晝夜節(jié)律紊亂與非酒精性脂肪性肝病關(guān)系的研究進(jìn)展*

韓 智 沈越利 荀運(yùn)浩

1.浙江中醫(yī)藥大學(xué)研究生院第四臨床醫(yī)學(xué)院 (浙江 杭州， 310013) 2.桐鄉(xiāng)市第一人民醫(yī)院 3.杭州市西溪醫(yī)院

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種異位脂質(zhì)積聚的形式，來(lái)源于由構(gòu)成三個(gè)脂肪酸分子的甘油分子組成的甘油三酯(TGs)在肝臟重量的5%或以上積聚，沒(méi)有過(guò)量的酒精攝入(<20 g/d)[1]，已成為全世界兒童和成人最常見(jiàn)的慢性肝病[2]。在過(guò)去30年里，由于全球范圍內(nèi)代謝紊亂的流行，NAFLD全球患病率急劇上升，中國(guó)患病率為15%～30%[3]。重要的是，持續(xù)性脂肪肝將單純性肝脂肪變性轉(zhuǎn)化為脂肪性肝炎(NASH)，其特征是同時(shí)存在炎癥和肝細(xì)胞損傷。此外，NAFLD發(fā)展為纖維化，最終發(fā)展為肝硬化和肝細(xì)胞癌(HCC)[4]。因此全面探索和闡述NAFLD風(fēng)險(xiǎn)因素和相關(guān)發(fā)病機(jī)制，進(jìn)行針對(duì)性的早期預(yù)防和診斷就顯得尤為重要。

有研究表明，輪班工作和熬夜等行為擾亂人體固有的、規(guī)律的晝夜節(jié)律，增加了NAFLD發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)[5,6]，提示生物節(jié)律干涉可能是一種有效策略。晝夜節(jié)律作為最普遍存在的生物節(jié)律形式，是指生命活動(dòng)以24 h為周期的震蕩，以確保機(jī)體生理功能在一天中的正確時(shí)間發(fā)生[7]。晝夜節(jié)律由下丘腦視交叉上核(SCN)的中央振蕩器和幾乎所有的外周組織(肝臟、肺、骨骼肌)的外周振蕩器組成[2]。SCN通過(guò)接收來(lái)自視網(wǎng)膜的直接光照反應(yīng)，使機(jī)體內(nèi)部與外環(huán)境的24 h節(jié)律同步，并通過(guò)神經(jīng)、激素、體溫及行為信息等將其固有的定時(shí)信號(hào)發(fā)送至外周振蕩器，以協(xié)調(diào)全身所有器官和細(xì)胞的分子節(jié)律[8]。就NAFLD而言，越來(lái)越多研究表明，生物節(jié)律與代謝性疾病密切相關(guān)，可參與脂質(zhì)、葡萄糖和膽固醇等代謝[9]。因此，了解生物節(jié)律在機(jī)體內(nèi)對(duì)肝臟的調(diào)節(jié)機(jī)制，闡明晝夜節(jié)律紊亂(CRD)如何影響NAFLD的發(fā)病顯得尤為重要。本文就當(dāng)前晝夜節(jié)律在NAFLD發(fā)生、發(fā)展及相關(guān)肝外疾病中的作用進(jìn)行系統(tǒng)綜述，為今后NAFLD的綜合防治提供新思路。

