肖衛(wèi)純,安 威
首都醫(yī)科大學(xué)細(xì)胞生物學(xué)系 肝臟保護(hù)與再生調(diào)節(jié)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100069
臨床上,非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)被定義為一種與酒精性肝炎病理改變類似,但沒有飲酒史的慢性肝病。1990年當(dāng)NAFLD首次被提出,就有人懷疑它是否是一種真正意義上的肝臟疾病。到了上一世紀(jì)末,人們對NAFLD認(rèn)識不斷清晰,認(rèn)為它可能是代謝綜合征的肝臟表現(xiàn),因此,最近有人提出以代謝相關(guān)脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD)命名取代NAFLD。但MAFLD命名也存在某些爭議,例如,在許多亞洲國家,特別是農(nóng)村地區(qū),NAFLD患者常常不伴有肥胖,而表現(xiàn)為瘦人脂肪肝。因此,NAFLD與代謝綜合征的關(guān)系還需認(rèn)真厘清。拋開命名上的紛爭,過去30年,包括北美、歐洲、亞洲等許多國家報(bào)道,NAFLD發(fā)病率明顯升高,已經(jīng)成為世界上最重要的慢性肝病之一。一項(xiàng)回顧性分析表明,NAFLD患病率已達(dá)全球總?cè)丝诘?5%。有理由相信,NAFLD將是本世紀(jì)乃至下一世紀(jì)危害人類健康的重要肝病。此外,值得一提的是,少部分NAFLD患者可不經(jīng)非酒精性脂肪性肝炎(NASH)中間環(huán)節(jié)而直接發(fā)展成肝纖維化、肝硬化等進(jìn)展性肝病。雖然NAFLD與肝癌(HCC)發(fā)病率之間還缺乏可信的大規(guī)模流調(diào)數(shù)據(jù),但據(jù)報(bào)道,約有4.1%的NAFLD患者存在HCC患病風(fēng)險(xiǎn),NASH或許是繼HBV和HCV之后,引發(fā)HCC發(fā)生的致病因素。有關(guān)NAFLD/NASH的發(fā)病機(jī)制雖經(jīng)幾十年的研究,依然不甚清晰,隨著“兩次打擊”學(xué)說受到冷落,“多次打擊”學(xué)說逐步被接受。然而,導(dǎo)致NASH發(fā)病的始動因子(因素)仍不明確,其信號通路依舊模糊,已經(jīng)成為困擾肝病學(xué)界的瓶頸問題。已知,游離脂肪酸在NASH發(fā)病中發(fā)揮重要作用,能否將脂肪酸從頭合成的量控制在合理范圍,或者將攝入的多余脂肪/糖轉(zhuǎn)入線粒體徹底燃燒掉,被認(rèn)為是控制NASH發(fā)生發(fā)展的核心環(huán)節(jié)。本文就線粒體損傷在NAFLD發(fā)病中的作用作一綜述。
1.1 線粒體結(jié)構(gòu)及功能 線粒體是由外膜、內(nèi)膜雙層膜結(jié)構(gòu)圍成的細(xì)胞器,內(nèi)外膜之間稱為膜間隙,內(nèi)膜向內(nèi)凹陷,形成線粒體基質(zhì)。線粒體外膜較光滑,含脂質(zhì)代謝相關(guān)的酶,如脂酰CoA合成酶、脂肪酸激酶等;線粒體內(nèi)膜高度復(fù)雜,包含有電子傳遞鏈(electronic transport chain,ETC)或稱為呼吸鏈、ATP合酶和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等?;|(zhì)中含有三羧酸循環(huán)(tricarboxylic acid cycle,TCA)、丙酮酸和脂肪酸氧化、氨基酸代謝等有關(guān)的酶類,催化TCA以及脂肪酸的氧化(fatty acid oxidation,FAO)。人線粒體DNA(mitochondria DNA,mtDNA)也存在于基質(zhì)中,由13個(gè)結(jié)構(gòu)基因組成,編碼呼吸鏈復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ的部分蛋白[1]。
