200025　上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院感染科

?

·綜述·

多重“打擊”在非酒精性脂肪性肝病發(fā)病過程中的作用

劉昱含謝青

200025上海交通大學醫(yī)學院附屬瑞金醫(yī)院感染科

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease, NAFLD)，是指除外大量飲酒和其他明確損害肝臟的因素所致的以彌漫性肝細胞脂肪變?yōu)椴±硖卣鞯呐R床綜合征，包括單純性脂肪肝(simple fatty liver, SFL)、非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis, NASH)及其相關的肝硬化和肝細胞癌(Hepatocelluar carcinoma, HCC)。近年來，由于生活水平的提高、生活方式和飲食結構的改變以及預防措施的相對滯后等，NAFLD發(fā)病率逐年上升，成為世界性健康問題。但是，NAFLD是遺傳、環(huán)境、代謝、應激、炎癥等相關性肝病，其發(fā)病機制至今尚不明確，現(xiàn)就非酒精性脂肪性肝病發(fā)病機制的最新研究進展作一綜述。

一、遺傳基因的突變

NAFLD的發(fā)生、發(fā)展受遺傳基因的調(diào)節(jié)。不同種族NAFLD發(fā)病率不同，也許在歐洲、墨西哥裔美國人NAFLD的高發(fā)病率與他們的飲食習慣和肥胖率高有關，但是并不能解釋為什么非洲裔美國人NAFLD患病率低，以及為什么一些瘦的亞洲人會發(fā)生NAFLD而肥胖的歐洲人不會。然而，遺傳基因的突變，比如基因patatin樣磷酯酶結構域蛋白3(PNPLA3)的突變在NAFLD患病差異里起了非常重要的作用[1]。

90%的PNPLA3定位在脂滴中，除了外周脂肪組織也富集在肝細胞中，受基因LXR和SREBP-1調(diào)控，調(diào)節(jié)甘油三酯的合成和水解[2]。大量研究證實了基因PNPLA3在NAFLD發(fā)生、發(fā)展的遺傳因素中的重要性以及PNPLA3 I148M (rs738409 C/G)與肝臟脂肪變性的形成、NASH的進展密切相關， PNPLA3 I148M可以通過抑制甘油三酯的水解提高其肝臟內(nèi)含量，促進脂肪肝的形成，在動物體內(nèi)過表達PNPLA3 I148M會促進肝臟脂肪變性的發(fā)生[3,4]。另外，與脂代謝相關的基因(PPARα, MTTP, PEMT, APOC3, APOE)、與氧化應激相關的基因(MnSOD/SOD2,GST)、與炎癥相關的基因(TNFα,IL-6)以及ADIPOQ,IRS1，IGF等其他基因的改變都是參與NAFLD發(fā)生發(fā)展的重要遺傳因素[5]。

表觀遺傳變化和microRNAs也在NAFLD發(fā)病的遺傳因素中發(fā)揮了重要作用，特別是miR-122，其次是miR-335,miR-181d和miR-10b[6]。

二、胰島素抵抗

NAFLD的發(fā)病機制中最經(jīng)典的學說是Day和James提出的“二次打擊”學說，其中初次打擊主要為胰島素抵抗(insulin resistance)、脂質(zhì)代謝異常和肝細胞脂質(zhì)堆積，胰島素抵抗通過促使外周脂解增加和高胰島素血癥引起肝細胞脂肪酸合成儲積并使肝臟對各種損害敏感，二次打擊主要為反應性氧化代謝產(chǎn)物增多，導致脂質(zhì)過氧化，內(nèi)毒素增加、ATP消耗、加合物形成等可引起脂肪變的肝細胞發(fā)生氣球樣變和壞死性炎癥，炎癥的持續(xù)存在不可避免會激活肝星狀細胞，啟動肝臟的修復反應，最后進展到肝纖維化和肝硬化，甚至肝細胞肝癌。胰島素抵抗是貫穿在NAFLD發(fā)生發(fā)展中非常重要的因素，其中肥胖是胰島素抵抗與NAFLD關系中不可忽視的重要因素。大量研究闡明胰島素抵抗可以引起肝臟脂肪變性，導致炎癥發(fā)生。其中有研究證實，胰島素抵抗導致肝臟脂肪變性是由于人體AKT2突變所致[7]。也有許多研究報道，在NAFLD患者和動物模型中，肝內(nèi)有毒脂質(zhì)如甘油二酯(DAG)、神經(jīng)酰胺等的聚集激活了新型蛋白激酶PKCε，從而影響了胰島素信號通路，導致胰島素抵抗，引起炎癥反應，從而釋放細胞因子，如TNF-α和IL-6加重NAFLD和胰島素抵抗，或者IL-10和脂聯(lián)素可以補償這一狀態(tài)[8,9]。炎癥可以影響胰島素抵抗的葡萄糖穩(wěn)態(tài)[10]，然而肝臟內(nèi)脂質(zhì)堆積或者炎癥是否影響胰島素抵抗或者是如何影響胰島素抵抗仍然是一個沒有解決的難題。

