脂滴：脂肪肝再認(rèn)識的亮點(diǎn)

曾民德

脂肪肝 (fatty liver, FL) 是肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過度貯集形成的，近來認(rèn)為，脂滴 (lipid droplets, LD)才是它形成的根。隨著電鏡、探針、高分辨率顯微鏡、顯微分光術(shù)及組學(xué)檢測的發(fā)展，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)形成的由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)構(gòu)成的LD，是一種高動力性多動能的細(xì)胞器。探討LD的生物學(xué)和生化學(xué)的改變與FL的關(guān)聯(lián)已是目前研究的熱點(diǎn)[1-3]。

一、LD的生物生成

(一) LD在ER生成的三個期相

1.成核期：ER膜的兩個葉狀結(jié)構(gòu)之間由中性脂質(zhì)的甘油三酯 (TG) 、膽固醇酯和視黃醇酯作為核心，環(huán)繞磷脂單層形成晶體狀結(jié)構(gòu)成為初生LD (iLDs)。此期的促成因素包括ER腔內(nèi)TG濃度達(dá)5～10 mol%、ER常駐蛋白脂肪貯集誘導(dǎo)的跨膜蛋白 (FITM/FIT) 及BSCL2脂滴生成蛋白Seipin[4-5]。

2.萌芽期：ER的磷脂酰酸再分布與ER膜成形蛋白RTN、ALT/atlastin及LD外被蛋白，構(gòu)成膜脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)的萌芽LD進(jìn)入ER胞質(zhì)。

3.成長期：LD表面可合成TG，LD的結(jié)構(gòu)蛋白進(jìn)一步組裝，使LD成熟擴(kuò)伸為0.4～100 μm大小的伸展型LD (eLDs)，<10 nm的為小LD，>1 μm的為大LD。

(二)LD的蛋白質(zhì)[6]

依蛋白質(zhì)在LD所處部位，LD蛋白質(zhì)分兩大類：

1.膜雙層蛋白質(zhì)：包括PNPLA3，為TG脂酶；二乙酰甘油乙?；D(zhuǎn)移酶(DGAT)，介導(dǎo)TG由脂肪酸 (FA) 從頭合成 (DNL)；長鏈FA CoA脂酶3(ACSL3)，為激活FA氧化的脂酶；甘油-3-磷酸乙酰轉(zhuǎn)移酶4 (GPAT4)，介導(dǎo)甘油-3-磷酸合成TG。其中PNPLA3可表達(dá)在肝細(xì)胞、脂肪細(xì)胞 (AC)、肝星狀細(xì)胞 (HSC)，DGAT2可表達(dá)在心臟。

2.胞質(zhì)蛋白質(zhì)：包括磷脂膽堿檸檬酸轉(zhuǎn)移酶 (CTP)、結(jié)構(gòu)蛋白1～5(PLIN1～5)、缺氧誘生因子2α (HIF2α)、死亡細(xì)胞誘致的DNA碎片效應(yīng)物 (CIDE)。CTP介導(dǎo)磷酸膽堿的合成；PLIN1可抑制脂解，對大LD起穩(wěn)定作用，主要表達(dá)在AC，但FL時明顯增高；PLIN2主要表達(dá)在肝細(xì)胞，可促進(jìn)LD生成并抑制脂解；PLIN3的表達(dá)呈普遍性，主要是PLIN2的作用起補(bǔ)償效應(yīng)；PLIN4對LD起穩(wěn)定作用，主要表達(dá)在AC；PLIN5介導(dǎo)LD與線粒體(Mt)對運(yùn)，促進(jìn)FA在Mt氧化；CIDE表達(dá)在肝細(xì)胞和AC，它促進(jìn)LD生長融合，并使LD-LD接觸位產(chǎn)生小孔與PLIN1相互作用；HIF2α表達(dá)也呈普遍性，它可抑制脂肪TG脂酶(ATGL)，并增加PLIN2的表達(dá)。

二、LD的降解[3.5-6]

(一) LD脂解 主要靶向大LD。肝細(xì)胞LD可表達(dá)ATGL、激素敏感性脂酶(HSL)及單乙酰甘油脂酶(MGL)介導(dǎo)TG分解，產(chǎn)生FA和甘油由LD孔釋出。ATGL是關(guān)鍵酶，其活性受PLIN1及胰島素調(diào)控，其表達(dá)增加FA氧化，減少TG含量。

