部分植物性天然產(chǎn)物在非酒精性脂肪肝中的研究進(jìn)展

管玲玲 張恒 門秀麗

華北理工大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院(河北省慢性疾病重點實驗室) 河北唐山 063210

非酒精性脂肪肝疾病(Non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)是一種嚴(yán)重的慢性代謝性疾病，也是當(dāng)今世界范圍內(nèi)慢性肝病最常見的病因之一，其特征是肝實質(zhì)細(xì)胞中脂肪堆積增加[1]，發(fā)病機制復(fù)雜，通常與氧化應(yīng)激、炎癥和膠原纖維組織以及胰島素抵抗密切相關(guān)。進(jìn)行性NAFLD從簡單的脂肪堆積發(fā)展為非酒精性脂肪性肝炎，進(jìn)而形成肝膠原纖維組織，最后發(fā)展為肝硬化，成為導(dǎo)致肝移植最常見的肝臟疾病[2]。目前已有一些預(yù)防或治療NAFLD的藥物研究，但尚無經(jīng)美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)認(rèn)證的、已顯示出顯著療效或長期安全性的藥物；近年來，越來越多的研究集中在開發(fā)天然植物治療NAFLD，因其具有的潛在的抗炎、抗氧化、抗糖尿病、胰島素增敏、抗肥胖、降血脂和保肝等特性，已成為治療肝臟疾病包括非酒精性脂肪肝(Non-alcoholic fatty liver，NAFL)的重要療法[3]。最近的研究表明：水果、香料、茶、咖啡和其他植物及其生物活性化合物，如白藜蘆醇、花青素、姜黃素和茶多酚等物質(zhì)可以通過改善肝脂肪變性、氧化應(yīng)激、炎癥、腸道菌群失調(diào)和細(xì)胞凋亡，以及調(diào)節(jié)自噬來緩解 NAFLD[4]。另外，臨床試驗證實了植物性食物對脂肪肝患者的有益作用?？傊承┲参镄允称肥蔷哂蓄A(yù)防和緩解NAFLD的生物活性化合物的天然來源。

1 NAFLD發(fā)病機制研究

NAFLD是指在沒有過量飲酒的情況下，超過5%的肝細(xì)胞有脂肪蓄積(肝臟脂肪變性)，主要以甘油三酯為主，這是由于調(diào)節(jié)肝臟中脂肪合成的穩(wěn)態(tài)機制發(fā)生了異常。NAFLD是全世界最為普遍的肝臟疾病，影響全球約 17 億人，相當(dāng)于全球人口的 25%[5]。在中國，近幾十年來 NAFLD的患病率從18% 急劇增加到 29%[6]。NAFLD發(fā)病分為四個階段：第一階段是肝臟脂肪沉積，也稱為NAFL；第二階段是非酒精性脂肪性肝炎(Non-alcoholic steatohepatitis，NASH)，其特征是肝臟脂肪沉積過多和炎癥；第三階段是持續(xù)性肝臟炎癥(肝炎)導(dǎo)致肝臟瘢痕組織形成，此階段稱為膠原纖維組織；第四階段是肝硬化，是 NAFLD 的一種嚴(yán)重形式，其中膠原纖維組織取代了大部分肝細(xì)胞，因此肝細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能受到損害，最終導(dǎo)致肝衰竭[7]。

