非酒精性脂肪肝的發(fā)病機(jī)制及潛在藥物研究進(jìn)展

葉子昊 ?？尚?賀宇涵 何棟升 張景正

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是一種以脂質(zhì)過渡堆積為主要臨床癥狀的代謝綜合征, 此類疾病主要是由肥胖、二型糖尿病以及高脂血癥所誘發(fā)的。其發(fā)病的不同階段主要包括非酒精性單純性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver, NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steato hepatitis, NASH),肝硬化(hepatic sclerosis, HS)和肝癌(hepato cellular carcinoma, HCC)[1]。脂肪性肝病的發(fā)病率呈現(xiàn)出逐年升高的趨勢,已經(jīng)成為影響人們健康的第二大肝臟疾病。相關(guān)研究表明, NAFLD發(fā)病率在我國約為15%, 而在歐美地區(qū)則在20%以上[2,3], 因此, 闡明NAFLD的具體發(fā)病機(jī)制, 并針對具體機(jī)制尋找對應(yīng)的治療藥物, 具有非常重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。本文將重點(diǎn)介紹導(dǎo)致NAFLD的相關(guān)發(fā)病機(jī)制及治療藥物的研究進(jìn)展, 為NAFLD的治療和新藥的研發(fā)提供理論參考。

1 非酒精性脂肪肝(NAFLD)的致病機(jī)制

NAFLD的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜多樣, 作為機(jī)體最主要的代謝器官, 其代謝產(chǎn)物涉及到機(jī)體的多個(gè)器官和系統(tǒng), 而器官之間、系統(tǒng)之間及器官和系統(tǒng)之間都存在千絲萬縷的聯(lián)系, 并非獨(dú)立存在和工作, 除此之外, 肝臟代謝產(chǎn)物與氧化應(yīng)激、炎性反應(yīng)以及胰島素抵抗之間也有著相互的聯(lián)系。因此, 需要統(tǒng)籌各個(gè)器官和系統(tǒng)以及分子生物學(xué)基礎(chǔ), 進(jìn)行綜合的評價(jià)和研究。目前被大多數(shù)人認(rèn)可的NAFLD的發(fā)病機(jī)制有以下幾種。

1.1 二次打擊學(xué)說及多重打擊學(xué)說 1998年Day和James共同提出了非酒精性脂肪肝的“二次打擊”學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為胰島素抵抗可以引起機(jī)體內(nèi)脂質(zhì)過度堆積, 從而引發(fā)內(nèi)源性損害因子的釋放, 形成對NAFLD的首次打擊[4]。被活化的內(nèi)源性損害因子進(jìn)一步通過氧化應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化, 損害肝細(xì)胞線粒體功能, 導(dǎo)致DNA損傷, 引起肝臟細(xì)胞的凋亡和炎性細(xì)胞浸潤, 最終形成肝臟纖維化和肝臟炎癥[5]。但是臨床當(dāng)中NAFLD的誘發(fā)因素多種多樣, 二次打擊學(xué)說已經(jīng)出現(xiàn)了一定的局限性, 因此在該學(xué)說的基礎(chǔ)上,又提出了“多重打擊”學(xué)說[6]。該學(xué)說認(rèn)為, 在NAFLD發(fā)生發(fā)展過程中, 存在著多種損傷間的相互作用, 包括胰島素抵抗、內(nèi)源性損害因子、遺傳因素、氧化應(yīng)激、腸道菌群失衡和環(huán)境及飲食因素的多重影響[7]。

