白細(xì)胞介素-1β、白細(xì)胞介素-6與腫瘤壞死因子-α在非酒精性脂肪性肝病發(fā)展過程中的作用

趙鵬，金海，朱加興 綜述 庹必光 審校

遵義醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院消化內(nèi)科，貴州 遵義 563003

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是全球范圍內(nèi)最常見的慢性肝病之一，其病理特征為肝細(xì)胞內(nèi)過量的脂質(zhì)聚積；它的診斷必須滿足兩個(gè)條件：一是通過影像學(xué)或組織學(xué)檢查證實(shí)存在肝臟脂肪變性；二是排除其他明確病因引起的肝臟脂肪聚積，包括過量飲酒、藥物(如他莫昔芬)、病毒、自身免疫性疾病或遺傳病(如威爾遜病)等。該病有兩種主要的病理類型，即非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver，NAFL)和非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)，其中NASH可進(jìn)一步發(fā)展為肝纖維化、肝硬化以及肝細(xì)胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)。HCC是該病發(fā)展的最終也是最嚴(yán)重的結(jié)果，合并NAFLD的HCC患者常年齡偏大，且死亡率更高[1]。NAFLD的發(fā)生常伴有多種合并癥，如肥胖、糖尿病、高脂血癥等；流行病學(xué)調(diào)查顯示，在全球范圍內(nèi)NAFLD患者中合并肥胖者占51.34%，在NASH患者中合并肥胖者上升到了81.83%，在某些區(qū)域范圍內(nèi)這一比例甚至超過了90%[2]。近年來，肥胖所導(dǎo)致全身性慢性炎癥反應(yīng)越來越被重視，肥胖導(dǎo)致脂肪組織功能失調(diào)，促使體內(nèi)多種炎性細(xì)胞因子表達(dá)水平上調(diào)，如白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)，腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factorα，TNF-α)，白細(xì)胞介素-1家族等；在細(xì)胞介素-1家族中，白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)的作用十分重要，其參與了肝病發(fā)展的多個(gè)階段。臨床調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在NAFL和NASH患者中，這些因子的表達(dá)水平與病變的嚴(yán)重程度相關(guān)[3-5]；NAFLD的發(fā)生和進(jìn)展機(jī)制目前尚未完全明確。除了造成肝臟功能損傷外，NAFLD對(duì)其他多個(gè)系統(tǒng)(如心血管系統(tǒng)，泌尿系統(tǒng)等)也有明顯的影響[6]，且目前仍缺乏理想的治療方案。了解這些炎性細(xì)胞因子在NAFLD發(fā)展過程中的作用將有助于尋找NAFLD預(yù)防及治療的新方法。本文就IL-1β、IL-6和TNF-α在NAFLD發(fā)展過程中的作用給予綜述。

1 健康肝臟到NAFL階段

在從健康肝臟發(fā)展到NAFL的過程中，最重要的特征是肝脂肪變性，此時(shí)肝臟僅出現(xiàn)脂質(zhì)聚積，而無細(xì)胞損傷[1]。脂質(zhì)在肝臟的聚積是由于肝臟中脂肪酸的獲取與消耗之間存在不平衡，即獲取增多和(或)消耗減少；這種失衡可以通過幾種途徑發(fā)生，包括肝臟脂肪從頭合成(de novo lipogenesis，DNL)的增加；從脂肪組織分解進(jìn)入血漿中的脂肪酸的增加；膳食脂肪攝入的增加；脂肪酸氧化以及酮體生成的減少、低密度脂蛋白顆粒(LDL)向肝外轉(zhuǎn)運(yùn)甘油三酯的減少[7]。

