而刺激胰島β細(xì)胞分泌更多的胰島素，造成高血糖和高胰島素血癥，加重胰島素抵抗形成惡性循環(huán)，另一方面肝臟胰島素抵抗不能抑制肝臟脂肪合成，相反，肝臟脂質(zhì)的從頭合成處于亢進(jìn)狀態(tài)，導(dǎo)致脂肪肝、肝損傷[23-24]。胰島素在肝臟主要通過(guò)PI3K/Akt通路調(diào)控葡萄糖和脂質(zhì)的合成。研究表明，PIK3/AKT/mTOR 信號(hào)通路復(fù)合體在胰島素激活的從頭合成占主導(dǎo)地位[25]，這可能與胰島素抵抗下哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶復(fù)合體1處于過(guò)度活化狀態(tài)[26]，并通過(guò)非依賴胰島素信號(hào)通路促進(jìn)固醇調(diào)節(jié)因子結(jié)合蛋白1c 的成熟和轉(zhuǎn)錄來(lái)促進(jìn)脂質(zhì)合成有關(guān)，即胰島素抵抗通過(guò)增加肝臟脂質(zhì)可促進(jìn)非酒精性脂肪肝的發(fā)生[27]。

另外，胰島素通過(guò)Ras-MAPK 途徑與PI3K-Akt途徑共同調(diào)節(jié)細(xì)胞的生長(zhǎng)，增殖和分化[28]。雖然在慢性實(shí)質(zhì)性肝病患者中證明衰老的肝細(xì)胞比例與胰島素抵抗之間存在密切的聯(lián)系，但胰島素抵抗在肝臟增殖和凋亡中的作用還有待進(jìn)一步明確。

2.3 噪音加劇肥胖者胰島素抵抗

肥胖患者體內(nèi)Ca2+水平升高，激活胞內(nèi)鈣調(diào)蛋白激酶，使肝臟胰島素的信號(hào)傳遞受到抑制，同時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣平衡紊亂會(huì)導(dǎo)致肝臟持續(xù)性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生，繼而激活增強(qiáng)子結(jié)合蛋白同源蛋白、JNK等下游因子，加劇胰島素抵抗及脂質(zhì)代謝紊亂。肥胖還會(huì)導(dǎo)致慢性低度炎癥，進(jìn)而導(dǎo)致肌肉，肝臟和脂肪細(xì)胞中的細(xì)胞自主胰島素抵抗。所以當(dāng)肥胖患者暴露于噪音中，會(huì)加劇肝臟的胰島素抵抗，使代謝紊亂、肝臟受損。

3 噪音介導(dǎo)腸道菌群紊亂損傷肝臟

3.1 噪音引起腸道菌群紊亂

長(zhǎng)期的噪音刺激作為一種日常困擾，不僅會(huì)引起機(jī)體的慢性應(yīng)激，導(dǎo)致神經(jīng)、內(nèi)分泌等各系統(tǒng)一系列的功能改變，還會(huì)通過(guò)許多機(jī)制引起腸道功能的紊亂。噪音作為一種應(yīng)激因子，一方面會(huì)使交感神經(jīng)自主神經(jīng)系統(tǒng)過(guò)度激活，激活HPA 軸，增加皮質(zhì)醇水平[29-31]。另一方面，中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)廣泛表達(dá)促皮質(zhì)激素釋放因子受體1（corticotropin-releasing hormone receptor 1，CRFR1）和促皮質(zhì)激素釋放因子受 體2（corticotropin-releasing hormone receptor 2，CRFR2），而二者在腸道功能中相互拮抗，CRFR1 激活可促進(jìn)結(jié)腸運(yùn)動(dòng)和增加腸道通透性，而后者激活延緩腸道的運(yùn)動(dòng)[32]。CRFR1/2平衡理論認(rèn)為，應(yīng)激狀態(tài)下二者平衡的打破可以導(dǎo)致腸道動(dòng)力異常[33]。在Cui等[33]的研究中顯示，大鼠在慢性噪聲的暴露下會(huì)引起門(mén)和屬水平上的腸道菌群總數(shù)均較對(duì)照組顯著升高，此外在噪聲暴露的大鼠盲腸中，革蘭氏菌和放線菌數(shù)量減少，同時(shí)Roseburia和糞便中的細(xì)菌也會(huì)減少。在該研究中，慢性噪聲暴露還會(huì)引起大鼠腸道的炎癥反應(yīng)，使大鼠腸勻漿中IgA、IL-1β和TNF-α水平持續(xù)升高[34]，引起腸道菌群的紊亂。

