調(diào)控炎癥的脂肪因子在非酒精性脂肪性肝病中的作用機制

王羽潔，李連喜

(上海交通大學附屬第六人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科 上海市糖尿病研究所 上海市糖尿病臨床醫(yī)學中心上海市內(nèi)分泌代謝疾病臨床醫(yī)學中心 上海市糖尿病重點實驗室，上海 200233)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一種肝臟慢性代謝性疾病，表現(xiàn)為非飲酒過量患者肝臟中脂肪異常累積，包括非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、脂肪性肝纖維化和肝硬化在內(nèi)的一系列疾病進程，是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)。流行病學調(diào)查顯示，2020年NAFLD在中國的患病率已達29.88%[1]。NAFLD的發(fā)病機制尚未闡明，目前得到廣泛認可的“多重打擊學說”認為，胰島素抵抗是觸發(fā)NAFLD的“首次打擊”，使肝細胞非酯化脂肪酸水平升高，導致單純性脂肪變性，而包括遺傳及表觀遺傳因素、炎癥因子、脂肪因子、腸道菌群等因素在內(nèi)的多重平行打擊的不斷累積，促使疾病向NASH甚至更晚期的階段進展[2-3]。

脂肪組織不僅可貯存多余能量，也是重要的內(nèi)分泌器官，可分泌數(shù)百種被稱為脂肪因子的生物活性肽和蛋白質(zhì)，對脂肪組織及全身各器官產(chǎn)生重要影響，尤其是肝臟[4]。越來越多的研究表明，與健康人相比，NAFLD患者體內(nèi)的脂肪因子水平發(fā)生變化，脂肪因子通過調(diào)節(jié)NAFLD中的肝臟慢性炎癥而在疾病的發(fā)生與進展中發(fā)揮重要作用[5-7]，脂肪因子由此成為近年的研究熱點，也被認為是NAFLD治療的潛在靶點。現(xiàn)就脂肪因子在NAFLD發(fā)生與進展過程中對肝臟炎癥的調(diào)控作用及其機制進行綜述。

1 脂肪因子的分類和作用

根據(jù)在炎癥反應中所起的作用不同，脂肪因子可分為抗炎脂肪因子和促炎脂肪因子兩大類，抗炎脂肪因子主要包括脂聯(lián)素、補體成分C1q/腫瘤壞死因子相關蛋白(C1q/tumor necrosis factor-related proteins，CTRPs)家族、分泌型卷曲相關蛋白5(secreted frizzled-related protein 5，SFRP5)、內(nèi)臟脂肪特異性絲氨酸蛋白酶抑制因子(visceral adipose tissue-derived serine protease inhibitor，vaspin)等，而促炎脂肪因子主要包括瘦素、趨化素、內(nèi)脂素、抵抗素、視黃醇結合蛋白4(retinol binding protein 4，RBP4)、艾帕素等。這些主要由脂肪組織合成并分泌的脂肪因子可通過內(nèi)分泌的方式對肝臟的胰島素敏感性和脂質(zhì)代謝產(chǎn)生影響，間接影響與NASH密切相關的氧化應激、炎癥、纖維化和凋亡相關信號通路[2]；同時，脂肪因子也可直接激活或抑制相關信號通路，對炎癥和纖維化等過程產(chǎn)生影響，從而影響NAFLD的疾病進程。

2 抗炎脂肪因子在NAFLD中的作用

抗炎脂肪因子對NAFLD的發(fā)生和進展起抑制作用。脂聯(lián)素、CTRPs、SFRP5、vaspin等抗炎脂肪因子一方面通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和減輕脂肪組織炎癥等作用減輕胰島素抵抗(NAFLD發(fā)病中的關鍵致病因素)，進而減輕NAFLD的發(fā)病；另一方面通過改善肝細胞氧化應激狀態(tài)、減輕肝細胞凋亡、減少促炎性細胞因子釋放、抑制肝星狀細胞的活化等途徑而減輕肝臟炎癥與纖維化，從而延緩NAFLD的發(fā)生及發(fā)展。

2.1脂聯(lián)素 脂聯(lián)素是人體中含量最豐富的脂肪因子，是一種由脂肪細胞分泌的單體糖蛋白，可被修飾為不同分子量的多聚體亞型進入血液循環(huán)，包括低分子量的三聚體、中分子量的六聚體和高分子量的12～32聚體亞型，其中高分子量亞型被認為是三者中最具生物活性的一種[8]。