線粒體的主要功能是對糖、脂肪和蛋白質(zhì)等各種能源物質(zhì)進(jìn)行氧化和能量轉(zhuǎn)換,是貯能和供能的場所,在細(xì)胞生命活動中,95%的能量來自線粒體。丙酮酸和脂肪酸從細(xì)胞質(zhì)進(jìn)入線粒體,被進(jìn)一步氧化形成乙酰輔酶 A(coenzyme A,CoA),進(jìn)入TCA循環(huán),經(jīng)一系列酶促反應(yīng)、電子傳遞和氧化磷酸化,供能物質(zhì)被徹底氧化,分解為CO2和H2O,同時(shí)釋放出大量能量,最終生成ATP。氧化過程中生成的質(zhì)子(H+)以煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide,NAD+)和黃素腺嘌呤二核苷酸(dihydroflavine-adenine dinucleotide,FAD)為遞氫體,通過ETC傳遞電子時(shí),將質(zhì)子從線粒體基質(zhì)泵入膜間隙,從而產(chǎn)生跨內(nèi)膜的電化學(xué)梯度,稱為線粒體跨膜電位。當(dāng)H+通過ATP 合酶復(fù)合體中的質(zhì)子通道進(jìn)入基質(zhì)時(shí),ATP合酶利用電化學(xué)質(zhì)子梯度的能量催化ADP與Pi合成ATP,使釋放的能量以高能磷酸鍵的形式儲存于ATP中(圖1)。過量的電子流向ETC生成ROS,在正常情況下,線粒體消耗的氧有1%~2%會生成ROS[2]。
1.2 肝臟脂肪的代謝 肝臟中脂肪酸的來源主要包括三個(gè)途徑即飲食、脂肪組織的脂解或從頭合成脂肪。脂肪酸從小腸吸收,組裝成富含脂蛋白的顆粒(乳糜微粒)并分泌到血液中。大部分長鏈脂肪酸(long-chain fatty acids,LCFA)通過乳糜微粒被輸送到脂肪組織,其余的被肝臟吸收。吸收至肝臟中的LCFA去路主要有兩條:(1)分泌出肝臟。游離脂肪酸轉(zhuǎn)化為復(fù)雜的脂質(zhì)分子,包裝成極低密度脂蛋白分泌出肝臟;(2)留在肝臟中代謝。肝細(xì)胞中LCFA被轉(zhuǎn)運(yùn)到線粒體,通過β-氧化被逐步分解,產(chǎn)生的乙酰CoA通過TCA循環(huán)徹底氧化,并以NAD+和FAD為遞氫體,生成NADH和FADH2,通過氧化磷酸化生成ATP和H2O。
2.1 肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶(carnitine palmitoyltransferase-1/2,CPT-1/2) 前述,長鏈脂肪酸需運(yùn)至線粒體才能進(jìn)一步氧化。CPT-1是脂肪酸β-氧化的限速酶,位于線粒體外膜,催化長鏈脂酰CoA和游離肉堿形成脂酰肉堿,進(jìn)入線粒體膜間隙,進(jìn)而在線粒體內(nèi)膜的肉堿-脂酰肉堿轉(zhuǎn)位酶作用下,通過線粒體內(nèi)膜轉(zhuǎn)運(yùn)至線粒體基質(zhì)。進(jìn)入線粒體基質(zhì)的脂酰肉堿在線粒體內(nèi)膜基質(zhì)面的CPT-2催化下重新解離為脂酰CoA和游離肉堿。線粒體基質(zhì)中含有β-氧化的所需酶類,催化脂酰CoA進(jìn)行β-氧化(圖1)。CPT-1的活性受丙二酰CoA調(diào)節(jié),飽食后脂肪合成增加時(shí),丙二酰CoA增加,抑制 CPT-1的活性,進(jìn)而減少β-氧化。在脂肪肝的起始或者發(fā)生過程中,CPT-1的作用比較復(fù)雜。有報(bào)道[3]稱,當(dāng)肝臟處于脂肪肝階段,CPT-1表達(dá)升高,脂肪酸氧化增加。但是在連續(xù)4周喂食蛋氨酸-膽堿缺陷(methionine-and choline-deficient diet,MCD)的NASH大鼠模型體內(nèi)發(fā)現(xiàn),CPT-1的mRNA表達(dá)及蛋白表達(dá)均升高,但是其活性降低,脂肪酸氧化的關(guān)鍵酶3-羥脂酰CoA 脫氫酶活性也下降,導(dǎo)致肝細(xì)胞線粒體內(nèi)FAO下降[4]。飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠,過表達(dá)具有活性但對丙二酰CoA不敏感的CPT-1可以導(dǎo)致FAO持續(xù)上升,使肥胖小鼠的脂肪肝、炎癥、胰島素抵抗等癥狀有所減輕[5]。筆者團(tuán)隊(duì)[6]也證實(shí),給小鼠轉(zhuǎn)染荷載肝臟再生刺激因子(augmenter of liver regeneration,ALR)質(zhì)粒,可以提高小鼠肝臟CPT-1活性,抑制MCD飼喂動物導(dǎo)致的肝臟脂質(zhì)堆積,減輕動物脂肪肝。
注:Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ:電子傳遞鏈復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ;CytC:細(xì)胞色素C。長鏈脂肪酸通過脂酰CoA合成酶催化為脂酰CoA,由CPT-1催化與肉堿結(jié)合為脂酰肉堿進(jìn)入膜間隙,生成的脂酰肉堿在肉堿-脂酰肉堿轉(zhuǎn)位酶的作用下進(jìn)入基質(zhì),由CPT-2催化重新分解為脂酰CoA和肉堿;脂酰CoA經(jīng)β-氧化生成乙酰CoA,乙酰CoA經(jīng)過三羧酸循環(huán)徹底氧化。由β-氧化和三羧酸循環(huán)產(chǎn)生的氫離子以NADH 和 FADH2為遞氫體,通過ETC傳遞鏈傳遞電子,耦聯(lián)質(zhì)子從線粒體基質(zhì)泵入膜間隙,產(chǎn)生跨內(nèi)膜的電化學(xué)梯度,當(dāng)質(zhì)子通過ATP 酶復(fù)合體中的質(zhì)子通道進(jìn)入基質(zhì)時(shí),ATP 合酶利用電化學(xué)質(zhì)子梯度的能量催化ADP與 Pi合成ATP,產(chǎn)生H2O。圖1 線粒體與脂類代謝
2.2 過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子1 (peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator 1,PGC-1) PGC-1的基本功能是刺激線粒體的生物合成和氧化代謝,PGC-1家族成員包括PGC-1α、PGC-1β和PGC相關(guān)的共激活子(PGC-related co-activator,PRC)。PRC存在于所有組織中,并參與調(diào)節(jié)電子傳遞鏈的功能[7];PGC-1α和PGC-1β共同激活多種核受體和轉(zhuǎn)錄因子,包括PPARs和核呼吸因子1/2 (nuclear respiratory factor 1/2,NRF1/2),激活FAO和氧化磷酸化的基因的表達(dá),例如CPT-1和脂酰CoA脫氫酶[8-9]。NAFLD患者肝臟PGC-1α表達(dá)下降可達(dá)40%,同時(shí)伴有線粒體功能障礙,脂質(zhì)堆積[10]。肝臟特異性PGC-1α缺失可導(dǎo)致小鼠肝線粒體氧化能力受損,肝脂肪變性[11]。體內(nèi)和體外過表達(dá)肝PGC-1α可刺激線粒體酶合成、提高線粒體功能,減少甘油三酯的堆積[12]。肝臟特異性過表達(dá)PGC-1β,誘導(dǎo)TCA循環(huán)和呼吸鏈上氧化磷酸化相關(guān)蛋白的表達(dá),改善線粒體功能,減輕高脂飼料喂養(yǎng)導(dǎo)致肝脂肪堆積,以及由于脂肪性堆積引發(fā)的氧化應(yīng)激反應(yīng),最終減輕脂肪變性,保護(hù)肝臟[13]。