代謝相關(guān)脂肪性肝病是一種復(fù)雜和具備不同病因的異質(zhì)性表型，起因于環(huán)境因素、飲食、生活方式、代謝和遺傳因素之間的動態(tài)相互作用，涉及多個器官和腸道微生物群之間的串?dāng)_[8]。從機制上看，氧化應(yīng)激、肝臟炎癥、線粒體功能障礙、促炎細(xì)胞因子失衡、膠原纖維組織、胰島素抵抗、高胰島素血癥、血漿游離脂肪酸、脂肪肝和肝細(xì)胞損傷是支持NAFLD和膠原纖維組織發(fā)生的病理機制。目前認(rèn)為該疾病是由于高能量攝取、久坐的生活方式等導(dǎo)致脂肪酸輸入/輸出平衡失調(diào)，從而導(dǎo)致肝臟脂質(zhì)過度積累[9]。肝臟中游離脂肪酸的增加與高能量飲食、脂肪組織的脂解能力增加和肝臟從頭脂肪生成增加有關(guān)，此時脂肪酸的氧化和極低密度脂蛋白(Very low density lipoprotein，VLDL)分泌相關(guān)的輸出機制不足以抵償甘油三酯的積累[10]。脂肪變性之后是氧化應(yīng)激導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化和炎癥。研究表明肝臟中的飽和脂肪酸會引起肝細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)的脂毒性以及線粒體紊亂引起的脂質(zhì)氧化反應(yīng)[11]。此外，富含飽和脂肪、精制碳水化合物和含糖飲料的高能量飲食及腸道微生物菌群與NAFLD發(fā)病機制密切相關(guān)。NAFLD 患者的不良飲食可能會導(dǎo)致短鏈脂肪酸 (Short-chain fatty acid，SCFA) 產(chǎn)量低、腸道通透性增加以及腸道細(xì)菌或其產(chǎn)物易位至肝臟相關(guān)的微生物群發(fā)生變化，包括生態(tài)失調(diào)引起的腸道內(nèi)皮屏障功能失調(diào)，允許細(xì)菌成分易位從而促進(jìn)炎癥的發(fā)生。此外，腸道微生物群產(chǎn)生的各種代謝物可能會影響肝臟，從而調(diào)節(jié)NAFLD 的易感性[12]。

目前，有研究表明 NAFLD與代謝綜合征相關(guān)的每個危險因素之間均有較強的相關(guān)性，尤其是肥胖、2型糖尿病(T2DM )和血脂異常[13]。肥胖被認(rèn)為是NAFLD的主要危險因素，因為體重指數(shù) (BMI) 和腰圍與NAFLD的存在和疾病進(jìn)展呈正相關(guān)[14]。此外，T2DM與NAFLD的進(jìn)展密切相關(guān)，事實上超過50%的T2DM患者患有NAFLD[15]。

另有研究表明，幾個重要信號通路的紊亂在NAFLD 的進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用，如腺苷 5'-單磷酸激活蛋白激酶 (AMPK)、沉默調(diào)節(jié)蛋白抗原1 (sirtuin 1 /SIRT1)、過氧化物酶體增殖物激活受體 (PPAR)等。因此，通過調(diào)控NAFLD相關(guān)的重要通路是減輕NAFLD的重要途徑[16-18]。

2 植物性食物與 NAFLD 關(guān)系的流行病學(xué)證據(jù)

流行病學(xué)的研究顯示以植物為基礎(chǔ)的高纖維、低脂肪的食品與NAFLD的改善成正相關(guān)[19]。一項基于2130名NAFLD患者的前瞻性隊列研究，通過4年隨訪發(fā)現(xiàn)， 較多的食用水果和蔬菜可降低女性患NAFLD的風(fēng)險[20]。一項針對2687名受試者的前瞻性研究表明，番茄紅素的較高攝入能改善中老年人的NAFLD[21]。此外，還有研究表明，攝入大蒜和洋蔥等可以降低NAFLD的風(fēng)險[22]。同樣，一項涉及91436名受試者的研究表明，咖啡消費量的增加與韓國男性患NAFLD的風(fēng)險降低有關(guān)?；仡櫺詸M斷面研究評估了NAFLD患者的咖啡攝入量，結(jié)果表明每天喝兩杯以上的咖啡可以降低肝臟的脂肪蓄積[23]。另外，一項基于58名患者的橫斷面研究表明，包含全谷物和豆類等其他植物性食物的飲食模式也可以降低NAFLD的風(fēng)險[24]。其他涉及1639名參與者的橫斷面研究報告稱，攝入全谷物可以降低NAFLD的風(fēng)險[25]。一項基于23529名參與者的大型橫斷面研究表明，攝入不溶性膳食纖維(一種廣泛存在于全谷物中的非淀粉多糖)與NAFLD的風(fēng)險呈負(fù)相關(guān)[26]?？傊?，根據(jù)流行病學(xué)研究結(jié)果，多種植物性食物(如大蒜、洋蔥和全谷物)及其生物活性成分(如不溶性膳食纖維)有利于降低患者非酒精性脂肪肝的風(fēng)險。