1 晝夜節(jié)律參與NAFLD的證據(jù)及機(jī)制

橫斷面研究表明睡眠剝奪和NAFLD之間存在聯(lián)系，有不同的研究發(fā)現(xiàn)被報(bào)道。2011年對(duì)大約日本8 000名男性政府雇員觀察發(fā)現(xiàn)，在睡眠時(shí)間短(少于5 h)的患者中，NAFLD患病率較高，而在調(diào)整年齡和睡眠質(zhì)量后，睡眠時(shí)間超過(guò)7 h的患者患NAFLD風(fēng)險(xiǎn)降低(OR=0.82)[10]。在一項(xiàng)針對(duì)約45 000名成年人的韓國(guó)大型研究中，睡眠時(shí)間短(少于5 h)與成年人患NAFLD的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，然而當(dāng)調(diào)整體重指數(shù)時(shí)，這種關(guān)聯(lián)僅在女性中顯著[11]。動(dòng)物研究已經(jīng)將晝夜節(jié)律時(shí)鐘基因與NAFLD的發(fā)病機(jī)制聯(lián)系起來(lái)。這是公認(rèn)的當(dāng)喂食高脂肪食物(HFD)時(shí)，野生型小鼠變得肥胖，獲得胰島素抵抗，并發(fā)生肝脂肪變性[12]。系統(tǒng)敲除Clock基因的小鼠在喂食標(biāo)準(zhǔn)飲食時(shí)出現(xiàn)類似的代謝特征和肝臟脂肪變性，并且當(dāng)給它們給予HFD時(shí)，它們表現(xiàn)出甚至更嚴(yán)重的表型。這些發(fā)現(xiàn)表明，時(shí)鐘基因在代謝穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用，并對(duì)NAFLD的發(fā)展具有潛在的保護(hù)作用[13]。除了敲除模型研究之外，還在小鼠模型中研究了CRD，方法是讓它們?cè)谝恢艿脑缙谔崆斑M(jìn)入光階段，然后在一周的中期推遲進(jìn)入光階段。在慢性時(shí)差反應(yīng)條件下，野生型小鼠產(chǎn)生了胰島素抵抗、肥胖、高體脂、肝甘油三酯和游離脂肪酸增加的肝腫大、慢性肝臟炎癥和纖維化。因此，時(shí)差引起的CRD不僅導(dǎo)致脂肪變性，還導(dǎo)致伴有纖維化的NASH[14,15]，表明時(shí)鐘基因和NAFLD之間有很強(qiáng)的相關(guān)性，有證據(jù)表明晝夜節(jié)律的破壞導(dǎo)致了NAFLD的整個(gè)病程[16]。

2 晝夜節(jié)律參與NAFLD進(jìn)展的機(jī)制

NAFLD患者有發(fā)展為纖維化和肝硬化的風(fēng)險(xiǎn)，肝硬化患者患有門靜脈高壓癥和晝夜節(jié)律系統(tǒng)功能失調(diào)，其特征是睡眠-覺(jué)醒周期延遲、循環(huán)褪黑激素和皮質(zhì)醇變化以及日間嗜睡，此外，肝硬化患者還有異常的晝夜纖溶節(jié)律、靜脈曲張出血、肝臟褪黑激素代謝和動(dòng)脈血壓[17]。四氯化碳誘導(dǎo)的急性肝纖維化小鼠表現(xiàn)出Cry2、Ppara和Ror的異常表達(dá)節(jié)律[18]。與野生型對(duì)照組相比，注射四氯化碳后，全局敲除Per2導(dǎo)致更嚴(yán)重的肝纖維化[19]。經(jīng)四氯化碳處理激活的肝星狀細(xì)胞發(fā)生轉(zhuǎn)分化為成纖維肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞，導(dǎo)致肝纖維化和肝硬化。核受體如PPARγ和REV-ERBα的激活抑制活化的肝星狀細(xì)胞[20]。肝硬化也可能是由膽汁酸在肝臟中的積聚引起的，這一過(guò)程稱為膽汁淤積。Per1和Per2雙基因敲除小鼠的血清和肝膽汁酸水平升高，肝臟膽汁淤積[21]。因此，肝纖維化、肝硬化和晝夜節(jié)律鐘系統(tǒng)之間發(fā)生了強(qiáng)有力的相互作用，表明晝夜節(jié)律鐘可能是治療目標(biāo)。