2.3 一磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK) AMPK作為細(xì)胞能量感受器,可以感受到AMP/ATP比值變化。AMP/ATP比值增加會刺激AMPK的活化,減輕NAFLD。AMPK主要通過三個(gè)方面調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝(圖2);(1)通過PGC-1調(diào)節(jié)線粒體生物合成,提高線粒體質(zhì)量。(2)AMPK通過乙酰CoA羧化酶(acetyl coenzyme A carboxylase,ACC)-CPT-1途徑,調(diào)節(jié)脂類氧化。AMPK磷酸化ACC1的Ser79和ACC2的Ser221,降低丙二酰CoA生成,抑制脂質(zhì)從頭合成;另外使線粒體脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)限速酶CPT-1活性的增加[14],促進(jìn)FAO,減輕NAFLD[15]。在人肝細(xì)胞系LO2中,過度表達(dá)AMPK增加CPT-1表達(dá),同時(shí)伴隨著含脂肝細(xì)胞數(shù)量的減少[16]。(3)AMPK抑制脂肪酸從頭合成。AMPK直接調(diào)控脂肪生成固醇調(diào)控元件結(jié)合蛋白-1c/2 (sterol regulatory element-binding protein-1c/2,SREBP-1c/2)的磷酸化,抑制其活性。作為轉(zhuǎn)錄因子,SREBP-1c調(diào)節(jié)脂肪合成酶(fatty acid synthase,FAS)以及ACC的表達(dá),SREBP-2控制膽固醇合成和攝取基因的轉(zhuǎn)錄[17]。AMPK可通過SREBP-1c下調(diào)脂肪生成基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá),減輕脂肪肝[18]。筆者團(tuán)隊(duì)[19]證實(shí),在MCD誘導(dǎo)的NAFLD小鼠模型中,SREBP-1c、SREBP-2活性增加,而抑制ALR表達(dá)通過阻止AMPK活化導(dǎo)致SREBP-2活性增加,使低密度脂蛋白受體表達(dá),促進(jìn)膽固醇內(nèi)流,加重NAFLD。小鼠肝臟特異性激活A(yù)MPK可導(dǎo)致脂質(zhì)合成降低,保護(hù)肝臟避免發(fā)展為NAFLD[20]。
注:肝臟所吸收的脂肪主要在肝臟進(jìn)行代謝。CPT-1是脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)的限速酶,催化長鏈脂肪酸由胞質(zhì)轉(zhuǎn)入線粒體進(jìn)行β-氧化。CPT-1表達(dá)或活性下降導(dǎo)致脂肪堆積;脂肪酸在線粒體通過β-氧化分解為乙酰CoA,轉(zhuǎn)運(yùn)出線粒體,在胞漿中參與脂質(zhì)從頭合成,合成的丙二酰CoA抑制CPT-1的活性,并且受到AMPK的調(diào)節(jié);AMPK活性增加,導(dǎo)致ACC磷酸化而活性下降,丙二酰CoA合成減少,CPT-1的活性增加;AMPK活性降低時(shí),SREBP活性增強(qiáng),脂類合成(ACC,FAS)和膽固醇合成的相關(guān)蛋白和酶類增加,促進(jìn)脂質(zhì)和膽固醇合成,導(dǎo)致脂質(zhì)堆積。PGC-1通過NRF1/2、ERR等轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)線粒體電子傳遞鏈的生物合成以及FAO和氧化磷酸化所需酶類;活性增高時(shí),促進(jìn)CPT-1的表達(dá),F(xiàn)AO增多。圖2 線粒體脂類代謝障礙與脂肪堆積
線粒體解偶聯(lián)蛋白2(uncoupling protein 2,UCP2)是定位于線粒體內(nèi)膜的載體蛋白,介導(dǎo)質(zhì)子從膜間隙轉(zhuǎn)運(yùn)至基質(zhì)(質(zhì)子漏),負(fù)責(zé)底物的氧化磷酸化解耦聯(lián),使能量以熱能的形式釋放,參與調(diào)節(jié)線粒體脂肪酸代謝,轉(zhuǎn)錄因子SP1可調(diào)節(jié)UCP2的表達(dá)[21]。理論上,UCP2 通過質(zhì)子泄漏可能允許線粒體中脂肪酸β-氧化增加,支持持續(xù)的脂肪酸氧化[22]。