(二) LD自噬 主要靶向小LD。通過溶酶體降解脂質(zhì)、蛋白集合物、細(xì)胞膜及損傷的細(xì)胞器。伴侶分子介導(dǎo)的自噬(CMA)是LD自噬類型。此型自噬經(jīng)ATGL、PLIN1、PLIN2啟動溶酶體-微管相關(guān)蛋白輕鏈3 (LC3) 反應(yīng)形成自噬體，在LD和溶酶體均具有LC3與PLIN5的表達(dá)。自噬受mTOR、SIRT1、AMPK及許多轉(zhuǎn)錄網(wǎng)絡(luò)的調(diào)節(jié)[8]。

(三)脂解與自噬/CMA的關(guān)連[3.7]脂解釋放FA，可被鄰近細(xì)胞器攝取促進(jìn)LD增長。PLIN2和PLIN3是CMA底物，它們促進(jìn)脂解和CMA對話，LC3補(bǔ)充ATGL和HSL入LD，又重復(fù)LD兩個降解通路關(guān)連。

三、LD存在的細(xì)胞類型及其異質(zhì)性

(一)細(xì)胞類型[3.5.9]肝內(nèi)LD可表達(dá)于肝細(xì)胞、HSC、成纖維細(xì)胞、庫普弗細(xì)胞(KC)、肝竇內(nèi)皮細(xì)胞(LSEC)；肝外可見于AC、產(chǎn)胰島素細(xì)胞、腸壁上皮細(xì)胞、T細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、心肌細(xì)胞、腎上腺皮質(zhì)、乳腺、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)等。

(二)細(xì)胞間異質(zhì)性[8.10]LD的大小、數(shù)量、形狀、分布、細(xì)胞核LD、胞質(zhì)LD出現(xiàn)膽固醇結(jié)晶、細(xì)胞器之間膜接觸、氧應(yīng)激(OS)、ER應(yīng)激(ERS)、DNL、新蛋白質(zhì)的合成及LD降解等參數(shù)的差異。

四、LD生物學(xué)功能[8-9.11-12]

(一)能量儲庫 非酯化FFA在LD儲存為TG，使其他細(xì)胞免受FA過負(fù)荷，從而起保護(hù)性作用。但LD異質(zhì)性改變和脂解作用，又使其成為FA轉(zhuǎn)運(yùn)中心。

(二)LD為核功能調(diào)節(jié)器 細(xì)胞核對維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)起重要作用，LD可通過表達(dá)核LD，LD與核之間的蛋白質(zhì)交換，匯集轉(zhuǎn)錄因子、酶、染色體成分及許多其他蛋白質(zhì)分子成為核功能調(diào)節(jié)器。

(三) LD為脂質(zhì)信號調(diào)節(jié)器 LD可被用作許多脂質(zhì)代謝下游通路的作用底物，而LD也同樣可產(chǎn)生這些脂質(zhì)分子，LD可通過脂質(zhì)分子架接細(xì)胞信號網(wǎng)絡(luò)，誘致對代謝應(yīng)激的敏感性。

(四) LD與其他細(xì)胞器的膜接觸 兩個細(xì)胞器的膜接觸可形成10～30 nm的膜接觸位(MCS)。同型MCS為兩個相同的細(xì)胞器形成，如LD-LD; 異種型包括LD-ER、LD-Mt、LD-溶酶體、ER-Mt、ER-溶酶體、ER-過氧化物酶等。MCS介導(dǎo)信號分子、脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)、效應(yīng)物蛋白相互關(guān)連的細(xì)胞對話。

(五) LD的抗病原體功能 由干擾素誘生的Veperin是一種病毒抑制物，可抑制病毒復(fù)制，Veperin可表達(dá)于ER表面和胞質(zhì)中。LD含有的組蛋白具有抗菌活性，可通過固有免疫機(jī)制發(fā)揮其功效。

五、LD與非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)

(一)大泡性/小泡性FL[8.14-15]大泡性FL表現(xiàn)為大LD為主，也可兼有小LD呈混合型，單個LD占據(jù)細(xì)胞大小一半以上，并使核位移到細(xì)胞外圍，大LD常表達(dá)PLIN1和PLIN2；小泡性FL為均勻存在小LD造成泡沫狀表現(xiàn)，小LD常表達(dá)PLIN3和PLIN5。非酒精性脂肪性肝炎(NASH)時，肝細(xì)胞和非實(shí)質(zhì)性細(xì)胞內(nèi)LD數(shù)量增多，大LD增多明顯，可出現(xiàn)細(xì)胞核LD，肝細(xì)胞和KC胞質(zhì)LD可含膽固醇結(jié)晶。