NADLD患者也可能最終演變?yōu)镠CC，而由生物鐘機(jī)制調(diào)節(jié)的晝夜節(jié)律在包括HCC在內(nèi)的不同長(zhǎng)期疾病中起著重要作用。肝癌的發(fā)生與管理基本細(xì)胞過(guò)程的機(jī)制持續(xù)失效有關(guān)，例如細(xì)胞周期、增殖、分化、凋亡、DNA損傷反應(yīng)、自噬、異生素解毒、合成代謝/分解代謝過(guò)程以及具有活性氧產(chǎn)生/抗氧化防御平衡的氧化還原反應(yīng)，上述生物過(guò)程和信號(hào)通路的大部分以節(jié)律性活動(dòng)波動(dòng)為特征，周期約為24 h(晝夜節(jié)律)[22]。據(jù)報(bào)道，褪黑激素可以緩解HCC的發(fā)展和惡化。在二乙基亞硝胺(DEN)誘導(dǎo)HCC小鼠的研究中，在給予DEN后，Bmal1、Clock、Npas2、Rorα和Sirt1的肝臟表達(dá)增加，而Cry1、Per1、Per2、Per3、CK1ε、Rev-erα和Rev-erβ的表達(dá)減少，而褪黑激素治療阻止時(shí)鐘基因表達(dá)的變化。在褪黑激素處理的小鼠中也觀察到p21、p53和PARP1/2表達(dá)增加，Bax/Bcl-2比率升高，細(xì)胞周期蛋白D1、CDK6、HSP70、HSP90和GRP78蛋白表達(dá)降低[23]，表明晝夜節(jié)律時(shí)鐘的調(diào)節(jié)可能有助于褪黑激素對(duì)癌癥進(jìn)展的調(diào)節(jié)。

3 晝夜節(jié)律參與肝外疾病的證據(jù)及機(jī)制

3.1 糖尿病 中樞時(shí)鐘調(diào)節(jié)食物攝入、能量消耗和全身胰島素敏感性，而這些行為又被局部外周時(shí)鐘進(jìn)一步微調(diào)。例如，腸道的外周時(shí)鐘調(diào)節(jié)葡萄糖吸收，肌肉、脂肪組織和肝臟的外周時(shí)鐘調(diào)節(jié)局部胰島素敏感性，胰腺的外周時(shí)鐘調(diào)節(jié)胰島素分泌[7]。肝臟是負(fù)責(zé)每日葡萄糖穩(wěn)態(tài)晝夜節(jié)律控制的主要器官之一[24]，在禁食條件下，肝臟葡萄糖產(chǎn)生速率的晝夜波動(dòng)決定了血糖的晝夜變化。肝臟也有助于餐后葡萄糖代謝的晝夜控制，因?yàn)楦闻K葡萄糖產(chǎn)生速率的晝夜變化也是胰島素敏感性和餐后耐受性晝夜周期的關(guān)鍵決定因素。此外，肝糖生成的關(guān)鍵代謝和酶促?zèng)Q定因素(即糖異生、糖原分解和糖原儲(chǔ)存的速率)在人類和各種動(dòng)物模型中都顯示出強(qiáng)大的晝夜節(jié)律變化[25]。研究發(fā)現(xiàn)：與沒(méi)有輪班工作經(jīng)驗(yàn)的人相比，從事輪班工作的人患糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)增加了9%，這是根據(jù)一項(xiàng)使用護(hù)士健康隊(duì)列的縱向研究，這種風(fēng)險(xiǎn)也與輪班工作的持續(xù)時(shí)間呈正相關(guān)，輪班工作每5年風(fēng)險(xiǎn)增加5%[26]，這些發(fā)現(xiàn)共同表明晝夜節(jié)律紊亂增加了Ⅱ型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 乳腺癌 乳腺癌是世界上最常見(jiàn)的癌癥類型，國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)根據(jù)8項(xiàng)流行病學(xué)研究和動(dòng)物模型數(shù)據(jù)，將CRD歸類為可能的人類致癌因素[27]，被假設(shè)為夜間與光相關(guān)的CRD，通過(guò)降低褪黑激素水平來(lái)起作用。褪黑激素抑制雌激素的產(chǎn)生，起抗氧化劑的作用，對(duì)乳腺癌細(xì)胞有凋亡和抗增殖作用。其他潛在的機(jī)制包括氧化應(yīng)激和由CRD引起的慢性炎癥[28]。流行病學(xué)研究的2項(xiàng)薈萃分析表明，輪班工作和局域網(wǎng)暴露與女性乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)輕度升高相關(guān)，估計(jì)癌癥風(fēng)險(xiǎn)分別增加19%、12%。生物分子鐘由幾個(gè)基因組成，形成自動(dòng)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄和翻譯反饋環(huán)，這些基因可能直接或間接參與細(xì)胞周期停滯、脫氧核糖核酸損傷修復(fù)、細(xì)胞增殖、維持基因組穩(wěn)定性、炎癥、氧化應(yīng)激和凋亡等關(guān)鍵的分子過(guò)程，從而在致癌過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[29]。中樞晝夜節(jié)律系統(tǒng)通過(guò)下丘腦-垂體-性腺軸(HPG軸)和激素受體的表達(dá)對(duì)生殖激素的合成和釋放發(fā)揮多重調(diào)節(jié)作用。有證據(jù)表明雌激素受體α的表達(dá)直接受核心時(shí)鐘基因Per2的調(diào)節(jié)，雌激素受體α在健康和癌癥乳腺細(xì)胞中的轉(zhuǎn)錄能力表現(xiàn)出周期性。乳腺癌細(xì)胞中Per1、Per2和Per3基因的去調(diào)控也被檢測(cè)到[30]。因此，CRD與乳腺癌的發(fā)生密切相關(guān)。