三、肝細胞脂肪變性

肝細胞脂肪變性(steatosis)，是NAFLD發(fā)病過程的初始變化也是特征性改變，是由于肥胖或者胰島素抵抗等原因打破了脂質(zhì)代謝平衡導致游離脂肪酸(FFAs)增加，甘油三酯堆積所致，肝細胞長期暴露于過量的脂肪酸引起炎癥，氧化應激增加，細胞因子釋放，導致細胞凋亡的發(fā)生[11]。肝臟內(nèi)脂質(zhì)的堆積主要由于飲食過量攝取后血液循環(huán)中脂肪酸增加、外周脂肪組織重新分配脂肪、轉(zhuǎn)運蛋白如CD36和FATP等異常、以及肝臟內(nèi)合成增加、脂肪酸氧化和極低密度脂蛋白(VLDL)轉(zhuǎn)運的相對不足等造成的，另外，先天性脂肪代謝障礙或一些基因缺陷也會造成肝臟脂肪變性[12]。脂質(zhì)代謝的紊亂如FFAs的增多與胰島素抵抗密切相關，胰島素抵抗的發(fā)生導致NAFLD病人體內(nèi)FFAs增加，高胰島素血癥促進肝臟內(nèi)脂質(zhì)合成基因的表達、引起肝細胞脂肪酸合成儲積，增加的FFAs又可以反過來加重胰島素抵抗[13]。近來研究表明，脂滴作為一種動態(tài)細胞器，可以通過脂質(zhì)儲存、蛋白質(zhì)分類和其他的分子生物學事件幫助維持脂質(zhì)平衡[14]。肝細胞內(nèi)脂質(zhì)堆積后通過有毒脂質(zhì)分子引起脂毒性，募集Toll樣受體(TLR)、庫普弗細胞、中性粒細胞以及炎癥小體，也會引起脂質(zhì)過氧化及線粒體功能紊亂等，從而損傷肝細胞[15]。在NAFLD患者和動物模型中的研究表明，升高的FFAs，特別是飽和FFAs，對于肝臟的脂毒性起了重要作用。飽和FFAs與其引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激、氧化應激、線粒體功能紊亂、c-JunN-氨基末端激酶(JNK)信號通路有關，導致細胞凋亡，稱為lipoapoptosis[16]。盡管很少有脂肪酸氧化及轉(zhuǎn)運相關基因突變引起肝臟脂肪變性，但是有些基因的突變會增加NAFLD的易感性，如上面所述的基因PNPLA3。