但實(shí)踐中發(fā)現(xiàn),肥胖小鼠(ob/ob)敲除UCP2基因,與非敲除小鼠相比,脂肪變性程度并未明顯減輕[23]。在脂肪肝第二次打擊中,上調(diào)UCPs表達(dá)可能促進(jìn)呼吸鏈中的電子釋放,從而防止大量線粒體ROS生成,穩(wěn)定細(xì)胞脂質(zhì)過氧化反應(yīng),減輕炎癥[24]。然而,從NAFLD動物模型肝臟以及NASH患者肝活檢組織中發(fā)現(xiàn),雖然肝細(xì)胞中UCP2表達(dá)增加[25-26],ROS含量并未下降。對于這種理論上可以保護(hù)肝細(xì)胞而實(shí)際上卻未能減輕NAFLD的現(xiàn)象,研究者們推測,增高的UCP2表達(dá)量不足以緩解脂肪肝內(nèi)過度產(chǎn)生的ROS,而且因?yàn)閁CP2對于氧化與磷酸化解耦聯(lián),底物氧化并未產(chǎn)生ATP,ATP生成減少,導(dǎo)致肝臟對外界刺激更易感[27]。另外,與正常細(xì)胞相比,UCP2在脂肪肝中的定位發(fā)生了改變。在正常的肝臟中,UCP2主要在Kupffer細(xì)胞表達(dá),肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞比較少;與之相反,在脂肪肝,UCP2在肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞中高表達(dá),巨噬細(xì)胞中減少,并且ROS產(chǎn)生增加[26]。下調(diào)NAFLD大鼠肝組織UCP2的表達(dá),促進(jìn)肝細(xì)胞脂肪肝的恢復(fù),改善脂質(zhì)代謝[28]。
與UCP2未能緩解脂肪肝的進(jìn)程相比,另外一種解耦聯(lián)劑HDMCP卻可能緩解脂肪肝的發(fā)展,序列分析表明,HDMCP和UCPs具有序列相似性[29]。在MCD誘導(dǎo)的小鼠NASH 模型以及由脂肪酸誘導(dǎo)的脂肪肝細(xì)胞中,HDMCP的表達(dá)增高,并且沉默HDMCP后,脂肪肝變得更嚴(yán)重[30]。
電子通過ETC傳遞時(shí),部分電子直接與氧反應(yīng)形成自由基超氧陰離子(O2-)和過氧化氫(H2O2)等。線粒體是產(chǎn)生ROS的主要場所(90%)。在正常的生理?xiàng)l件下,線粒體ETC過程中產(chǎn)生的這些自由基會被抗氧化酶(如超氧化物歧化酶)和過氧化氫酶清除。超氧化物歧化酶可以使O2-自發(fā)分解為氧氣和H2O2,再通過線粒體谷胱甘肽過氧化物酶解毒,轉(zhuǎn)變成水。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)ROS產(chǎn)生超過抗氧化系統(tǒng)的清除能力時(shí),導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)氧自由基積聚,過多的氧自由基會破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能,稱為氧化應(yīng)激。過多的ROS將攻擊細(xì)胞內(nèi)的大分子,導(dǎo)致mtDNA、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)的氧化修飾,并損傷大分子,改變膜電勢,誘導(dǎo)肝損傷。在NAFLD小鼠,ROS顯著增多,而線粒體是主要的ROS來源[31-32]。過量的肝臟脂肪誘導(dǎo)細(xì)胞氧化還原狀態(tài)的改變和生物大分子氧化損傷的積累[33]。在NASH患者中,H2O2、脂質(zhì)過氧化物以及氧化DNA損傷(8-脫氧鳥苷)增加,抗氧化防御能力降低[34]。MCD誘導(dǎo)的脂肪性肝炎大鼠中也可檢測到大量脂質(zhì)發(fā)生過氧化[35]。筆者團(tuán)隊(duì)[36-37]研究證實(shí),在由MCD以及HFD誘導(dǎo)的NAFLD小鼠模型中,ROS的升高,ATP生成減少。H2O2下調(diào) PPARα的表達(dá),抑制CPT-1,導(dǎo)致 FAO減少;同時(shí)H2O2促進(jìn)FAS的表達(dá),促進(jìn)脂質(zhì)合成[38]。
