自噬相關(guān)信號(hào)分子在非酒精性脂肪性肝病中的作用

賀晶霞， 安秀琴， 劉近春

1 山西醫(yī)科大學(xué) 研究生院， 太原 030001； 2 山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院 消化內(nèi)科， 太原 030001

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)疾病譜包括非酒精性單純性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，以及持續(xù)進(jìn)展到肝纖維化、肝硬化甚至肝細(xì)胞癌[1]，是我國甚至全世界最常見的慢性肝臟疾病之一[2]，且年輕化、大眾化趨勢(shì)日益顯著，已成為21世紀(jì)全球范圍內(nèi)重要的公共健康問題之一[3]。

NAFLD的發(fā)病機(jī)制最經(jīng)典的是“二次打擊學(xué)說”[4]，即以胰島素抵抗(IR)為主的“第一次打擊”和IR基礎(chǔ)上發(fā)生的氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化為主的“第二次打擊”。然而，近年來隨著新的研究結(jié)果的不斷涌現(xiàn)，該學(xué)說已不足以解釋NAFLD復(fù)雜的發(fā)病機(jī)制，許多學(xué)者提出了較為全面的“多重平行學(xué)說”[5]，認(rèn)為IR、脂代謝紊亂、炎癥反應(yīng)、自噬調(diào)節(jié)紊亂、遺傳多態(tài)性等均參與了NAFLD的發(fā)生與發(fā)展，其中，細(xì)胞自噬與NAFLD的預(yù)后密切相關(guān)，是研究NAFLD不可或缺的重要機(jī)制。

1 自噬簡(jiǎn)介

自噬是生物體內(nèi)一個(gè)高度保守的過程，一些受損的胞漿成分，如細(xì)胞器、蛋白質(zhì)聚集物和細(xì)胞內(nèi)病原體等，通過自噬系統(tǒng)被運(yùn)送到溶酶體中降解，產(chǎn)生可供細(xì)胞自身重新利用的產(chǎn)物，借此實(shí)現(xiàn)細(xì)胞自身的代謝需求[6]。根據(jù)細(xì)胞底物進(jìn)入溶酶體運(yùn)輸方式的不同，將自噬方式分為微型自噬、分子伴侶介導(dǎo)的自噬和巨型自噬三種主要類型[7]。巨型自噬也稱自噬，是本綜述中主要討論的自噬方式，其過程包括[8]自噬小體的啟動(dòng)、囊泡成核、自噬體膜的擴(kuò)張和延長、與溶酶體的關(guān)閉和融合以及囊泡內(nèi)產(chǎn)物的降解，其中自噬小體在脂質(zhì)代謝中具有一定功能[9]。當(dāng)機(jī)體處于缺氧、應(yīng)激、饑餓、高溫、脂質(zhì)過載[10]等情況下，細(xì)胞通過多種信號(hào)分子調(diào)節(jié)自噬水平，保護(hù)細(xì)胞不受進(jìn)一步的破壞。

2 自噬與NAFLD

自噬在正常生理過程中發(fā)揮著“管家”的作用，可通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、改善IR、減少氧化應(yīng)激、改善肝細(xì)胞損傷等途徑[11]影響NAFLD的發(fā)生和發(fā)展。目前的研究認(rèn)為自噬在脂質(zhì)代謝中的確切作用仍然存在爭(zhēng)議：自噬的激活大多被概念化為保護(hù)肝細(xì)胞免受損傷，如高脂飲食會(huì)顯著增加NAFLD模型大鼠肝臟樣本的自噬，在一定程度上保護(hù)肝細(xì)胞免受脂質(zhì)損害[12]；但過度自噬可促進(jìn)NAFLD肝脂肪變性的進(jìn)一步惡化，如在NAFLD小鼠模型和NAFLD患者中，肥胖引起的肝臟脂肪變性通過干擾自噬小體與溶酶體的融合抑制自噬蛋白分解、干擾自溶酶體的酸化和清除促進(jìn)疾病的進(jìn)展[13]。但多數(shù)研究表明：使用藥理學(xué)方法增強(qiáng)自噬已被證明可以減輕甚至逆轉(zhuǎn)NAFLD的肝臟脂肪變性[13]。