1.1 促進(jìn)肝臟的DNL過程 DNL是一種復(fù)雜且受到嚴(yán)格調(diào)控的代謝途徑。在正常情況下，機(jī)體通過DNL途徑將多余的碳水化合物轉(zhuǎn)化為脂肪酸，之后進(jìn)一步將脂肪酸酯化為甘油三酯進(jìn)行存儲(chǔ)，這些甘油三酯在需要時(shí)可以通過β-氧化途徑為機(jī)體提供能量。在人體中，DNL途徑主要活躍于肝臟和脂肪組織[8]。NEGRIN等[9]發(fā)現(xiàn)即使僅使用生理濃度水平的重組IL-1β處理體外培養(yǎng)的原代肝細(xì)胞，經(jīng)處理的肝細(xì)胞中脂肪酸合成酶(fatty acid synthase，F(xiàn)ASN)、乙酰輔酶A羧化酶-2(acetyl-CoA carboxylase-2，ACC2)等與脂質(zhì)合成密切相關(guān)的酶基因表達(dá)水平也呈上調(diào)趨勢(shì)；肝細(xì)胞中甘油三酯的累計(jì)量增加，并且其增加量隨著IL-1β濃度的升高而升高，當(dāng)重組IL-1β濃度達(dá)到10 ng/mL時(shí)，經(jīng)處理的肝細(xì)胞中甘油三酯總量與未處理的細(xì)胞相比增加了50%；而在使用阿那白滯素(Anakinra，重組型人IL-1受體拮抗劑)處理飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型后，實(shí)驗(yàn)組小鼠的肝臟脂肪變性明顯減輕，其肝臟重量占體質(zhì)量的百分比與生理鹽水處理的對(duì)照組小鼠相比減少了約20%[9]；這提示IL-1β能通過上調(diào)肝細(xì)胞新生脂肪生成進(jìn)而促進(jìn)肝臟中的脂質(zhì)蓄積，在肝臟的脂肪變性中起重要作用。與IL-1β相似，TODORIC等[10]發(fā)現(xiàn)，使用TNF刺激體外培養(yǎng)的人肝細(xì)胞時(shí)，果糖和葡萄糖驅(qū)動(dòng)的肝細(xì)胞脂滴積累明顯增強(qiáng)。TNF也能促進(jìn)肝細(xì)胞中乙酰輔酶a羧化酶α(acetyl-CoA carboxylase alpha，ACACA)、脂肪酸合酶和固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子1(sterol-regulatory element-binding transcription factor 1，SREBF1)等與脂肪合成相關(guān)酶的mRNA表達(dá)水平上調(diào)[10]。

1.2 促進(jìn)脂肪組織的脂質(zhì)分解 除肝內(nèi)的DNL外，肝臟中的脂質(zhì)蓄積另一個(gè)重要途徑是血漿中的脂肪酸隨著血液流動(dòng)經(jīng)肝門靜脈進(jìn)入肝臟。血漿非酯化脂肪酸(non-estesterified fatty acid，NEFA)池貢獻(xiàn)了大部分流向肝臟的脂肪酸，尤其是在禁食狀態(tài)下；非酯化脂肪酸池中包含來自飲食的脂肪酸以及脂肪組織中的脂肪分解產(chǎn)生的脂肪酸，并且脂解過程所動(dòng)員的甘油三酯對(duì)于維持NEFA池的功能穩(wěn)定起主要作用[11-12]，當(dāng)脂肪細(xì)胞的脂質(zhì)分解增加時(shí)，血漿中脂肪酸水平隨之上升；并且同位素人體代謝追蹤研究發(fā)現(xiàn)，來自脂肪組織的脂肪酸占NAFLD患者肝臟中甘油三酯來源的很大一部分，提示脂肪細(xì)胞脂解失衡是膳食誘導(dǎo)NAFLD的重要機(jī)制[11]；脂肪組織中的脂質(zhì)分解是一個(gè)受到多種因素嚴(yán)格調(diào)節(jié)的過程，這些調(diào)節(jié)信號(hào)包括兒茶酚胺、胰島素、生長(zhǎng)激素、利鈉肽和一些脂肪細(xì)胞因子等，這些信號(hào)作用于下游的脂肪酶，進(jìn)而對(duì)脂質(zhì)分解發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[12]。在脂肪組織中，脂滴的大小反映脂質(zhì)的生成與分解之間的相對(duì)速率關(guān)系，MIYOSHI等[13]發(fā)現(xiàn)，在過表達(dá)脂肪細(xì)胞中的甘油三酯脂肪酶(adipose triglyceride lipase，ATGL)后，脂肪組織的脂滴較對(duì)照組明顯減小，即ATGL表達(dá)增加促進(jìn)了脂肪組織的脂質(zhì)分解；后來YANG等[14]發(fā)現(xiàn)，在使用TNF-α處理脂脂肪細(xì)胞后，G0期G1期轉(zhuǎn)換基因2(G0S2)的mRNA表達(dá)水平顯著降低，而G0S2蛋白能夠抑制ATGL，減少脂肪組織的脂質(zhì)分解；VAN等[15]的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在向健康成年男性注射重組人白介素-6后的2 h開始，其動(dòng)脈血中的脂肪酸濃度開始上升，尤其是低劑量注射時(shí)，其濃度可超過對(duì)照組60%以上。以上證據(jù)表明IL-1β、IL-6和TNF-α通過上調(diào)肝臟中的新生脂肪生成以及促進(jìn)脂肪組織的脂質(zhì)分解升高血漿脂肪酸水平進(jìn)而加重肝臟脂質(zhì)蓄積，在肝臟肥胖性脂肪變性的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。