3 植物性食品中與NAFLD 相關(guān)的有益生物活性化合物

近年來的研究表明，多種植物性生物活性化合物和植物化學(xué)成分以及植物性食品如多酚、類胡蘿卜素等，可通過多種機制來預(yù)防和改善NAFLD[27]。研究NAFLD相關(guān)的有益生物活性化合物的潛在作用機制，以促進(jìn)抑制NAFLD發(fā)生進(jìn)展的新型治療化合物的開發(fā)。

3.1多酚 水果和蔬菜富含多酚，天然多酚是蔬菜中含有的一類異質(zhì)多酚化合物，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述：類黃酮和非類黃酮包括白藜蘆醇、花青素、姜黃素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、槲皮素、香豆雌酚等。大多數(shù)多酚類化合物具有很強的抗氧化性能，這些化合物的有益作用與其抗氧化特性有關(guān)，可以抑制氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化，防止肝細(xì)胞損傷，減少炎癥。有研究發(fā)現(xiàn)在血清和肝臟中添加不同的多酚后，超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase， SOD)、氧化氫酶(Catalase，CAT)、還原型谷胱甘肽(Glutathione，GSH)和谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathion peroxidase，GpX)等抗氧化酶均升高；另有研究發(fā)現(xiàn)多酚通過降低促凋亡基因B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2，bcl-2)和bax蛋白的表達(dá)起到抗炎作用。上述結(jié)果表明不同的多酚具有較高的抗氧化能力，因此即使在NAFLD發(fā)病時也可能對疾病的進(jìn)展有抑制作用。此外，許多多酚也對肝臟和肝外葡萄糖、脂質(zhì)體內(nèi)平衡產(chǎn)生多種有益作用，可以調(diào)節(jié)脂類相關(guān)的代謝過程，包括從頭合成脂類、脂類積累和脂類氧化等。然而，不同類型的多酚可能涉及不同的調(diào)控靶點和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。有文獻(xiàn)還表明多酚除了具有抗氧化、抗炎、改善脂質(zhì)、糖類和氨基酸代謝等作用外，尚具有抑制血小板聚集、改善內(nèi)皮素功能等治療作用[28-31]。因此，各種多酚通過不同的機制在NAFLD的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。

白藜蘆醇是一種廣泛存在于葡萄等水果中的有益生物活性化合物，屬于天然酚類二苯乙烯，具有許多有益特性。白藜蘆醇可以預(yù)防肝脂肪變性甚至改善膠原纖維組織，還可以改善胰島素抵抗[32]。鑒于白藜蘆醇對NAFLD的抑制作用，目前的研究多集中在其與SIRT1相關(guān)通路的相互作用上，有研究表明，白藜蘆醇作為 SIRT1 的天然激活劑，通過誘導(dǎo)腺苷酸活化蛋白激酶(AMP activated protein kinase，AMPKα)-SIRT1通路抑制核因子活化B細(xì)胞κ輕鏈增強子(Nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells，NF-κB)炎癥通路從而改善小鼠脂肪肝。此外，Khaleel等[33]的研究表明，白藜蘆醇可能通過三種不同的機制阻止NAFLD的發(fā)展，并顯著恢復(fù)對胰島素的敏感性。花青素(Anthocyanin，ACN)是一組水溶性黃酮類化合物，大多數(shù)漿果，尤其是黑漿果富含花青素和原花青素。據(jù)報道花青素可減少肝臟脂質(zhì)積累，并可能抵消氧化應(yīng)激和肝臟炎癥，具有改善胰島素抵抗、肝損傷和NAFLD臨床進(jìn)展的生物學(xué)作用[34]。Song等[35]使用櫻桃花青素提取物作為補充來治療由高脂肪飲食引起的小鼠肝脂肪變性，對其肝組織的芯片分析顯示，在氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)信號通路、類固醇生物合成、脂肪酸代謝和不飽和脂肪酸生物合成等16個通路中富集的1119個基因的基因表達(dá)發(fā)生了差異。Wang等[36]〗利用從黑莓、野生藍(lán)莓、草莓和苦果中提取的花青素，發(fā)現(xiàn)不同的花青素對油酸誘導(dǎo)的肝脂肪變性小鼠的作用存在顯著差異。