3 NAFLD中可能的自噬調(diào)控機(jī)制

自噬是由多種細(xì)胞信號(hào)通路調(diào)控的高度復(fù)雜的細(xì)胞過程，細(xì)胞通路中涉及的信號(hào)分子是完成整個(gè)自噬過程所必需的，其中一磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)、哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、轉(zhuǎn)錄因子EB(TFEB)、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1c(SREBP-1c)、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、法尼酯X受體(FXR)、沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1(SIRT1)、沉默信息調(diào)節(jié)因子 3(SIRT3)、組蛋白賴氨酸去甲基化酶-成纖維細(xì)胞生長因子-21(FGF21-JMJD3)、單磷酸腺苷/蛋白激酶 A(cAMP/PKA)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)和Hedgehog(Hh)等信號(hào)[14]可能參與了NAFLD中自噬的調(diào)節(jié)。

3.1 AMPK信號(hào) AMPK是哺乳動(dòng)物細(xì)胞中高度保守的蛋白激酶[15],其激活可通過磷酸化多個(gè)下游底物來調(diào)節(jié)脂肪酸氧化并關(guān)閉合成代謝途徑，進(jìn)而保持機(jī)體能量水平[16]。AMPK在NAFLD中的主要機(jī)制為抑制肝臟脂質(zhì)從頭合成、增強(qiáng)肝臟中的脂肪酸氧化和促進(jìn)脂肪組織中的線粒體功能完整性[17]。Zhao等[16]的研究表明：植物乳桿菌NA136能激活A(yù)MPK信號(hào)通路，通過mTOR抑制SREBP-1c信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，誘導(dǎo)肝細(xì)胞自噬；Brian等[18]的小鼠研究表明：海藻糖通過抑制葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)抑制肝細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取，導(dǎo)致功能性的饑餓樣狀態(tài)，激活A(yù)MPK信號(hào)，同樣誘導(dǎo)肝細(xì)胞自噬，從而抑制脂質(zhì)從頭生成，促進(jìn)脂肪酸氧化，改善肝臟脂質(zhì)代謝紊亂及肝功能，減輕NAFLD和血脂異常。另外，通過二甲雙胍靶向AMPK，也表現(xiàn)出良好的抗脂作用[19]。

3.2 mTOR信號(hào) mTOR是一種絲/蘇氨酸蛋白激酶，存在于AMPK的下游[20]，受AMPK的負(fù)調(diào)節(jié)，是新陳代謝的中心調(diào)節(jié)器。Jung等[21]認(rèn)為，自噬是由上游mTOR集中調(diào)控的，在營養(yǎng)豐富時(shí)，mTOR復(fù)合物1(mTORC1)可整合生長因子、能量狀態(tài)、氧含量和氨基酸等細(xì)胞信號(hào)[22]促進(jìn)合成代謝，同時(shí)阻斷分解代謝，促進(jìn)細(xì)胞的生長和增殖。在肝臟中，存在一種特殊類型的自噬即脂噬[23]，可通過將脂滴定位于自溶酶體來參與脂庫的分解， mTORC1可有效地抑制脂噬和外周脂肪酸β-氧化，導(dǎo)致NAFLD的發(fā)生發(fā)展。靶向抑制自噬mTOR活性如他汀類降膽固醇藥物[24]和利拉魯肽等胰高血糖素樣肽-1類似物[20]可誘導(dǎo)肝細(xì)胞自噬，改善肝細(xì)胞脂肪變性，可能是治療脂肪肝的機(jī)制。