通俗上講,線粒體生物合成是由已經(jīng)存在的線粒體產(chǎn)生新的線粒體的自我更新過程,這一過程中,線粒體DNA、蛋白質(zhì)和線粒體膜都來自于母線粒體的分裂。因此,線粒體無法從頭合成。涉及線粒體生物合成的機(jī)制仍然不很清楚。目前研究[39-40]表明,PGC-1是線粒體生物合成的主要調(diào)節(jié)因子,PGC-1α提高NRF1/2 的表達(dá)并與之結(jié)合提高線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)和轉(zhuǎn)錄因子B蛋白,后者調(diào)節(jié)mtDNA的復(fù)制和轉(zhuǎn)錄[41-42],進(jìn)而提高線粒體質(zhì)量和氧化磷酸化能力。雌激素相關(guān)受體(estrogen-related receptor,ERRs)也是PGC-1α的下游目標(biāo)[43],ERR-α調(diào)節(jié)核基因編碼的線粒體相關(guān)因子的轉(zhuǎn)錄,包括參與氧化磷酸化、FAO、TCA循環(huán)和線粒體分裂及融合的相關(guān)基因。
有報(bào)告[44]顯示,在 NAFLD患者以及MCD誘導(dǎo)小鼠肝組織中,線粒體代謝和細(xì)胞器生成的關(guān)鍵調(diào)控因子,即 PGC-1、TFAM和NRF-2的表達(dá)水平均下降。部分NASH患者mtDNA缺失,肝細(xì)胞mtDNA編碼的復(fù)合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和核DNA編碼的酶復(fù)合物活性下降[45]。與在患者肝臟發(fā)現(xiàn)的一致,NAFLD小鼠模型中具有相似的線粒體功能障礙。在大鼠原代肝細(xì)胞中過度表達(dá)PGC-1α可導(dǎo)致線粒體標(biāo)志物含量增加(例如,檸檬酸合酶,線粒體DNA和電子傳遞鏈復(fù)合物)以及線粒體功能增強(qiáng)、FAO也隨之增加。
6.1 線粒體分裂/融合與動態(tài)平衡 正常生理狀態(tài)下,線粒體分裂和融合處于一種動態(tài)平衡。線粒體分裂/融合由一套相關(guān)蛋白質(zhì)進(jìn)行調(diào)控。線粒體外膜的融合由線粒體融合蛋白1/2(mitofusins,Mfn1/2)介導(dǎo),而線粒體內(nèi)膜的融合由視神經(jīng)萎縮蛋白1(optic atrophy protein 1,Opa1)調(diào)節(jié)[46-48];線粒體的分裂由線粒體分裂蛋白1 (fission 1,Fis1),線粒體分裂因子 (mitochondrial fission factor,Mff)和線粒體動力蛋白49/50(mitochondrial dynamics proteins 49 and 51,Mid49/51)募集并激活動力相關(guān)蛋白1 (dynamin-related protein 1,Drp1)完成[49-51]。在自噬過程中,線粒體通過 cAMP/PKA/AMPK級聯(lián)反應(yīng)促進(jìn)Drp1磷酸化抑制分裂,并使線粒體延長而維持細(xì)胞存活[52]。由HFD誘導(dǎo)的NAFLD小鼠模型中,肝臟線粒體呈現(xiàn)為小而圓,伴有線粒體片段化,線粒體分裂蛋白Fis1 和 Drp1表達(dá)增高,融合蛋白Mfn2表達(dá)降低,導(dǎo)致線粒體分裂/融合穩(wěn)態(tài)失衡。特異性肝臟敲除mfn2的小鼠炎癥加重,甘油三酯的聚集增加,最終導(dǎo)致肝纖維化和HCC[53]。
