胰高血糖素樣肽1系統(tǒng)與非酒精性脂肪性肝病防治的關(guān)系

崔泓亮， 徐 立， 魯 彤

陜西中醫(yī)藥大學(xué) a.醫(yī)學(xué)技術(shù)學(xué)院， b.醫(yī)學(xué)科研實(shí)驗(yàn)中心， 陜西 咸陽(yáng) 712046

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是當(dāng)今社會(huì)常見的代謝綜合征之一，現(xiàn)已成為嚴(yán)重影響全球成人甚至兒童健康最普遍的慢性肝病。全球NAFLD的綜合患病率為25.24%，其中南美和中東的患病率最高，非洲患病率最低[1]，而我國(guó)有29.2%的人口正遭受NAFLD的折磨[2]。NAFLD發(fā)病初期并無典型癥狀，如不加以控制使得病情持續(xù)惡化，最終發(fā)展為肝硬化并導(dǎo)致肝衰竭[3]，極大增加了肝病的致死率。目前尚無針對(duì)NAFLD的特異性藥物，治療NAFLD的方法主要以改變生活方式和調(diào)整飲食結(jié)構(gòu)為主[4]，對(duì)NAFLD癥狀的改善效果十分有限。近年來有研究[5]發(fā)現(xiàn)胰高血糖素樣肽1(glucagon-like peptide-1, GLP-1)能通過不同的作用機(jī)制來改善肝臟脂肪變性，并有減弱肝細(xì)胞氧化應(yīng)激和肝纖維化的作用。本文通過介紹GLP-1的產(chǎn)生、分解、效應(yīng)系統(tǒng)和NAFLD的作用關(guān)系，總結(jié)其防治NAFLD的機(jī)制，為深入研究GLP-1系統(tǒng)中的因子作為治療NAFLD的靶標(biāo)提供理論參考。

1 GLP-1系統(tǒng)

1.1 GLP-1的產(chǎn)生與分泌 GLP-1是一種含有31個(gè)氨基酸的胃腸道肽類激素，主要由腸道L細(xì)胞產(chǎn)生和分泌，并且L細(xì)胞的密度從十二指腸到結(jié)腸逐漸增加。腸道L細(xì)胞內(nèi)的胰高血糖素原基因翻譯后，經(jīng)前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素1或3加工產(chǎn)生甘氨酸延伸型GLP-1和酰胺化型GLP-1兩種GLP-1的生物活性形式[6]。GLP-1的分泌受營(yíng)養(yǎng)、神經(jīng)和內(nèi)分泌因子的刺激，富含脂肪、蛋白質(zhì)和碳水化合物食物的攝入是促GLP-1分泌的主要生理刺激因素[7]。

1.2 GLP-1的分解 GLP-1分泌后大多數(shù)會(huì)被細(xì)胞中廣泛存在的二肽基肽酶-4(DPP-4)迅速降解。DPP-4又被稱為CD26，是一種絲氨酸氨基肽酶，既能以膜結(jié)合的形式存在，也能以游離形式存在于血液中[8]，在腎臟、肝臟、胰腺、血管、腸道和大腦等器官中均有表達(dá)[9]。餐后的GLP-1在分泌后通過血液循環(huán)或者局部彌散的方式作用于靶細(xì)胞。然而，由于DPP-4的降解作用，能到達(dá)肝門靜脈的活性GLP-1不足25%，血漿中循環(huán)的GLP-1大多是降解后的GLP-1[10]。