四、氧化應激

氧化應激(oxidative stress)是NAFLD疾病中從SFL進展到NASH過程中對肝臟一個非常重要的打擊，可引起活性氧產(chǎn)物(ROS)的產(chǎn)生增多、線粒體結構功能紊亂等。肝細胞中的脂質(zhì)積累損害線粒體功能，增加電子傳遞鏈(ETC)復合物，激活過氧化物酶體和線粒體脂肪氧化途徑，使ROS的產(chǎn)生增多、氧化磷酸化增強，從而導致脂質(zhì)過氧化、促進炎癥反應、免疫反應以及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，最后肝細胞發(fā)生凋亡和壞死[17]。在此過程中，除了線粒體功能紊亂，線粒體的結構也發(fā)生改變，包括線粒體形態(tài)改變、超微結構病變和線粒體DNA(mtDNA)的耗減，特別是mtDNA的改變會影響線粒體功能、導致肝臟脂肪變性和肝細胞損害[18]。大量研究和實驗證明，心磷脂(CL)在線粒體的氧化應激中很重要，主要在肝臟內(nèi)代謝，位于線粒體膜，可以調(diào)節(jié)線粒體生物能學中蛋白的超微結構，其結構或功能的異常會導致線粒體復合物Ⅰ機能失調(diào)，引起呼吸鏈紊亂，從而影響氧化磷酸化過程，影響線粒體功能，是氧化應激對肝細胞損害的重要環(huán)節(jié)[19]。在NAFLD中大量研究報道細胞色素P450 2E1(CYP2E1)的水平升高，CYP2E1是一種多功能蛋白質(zhì)，可以與內(nèi)源性、外源性底物結合產(chǎn)生ROS，也會激活其他因子通路如Nrf2來防御氧化應激反應，但其調(diào)節(jié)肝毒性和保護肝臟的其他機制還不明了[20]。

五、炎癥

NASH的重要特征除了肝細胞脂肪變性、氣球樣變外，還有大量炎性細胞的浸潤。在NAFLD進展中，炎癥(inflammation)是一個全身性反應，特別在肥胖相關的NASH發(fā)展過程中，通過激活信號通路募集粘附因子、細胞因子、趨化因子，如TNF-α、MCP-1、IL-1、IL-6、CCL2、CCL5、CXCL8/IL8等，和前列腺素等廿〔烷〕酸衍生物等打擊肝臟，引起細胞對炎癥的防御、細胞損傷和自我修復，及激活細胞死亡通路[15,21]。脂肪堆積、氧化應激等打擊在NAFLD前期對肝細胞造成損害，損傷的肝細胞通過激活NF-κB、JNK等重要的炎癥信號通路釋放大量促炎因子；通過釋放損傷相關分子模式(DAMPs)激活TLR,TLR激活后導致TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18等促炎因子以及活化氧中間體釋放，促進胰島素抵抗和脂質(zhì)代謝紊亂[22]。研究報道，脂聯(lián)素可以刺激抗炎細胞因子的分泌如IL-10、IL-1受體拮抗劑等，阻斷NF-κB的激活，抑制TNF-α、IL-6、趨化因子的釋放，有對抗炎癥的保護性作用，而NAFLD患者體內(nèi)的脂聯(lián)素水平常常是降低的[23]。NAFLD特別是肥胖相關的人群，體內(nèi)多器官長期處于低水平炎癥狀態(tài)，造成代謝失衡、胰島素抵抗、啟動免疫反應，進而激發(fā)肝臟內(nèi)炎癥通路的下游因子，造成損害。炎癥的持續(xù)存在不可避免會激活肝星狀細胞，啟動肝臟的修復反應，釋放促纖維化因子，晚期就會進展到肝纖維化和肝硬化，甚至肝細胞肝癌。

六、其他

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激是由未折疊蛋白或錯誤折疊蛋白積聚在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激活后促進蛋白質(zhì)合成和恢復穩(wěn)態(tài)平衡，然而過多未折疊蛋白的積聚會使此過程病理化，導致未折疊蛋白反應(UPR)，激活NF- κB，JNK以及氧化應激中的信號通路，發(fā)生脂質(zhì)堆積，加重胰島素抵抗，激活炎癥反應，導致細胞凋亡和壞死，促進肝臟脂肪變性進展為NASH[24,25]。

內(nèi)環(huán)境微生態(tài)失調(diào)如腸道微生物叢紊亂，可以影響卡路里及腸道營養(yǎng)的吸收、膽汁酸代謝紊亂和產(chǎn)生內(nèi)源性乙醇，調(diào)節(jié)代謝、免疫平衡、抑制炎癥，是NAFLD發(fā)展過程中越來越被重視的重要因素[26]。腸道微生物叢的紊亂使腸道屏障的滲透性增加，細菌脂多糖LPS暴露后通過與Toll樣受體如TLR4，TLR9結合激活下游信號通路，釋放TNF-α等促炎因子，產(chǎn)生炎癥反應[27]?！澳c-肝對話”的假說在許多動物實驗中得到驗證，但是在人體間傳輸腸道菌群是否會促進肝病的發(fā)生還沒有得到確切的證實。