6.2 線粒體自噬 損傷的線粒體或碎片化線粒體可以通過線粒體自噬方式加以清除,以控制線粒體的質(zhì)量,維持線粒體穩(wěn)態(tài)。線粒體膜電勢降低(即線粒體去極化)可以啟動線粒體自噬過程。線粒體膜電勢降低后,PTEN誘導(dǎo)假定激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)轉(zhuǎn)位至線粒體,募集并激活底物Parkin(一種E3-泛素連接酶),導(dǎo)致線粒體膜蛋白的泛素化降解。NAFLD小鼠模型中線粒體自噬普遍下降,而增加線粒體自噬,可去除損傷線粒體,同時(shí)也能減緩NAFLD進(jìn)程[54-55]。在與肥胖相關(guān)的NAFLD中,Parkin相關(guān)的線粒體自噬增高,維持線粒體穩(wěn)態(tài)和肝細(xì)胞的存活;而巨噬細(xì)胞刺激因子通過AMPK抑制Parkin依賴的線粒體自噬加重NAFLD 肝損傷[56]。
6.3 線粒體未折疊蛋白反應(yīng)(mitochondrial unfolded protein response,mtUPR) mtUPR是一種線粒體應(yīng)激反應(yīng),激活線粒體分子伴侶蛋白和核編碼的相關(guān)蛋白酶的轉(zhuǎn)錄,在細(xì)胞核和線粒體之間建立通訊,并重建線粒體蛋白平衡。線粒體分子伴侶蛋白能夠幫助錯(cuò)誤折疊的蛋白恢復(fù)正常的構(gòu)象,幫助新合成的蛋白正確折疊,主要包括熱休克蛋白家族成員90 (heat shock protein 90,HSP90)、HSP60、HSP10。HSP90 通過穩(wěn)定SREBP,提高SREBP靶向基因的表達(dá)[57],調(diào)節(jié)PPARγ的活性[58],促進(jìn)脂質(zhì)合成,增加脂質(zhì)堆積。
線粒體內(nèi)外膜存在一定數(shù)量的,由線粒體內(nèi)外膜多種蛋白質(zhì)組成的非選擇性孔道,稱為線粒體膜通透性孔道(mitochondrial permeability transition pore,MPTP)??梢詿o選擇性的允許分子量小于1500 Da的物質(zhì)通過,對于維持線粒體內(nèi)的電化學(xué)平衡和穩(wěn)態(tài)有重要作用。當(dāng)膜孔道開放,大量線粒體內(nèi)容物釋放,導(dǎo)致線粒體內(nèi)外的跨膜電位降低或消失,氧化磷酸化解耦聯(lián),ROS產(chǎn)生增加,ATP生成減少,最終釋放細(xì)胞色素C,活化凋亡蛋白酶激活因子,導(dǎo)致細(xì)胞死亡。在HFD誘導(dǎo)的NAFLD大鼠模型中,在高脂喂食4~12周開始,MPTP逐漸開放,Bax升高,Bcl-2/Bax比例下降,線粒體損傷,最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[59]。由葡萄糖波動導(dǎo)致的NAFLD加重過程中,通過MPTP開放抑制劑可以預(yù)防線粒體損傷,抑制氧化應(yīng)激,減少細(xì)胞凋亡[60]。
雖然NAFLD正以前所未有的趨勢席卷而來,但迄今肝病醫(yī)生和科學(xué)家對該病的發(fā)病機(jī)制依然了解不夠。雖然,NAFLD可以簡單地理解為肝細(xì)胞脂質(zhì)過度堆積所致,但如何防止脂質(zhì)多度堆積,科學(xué)界還缺乏有效對策。雖然,人們逐步認(rèn)識到NAFLD與線粒體“怠工”關(guān)系密切,但如何增加線粒體脂肪酸氧化效率,人們正在苦苦地尋找所謂“助燃劑”。雖然不少“制藥巨頭”紛紛投入巨資,一大堆所謂抗NAFLD的研發(fā)藥物已經(jīng)擺在pipeline上,但哪一個(gè)能“祛脂扶正”,真正成為未來治療脂肪肝的“良丹妙藥”,人們正拭目以待??梢酝茰y,隨著學(xué)界對NAFLD是一種“線粒體病”的認(rèn)識不斷取得共識,圍繞有效促進(jìn)脂質(zhì)過氧化,抑制活性氧生成,維持線粒體穩(wěn)態(tài),保護(hù)線粒體等層面,展開深入研究,或許才能走上戰(zhàn)勝NAFLD的一條“康莊大道”。
利益沖突聲明:所有作者均聲明不存在利益沖突。
作者貢獻(xiàn)聲明:肖衛(wèi)純起草文章內(nèi)容;安威提供思路與框架,修改并校對文章。