3.2 腸道菌群紊亂損傷肝臟

生理情況下肝臟通過(guò)門(mén)靜脈獲得大部分血液供應(yīng)，通過(guò)腸-肝軸來(lái)持腸道和肝臟之間恒定。研究表明，腸-肝軸功能失調(diào)，如腸道菌群紊亂、小腸細(xì)菌過(guò)度生長(zhǎng)、腸道通透性增加等，在非酒精性脂肪肝的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中具有重要作用[35]。研究認(rèn)為，腸道菌群可以通過(guò)多種機(jī)制加劇非酒精性脂肪肝[36]，包括影響免疫炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)飲食當(dāng)中能量的代謝與吸收、參與膽堿、調(diào)節(jié)膽汁酸的代謝等[37]。

3.2.1 調(diào)節(jié)膽汁酸的代謝 膽汁酸對(duì)脂肪的消化吸收具有重要作用，其合成受回腸及肝臟細(xì)胞核受體法尼酯受體（farnesoid X receptor，F(xiàn)XR）[38]及G蛋白膽汁酸偶聯(lián)受體1的調(diào)節(jié)。此外，膽汁酸作為自身的信號(hào)分子，與膽汁酸受體結(jié)合，產(chǎn)生激動(dòng)或拮抗作用，調(diào)節(jié)脂質(zhì)和葡萄糖代謝，并參與調(diào)節(jié)肝臟和其他組織的炎癥反應(yīng)。FXR 是膽固醇和膽汁酸穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，也是參與肝臟中葡萄糖和脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)的主要轉(zhuǎn)錄因子[39]，F(xiàn)XR 及其下游基因可以參與調(diào)控肝臟脂質(zhì)合成、極低密度脂蛋白的輸出和甘油三酯的運(yùn)輸。實(shí)驗(yàn)表明[40]，用膽汁酸或特定的FXR激動(dòng)劑對(duì)糖尿病小鼠、肥胖小鼠進(jìn)行治療可降低血漿甘油三酯、脂肪酸和膽固醇，并降低肝脂質(zhì)水平。腸道菌群參與膽汁酸的代謝與轉(zhuǎn)化，對(duì)膽汁酸信號(hào)傳導(dǎo)有重要作用。腸道菌群中表達(dá)膽汁鹽水解酶的細(xì)菌解偶聯(lián)初級(jí)膽汁酸，表達(dá)7-α羥化酶的細(xì)菌將初級(jí)膽汁酸轉(zhuǎn)化為次級(jí)膽汁酸，而維持調(diào)節(jié)整個(gè)腸道膽汁酸池。鵝脫氧膽酸是最強(qiáng)大的FXR 激動(dòng)劑，而脫氧膽素和膽石酸則是FXR的抑制劑。腸道菌群失調(diào)可導(dǎo)致膽汁酸代謝失衡，產(chǎn)生拮抗作用增強(qiáng)，抑制肝FXR-SHP 通路，影響脂質(zhì)代謝，從而加速脂肪合成和誘發(fā)非酒精性脂肪肝[41]。