1.2 胰島素抵抗(insulin resistance,IR) 臨床研究表明IR是NAFLD的始動及中心環(huán)節(jié)[8], 并且此類觀點(diǎn)已經(jīng)從臨床、流行病學(xué)和生物化學(xué)方面得以證實(shí)[9]。胰島素作用的靶器官主要有肝臟、骨骼肌和脂肪組織, 這些組織和器官對胰島素敏感性降低的現(xiàn)象稱為IR。一般情況下, 胰島素與胰島素受體結(jié)合后, 可以促進(jìn)底物的磷酸化。當(dāng)胰島素作用的效應(yīng)器官對胰島素的敏感性降低后, 將出現(xiàn)胰島素的代償性增多, 最終發(fā)展為高胰島素血癥, 一旦胰島素代償性分泌增多, 可以促進(jìn)肝臟合成總膽固醇(total Cholesterol, TG), 還可以提升低密度脂蛋白(low-density lipoprotein, LDL), 導(dǎo)致脂蛋白脂肪酶失活, 減少TG的清除, 大量的TG在肝臟中不斷累積, 最終誘發(fā)NAFLD的產(chǎn)生。此外,IR導(dǎo)致脂肪代謝減少, 脂肪分解增多, 肝臟攝取大量的游離脂肪酸, 而脂肪酸的β氧化受到高胰島素血癥的抑制, 大量的游離脂肪酸堆積在肝臟當(dāng)中, 加重肝細(xì)胞脂肪變性[10];另有研究發(fā)現(xiàn), NAFLD患者的胰島素抵抗程度與其病情進(jìn)展正相關(guān)[11]。此外, 近期研究發(fā)現(xiàn),IR與瘦素(leptin, LP)、抵抗素(resistin, RES)和脂聯(lián)素(adiponectin, ADPN)的分泌密切相關(guān), 如王雅媛等[12]研究發(fā)現(xiàn), ADPN表達(dá)量的多少可以從一定程度上用來預(yù)測NAFLD的發(fā)生。RES是一種含有一段108個(gè)氨基酸的前肽脂肪細(xì)胞因子, 因具有對抗胰島素的作用而得名。另有研究發(fā)現(xiàn), 高脂飼料誘導(dǎo)的肥胖鼠和轉(zhuǎn)基因肥胖鼠的脂肪組織和血清中均出現(xiàn)高表達(dá)水平的RES[13]。RES的激活可以誘導(dǎo)炎性因子的釋放, 促進(jìn)肝臟纖維化的發(fā)生[14]。瘦素(Leptin, LP)是一種由脂肪組織分泌的蛋白質(zhì)類激素, 其表達(dá)水平與肝臟中脂肪病變程度呈正相關(guān)的關(guān)系[15], 其可能的機(jī)制主要是通過中樞抑制飲食攝入, 提高交感神經(jīng)活性, 增加代謝率和糖異生等有關(guān)[16]。

1.3 腸道菌群失衡 從胚胎發(fā)育的過程可以發(fā)現(xiàn), 腸道和肝之間有著多層次的依賴關(guān)系。環(huán)境因素、免疫水平、膽汁的分泌、胃液酸堿度的變化、腸道蠕動功能受損等都可能引起腸道微生物紊亂。生理穩(wěn)態(tài)情況下,腸道微生物群和腸道互利共存,表現(xiàn)為共生模式,促進(jìn)機(jī)體健康,因此被人們稱之為人體密不可分的“后天器官”[17]。而重癥患者腸道微生態(tài)遭到破壞,益生菌群減少,有害菌群增多。腸道微生物通過感知腸道應(yīng)激時(shí)產(chǎn)生的各種不良信號,改變其表型和毒力,由共生模式向致病模式轉(zhuǎn)變,造成機(jī)體損傷。大量研究發(fā)現(xiàn), 腸道微生物紊亂與NAFLD的發(fā)生發(fā)展具有非常密切的聯(lián)系[18-20]。如有研究發(fā)現(xiàn), 腸道內(nèi)菌群失調(diào)會發(fā)生代謝紊亂, 使毒素進(jìn)入肝臟等器官, 干擾膽汁酸代謝、促進(jìn)碳水化合物發(fā)酵, 最終產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇等, 加重NAFL[18]。Ley等[19]發(fā)現(xiàn), 采用兩種不同飲食之后, 發(fā)現(xiàn)與肥胖和胰島素抵抗相關(guān)的腸道微生物群落組成發(fā)生了變化。IR是NAFLD的一個(gè)重要特征, 通過抗生素治療, 能夠改善IR[20]。另有研究報(bào)道, 在中國的一個(gè)隊(duì)列中, 61%的NAFLD患者檢測到產(chǎn)生大量酒精的肺炎克雷伯菌(HiAlcKpn), 為了研究HiAlc細(xì)菌與脂肪肝疾病之間的關(guān)系, 他們用HiAlc Kpn喂養(yǎng)了無特定病原體(SPF)的小鼠, 值得注意的是, HiAlc-Kpn喂養(yǎng)可誘發(fā)慢性肝脂肪變, 其研究了腸道菌群不平衡與嚴(yán)重NAFLD病變(即NASH和纖維化)的關(guān)系, 結(jié)果顯示, 瘤胃球菌數(shù)量的增加與纖維化程度的加重呈正相關(guān)[21]。在一項(xiàng)比較NAFLD患者和健康人的腸道微生物組的研究中, 相對于健康的非肥胖成人個(gè)體水平, NAFLD患者的革蘭氏陰性細(xì)菌和擬桿菌含量均升高, 厚壁菌呈現(xiàn)出降低的趨勢[22]。