(二) LD與NAFLD的遺傳風(fēng)險[4.7-8]LD可表達(dá)PNPLA3、PLIN2、17羥類固醇脫氫酶(17βHSD13)、膜結(jié)合乙酰轉(zhuǎn)移酶(MBOAT)、透膜6超家族成員2(TM6SF2)等基因。這些基因過度表達(dá)或變異可促進(jìn)脂質(zhì)負(fù)荷、減少脂降解、誘致胰島素抵抗(IR)、激活HSC。

(三)LD的自噬障礙與NASH[3，5，7，16]IR影響下的LD自噬減少在NASH早期即發(fā)生，可減少70%以上，LD出現(xiàn)的自噬體有認(rèn)為是NASH病變嚴(yán)重度的判別標(biāo)志。不僅是肝細(xì)胞，HSC、KC和LSFC都普遍存在自噬降低現(xiàn)象。自噬障礙介導(dǎo)毒性脂質(zhì)產(chǎn)生、炎癥/纖維化進(jìn)展，還促使損害相關(guān)分子模式(DAMP)產(chǎn)生擴(kuò)大系統(tǒng)性損傷。

(四) LD外被蛋白與NASH[8]LD外被蛋白有上百種，按照促進(jìn)或抑制NASH及其伴隨疾病(如IR及CVD等)發(fā)生作用分兩大類別。起抑制作用的包括ATGL、PLIN5、CCI-58、17β-HSD13(r.s6834314)、DGAT2；起促進(jìn)作用的包括CIDE、MAGL、MBOAT2、PLIN1、PLIN2、PLIN3、PLIN5、TMGSF2、STK25、17β-HSD13等。它們通過對細(xì)胞信號、IR、炎癥及纖維化等關(guān)鍵病理生理機(jī)制的影響起作用。

(五)LD與選擇性IR[4]選擇性IR為胰島素通過固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(SREBP1)通路促進(jìn)脂質(zhì)生成，但不能抑制糖異生。LD介導(dǎo)的選擇性肝性IR系LD作為脂質(zhì)信號來源及其具有的MCS功能，通過二酰甘油(DAG)-蛋白激酶C(PKC)通路引起的，F(xiàn)FA、棕櫚酸、神經(jīng)酰胺等毒性脂質(zhì)參與誘發(fā)IR。

(六)LD與肝竇毛細(xì)血管化[5-6.8]LD積聚常首發(fā)在中央靜脈周圍區(qū)。LSEC構(gòu)成肝竇壁，其周圍環(huán)繞HSC。LSEC缺乏基底膜且具有窗孔，窗孔周圍包繞微絲樣結(jié)構(gòu)調(diào)控窗孔大小。隨著肝細(xì)胞LD增多增大及細(xì)胞骨架損傷出現(xiàn)的肝細(xì)胞氣球樣變，它們可壓迫Disse腔和肝竇毛細(xì)血管，并激活HSC和KC，促使LSEC基底膜形成和窗孔縮小，發(fā)生肝竇毛細(xì)血管化。由于血流和氧供的減少，缺氧可誘致HIF2α、血管內(nèi)發(fā)生長因子(VEGF)、TNFα、TGFβ等產(chǎn)生，參與促成竇周纖維化的發(fā)生。

(七)LD與ER/Mt對話[6.13]ER與Mt之間存在Mt相關(guān)ER膜(MAM)。ER與Mt生理功能聯(lián)系主要靠Ca2+水平和氧化環(huán)境實(shí)現(xiàn)。ER產(chǎn)生的LD使葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(GRP78)與非折疊蛋白(UPR)結(jié)合，ERS的激活破壞肌漿網(wǎng)Ca2+-ATP酶(SERCA)、肌醇3磷酸受體(IP3R)及貯存操作Ca2+進(jìn)入(SOCE)轉(zhuǎn)運(yùn)器，使ER釋出的Ca2+經(jīng)MAM進(jìn)入Mt。Mt的Ca2+單向轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(MCU)介導(dǎo)Ca2+攝取進(jìn)入基質(zhì)，誘致OS使活性氧(ROS)產(chǎn)生增高及ATP下降、Mt膜通透性轉(zhuǎn)換孔(MPTD)開放促進(jìn)凋亡蛋白釋放。Mt功能不全和Mt損傷進(jìn)一步激活ERS，使ER的LD、UPR、ROS聚積，Ca2+耗竭加重，促使ER-Mt對話失調(diào)呈惡性循環(huán)，介導(dǎo)NASH進(jìn)展多重打擊的發(fā)生與發(fā)展。