3.2.2 產(chǎn)生脂多糖（LPS）引起免疫炎癥 研究表明，非酒精性脂肪肝的發(fā)生與小鼠腸道菌群微生物多樣性降低和硬菌與擬桿菌的比率增加密切相關(guān)，當(dāng)菌群失調(diào)時(shí)，腸絨毛變短、塌陷，腸黏膜通透性增高，屏障功能減弱，導(dǎo)致大量細(xì)菌及衍生物經(jīng)門(mén)靜脈到達(dá)肝臟[42]。內(nèi)毒素是G-桿菌細(xì)胞膜的主要成分，脂多糖為內(nèi)毒素的主要活性成分。脂多糖與脂多糖結(jié)合蛋白結(jié)合，再與CDl4受體結(jié)合，形成脂多糖-脂多糖結(jié)合蛋白-CDl4 復(fù)合體激活TLR4，產(chǎn)生促炎因子和趨化因子，在肝臟Kupffer 細(xì)胞最終激活炎癥瀑布，從而導(dǎo)致肝臟損害[43]。

3.2.3 調(diào)節(jié)飲食當(dāng)中能量的代謝與吸收 腸道菌群主要參與糖和脂質(zhì)代謝從而調(diào)節(jié)宿主能量代謝。當(dāng)腸道菌群紊亂時(shí)，多糖被腸道細(xì)菌轉(zhuǎn)化為單糖和短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAS）增多，SC?FAS 可為宿主提供能量。SCFAS 影響G 蛋白耦聯(lián)受體41和G蛋白耦聯(lián)受體43，刺激胰高血糖素樣肽-1產(chǎn)生和釋放，抑制胃腸蠕動(dòng)，胃腸轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)間延長(zhǎng)，使宿主從飲食中吸收的能量增加，進(jìn)而促進(jìn)肥胖及其相關(guān)脂肪肝病的發(fā)生。

3.2.4 參與膽堿代謝 飲食中膽堿缺乏會(huì)導(dǎo)致肝臟脂肪變性，而這種脂肪變性可通過(guò)補(bǔ)充膽堿而逆轉(zhuǎn)。腸道菌群紊亂時(shí)產(chǎn)生的酶可催化膳食膽堿轉(zhuǎn)化為有毒的甲胺（二甲胺和三甲胺），一方面這些二甲胺和三甲胺被轉(zhuǎn)運(yùn)到肝臟轉(zhuǎn)化為三甲胺氧化物引發(fā)肝臟的炎癥反應(yīng)[44]，另一方面還會(huì)降低膽堿的生物利用度，產(chǎn)生類似膽堿缺乏飲食相似的肝臟表現(xiàn)。

4 其他

除上述機(jī)制外，噪音會(huì)引起炎癥因子的釋放，激活肝臟的炎癥；噪音造成的壓力還會(huì)降低機(jī)體的免疫系統(tǒng)功能，促進(jìn)肝損傷的發(fā)生；另外，噪音引起的振動(dòng)或共振也可能對(duì)肝臟造成損害。

5 結(jié)語(yǔ)

噪音是一種應(yīng)激原，可引起機(jī)體神經(jīng)和內(nèi)分泌的一系列應(yīng)激反應(yīng)，誘發(fā)氧化應(yīng)激、胰島素抵抗以及腸道菌群失調(diào)，從而導(dǎo)致肝臟的損傷。對(duì)于本身肥胖的個(gè)體，這種傷害更加迅速和顯著。目前，關(guān)于噪音對(duì)肝臟損傷機(jī)制方面的研究相對(duì)較少且研究方向比較局限。大多數(shù)研究都是從應(yīng)激反應(yīng)入手。是否還有其他機(jī)制參與這種損傷過(guò)程，是否還有其他因素能影響肝臟在噪音下的損傷程度和速度，不同分貝、不同時(shí)長(zhǎng)、不同類型的噪音產(chǎn)生的效力有何差別，都是值得進(jìn)一步研究的問(wèn)題。因此，為防治肝臟損害，減少噪音污染，指導(dǎo)人們健康生活，還需對(duì)其他機(jī)制和可干預(yù)靶點(diǎn)進(jìn)一步研究。