1.4 遺傳因素 目前已發(fā)現(xiàn)NASH的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)受單核苷酸基因多態(tài)性的影響。Patatin樣磷脂酶域3(patatin like phospholipase domain containing protein 3, PNPLA3)是近年來發(fā)現(xiàn)的與NAFLD患病密切相關(guān)的patatin樣磷脂酶家族成員之一[23,24]。有研究發(fā)現(xiàn)PNPLA3發(fā)生突變后, 會對正常的蛋白酶體降解具有拮抗作用, 增加NAFLD的發(fā)生危險(xiǎn)及嚴(yán)重程度。NAFLD患者PNPLA3基因rs738409位點(diǎn)GG基因型和G等位基因分布頻率明顯高于健康人群, 編碼GG基因型和G等位基因攜帶者NAFLD遺傳易感性明顯增加[25]。另有研究發(fā)現(xiàn),編碼肝臟脂滴蛋白17β-羥基類固醇脫氫酶13型的基因高表達(dá),可以促進(jìn)肝臟細(xì)胞的損傷[26]。其他與NAFLD相關(guān)的SNP基因包括神經(jīng)粘蛋白、葡萄糖激酶調(diào)節(jié)蛋白等。除此之外, 個(gè)體的免疫力水平、代謝速率等都與遺傳有關(guān)。分子機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn), PNPLA3-I148M如果不能被有效降解和泛素化, 會增加三酰甘油的堆積[27]。此外, PNPLA3-I148M還可以通過激活星形細(xì)胞, 促進(jìn)肝組織的纖維化和炎癥[28]。TM6SF2是一種重要的跨膜蛋白, 攜帶編碼此蛋白的基因型個(gè)體, NAFLD和肝纖維化的發(fā)生概率更高。GCKR是葡糖激酶調(diào)節(jié)蛋白, 攜帶編碼此蛋白的基因型個(gè)體, 肝臟纖維化程度以及血清中三酰甘油水平均升高[29]。

1.5 固有免疫調(diào)節(jié)失衡 NAFLD的發(fā)生發(fā)展常常伴隨著固有免疫系統(tǒng)的失衡。最新研究發(fā)現(xiàn), 非酒精性脂肪肝炎的主要特征是出現(xiàn)了大量的固有與浸潤的免疫細(xì)胞群[30,31]。肝臟中的巨噬細(xì)胞活化,可以誘導(dǎo)活性氧的產(chǎn)生,影響NAFLD的發(fā)病進(jìn)程。體內(nèi)的枯否細(xì)胞被活性氧或LDL激活后, 使膽固醇攝取增加, 另外, 枯否細(xì)胞的激活, 可以促進(jìn)TNF-α和IL-1β生成, 最終引起持續(xù)的炎性反應(yīng)[32,33]。另外, T細(xì)胞介導(dǎo)的炎性反應(yīng)可以加速肝細(xì)胞的損傷,并促進(jìn)脂肪肝的形成[34]。此外,有研究發(fā)現(xiàn),淋巴細(xì)胞(Lymphocyte, LCs)也可以參與代謝性疾病的調(diào)控[35]。如2型ILC (ILC2)可以調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞的分化和促米色脂肪細(xì)胞的生成[36], 進(jìn)而調(diào)控白色脂肪組織的分解與代謝, 降低總體脂肪量, 同時(shí)也可以通過提升底物對胰島素的敏感性,改善患者的胰島素抵抗和NAFLD癥狀。