1.3 GLP-1受體及其效應(yīng) GLP-1通過與其靶細(xì)胞上的受體(GLP-1R)結(jié)合而發(fā)揮生物學(xué)作用，GLP-1R大量存在于腸道、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、胰島α和β細(xì)胞中，在肺、心臟、腎臟、血管和外周神經(jīng)系統(tǒng)也有GLP-1R的表達(dá)[11]。GLP-1R是由463個(gè)氨基酸構(gòu)成的G蛋白偶聯(lián)受體，有7個(gè)跨膜螺旋，具有一個(gè)C端細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域和一個(gè)N端細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域[12]。GLP-1通過其α螺旋和C-末端序列與GLP-1R的N端細(xì)胞外結(jié)構(gòu)域結(jié)合，然后通過GLP-1的N端殘基與受體的跨膜螺旋和胞外環(huán)結(jié)合[13]。當(dāng)GLP-1與細(xì)胞表面的受體結(jié)合后，GLP-1R通過激活G蛋白并產(chǎn)生環(huán)磷酸腺苷(cAMP)[13]將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)部。GLP-1R至少可以與4種不同形式的內(nèi)源性和外源性GLP-1類似物結(jié)合，是開發(fā)治療NAFLD藥物的重要靶點(diǎn)。

2 GLP-1系統(tǒng)與NAFLD的防治

2.1 GLP-1對(duì)NAFLD的防治 GLP-1可以增加肝細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性，并通過氧化作用增強(qiáng)脂質(zhì)的代謝，減少脂肪酸流入肝細(xì)胞[14]，抑制了NAFLD的形成和發(fā)展。同時(shí)，GLP-1能提高肝細(xì)胞中cAMP的水平，進(jìn)而促進(jìn)腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)的磷酸化，通過刺激脂肪酸氧化來逆轉(zhuǎn)肝臟脂肪變性[15]。GLP-1在改善肝臟脂肪變性的同時(shí)也可以減弱肝內(nèi)炎癥反應(yīng)，GLP-1通過線粒體的自噬作用抑制NOD樣受體蛋白3炎癥小體誘導(dǎo)的肝細(xì)胞凋亡，從而抑制單純性脂肪肝向非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的轉(zhuǎn)變，阻止NAFLD的惡化[16]。

2.2 DPP-4與NAFLD的防治

GLP-1在腸道產(chǎn)生后會(huì)迅速被DPP-4分解從而失去生物學(xué)活性，因此控制DPP-4對(duì)GLP-1的降解速度就成為調(diào)節(jié)GLP-1效應(yīng)時(shí)長(zhǎng)的關(guān)鍵。DPP-4抑制劑可以使DPP-4失活，減緩對(duì)GLP-1的降解作用，從而提高內(nèi)源性GLP-1的水平[17]。臨床研究[18]發(fā)現(xiàn)，DPP-4抑制劑替格列汀能降低NAFLD患者的體質(zhì)量并改善NAFLD。除替格列汀之外，DPP-4抑制劑類藥物如西格列汀和利格列汀等，也能改善患者的脂質(zhì)代謝和肝炎癥反應(yīng)，但DPP-4抑制劑對(duì)NAFLD的防治機(jī)理尚未被闡明。

2.2.1 DPP-4抑制劑調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的機(jī)制 脂質(zhì)代謝紊亂導(dǎo)致肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過度蓄積是形成NAFLD的前提，而固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding proteins，SREBP)是調(diào)節(jié)肝細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)蓄積的重要因子，脂肪酸合酶(fatty acid synthase，F(xiàn)AS)是脂肪酸合成的關(guān)鍵酶。研究[19]表明，DPP-4抑制劑可減少肝臟中SREBP-1c的mRNA表達(dá)，進(jìn)而降低硬脂酰CoA去飽和酶-1(stearoyl-CoA desaturase-1，SCD-1)和FAS等基因的表達(dá)，阻止了脂肪酸和甘油三脂(TG)的生成，緩解肝臟脂質(zhì)代謝紊亂。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[20]證實(shí)，DPP-4抑制劑也可以通過激活由高脂飲食所抑制的AMPK/SIRT1(沉默信息調(diào)節(jié)因子)通路，下調(diào)其下游靶基因乙酰輔酶A羧化酶和肉毒堿-棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1的轉(zhuǎn)錄水平，降低游離脂肪酸的合成。最近的研究[21-22]發(fā)現(xiàn)，DPP-4抑制劑能通過調(diào)控圍脂滴蛋白2(perilipinin-2，PLIN2)的翻譯、蛋白穩(wěn)定性或蛋白降解速率，抑制由脂毒性介導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致的肝細(xì)胞凋亡，進(jìn)而減輕肝臟脂肪變性。