3.3 PPARα信號(hào) PPARα在肝臟等脂代謝活躍的組織中高度表達(dá)，是脂質(zhì)代謝的主要調(diào)節(jié)因子，其典型功能是介導(dǎo)脂肪酸氧化在禁食狀態(tài)下的誘導(dǎo)[25]。PPARα缺乏增加了對(duì)NAFLD的易感性，研究認(rèn)為：二苯乙烯苷[26]、 PPARα激動(dòng)劑如非諾貝特、吉非羅齊[27]可通過顯著增加肝組織中PPAR α的表達(dá)激活細(xì)胞自噬，促進(jìn)甘油三酯分解，改善肝臟脂質(zhì)代謝紊亂，抑制或延緩NAFLD的發(fā)生、發(fā)展。

3.4 TFEB信號(hào) TFEB是一組自噬相關(guān)蛋白和溶酶體基因的主要轉(zhuǎn)錄因子[9]，在細(xì)胞器的起源和細(xì)胞代謝中起著關(guān)鍵的作用。TFEB可正性調(diào)控自噬和溶酶體基因的表達(dá)，促進(jìn)自噬體和溶酶體的形成及融合，提高自噬通量，增強(qiáng)脂肪酸β氧化，降低脂肪沉積及血漿總膽固醇、甘油三酯、胰島素和葡萄糖的水平，介導(dǎo)自噬的長期轉(zhuǎn)錄調(diào)控，防止肥胖和代謝綜合征的發(fā)生發(fā)展[28]。在NAFLD患者的肝臟中，TFEB激活與脂肪變性嚴(yán)重程度之間存在顯著的負(fù)相關(guān)，Kim等[29]的研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者肝細(xì)胞核中的TFEB表達(dá)水平降低，通過藥理學(xué)方法增強(qiáng)肝臟TFEB 的水平可以誘導(dǎo)肝細(xì)胞自噬，有效改善肝臟的脂肪變性。最近的研究[19]認(rèn)為，地高辛、伊卡魯霉素和鹽酸阿列西定能促進(jìn)TFEB核轉(zhuǎn)位，改善NAFLD小鼠肝臟的脂肪變性。另外，NASH患者的臨床試驗(yàn)評(píng)估認(rèn)為，依折麥布激活TFEB也可以防止脂肪變性和肝細(xì)胞損傷，減輕NAFLD。

3.5 SREBP-1c信號(hào) SREBP-1c是甾醇調(diào)節(jié)組裝結(jié)合蛋白家族的成員之一，主要表達(dá)在肝臟和脂肪細(xì)胞中，其在轉(zhuǎn)錄水平上受上游胰島素和mTOR信號(hào)通路的精細(xì)調(diào)控，從而調(diào)節(jié)其下游脂肪酸合成靶基因，維持肝臟脂代謝內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，緩解NAFLD導(dǎo)致的脂毒性[30]。但其持續(xù)高表達(dá)會(huì)抑制自噬，引起肝細(xì)胞過多脂質(zhì)堆積，在一定程度上加重NAFLD的疾病進(jìn)程。Engin等[31]的研究表明：與正常肝臟相比，在人類NAFLD活檢樣本中發(fā)現(xiàn)了較高水平的核SREBP-1c蛋白。目前有研究[32]認(rèn)為苦瓜可通過激活A(yù)MPK并導(dǎo)致肝臟SREBP-1c表達(dá)減少，通過增強(qiáng)自噬減少脂質(zhì)合成，緩解NAFLD。