此外，一些香料也具有改善NAFLD的作用。例如姜黃素是一種從姜黃中提取的天然多酚化合物。姜黃素具有抗氧化、抗炎和保肝等多種生物活性，隨機對照試驗的系統(tǒng)評價和劑量反應(yīng)薈萃分析表明，姜黃素可以改善NAFLD患者的內(nèi)臟脂肪和腹部肥胖[37]。大蒜素是一種來自大蒜水提取物的生物活性成分，可以降低酒精性肝脂肪變性小鼠腸道微生物群的豐度，如克里斯滕菌科和瘤胃球菌科，使肝臟甘油三酯水平降低[38]。

此外，一些來自茶葉的有益生物活性化合物也具有減輕NAFLD的作用。茶多酚是從茶葉中提取的生物活性化合物，主要包括兒茶素等酚類化合物。兒茶素具有改善氧化應(yīng)激、炎癥、糖尿病和肥胖等多種生物學(xué)效應(yīng)，且兒茶素還具有調(diào)節(jié)脂肪組織和肝臟等代謝組織的功能。表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯 (EGCG) 是茶中含量最豐富的兒茶素，可以有效調(diào)節(jié)能量代謝、脂質(zhì)氧化和胰島素抵抗。因此，茶多酚可被用于調(diào)節(jié)NAFLD患者代謝綜合征的潛在輔助療法[32]。

其他植物，如紅景天、水飛薊和人參等是功能性食品或具有抗NAFLD作用的傳統(tǒng)草藥。紅景天苷是來自紅景天的天然酚類次級代謝產(chǎn)物，具有改善脂質(zhì)代謝和抗氧化活性[39]。水飛薊素是從水飛薊中提取的親脂性活性復(fù)合物，并含有多種黃酮木脂素，保肝作用顯著。人參皂苷是從人參中提取的無定形化合物，可以通過影響下丘腦腹內(nèi)側(cè)核來抑制食欲，同時抑制腸道對脂肪的吸收[38]。

除了上述已被廣泛研究的多酚類化合物外，研究人員還在多種植物中發(fā)現(xiàn)了許多對NAFLD治療有益的天然多酚，包括從迷迭香中分離出的迷迭香酸、覆盆子酮、桂皮素、楊梅素等。

3.2類胡蘿卜素 類胡蘿卜素是一類由數(shù)百個相關(guān)分子組成的萜類化合物，是一種黃到紅的類異戊二烯色素[39]。植物、藻類等光合植物、原生生物和細(xì)菌以及一些異養(yǎng)細(xì)菌和真菌都能合成這些色素。類胡蘿卜素分為兩類，即含氧的葉黃素和不含氧的胡蘿卜素，這取決于其中是否存在氧分子。由于葉黃素和胡蘿卜素的結(jié)構(gòu)中都含有共軛雙鍵，它們通過轉(zhuǎn)移電子具有很高的還原能力，這使得類胡蘿卜素具有抗氧化的特性。此外，眾所周知，類胡蘿卜素能產(chǎn)生抗炎反應(yīng)，因此，攝入類胡蘿卜素可預(yù)防NAFLD的發(fā)生[40-41]。

番茄紅素是從番茄中提取的一種不具有維生素原A活性的脂溶性類胡蘿卜素，肝臟是番茄紅素的主要儲存地之一[40]，番茄紅素可以改善氧化應(yīng)激和炎癥狀態(tài)，調(diào)節(jié)代謝過程和肝功能[42]。除了抗氧化作用外，類胡蘿卜素還可以調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化，從而阻止NASH的進(jìn)展[43]。一項在不同的嚙齒動物模型(包括大鼠、小鼠和沙鼠)中進(jìn)行的研究發(fā)現(xiàn)，通過不同的方法補充番茄紅素，發(fā)現(xiàn)其在改善肝臟脂肪變性和炎癥方面均有有益的效果，且肝臟抗氧化狀態(tài)也得到提升[44]。綜上所述，番茄紅素對肝臟有預(yù)防NAFLD的有益作用，這可能是由其抗氧化作用。