2.2.2 DPP-4抑制劑對(duì)肝臟炎癥和纖維化的防治機(jī)理 DPP-4抑制劑類藥物顯示出了對(duì)NASH治療的巨大潛力[23-24]。替格列汀可顯著抑制TGFβ1和單核細(xì)胞趨化蛋白1等促炎因子標(biāo)志物mRNA的表達(dá)，減少TNF相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體受體2介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，起到保護(hù)肝細(xì)胞，減輕肝臟炎癥的作用[25]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[26]證實(shí)，DPP-4抑制劑通過下調(diào)M1型巨噬細(xì)胞標(biāo)志物和上調(diào)M2型巨噬細(xì)胞標(biāo)志物mRNA的表達(dá)，減少肝臟中浸潤(rùn)巨噬細(xì)胞的數(shù)量，顯著緩解了小鼠肝臟炎癥反應(yīng)。

肝星狀細(xì)胞(HSC)活化會(huì)產(chǎn)生α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)，α-SMA的過量表達(dá)會(huì)加重肝纖維化程度，是肝纖維化的標(biāo)志物。TNFα、TGFβ和血小板源性生長(zhǎng)因子(PDGF-BB)等細(xì)胞因子是活化HSC的關(guān)鍵因子，活化后的HSC合成過多的細(xì)胞外基質(zhì)導(dǎo)致肝纖維化[27]。DPP-4抑制劑可通過減弱MAPK/ERK1/2/Smad2/3信號(hào)通路并抑制核因子-κB (NF-κB)的核轉(zhuǎn)位，減少細(xì)胞外基質(zhì)的過多堆積以及肝內(nèi)結(jié)締組織的產(chǎn)生，與此同時(shí)下調(diào)促纖維化因子TNFα、TGFβ和PDGF-BB，并降低了纖維化標(biāo)志物α-SMA表達(dá)，進(jìn)而緩解了肝纖維化[28]。

2.3 GLP-1受體與NAFLD的治療

由于GLP-1受體激動(dòng)劑(GLP-1RA)既保有GLP-1的生物學(xué)效應(yīng)又能抵抗DPP-4的降解，所以在NAFLD藥物的開發(fā)中備受青睞。臨床研究[29-30]已經(jīng)提供了大量GLP-1RA改善肝臟脂質(zhì)代謝，緩解NASH和肝纖維化作用的證據(jù)。目前，已上市的GLP-1RA類藥物中被證實(shí)對(duì)于治療NAFLD有作用的包括艾塞那肽、利拉魯肽、杜拉魯肽、利西拉肽和索馬魯肽[31]。

2.3.1 GLP-1RA與脂質(zhì)代謝 首先，GLP-1RA可以通過多種信號(hào)通路直接或間接調(diào)節(jié)脂肪的合成與分解。GLP-1RA改善脂質(zhì)代謝的機(jī)制可能與過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)α的激活有關(guān)，PPARα活化后抑制叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1蛋白的磷酸化，降低了載脂蛋白CⅢ的合成和分泌，增強(qiáng)脂蛋白脂肪酶對(duì)TG的水解[32]。GLP-1RA還可通過增加PLIN和激素敏感性脂肪酶(HSL)的磷酸化來加速分解脂肪分子，當(dāng)PLIN被磷酸化時(shí)，HSL可以進(jìn)入脂滴內(nèi)加速脂肪降解[33]。SIRT1是肝臟調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵因子，GLP-1RA可以下調(diào)microRNA-124a水平，使甘油三酯脂肪酶和SIRT1的表達(dá)升高[34]，水解TG，降低肝臟中脂肪的合成量。除此之外，GLP-1RA還能誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子EB核易位并增加其下游靶蛋白組織蛋白酶B和溶酶體相關(guān)膜蛋白1的表達(dá)來激活溶酶體自噬，清除肝細(xì)胞內(nèi)的脂滴，減輕肝脂肪變性[35]。