3.6 MAPK信號(hào) MAPK根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能主要分為三類：c-jun氨基末端激酶(JNKs)、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERKs)、p38促分裂原活化的蛋白激酶(p38MAPK)[33]。MAPK1/3和ERK1/2激活均能增強(qiáng)自噬，調(diào)節(jié)肝脂代謝[34]。JNK是胰島素信號(hào)通路中的關(guān)鍵分子，可被氧化應(yīng)激、游離脂肪酸和TNFα等多種因素激活介導(dǎo)失調(diào)的自噬調(diào)節(jié)[35]。Yan等[36]的研究表明：高脂飲食可誘導(dǎo)肝臟JNK1激活、自噬增加和胰島素抵抗，通過藥理學(xué)方法抑制JNK1的活化可抑制NAFLD大鼠的自噬并改善胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，改善NAFLD。因此，我們認(rèn)為選擇性上調(diào)MAPK1/3和ERK1/2、下調(diào)JNK1活性能為治療人類肥胖、胰島素抵抗和NAFLD提供了一個(gè)潛在的藥物靶點(diǎn)[12]。

3.7 FXR信號(hào) FXR是核受體超家族中的一員，在肝臟和小腸中高表達(dá)，可通過多種途徑參與脂質(zhì)的合成、氧化、吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過程，保證機(jī)體脂質(zhì)代謝的正常進(jìn)行[25]。腸道FXR的激活可通過與MAPK通路中的JNK1/2、ERK1/2結(jié)合，抑制膽汁酸的合成從而間接抑制膽固醇和其他脂類的過度吸收，另外，F(xiàn)XR激活還可下調(diào)SREBP-1c表達(dá)，抑制脂肪生成，改善NAFLD肝臟脂肪變性[37]。有研究[24]認(rèn)為，熊去氧膽酸可能通過FXR信號(hào)促進(jìn)肝臟自噬，改善NAFLD。

3.8 SIRT1信號(hào) SIRT1主要定位于細(xì)胞核，可通過改變酶、組蛋白和轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子等多種分子的乙?；癄顟B(tài)調(diào)節(jié)自噬[38]。在肝細(xì)胞中，SIRT1信號(hào)受損與NAFLD的發(fā)病有關(guān), Shen等[38]的實(shí)驗(yàn)表明：補(bǔ)充煙酰胺可通過激活SIRT1依賴的自噬，對(duì)抗飽和脂肪酸導(dǎo)致的NAFLD的脂毒性，可能是治療NAFLD的一種選擇。

3.9 SIRT3信號(hào) SIRT3可以調(diào)節(jié)線粒體功能并特異性調(diào)控參與脂肪酸氧化、氧化磷酸化、酮體合成以及尿素循環(huán)的蛋白質(zhì)的酶活性，在代謝穩(wěn)態(tài)所需的組織協(xié)調(diào)中起到關(guān)鍵的作用[39]。Li等[40]的研究表明：在SIRT3敲除的小鼠肝臟中，自噬水平明顯增強(qiáng)，而SIRT3的過表達(dá)使AMPK被抑制，從而激活mTOR，抑制自噬，加重肝臟中脂質(zhì)的積累。因此，抑制SIRT3活性可通過增強(qiáng)自噬緩解NAFLD。

3.10 FGF21-JMJD3信號(hào) JMJD3是肝臟自噬的關(guān)鍵表觀遺傳激活劑，也是空腹誘導(dǎo)的FGF21-JMJD3信號(hào)軸的一部分，能通過誘導(dǎo)脂噬和脂肪酸β氧化維持能量平衡，介導(dǎo)肝臟禁食反應(yīng)， FGF21可通過自分泌/旁分泌方式激活自噬。在營養(yǎng)缺乏時(shí)，F(xiàn)GF21和JMJD3之間有一個(gè)前饋環(huán)路，激活肝臟的脂噬和線粒體脂肪酸氧化，Byun等[41]的研究表明：JMJD3的肝臟特異性下調(diào)導(dǎo)致脂肪肝，且在NAFLD患者中，肝臟FGF21-JMJD3自噬軸失調(diào)，JMJD3和自噬基因的表達(dá)降低。因此，調(diào)節(jié)FGF21-JMJD3自噬軸可能為治療NAFLD提供一個(gè)選擇[41]。