蝦青素(Astaxanthin，ASTX)是主要來源于微生物和海洋生物的抗氧化應(yīng)激天然類胡蘿卜素，主要存在于蝦、蟹、鮭魚、藻類和其他海洋生物中[45]，由于其特殊的具有親水和親脂的特性化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以直接進(jìn)入細(xì)胞，撲滅活性氧和自由基。因此具有很強的抗氧化活性，其抗氧化功能是維生素E的500倍。蝦青素可以通過防止氧化應(yīng)激來保護(hù)線粒體，被認(rèn)為是防治NASH和抑制膠原纖維組織的重要化合物[46]。有研究表明蝦青素可降低高脂飼料喂養(yǎng)小鼠的脂質(zhì)積累并誘導(dǎo)能量消耗[47]。Wu L等[48]還發(fā)現(xiàn)蝦青素可通過上調(diào)成纖維細(xì)胞生長因子21(Fibroblast growth factors21，F(xiàn)GF21)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活子1α(Peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1α，PGC-1α)通路減輕NAFL患者的肝損傷和線粒體功能障礙。同時，Kim B等[49]發(fā)現(xiàn)蝦青素能夠降低高脂(HF)/高蔗糖(HS)飲食誘導(dǎo)小鼠肝脂滴形成、巨噬細(xì)胞浸潤、炎癥和膠原纖維組織。 Ni等[50]報道，添加蝦青素顯著降低HF/HC飼糧小鼠肝臟中f4 /80陽性細(xì)胞的數(shù)量和促炎細(xì)胞因子的表達(dá)。

3.3其他有益生物活性化合物 此外，還有一些生物活性化合物，如咖啡酸、葫蘆巴堿、omega-3多不飽和脂肪酸、異硫氰酸酯等，由于其具有改善肝臟甘油三酯代謝、氧化應(yīng)激和膠原纖維組織進(jìn)展的特性，有益于保護(hù)肝功能。因此，這些化合物與NAFLD的治療密切相關(guān)[51]。

4 結(jié)論

綜上所述，NAFLD是世界范圍內(nèi)存在的日益嚴(yán)重的健康問題，患病率達(dá)25%[5]。在NAFLD發(fā)病過程中，脂質(zhì)積累、胰島素抵抗、氧化應(yīng)激、炎癥、脂毒、肝細(xì)胞凋亡和膠原纖維組織等多種損傷均可誘發(fā)肝臟損傷。有研究表明，抑制一種或多種損傷可防止NAFLD的發(fā)展，然而目前尚缺乏FDA批準(zhǔn)的治療NAFLD的藥物。改善生活方式如增強鍛煉或改變飲食方式以最終減輕體重仍然是NAFLD最有效的治療方法[52]。然而，這些非醫(yī)療的治療手段對于一般患者來說難以堅持。全世界范圍內(nèi)每年新增NAFLD患者數(shù)百萬，而且患病人數(shù)仍在逐年增加[53]，因此迫切需要開發(fā)治療NAFLD的藥物。增加植物性食物攝入量的健康飲食模式可以降低患NAFLD的風(fēng)險，其機制可能與改善肝脂肪變性、氧化應(yīng)激、炎癥、腸道菌群失調(diào)、細(xì)胞凋亡、自噬和乙醇代謝有關(guān)[54-55]，且已有幾項臨床試驗證實了植物性食物對NAFLD的保護(hù)作用[56]。本文綜述了植物性食品中多酚、類胡蘿卜素等有益生物活性化合物對NAFLD發(fā)生的保護(hù)作用。歸納了各種多酚在NAFLD發(fā)病機制中發(fā)揮作用的不同的機制，包括抗氧化、抗炎，改善脂質(zhì)、糖類和氨基酸代謝。 而類胡蘿卜素對NAFLD的保護(hù)作用主要通過其抗氧化、降脂、抗炎、抗膠原纖維組織和胰島素增敏特性介導(dǎo)的。盡管植物性食物及其生物活性化合物在NAFLD 患者中的實際應(yīng)用耐受性良好，但安全有效劑量有待進(jìn)一步證實。未來需要對更多植物性食品進(jìn)行研究以預(yù)防或治療NAFLD，并進(jìn)一步對其主要生物活性化合物進(jìn)行分離和鑒定。