其次，GLP-1RA可以通過減少氧化應(yīng)激和抑制肝細(xì)胞的凋亡來抑制肝脂肪變性。血管緊張素(angiotensin，Ang)Ⅱ可以激活由氧化應(yīng)激介導(dǎo)的線粒體功能障礙誘發(fā)NAFLD。GLP-1RA能激活A(yù)ng1～7并通過其受體拮抗由AngⅡ介導(dǎo)的線粒體障礙，促進(jìn)脂肪酸代謝，抑制肝細(xì)胞脂肪變性[36]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究[14]發(fā)現(xiàn)GLP-1RA通過3-磷脂酰肌醇激酶激活蛋白激酶B(p-Akt)，隨后p-Akt通過抑制脂肪酸氧化基因的表達(dá)，促進(jìn)肝細(xì)胞再生，抑制了NAFLD的發(fā)展。

2.3.2 GLP-1RA與肝臟炎癥和肝纖維化 GLP-1RA類藥物對(duì)NASH的抑制作用在臨床試驗(yàn)中得到了證明，NAFLD合并糖尿病的患者在服用GLP-1RA類藥物后血清中GGT和AST水平顯著降低[37-38]，索馬魯肽還能顯著降低肥胖導(dǎo)致NAFLD患者血清ALT和超敏C-反應(yīng)蛋白的水平，改善肝臟炎癥反應(yīng)[39-40]。動(dòng)物研究[41]證實(shí)，GLP-1RA在降低大鼠血清中丙二醛、AST和ALT水平的同時(shí)有效降低了肝臟中Toll樣受體4和NF-κB的水平，提示GLP-1RA通過抑制Toll樣受體4/NF-κB信號(hào)通路改善NAFLD誘導(dǎo)的肝臟炎癥反應(yīng)。GLP-1RA通過上調(diào)IκB(NF-κB抑制蛋白)家族mRNA的表達(dá)并抑制NF-κB從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的易位，減少TNFα、IL-1β和IL-6等促炎因子的釋放，逆轉(zhuǎn)由炎癥造成的肝細(xì)胞損傷[42]。進(jìn)一步研究[43]發(fā)現(xiàn)，GLP-1RA通過抑制NOD樣受體蛋白3炎癥小體的激活，增強(qiáng)細(xì)胞自噬/線粒體自噬，使IL-1β水平降低，減輕氧化應(yīng)激損傷，延緩肝臟炎癥的進(jìn)展。

臨床研究[44]發(fā)現(xiàn)，GLP-1RA類藥物在降低促炎細(xì)胞因子水平的同時(shí)還伴隨著NAFLD患者體內(nèi)肝纖維化標(biāo)志物水平的降低。GLP-1RA能促進(jìn)參與細(xì)胞凋亡的主要因子c-Jun氨基末端激酶(JNK)的磷酸化，激活JNK信號(hào)通路，通過抑制ERK磷酸化來阻斷ERK信號(hào)通路，進(jìn)而促進(jìn)活化的HSC凋亡[45]，阻止肝纖維化的發(fā)生和發(fā)展。還有研究[46]發(fā)現(xiàn)，GLP-1RA通過上調(diào)由Sestrin2介導(dǎo)的Nrf2/HO-1通路中相關(guān)因子的mRNA水平，降低丙二醛和TNFα含量，改善NAFLD導(dǎo)致的肝纖維化。此外，GLP-1RA還可以通過癌胚抗原相關(guān)細(xì)胞黏附分子1依賴途徑，有效抑制小鼠在飲食誘導(dǎo)下TGFβ-Smad2/Smad3促纖維化途徑的激活，抑制肝纖維化的進(jìn)一步發(fā)展[47]。

綜上所述，GLP-1系統(tǒng)能通過調(diào)節(jié)脂肪合成通路上相關(guān)基因及蛋白的表達(dá)減少肝臟脂肪堆積，減輕肝組織的脂肪變性，從而改善NAFLD癥狀。與此同時(shí)，GLP-1系統(tǒng)作用于多種信號(hào)通路降低肝臟中的炎癥反應(yīng)并抑制HSC的活化，阻止NAFLD向NASH和肝纖維化發(fā)展(圖1)。