3.11 cAMP/PKA信號(hào) PKA位于cAMP信號(hào)的下游，與自噬反應(yīng)之間存在多個(gè)正反饋環(huán)和負(fù)反饋環(huán)[42]，可通過抑制AMPK、正反饋激活mTOR及調(diào)節(jié)MAPK信號(hào)參與自噬調(diào)節(jié),導(dǎo)致自噬減少，加重NAFLD。Li等[43]的研究首次表明：蟲草素可通過抑制PKA，從而抑制mTOR，誘導(dǎo)保護(hù)性自噬，減輕肝臟脂質(zhì)堆積，是治療NAFLD的理想候選藥物。

3.12 PI3K信號(hào) PI3K是細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)激酶家族的成員，是自噬小體形成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[44]，其活性低下會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂肪酸衍生代謝物增加[31]，有學(xué)者[45]認(rèn)為：硫化氫可通過調(diào)節(jié)PI3K信號(hào)分子增強(qiáng)自噬，從而促進(jìn)肥胖小鼠的抗氧化能力和脂質(zhì)代謝，改善高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD。

3.13 AKT信號(hào) AKT屬于哺乳動(dòng)物中保守的絲/蘇氨酸蛋白激酶家族，是PI3K的關(guān)鍵下游靶點(diǎn)，也是PI3K通路的中心介體[22]，它通過磷酸化許多參與細(xì)胞存活、增殖、代謝和運(yùn)動(dòng)的底物發(fā)揮多種下游效應(yīng)，PI3K活性降低后，AKT的磷酸化受到嚴(yán)重抑制，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂肪酸衍生代謝物增加[31]，mTOR是AKT下游的關(guān)鍵信號(hào)節(jié)點(diǎn)，AKT可激活mTORC1從而抑制自噬[22]，加重NAFLD的發(fā)生發(fā)展。

3.14 Hh信號(hào) Hh是新近發(fā)現(xiàn)的肝脂代謝驅(qū)動(dòng)因子之一，在肝臟脂質(zhì)代謝中起重要作用。Hh損傷可影響mTOR信號(hào)，從而抑制氧化磷酸化和自噬，導(dǎo)致NAFLD等疾病[46]。NAFLD可進(jìn)展為NASH以及肝纖維化，在NASH中，Hh信號(hào)通路的激活增強(qiáng)，目前Hh信號(hào)抑制劑已被建議用于治療NASH相關(guān)纖維化[10]，也是多種癌癥的臨床治療靶點(diǎn)[47]。

4 小結(jié)

NAFLD的主要表現(xiàn)是肝臟脂質(zhì)蓄積、全身脂質(zhì)代謝紊亂，治療的主要目標(biāo)是糾正脂質(zhì)代謝紊亂。目前，針對(duì)NAFLD的治療方法主要是改變不良生活方式[48]，尚缺乏安全特異有效的治療藥物。近年來越來越多的研究表明AMPK、mTOR、PPARα等眾多自噬信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子與NAFLD的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后密切相關(guān)，在NAFLD患者和動(dòng)物模型中使用自噬藥理激活劑已經(jīng)顯示出令人鼓舞的效果，調(diào)節(jié)自噬被認(rèn)為是一種潛在的新的治療方式。但是，自噬在疾病的不同階段可能發(fā)揮相反的作用。在未來的研究中，應(yīng)該確定最佳的靶向自噬治療時(shí)間窗口，且更精準(zhǔn)的識(shí)別體內(nèi)自噬生物標(biāo)志物和監(jiān)測(cè)自噬通量是未來發(fā)展精準(zhǔn)自噬靶向策略的重要一步，有望開發(fā)以自噬分子為靶點(diǎn)對(duì)其他類型的遺傳性和獲得性肝病有意義的新藥物。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：賀晶霞負(fù)責(zé)收集文獻(xiàn)，撰寫論文；安秀琴負(fù)責(zé)修改論文；劉近春負(fù)責(zé)擬定寫作思路、指導(dǎo)撰寫文章、最后定稿及經(jīng)費(fèi)支持。