脂聯(lián)素通過結合脂聯(lián)素受體1和脂聯(lián)素受體2及其下游的銜接蛋白磷酸酪氨酸相互作用 PH結構域和亮氨酸拉鏈在肝臟發(fā)揮作用，脂聯(lián)素受體1或脂聯(lián)素受體2通過與銜接蛋白磷酸酪氨酸相互作用 PH結構域和亮氨酸拉鏈的相互作用，激活AMP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)以及過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)α信號通路，并與胰島素信號通路產(chǎn)生串擾，改善肝臟的胰島素敏感性，促進肝臟脂肪酸氧化，減少肝臟脂質(zhì)積聚[9-10]。在肝臟激活的脂聯(lián)素受體2對炎癥的發(fā)展有著直接影響，該受體通過激活AMPK和PPARα信號通路，抑制腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α、白細胞介素(intertleukin，IL)-6、γ干擾素等促炎性細胞因子以及活性氧的釋放，發(fā)揮抗炎活性[11]。脂聯(lián)素可通過激活AMPK/c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)/胞外信號調(diào)節(jié)激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)1/2抑制核因子κB信號通路和活性氧的產(chǎn)生，從而抑制棕櫚酸酯介導的核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)炎癥小體的激活，起到肝保護作用[12]。肝星狀細胞活化是肝臟纖維化中的核心環(huán)節(jié)[3]，脂聯(lián)素通過多種機制抑制肝星狀細胞的活化，從而發(fā)揮強大的抗肝臟纖維化的作用。Tardelli等[13]的研究指出，脂聯(lián)素可調(diào)節(jié)肝星狀細胞中水-甘油通道蛋白3的表達，以增加其甘油攝取，上調(diào)脂肪合成相關基因的表達，從而誘導肝星狀細胞處于靜止狀態(tài)；另外，脂聯(lián)素可通過上調(diào)人第10號染色體缺失的磷酸酶及張力蛋白同源基因活性最終抑制激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)通路[14]，為脂聯(lián)素對肝星狀細胞活化和肝纖維化的抑制作用提出了可能的新解釋。脂聯(lián)素可通過多種機制直接或間接地發(fā)揮抗炎抗纖維化的肝保護作用，延緩NAFLD向更晚期的疾病階段進展，或可成為治療這一疾病的潛在靶標。

2.2CTRPs CTRPs是2004年新發(fā)現(xiàn)的一種脂肪因子家族，該家族包含15個成員，與脂聯(lián)素同屬于補體成分C1q/TNF超家族，CTRP1～15雖然與脂聯(lián)素具有相似的結構和生化特性[15]，但兩者在NAFLD中的作用并不完全一致。大部分研究表明，CTRPs具有抗脂肪變性及抗炎抗纖維化的作用，其中CTRP1～3、CTRP5和CTRP12均參與肝臟脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)[16-20]，CTRP3還可通過抑制Notch-1/Jadded-1信號通路抑制肝星狀細胞中轉(zhuǎn)化生長因子(transforming growth factor，TGF)-β1/Smad通路的活化，進而抑制肝星狀細胞的增殖、遷移以及細胞外基質(zhì)蛋白的表達，從而起到抑制肝纖維化的作用[21-22]。CTRP9作為脂聯(lián)素最接近的類似物，可通過AMPK信號通路介導的自噬作用減輕肝細胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和細胞凋亡[23]，表現(xiàn)出與脂聯(lián)素相似的肝臟保護作用。但也有研究得出了相反的結論，Wolf等[24]的研究表明，高脂飲食喂養(yǎng)的CTRP3敲除小鼠的肝臟和脂肪中IL-6水平顯著升高，但促纖維化因子TGF-β1的表達及其血清水平降低，而與對照小鼠相比，其肝纖維化程度并未顯示出明顯差異。在肥胖背景下，CTRP7的缺乏可減輕高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的肝細胞氧化應激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，從而改善高脂飲食喂養(yǎng)小鼠的胰島素抵抗和葡萄糖耐量，減少肝纖維化和脂肪組織炎癥[25]。CTRPs蛋白家族成員眾多，關于其他蛋白成員是否在NAFLD發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用以及發(fā)揮何種作用仍須進一步研究。