2 潛在治療藥物

2.1 降脂類藥物 脂質(zhì)代謝紊亂是NAFLD患者主要的臨床特征, 而且是NAFLD向肝炎和肝硬化發(fā)展的重要因素, 因此, 降脂成為針對NAFLD患者治療的一種重要途徑。目前, 降脂效果最好的藥物為他汀類藥物, 其機(jī)制主要是通過抑制羥基甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMG-CoA reductase, HMG-CoA), 從而阻斷肝膽固醇的合成, 進(jìn)而引起肝臟代償性LDL受體的合成, 從而使血漿LDL及LDL的清除增加, 同時(shí), 他汀類藥物還可以發(fā)揮抗氧化和抗炎作用[37]。但他汀類藥物在使用過程中存在較多的問題, 如產(chǎn)生肝臟毒性和肌肉毒性[38]。近年來人們發(fā)現(xiàn)抑制前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(proprotein conver tase-subtilisin-kexin type 9, PCSK9) 可以明顯降低LDL的水平。另有實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn), 他汀類藥物聯(lián)合使用PCSK9抑制劑, 比單獨(dú)使用他汀類藥物效果更好[39]。此外, 對于他汀類藥物不耐受的人群, 可聯(lián)合使用依折麥布和PCSK9抑制劑(IIb, C)[40]。

2.2 胰島素增敏類藥物 IR是NAFLD發(fā)病進(jìn)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié), 因而提升效應(yīng)器官對于胰島素的敏感性成為治療NAFLD的一種重要途徑。目前, 臨床上常用的胰島素增敏劑主要有以下幾種:(1)二甲雙胍:此類藥物結(jié)構(gòu)中含有兩個(gè)胍基, 可以通過減少肝糖的生成、增加糖代謝, 改善效應(yīng)器官對胰島素的敏感性。有研究顯示, 二甲雙胍可以明顯降低NAFLD患者谷丙轉(zhuǎn)氨酶、胰島素和C肽水平, 但是對于肝臟纖維化和肝臟炎癥的改善效果并不顯著[41,42]。(2)噻唑烷二酮類:此類藥物可以特異性的結(jié)合并活化(peroxisome proliferator activatedreceptor-γ, PPAR-γ, PPAR-γ), 改善胰島素抵抗、參與糖脂代謝, 并能抑制LP表達(dá)及TNF-α表達(dá), 從而減少肝臟脂質(zhì)沉積, 并抑制肝臟炎癥和纖維化形成。(3)胰高糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1, GLP-1):是一種腸促胰島素(incretin), 由小腸L細(xì)胞分泌, 它可以促進(jìn)胰島素的分泌、誘導(dǎo)β細(xì)胞增殖、抑制餐后糖原釋放和延緩胃排空。有研究顯示, GLP-1受體激動劑與受體結(jié)合后, 可以提升效應(yīng)器官對胰島素敏感性, 促進(jìn)脂肪酸氧化、降低脂質(zhì)生成改善糖代謝[43]。