七、總結與展望

NAFLD發(fā)病率逐年升高，迄今肝活檢病理診斷仍是診斷NAFLD的金標準，但由于其有創(chuàng)性和費用昂貴等缺點，新的無創(chuàng)診斷技術特別是血清生物學標志物有待于進一步開發(fā)。疾病早期SFL可通過運動和改變飲食結構逆轉(zhuǎn)疾病，但當SFL進展到NASH甚至肝硬化、肝癌時，仍沒有特效藥物及醫(yī)療技術的有效治療，以至于NAFLD相關的肝硬化和肝癌患者越來越多，肝移植成為終末期肝病唯一的有效治療手段。

越來越多的學者支持NAFLD發(fā)生發(fā)展的“多重打擊”機制，“多重打擊”包括遺傳因素、胰島素抵抗、脂質(zhì)代謝紊亂及肝細胞脂肪變性、氧化應激、炎癥的發(fā)生、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激及腸道菌群失調(diào)等，這些重要因素貫穿在NAFLD的不同發(fā)病階段，促進NAFLD的發(fā)生發(fā)展。然而，各種打擊損傷肝臟的具體分子機制及各種打擊間的相互關系仍不十分明確?；蛲蛔兊倪z傳學研究、表觀遺傳學研究開發(fā)了研究NAFLD機制的新方向，CHIP-seq、RNAseq等高通量測序技術及生物信息學分析相結合為NAFLD機制研究提供了新的途徑，但是未來對NAFLD機制的研究仍需要更多的臨床研究和動物實驗。

對NAFLD發(fā)病過程中多重“打擊”的更好理解，對NAFLD進展中肝臟損傷機制的更多研究探索，能夠促進NAFLD臨床診斷技術的發(fā)展，為NAFLD的治療靶點及新藥開發(fā)提供新的理論依據(jù)，從而預防SFL的發(fā)生，減少NASH階段肝臟的損害，降低晚期肝硬化甚至肝癌的死亡率。

參考文獻

1 Lazo M, Hernaez R, Eberhardt MS, et al. Prevalence of nonalcoholic fatty liver disease in the United States: the Third National Health and Nutrition Examination Survey, 1988-1994. Am J Epidemiol, 2013,178: 38-45.

2 Huang Y, He S, Li JZ, et al. A feed-forward loop amplifies nutritional regulation of PNPLA3. Proc Natl Acad Sci U S A, 2010,107: 7892-7897.

3 Dongiovanni P, Donati B, Fares R, et al. PNPLA3 I148M polymorphism and progressive liver disease. World J Gastroenterol, 2013,19: 6969-6978.

4 Hyysalo J, Gopalacharyulu P, Bian H, et al. Circulating Triacylglycerol Signatures in Nonalcoholic Fatty Liver Disease Associated With the I148M Variant in PNPLA3 and With Obesity. Diabetes, 2014,63: 312-322.

5 Naik A, Kosir R, Rozman D. Genomic aspects of NAFLD pathogenesis. Genomics, 2013,102: 84-95.

6 Li YY. Genetic and epigenetic variants influencing the development of nonalcoholic fatty liver disease. World J Gastroenterol, 2012,18: 6546-6551.

7 Semple RK, Sleigh A, Murgatroyd PR, et al. Postreceptor insulin resistance contributes to human dyslipidemia and hepatic steatosis. J Clin Invest, 2009,119: 315-322.

8 Birkenfeld AL, Shulman GI. Nonalcoholic Fatty Liver Disease, Hepatic Insulin Resistance, and Type 2 Diabetes. Hepatology, 2014,59: 713-723.