2.3SFRP5 SFRP5由白色脂肪組織中的脂肪細胞產(chǎn)生和分泌，并在肥胖嚙齒類動物中表達降低[26]。脂肪組織中的SFRP5可通過抑制Wnt5a/JNK信號通路的非經(jīng)典型激活改善脂肪組織炎癥和胰島素抵抗，發(fā)揮抗炎作用[26]。在肝臟中，SFRP5同樣發(fā)揮顯著的抗炎作用。動物實驗表明，重組SFRP5可下調(diào)IL-1β、IL-6、TNF-α和單核細胞趨化蛋白1的表達，抑制庫普弗細胞活化，從而改善肝臟脂肪變性和炎癥水平[27]。Zhang等[28]發(fā)現(xiàn)，SFRP5可被微RNA(microRNA，miRNA/miR)-21-5p下調(diào)，激活PPARγ可通過抑制miR-21-5p的表達上調(diào)SFRP5的表達，從而減輕NASH小鼠模型的肝臟炎癥和氧化應激水平。此外，SFRP5可通過抑制Wnt5a/卷曲蛋白2信號通路抑制小鼠肝星狀細胞活化，從而改善小鼠肝纖維化[29]。

2.4vaspin vaspin是一種新型的胰島素增敏脂肪因子，其水平在肥胖的糖尿病大鼠中隨體重和胰島素抵抗程度的增加而增加，而隨著糖尿病的進展，vaspin分泌逐漸減少[30]。vaspin可促進脂肪細胞和肝細胞中胰島素介導的胰島素受體底物/PI3K/Akt信號通路，從而改善胰島素抵抗，并可促進脂肪細胞分化[31-32]。此外，vaspin可通過抑制核因子κB通路抑制細胞因子誘導的脂肪細胞和肝細胞炎癥，降低瘦素、抵抗素、TNF-α和IL-6的表達，發(fā)揮抗炎作用[30-31,33]。

抗炎脂肪因子通過上述一系列作用機制的調(diào)節(jié)，在NAFLD的發(fā)生與進展過程中發(fā)揮著強有力的肝臟保護作用。通過干預增加NAFLD患者體內(nèi)此類脂肪因子的水平，或針對其受體設計相應藥物或可成為NAFLD的潛在治療方法。

3 促炎脂肪因子在NAFLD中的作用

促炎脂肪因子在NAFLD中的作用與抗炎脂肪因子相反，促炎脂肪因子激活炎癥與纖維化相關通路，從而促進NAFLD的發(fā)生及發(fā)展。但這些促炎脂肪因子對肝臟能量代謝的影響不同，瘦素、內(nèi)脂素和艾帕素表現(xiàn)出改善胰島素抵抗和(或)減輕肝臟脂肪變性的作用[34-37]，起到與其促炎作用相反的肝臟保護作用；而抵抗素和RBP4則呈現(xiàn)出加重胰島素抵抗和(或)增加肝臟脂質(zhì)蓄積的作用[38-39]，提示不同的促炎脂肪因子可能對NAFLD的發(fā)病環(huán)節(jié)產(chǎn)生不同的影響。

3.1瘦素 瘦素最早于1994年在肥胖表型的ob/ob小鼠品系中被發(fā)現(xiàn)，其受體也在次年被發(fā)現(xiàn)。瘦素通過與瘦素受體結合并激活酪氨酸激酶2(Janus kinase 2，JAK2)/信號轉(zhuǎn)導及轉(zhuǎn)錄活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)信號通路實現(xiàn)其對食欲和攝食量、基礎代謝、生殖功能和胰島素分泌等的調(diào)控；也可通過胰島素受體-PI3K通路和固醇調(diào)節(jié)元件結合蛋白-1表達調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[34]。在肝臟中，瘦素可通過調(diào)節(jié)碳水化合物反應元件結合蛋白防止脂質(zhì)在肝臟中積聚并促進脂質(zhì)動員，生理水平的瘦素是預防肝脂肪變性所必需的[35]。

與其抑制肝脂肪變的作用相反，瘦素具有促炎和促纖維化的作用。瘦素可通過STAT3信號上調(diào)肝庫普弗細胞分化簇14(cluster of differentiation 14，CD14)的表達，導致其對細菌內(nèi)毒素脂多糖的高反應性[40]。研究人員在斑馬魚的NASH模型中發(fā)現(xiàn)，瘦素可通過JAK/STAT3通路上調(diào)TGF-β的表達，該因子可激活肝星狀細胞和庫普弗細胞從而導致肝纖維化，并可通過上調(diào)ERK通路誘發(fā)肝細胞癌和膽管癌[41]。近年來的研究發(fā)現(xiàn)，miRNA在NASH的進展中發(fā)揮重要作用。miR-122被證實能抑制肝纖維化和肝星狀細胞增殖，而瘦素可通過PI3K/Akt信號通路增加叉頭框蛋白O1的磷酸化，或通過hedgehog通路下調(diào)miR-122，從而促進NASH的發(fā)生[42-43]。此外，瘦素可通過β聯(lián)蛋白通路、Hedgehog通路和p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路上調(diào)肝星狀細胞中miR-27a/b-3p表達，從而增加α平滑肌肌動蛋白和Ⅰ型膠原α1(Ⅰ)鏈水平[44]，促進肝星狀細胞活化及肝纖維化。