2.3 調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和炎癥的藥物 大量研究顯示, 氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化參與了NAFLD的“二次打擊”, 并且與肝臟炎癥、肝纖維化和細(xì)胞凋亡密切相關(guān)[44,45]。如有研究發(fā)現(xiàn), 維生素E可以明顯減輕NASH患者的肝脂肪變性、肝纖維化[44]。另有研究發(fā)現(xiàn), 水飛薊素當(dāng)中的活性成分水飛薊賓, 可通過減少氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)改善肝臟纖維化, 逆轉(zhuǎn)NAFLD[45]。氧化應(yīng)激與炎癥存在著密不可分的聯(lián)系, 而NAFLD的發(fā)生發(fā)展也與炎癥密切相關(guān)。當(dāng)肝臟細(xì)胞受損后, 炎性因子被大量釋放,并引起炎性浸潤和細(xì)胞凋亡,最終誘發(fā)NASH。Elafibranor 是過氧化物酶體增殖物激活受-α(PPARα) 和受體-δ(PPARδ) 的激動藥。研究表明, elafibranor具有改善胰島素敏感性、平衡血糖、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝以及降低炎性反應(yīng)的作用[46]。Cenicriviroc (CVC)是一種強(qiáng)效的C-C趨化因子配體抑制劑。研究表明,CVC通過抑制CCR2和CCR5募集炎性單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及淋巴細(xì)胞和肝星狀細(xì)胞, 從而抑制NASH向纖維化的發(fā)展[47], 目前該藥已經(jīng)進(jìn)入三期臨床試驗(yàn)。

2.4 抗纖維化的藥物 肝纖維化程度常用來判斷NAFLD的進(jìn)展, 而且臨床治療多以改善肝臟纖維化作為治療的終點(diǎn)。有研究表明, 肝星狀細(xì)胞(HSCs) 的激活可以加重肝纖維化的程度[48]。半乳糖凝集素-3(Gal-3) 蛋白與炎癥和肝臟纖維化有著密切的聯(lián)系, 通過抑制Gal-3, 可以明顯減少動物肝臟纖維化的癥狀, 并且臨床試驗(yàn)也顯示其對NASH與橋接性纖維化的受試者具有較好的治療效果[49]。另有研究發(fā)現(xiàn), 通過抑制CC類趨化因子受體2型(CCR2) 和5型(CCR5) 可以明顯減少肝臟炎癥, 削弱HSCs和肌纖維母細(xì)胞的遷移、活化和增殖, 最終產(chǎn)生抗炎和抗纖維化作用[50]。吡非尼酮是轉(zhuǎn)化生長因子-β抑制劑, 臨床用于治療特發(fā)性肺纖維化, 另有研究發(fā)現(xiàn), 其可以明顯改善動物肝臟纖維化的病理特征[51]。

2.5 調(diào)節(jié)腸道菌群和免疫功能藥物 近年來的研究顯示腸道菌群失調(diào)與肝臟疾病和癌變密切相關(guān)[52], 因此通過飲食、益生菌、益生元和其他藥物操縱微生物組是治療NAFLD在內(nèi)的肝臟疾病可行的研究方向。有研究發(fā)現(xiàn), 益生元可以通過減少脂肪的生成, 降低(fatty acid synthase, FAS)等基因的表達(dá), 最終減少肝臟TG的積累[53]。另外, 益生菌還可以修復(fù)“腸漏”, 并通過調(diào)節(jié)核受體的表達(dá)和改善肝臟和脂肪組織中的胰島素抵抗從而延緩NAFL進(jìn)展為NASH[54]。Malaguarnera等[55]的臨床研究發(fā)現(xiàn), 雙歧桿菌可以明顯改善NASH患者的血脂、IR指數(shù)、肝組織炎癥和肝纖維化。王輝等[56]的研究發(fā)現(xiàn), 雙歧三聯(lián)活菌片可以明顯降低NASH大鼠模型血脂、炎性因子、脂多糖及脂聯(lián)素的水平。

3 展望

NAFLD是多器官、多系統(tǒng)之間相互關(guān)聯(lián)和影響而產(chǎn)生的,單純針對某一發(fā)病機(jī)制采取干預(yù)難以達(dá)到理想的治療效果,因此, 針對NAFLD的治療,應(yīng)綜合考慮多方面的發(fā)病因素, 采取多靶點(diǎn)多途徑的治療措施。針對NAFLD的多重打擊途徑,設(shè)計(jì)多靶點(diǎn)的治療藥物可能是未來此類藥物研發(fā)的一種趨勢。