2 非酒精性脂肪性肝炎階段

美國肝病協(xié)會(huì)發(fā)布的指南對(duì)非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的定義是：超過5%的肝細(xì)胞出現(xiàn)脂肪變性，伴有肝細(xì)胞腫脹等肝細(xì)胞損傷，并伴有或不伴有纖維化[1]。除了單純的肝脂肪變性外，肝細(xì)胞腫脹和小葉炎癥是NASH的特征性病理改變。特別是肝細(xì)胞氣球樣變是診斷NASH的關(guān)鍵特征，也是目前使用的NAFLD組織學(xué)分級(jí)和分期系統(tǒng)的一部分[16]。病理研究證實(shí)，肝細(xì)胞氣球樣變與脂肪滴的積聚有關(guān)。脂滴在肝細(xì)胞胞漿中的積聚可進(jìn)一步導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的擴(kuò)張和細(xì)胞骨架的損傷，從而促進(jìn)肝細(xì)胞球囊化的過程[17]，這種由于脂質(zhì)積聚對(duì)肝細(xì)胞產(chǎn)生的損傷作用被稱為脂毒性。肝細(xì)胞腫脹是脂肪毒性的重要表現(xiàn)。脂毒性使肝細(xì)胞處于脂質(zhì)應(yīng)激狀態(tài)，并釋放出含有多種物質(zhì)的細(xì)胞外囊泡。這些囊泡中所含的CXCL10、神經(jīng)酰胺、線粒體DNA和腫瘤壞死因子樣凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)等，這些因子可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的活化，并促進(jìn)巨噬細(xì)胞向肝臟的轉(zhuǎn)移和浸潤(rùn)[18]。MIURA等[19]發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期高脂肪飲食會(huì)使常駐肝臟的巨噬細(xì)胞(即庫普弗細(xì)胞)向促炎的CD11c+表型(也稱作M1表型)分化數(shù)量增加，并增加促炎細(xì)胞因子的生成，如IL-1β、IL-6、TNF-α等，加重肝臟脂肪變性和局部炎性反應(yīng)。HADINIA等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，與單純非酒精性脂肪肝和健康人相比，NASH患者體內(nèi)的IL-1β和IL-6水平顯著升高。當(dāng)使用NOD樣受體蛋白3抑制劑降低NASH模型小鼠體內(nèi)的IL-1β以及IL-6表達(dá)水平后，肝臟中浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞數(shù)量降低，肝細(xì)胞的損傷也得到了顯著改善[21]；也就是說，IL-1β等炎性因子促進(jìn)肝臟脂肪變性，如繼續(xù)進(jìn)展則會(huì)進(jìn)一步引起肝細(xì)胞損傷，如肝細(xì)胞腫脹，從而進(jìn)一步促進(jìn)肝臟炎癥的出現(xiàn)。肝臟炎癥與肝臟脂肪變性互為因果，形成惡性循環(huán)。

3 肝纖維化以及肝硬化階段

在前面已經(jīng)提到，肝纖維化對(duì)NASH的診斷是可有可無的，但纖維化是NASH進(jìn)展的一種表現(xiàn)。當(dāng)纖維化發(fā)展為晚期纖維化時(shí)，可導(dǎo)致肝硬化，最終發(fā)展為肝細(xì)胞癌[22]。肝纖維化過程中最重要的事件是肝星狀細(xì)胞(HSCs)的活化。此后狄氏間隙中的Ⅳ型膠原被Ⅰ和Ⅲ型膠原所取代，并開始出現(xiàn)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)過度沉積。當(dāng)病情進(jìn)一步發(fā)展，肝纖維化隔形成及相關(guān)的血管改變會(huì)逐漸導(dǎo)致肝實(shí)質(zhì)整體結(jié)構(gòu)的改變，開始出現(xiàn)門脈高壓及相關(guān)的病理生理事件，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)楦斡不A段[23]。體內(nèi)多種先天性和適應(yīng)性免疫細(xì)胞及其分泌的細(xì)胞因子參與肝纖維化的過程。庫普弗細(xì)胞是位于肝竇腔的常駐巨噬細(xì)胞，約占肝竇細(xì)胞的30%。它們?cè)诟闻K炎癥中起著關(guān)鍵作用[24]。前面已經(jīng)提及，長(zhǎng)期高脂肪飲食會(huì)使庫普弗細(xì)胞向M1型轉(zhuǎn)化的比例增加，促炎細(xì)胞因子如IL-1β、IL-6、TNF-α增加，加重肝臟脂肪變性和局部炎性反應(yīng)。IL-1β可促進(jìn)肝星狀細(xì)胞增殖，顯著增加基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1(matrix metalloproteinase inhibitor-1，TIMP1)分泌，TIMP1能抑制細(xì)胞外基質(zhì)降解，從而促進(jìn)肝纖維化。在TIMP1高表達(dá)的小鼠模型中，肝臟出現(xiàn)嚴(yán)重纖維化[19，25]。靜息狀態(tài)的肝星狀細(xì)胞經(jīng)IL-6處理后表型轉(zhuǎn)變?yōu)榧〕衫w維細(xì)胞樣細(xì)胞，肝肌成纖維細(xì)胞能促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的合成[23，26]。