盡管目前已有大量圍繞瘦素展開的研究，臨床試驗也證實，重組瘦素可以降低脂肪營養(yǎng)不良綜合征受試者的三酰甘油及轉(zhuǎn)氨酶水平，改善其肝臟組織學表現(xiàn)，發(fā)揮治療作用[45]，但由于瘦素的多效性作用，如何將其作為治療手段發(fā)揮積極作用同時避免不良影響仍是一個問題。

3.2趨化素 趨化素主要由脂肪細胞和肝細胞以前體形式分泌，該前體由163個氨基酸構成，經(jīng)胞外C端蛋白酶剪切為活性形式，作為配體與趨化因子樣受體1、G蛋白偶聯(lián)受體1和CC趨化因子受體樣2[chemokine(C-C motif) receptor like 2，CCRL2]結合發(fā)揮作用[46]。趨化素可上調(diào)庫普弗細胞中PI3K/Akt的磷酸化，誘導趨化因子樣受體1、NLPR3和胱天蛋白酶1的表達，從而觸發(fā)IL-1β和IL-18的分泌，PI3K/Akt抑制劑可阻斷該過程[47]。CCRL2是趨化素的非典型受體，在脂肪組織、肝臟中均檢測到其表達，CCRL2不向細胞轉(zhuǎn)導任何信號，但可將結合的配體呈遞至附近的信號轉(zhuǎn)導受體，并可促進趨化素的剪切，以提高活性趨化素的局部水平。在NASH小鼠模型中，肝臟CCRL2的信使RNA較其對照組無顯著增加，但其表達水平與炎癥基因F4/80和促纖維化基因TGF-β、α平滑肌肌動蛋白的信使RNA水平呈正相關[48]。然而，也有研究得出相反的結果，趨化素通過活化JAK2/STAT3通路，促進細胞自噬、減少氧化應激，從而顯著改善高脂飲食喂養(yǎng)小鼠肝臟的脂肪變性、小葉炎癥、氣球樣變和門靜脈區(qū)炎癥[49]。針對人趨化素亞型的研究指出，由155個氨基酸組成的huChem-155亞型對免疫細胞發(fā)揮抗炎作用，而另外兩種亞型huChem-156和huChem-157則沒有這種效應[50]，提示趨化素的不同亞型可能通過激活不同的通路起促炎或抗炎作用，或可部分解釋此前關于趨化素的研究中的矛盾之處。

3.3內(nèi)脂素 內(nèi)脂素具有煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶活性，是煙酰胺腺嘌呤二核苷酸合成途徑中必不可少的酶之一，在胰島β細胞中可調(diào)節(jié)葡萄糖刺激的胰島素分泌[51]；抑制該酶的活性可通過抑制去乙酰化酶1和AMPKα介導的信號通路加劇高脂飲食或油酸誘導的肝脂肪變性[36]。內(nèi)脂素也被稱為前B細胞集落增強因子，因其可在CD14陽性單核細胞中誘導產(chǎn)生IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎性細胞因子而表現(xiàn)出促炎特性[52]。在肝細胞的研究中也證實了內(nèi)脂素通過上調(diào)STAT3和核因子κB通路誘導促炎性細胞因子表達的作用，且其可抑制肝細胞的胰島素信號轉(zhuǎn)導，從而促進肝細胞的胰島素抵抗和炎癥[53]。內(nèi)脂素不僅表現(xiàn)出促炎活性，同時也通過多條途徑發(fā)揮促肝臟纖維化作用。在蛋氨酸膽堿缺乏飲食誘導的NASH小鼠模型中，注射內(nèi)脂素的蛋氨酸膽堿缺乏飲食小鼠肝臟顯示出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和活性氧的上調(diào)及JNK信號的激活，并表現(xiàn)出炎癥細胞浸潤增加，促炎性細胞因子和纖維化標志物表達上調(diào)的肝臟表型[54]。此外，內(nèi)脂素通過核因子κB和MAPK激酶3/6-p38信號通路增加巨噬細胞中趨化因子配體20的表達，進而促進肝星狀細胞纖維化標志物的表達，發(fā)揮促纖維化作用[55]。