六、LD相關(guān)的其他疾病

(一)HCV[1.4.9]LDs與LD蛋白可促成HCV核心蛋白與HCV的非結(jié)構(gòu)蛋白(NSSA)裝配、病毒成熟與復(fù)制。另一方面，HCV可定位于ER和LD表面，轉(zhuǎn)移LD的PLIN2，使ER的LD增多并重新分布于核周圍，脂滴結(jié)合的病毒蛋白還可抑制脂解從而誘致FL生成。

(二)肥胖[3]肥胖類型和程度不僅取決于多種細(xì)胞的LD產(chǎn)生，還直接關(guān)連于細(xì)胞的脂噬活性。脂肪組織(AT)的細(xì)胞重塑中，產(chǎn)eLD的AC增多，巨噬細(xì)胞浸潤和脂噬活性上調(diào)；而肝臟攝取來自AC釋放的FA增多，產(chǎn)LD的細(xì)胞類型增多，自噬活性下調(diào)，這些機(jī)制促成慢性炎癥狀態(tài)和FL形成。

(三)動脈粥樣硬化[3]過量膽固醇積聚于動脈壁的巨噬細(xì)胞泡沫狀細(xì)胞。巨噬細(xì)胞的LD存在調(diào)節(jié)膽固醇酯化的LD相關(guān)蛋白ACAT1和ABCA1，高脂血癥者ACAT1缺乏使ABCA1依賴性膽固醇流出障礙。LD的結(jié)構(gòu)蛋白PAT和AC分化相關(guān)蛋白(ADFP)強(qiáng)相關(guān)于泡沫細(xì)胞形成，自噬的缺陷可引起動脈壁巨噬細(xì)胞重塑成為泡沫細(xì)胞。

(四)中性脂質(zhì)貯聚病(NLSD)[3]為常染色體隱性異種組病，表現(xiàn)為LD異常積聚多種組織和淋巴細(xì)胞。本病主要為LD表面ATGL輔激活物CD158基因變異，可出現(xiàn)脂解障礙和磷脂代謝障礙，誘發(fā)心肌病和皮膚通透性屏障缺陷。

(五)脂營養(yǎng)不良[3]為細(xì)胞缺乏LD，主要是白色AT的中性脂質(zhì)合成缺乏引起LD形成減少，引起AT退行性改變。在部分肌營養(yǎng)不良患者中，已發(fā)現(xiàn)許多與LD合成、貯存及調(diào)節(jié)的相關(guān)基因缺陷。其中包括AGPAT2、Seipin、Caveolin、LMNA、PPARG、AKT2等。AT的LD生成缺乏可引起FL和代謝綜合征。

六、結(jié)語和展望

有蛋白質(zhì)組分參與構(gòu)成的LD是一種富有代謝活力的細(xì)胞器。脂質(zhì)儲聚是土壤，LD生成和脂解/自噬降低是FL生成的根。LD通過細(xì)胞器之間的對話及其所形成的分子信號網(wǎng)絡(luò)，介導(dǎo)細(xì)胞間LD異質(zhì)性改變和系統(tǒng)性適應(yīng)性反應(yīng)，這使我

們從生物學(xué)發(fā)展的視野上拓展對FL的認(rèn)識。目前正以調(diào)控與LD相關(guān)結(jié)構(gòu)蛋白的改變及刺激自噬為靶向發(fā)展新藥研發(fā)，這是值得關(guān)注的動向。有關(guān)LD的基礎(chǔ)和臨床研究亟需深入，LD與IR、LD與ERS/Mt功能不全、LD與竇周纖維化、LD與HCC發(fā)生的關(guān)系等仍有許多空白點(diǎn)需探討。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展將有助于我們打開迷霧，澄清對FL的再認(rèn)識。