4 肝細(xì)胞癌階段

與其他原因引起的肝癌相比，非酒精性脂肪肝引起的肝癌患者多為年齡較大的女性[27]。此外，有研究發(fā)現(xiàn)，即使在沒有肝纖維化或肝硬化的情況下，NAFLD患者也可出現(xiàn)肝細(xì)胞癌[28-29]，并且無肝硬化的HCC患者更容易發(fā)生更大的腫瘤，腫瘤復(fù)發(fā)率也更高[30]。FU等[31]研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食顯著降低了二乙基亞硝胺(DEN)誘導(dǎo)的肝癌小鼠的存活率，并導(dǎo)致嚴(yán)重的肝功能障礙。高脂喂養(yǎng)小鼠肝內(nèi)脂肪滴和肝癌細(xì)胞數(shù)量多于對(duì)照組，肝癌溝及周圍無膠原蛋白，巨噬細(xì)胞等大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，炎性細(xì)胞因子的表達(dá)水平更高[31]，這提示由NAFLD發(fā)展來的肝細(xì)胞癌患者病情加重風(fēng)險(xiǎn)更高。IL-6、TNF-α、IL-1β對(duì)腫瘤均有促進(jìn)作用，它們可以促進(jìn)癌前細(xì)胞的增殖和存活，并在缺氧情況下促進(jìn)血管生成[32]。IL-6通過激活肝細(xì)胞STAT3通路促進(jìn)肝癌細(xì)胞在體內(nèi)外的生長(zhǎng)[33]。一項(xiàng)關(guān)于IL-6與肥胖和癌癥死亡率的大規(guī)模前瞻性研究表明，高體質(zhì)量指數(shù)(BMI)與肝癌相關(guān)死亡率顯著相關(guān)。與BMI正?；颊呦啾龋珺MI為35 kg/m2的女性肝癌死亡相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)高1.68倍，男性肝癌死亡相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)高4.52倍[33]。與IL-6類似，TNF-α也與細(xì)胞轉(zhuǎn)化、增殖、侵襲、血管生成和轉(zhuǎn)移有關(guān)[34-36]。IL-1β可以通過多種途徑介導(dǎo)肝癌細(xì)胞的惡性行為，例如，IL-1β介導(dǎo)同源盒C10(人類肝細(xì)胞癌組織中上調(diào)最多的同源基因之一)過表達(dá)，上調(diào)3-磷酸肌苷依賴蛋白激酶1(PDPK1)和血管擴(kuò)張劑刺激磷酸蛋白(VASP)，促進(jìn)肝癌轉(zhuǎn)移[37]。在肥胖的NAFLD患者中，巨噬細(xì)胞向脂肪組織聚集，并向促炎的M1表型分化[38]，M1表型巨噬細(xì)胞可通過IL-1β信號(hào)通路導(dǎo)誘導(dǎo)表達(dá)的細(xì)胞程序性死亡配體(PD-L)1，從而調(diào)節(jié)肝細(xì)胞癌免疫逃避和促進(jìn)肝細(xì)胞癌的發(fā)展[39]。通過基因敲除抑制IL-1β通路的激活，可以防止肝細(xì)胞癌的增殖、侵襲、遷移、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)等行為[40]。

5 結(jié)語

總的來說，IL-1β、IL-6和TNF-α在NAFLD的初期加重脂質(zhì)在肝臟的聚積，脂質(zhì)過度聚積通過脂毒性造成肝細(xì)胞損傷，并加重了肝臟中炎性細(xì)胞的激活與浸潤(rùn)，炎性細(xì)胞因子水平升高，引發(fā)肝臟炎癥；之后通過促進(jìn)肝臟星狀細(xì)胞的活化使疾病進(jìn)一步發(fā)展為肝纖維化及肝硬化；在肝硬化加重為肝癌之后，它們會(huì)促進(jìn)癌細(xì)胞的增值、侵襲及轉(zhuǎn)移等惡性行為；目前NAFLD發(fā)病機(jī)制尚不完全明確，因此，通過尋找新的靶點(diǎn)來推進(jìn)該病的預(yù)防和治療是十分有必要的。目前，通過抗炎方法治療NAFLD的研究取得了重要進(jìn)展，例如已有研究證實(shí)，在使用藥物等方式使IL-1(α/β)驅(qū)動(dòng)的自身炎癥被抑制時(shí)，模型動(dòng)物體內(nèi)的炎性因子、血脂水平及肝功能指標(biāo)水平下降；肝脂肪變性和肝細(xì)胞膨脹等也得到了改善[41-42]；雖然要實(shí)現(xiàn)臨床應(yīng)用，還需要更多的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究支持。但該領(lǐng)域的進(jìn)一步研究將對(duì)NAFLD的治療有很大的幫助。