3.4其他促炎脂肪因子 人體中的抵抗素主要由外周血單核細胞分泌，也可在肝臟慢性損傷時表達并上調(diào)[56]。動物實驗表明，在高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠中，抵抗素通過加重肝細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和線粒體損害誘導小鼠肝臟的脂質(zhì)蓄積[38,57]，這一細胞功能改變所導致的氧化應激狀態(tài)是肝臟單純性脂肪變性向NASH進展的原因之一[2]。抵抗素還可通過Ca2+/核因子κB通路促使肝星狀細胞激活并釋放單核細胞趨化蛋白1和IL-8等促炎性細胞因子，從而參與肝纖維化的病理生理過程[56]。Sun等[58]用抵抗素處理小鼠原代肝細胞后，IL-1β、IL-6、IL-8等促炎基因上調(diào)，伴隨著炎癥轉(zhuǎn)錄因子STAT3的激活，部分揭示了抵抗素的促炎促纖維化機制。

RBP4是脂質(zhì)運載蛋白家族的成員之一，主要由肝臟和脂肪組織合成產(chǎn)生，其主要作用是將視黃醇從肝臟轉(zhuǎn)運至外周組織，還可作為一種脂肪因子在能量代謝和炎癥中發(fā)揮作用。最近研究發(fā)現(xiàn)，血清 RBP水平升高與中國2型糖尿病住院患者的NAFLD存在獨立相關；血清RBP水平可作為評估2型糖尿病患者發(fā)生NAFLD風險的指標之一[59]。RBP4可刺激脂肪細胞的基礎脂解，損害胰島素介導的脂解抑制，并可激活脂肪組織中的巨噬細胞，導致促炎性細胞因子的釋放[39]。另有研究發(fā)現(xiàn)，RBP4激活巨噬細胞，釋放IL-1β的作用主要通過Toll樣受體2和Toll樣受體4/髓樣分化蛋白2細胞表面受體以及巨噬細胞下游的髓樣分化因子88和β干擾素TIR結構域銜接蛋白刺激NLRP3炎癥小體實現(xiàn)[60]，活化的巨噬細胞還通過抗原呈遞活化CD4+T細胞[61]，導致脂肪組織炎癥以及肝臟和全身的胰島素抵抗。

艾帕素是G蛋白偶聯(lián)受體APJ的天然配體，被認為是一種新型的脂肪因子，可由脂肪細胞合成并分泌，并在肥胖患者中表達升高[62]。代謝方面，艾帕素/APJ信號可改善肝細胞中TNF-α誘導的糖原合成減少和胰島素抵抗[37]，在NAFLD的發(fā)生中發(fā)揮積極作用，但其促進肝臟炎癥與纖維化的作用同樣顯著。Wang等[63]發(fā)現(xiàn)，高脂飲食的小鼠肝臟中艾帕素/APJ的表達明顯增加；進一步的細胞實驗表明，其通過ERK信號通路促進肝星狀細胞的促纖維化相關基因α平滑肌肌動蛋白、Ⅰ型膠原、TGF-β和IL-10的信使RNA表達。此外，艾帕素/APJ信號可部分通過JNK途徑激活促進Fas誘導的肝損傷[64]，提示其可能通過促凋亡作用促進肝臟炎癥和纖維化的進展。

綜上所述，促炎脂肪因子在肝臟中通過多種信號通路發(fā)揮促炎和促纖維化作用，使NAFLD從單純性脂肪變性向NASH及更晚期階段進展。由于促炎脂肪因子作用機制的復雜性與兩面性，其在NAFLD中的作用及機制仍須更深入的研究。

4 小 結

隨著對脂肪因子促炎或抗炎作用的深入研究，越來越多的文獻表明脂肪因子在NAFLD發(fā)病與進展中起重要作用。然而脂肪因子種類眾多，除脂聯(lián)素和瘦素在NAFLD中的作用較為明確外，其他脂肪因子在NAFLD發(fā)病中的作用仍存在一些矛盾的結果和未知的環(huán)節(jié)。脂肪因子是脂肪組織發(fā)揮對肝臟調(diào)控作用的重要環(huán)節(jié)，針對脂肪因子的研究加深了人們對脂肪組織和肝臟相互作用機制的理解。隨著更多新證據(jù)的出現(xiàn)，脂肪因子及其受體或可成為治療NAFLD的新靶點，通過調(diào)節(jié)脂肪因子的水平或針對脂肪因子受體設計藥物，改善肝臟的胰島素抵抗水平，抑制肝臟的脂肪變性及炎癥反應，從而起到治療作用。然而，脂肪因子的多效性決定了要將其更好地應用于臨床仍需要很長時間。