9 Asrih M, Jornayvaz FR. Inflammation as a potential link between nonalcoholic fatty liver disease and insulin resistance. J Endocrinol, 2013,218: R25-R36.

10Gruben N, Shiri-Sverdlov R, Koonen DPY, et al. Nonalcoholic fatty liver disease: A main driver of insulin resistance or a dangerous liaison? Biochim Biophys Acta, 2014,1842: 2329-2343.

11Chavez-Tapia NC, Rosso N, Tiribelli C. Effect of intracellular lipid accumulation in a new model of non-alcoholic fatty liver disease. Bmc Gastroenterol, 2012,12.

12Cohen JC, Horton JD, Hobbs HH. Human fatty liver disease: old questions and new insights. Science, 2011,332: 1519-1523.

13Kawano Y, Cohen DE. Mechanisms of hepatic triglyceride accumulation in non-alcoholic fatty liver disease. J Gastroenterol, 2013,48: 434-441.

14Sahini N, Borlak J. Recent insights into the molecular pathophysiology of lipid droplet formation in hepatocytes. Prog Lipid Res, 2014,54: 86-112.

15Farrell GC, van Rooyen D, et al. NASH is an Inflammatory Disorder: Pathogenic, Prognostic and Therapeutic Implications. Gut Liver, 2012,6: 149-171.

16Leamy AK, Egnatchik RA, Young JD. Molecular mechanisms and the role of saturated fatty acids in the progression of non-alcoholic fatty liver disease. Prog Lipid Res, 2013,52: 165-174.

17Rolo AP, Teodoro JS, Palmeira CM. Role of oxidative stress in the pathogenesis of nonalcoholic steatohepatitis. Free Radic Biol Med, 2012,52: 59-69.

18Demeilliers C, Maisonneuve C, Grodet A, et al. Impaired adaptive resynthesis and prolonged depletion of hepatic mitochondrial DNA after repeated alcohol binges in mice. Gastroenterology, 2002,123: 1278-1290.

19Paradies G, Paradies V, et al. Oxidative stress, cardiolipin and mitochondrial dysfunction in nonalcoholic fatty liver disease. World J Gastroenterol, 2014,20: 14205-14218.

20Leung TM, Nieto N. CYP2E1 and oxidant stress in alcoholic and non-alcoholic fatty liver disease. J Hepatol, 2013,58: 395-398.

21Stanton MC, Chen SC, Jackson JV, et al. Inflammatory Signals shift from adipose to liver during high fat feeding and influence the development of steatohepatitis in mice. J Inflamm (Lond), 2011,8: 8.

22Mencin A, Kluwe J, Schwabe RF. Toll-like receptors as targets in chronic liver diseases. Gut, 2009,58: 704-720.

23Tilg H, Moschen AR. Adipocytokines: mediators linking adipose tissue, inflammation and immunity. Nature Rev Immunol, 2006,6: 772-783.

24Hotamisligil GS. Endoplasmic reticulum stress and the inflammatory basis of metabolic disease. Cell, 2010,140: 900-917.

25Zhang XQ, Xu CF, Yu CH, et al. Role of endoplasmic reticulum stress in the pathogenesis of nonalcoholic fatty liver disease. World J Gastroenterol, 2014,20: 1768-1776.

26Lozupone CA, Stombaugh JI, et al. Diversity, stability and resilience of the human gut microbiota. Nature, 2012,489: 220-230.

27Henao-Mejia J, Elinav E, Jin CC, et al. Inflammasome-mediated dysbiosis regulates progression of NAFLD and obesity. Nature, 2012,482: 179-U167.

(本文編輯：張苗)

(收稿日期：2015-09-10)

通信作者：謝青，Email: xieqingrjh@163.com

基金項目：國家自然科學基金資助項目(81171569)；上海市科委優(yōu)秀學術帶頭人項目(12XD1403600)；國家“十二五”科技重大專項(2012ZX10002007-002-004、2012ZX10002004-003、2012ZX10002003-003-012、2013ZX10002001-001-004)；上海交通大學醫(yī)學院“博士創(chuàng)新基金”(BXJ21415)，上海市領軍人才資助項目；國家臨床重點專科建設項目(感染病學)