注：ACC，乙酰輔酶A羧化酶；CPT1，肉毒堿-棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1；APO-CⅢ，載脂蛋白CⅢ；ECM，細(xì)胞外基質(zhì)；FoxO1，叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1；FFA，游離脂肪酸。

3 GLP-1系統(tǒng)治療NAFLD的問題與展望

首先，由于GLP-1在體內(nèi)的降解速度極快，大部分GLP-1在到達(dá)目標(biāo)組織前就已失去活性，導(dǎo)致體內(nèi)能發(fā)揮生物學(xué)作用的GLP-1只占其總量的少部分。最近有證據(jù)表明，GLP-1(9-36)和GLP-1(9-37)等GLP-1的非活性形式對(duì)肝臟有類似胰島素的作用。GLP-1的“非活性形式”實(shí)際上并非無活性，而是通過與不同于GLP-1R的其他細(xì)胞表面受體結(jié)合，以一種新的信號(hào)通路發(fā)揮作用[48]。今后的研究應(yīng)關(guān)注其他活性形式GLP-1的發(fā)現(xiàn)及其與靶點(diǎn)的相互作用，通過研究不同形式GLP-1對(duì)細(xì)胞的作用機(jī)理，為利用GLP-1系統(tǒng)治療NAFLD提供更多的可能。

其次，目前對(duì)肝細(xì)胞中是否表達(dá)GLP-1R存在一定的爭(zhēng)議，雖然一些研究稱已經(jīng)在肝細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了對(duì)胰島素敏感性有影響的GLP-1R，但也有研究的結(jié)論是肝臟中沒有GLP-1R的表達(dá)[49]。有研究[50]表明，GLP -1R在肝門附近的門靜脈壁上表達(dá)，由于GLP-1在肝門靜脈循環(huán)中被釋放，所以GLP -1R可能定位于門靜脈神經(jīng)末梢。盡管從未在肝臟中發(fā)現(xiàn)GLP-1R大量表達(dá)的現(xiàn)象，但是與其同源的胰高血糖素受體在人肝細(xì)胞中大量表達(dá)，胰高血糖素受體可能會(huì)介導(dǎo)GLP-1在肝臟中的效應(yīng)，肝臟中也可能存在潛在的GLP-1替代受體[51]。關(guān)于GLP-1R在肝臟中是否表達(dá)的問題仍需大量的實(shí)驗(yàn)研究來證實(shí)，這樣才能為深入研究GLP-1R激動(dòng)劑作為治療NAFLD的藥物提供確切靶點(diǎn)。GLP-1替代受體和GLP-1之間的作用關(guān)系是闡明GLP-1系統(tǒng)對(duì)NAFLD調(diào)節(jié)作用的一個(gè)全新的研究方向，可能為開發(fā)治療NAFLD藥物提供全新的思路。

最后，近年來發(fā)現(xiàn)的對(duì)防治NAFLD有效的藥物以往大都用于治療其他代謝類疾病，至今沒有專門用于治療NAFLD的靶向藥物。GLP-1RA因具有良好的安全性而有望成為治療NAFLD的潛在藥物，但是也會(huì)導(dǎo)致如惡心和腹瀉等副作用。同時(shí)，對(duì)于GLP-1RA治療NAFLD的臨床研究大多是小樣本，且觀測(cè)人群大多為2型糖尿病合并NAFLD的患者[52]，現(xiàn)在急需挑選潛在藥物針對(duì)NAFLD患者進(jìn)行更大規(guī)模的長(zhǎng)期、隨機(jī)、對(duì)照試驗(yàn)，提供更準(zhǔn)確的研究數(shù)據(jù)，加快NAFLD藥物的研發(fā)。

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：魯彤收集文獻(xiàn)，撰寫初稿；崔泓亮收集文獻(xiàn)，撰寫并修改論文；徐立負(fù)責(zé)課題設(shè)計(jì)，資料分析，擬定寫作思路，指導(dǎo)撰寫和修改文章并最后定稿。