3.3 結(jié)直腸癌 多項(xiàng)研究將時(shí)鐘基因的表達(dá)與臨床結(jié)果聯(lián)系起來(lái)，Mazzoccoli等[32]證明，與健康結(jié)腸黏膜相比，結(jié)直腸癌組織中Per1、Per2、Per3和CRY2表達(dá)顯著下調(diào)，而Per1和Per3表達(dá)較低與存活率較低有關(guān)。這些基因主要作為腫瘤抑制劑，它們的下調(diào)與結(jié)直腸癌的發(fā)展和進(jìn)展有關(guān)。在另一項(xiàng)研究中，發(fā)現(xiàn)分化良好的癌細(xì)胞的Per2水平與非癌細(xì)胞相當(dāng)，這表明Per2的丟失與結(jié)直腸癌的侵襲性增加有關(guān)[31]。在結(jié)直腸惡性腫瘤中，晝夜節(jié)律基因和蛋白質(zhì)發(fā)生變化，并影響結(jié)腸癌細(xì)胞的表型特征、疾病進(jìn)展、患者存活率和對(duì)化療的反應(yīng)，因此晝夜節(jié)律是可能的治療靶點(diǎn)。

4 小結(jié)與展望

隨著輪班和慢行時(shí)差的不斷增加，CRD已經(jīng)成為現(xiàn)代生活方式的重要組成部分。目前，越來(lái)越多的證據(jù)表明，CRD對(duì)NAFLD的發(fā)生具有重要作用。隨著對(duì)晝夜節(jié)律的進(jìn)一步研究，逐漸認(rèn)識(shí)到晝夜節(jié)律在NAFLD的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展為肝硬化、HCC過(guò)程中及在肝外代謝性疾病包括糖尿病、乳腺癌、結(jié)直腸癌等疾病的重要性。然而，CRD在NAFLD的具體影響機(jī)制尚不清楚，在今后工作中，在廣泛的流行病學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，相信對(duì)晝夜節(jié)律與NAFLD的深入研究，終能發(fā)現(xiàn)NAFLD與晝夜節(jié)律的相關(guān)因果關(guān)系，制定出預(yù)防及治療新策略。