趙子軒，王曉珂，朱 穎 綜述,吳啟運(yùn)，趙新元 審校

(南通大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，江蘇南通 226019)

持久性有機(jī)污染物(persistent organic pollutants，POPs)是一類具有高毒性、親脂性和生物蓄積性的環(huán)境有害物質(zhì)，其應(yīng)用廣泛，但通常難以降解，可通過食物鏈在體內(nèi)蓄積。肝臟作為主要的代謝場(chǎng)所，是POPs作用的重要靶器官。近年來，多項(xiàng)研究支持POPs具有較強(qiáng)的毒性，其暴露與人群肝臟相關(guān)疾病的發(fā)病也密切相關(guān)。肝臟脂肪酸代謝紊亂是多種肝臟疾病(如脂肪肝、肝硬化、肝癌等)的前期變化，是POPs誘導(dǎo)肝臟毒性的關(guān)鍵機(jī)制[1]。正常肝臟通過循環(huán)脂肪酸的攝取、肝內(nèi)脂肪酸從頭合成、脂肪酸氧化(fatty acid oxidation，F(xiàn)AO)和極低密度脂蛋白(very low-density lipoproteins，VLDL)的輸出這4個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)來維持脂肪酸代謝的相對(duì)穩(wěn)定[2]。

在POPs暴露下，生物體肝臟脂肪酸合成與分解平衡被打破，其通過上調(diào)脂肪酸合酶(fatty acid synthase，F(xiàn)ASN)等的表達(dá)，增加了肝內(nèi)脂肪酸從頭合成，長(zhǎng)期會(huì)導(dǎo)致甘油三酯(triglyceride，TG)蓄積和肝損傷。因此，肝內(nèi)脂肪酸從頭合成對(duì)于脂肪酸代謝的穩(wěn)定至關(guān)重要，它的增加可引起高甘油三酯血癥。非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)患者肝脂肪酸含量的增加也主要?dú)w因于肝內(nèi)脂肪酸從頭合成[3-4]。乙酰輔酶A(Acetyl-CoA,乙酰COA)可通過肝內(nèi)脂肪酸從頭合成過程合成新的脂肪酸，具體過程為：乙酰COA在乙酰輔酶A羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase，ACC)作用下轉(zhuǎn)化為丙二酰輔酶A，丙二酰輔酶A經(jīng)FASN轉(zhuǎn)化為棕櫚酸酯，其再經(jīng)過去飽和，延伸和酯化等加工過程，最終轉(zhuǎn)變?yōu)門G的形式儲(chǔ)存。因此，增加肝內(nèi)脂肪酸從頭合成會(huì)產(chǎn)生過多的脂肪酸，進(jìn)而導(dǎo)致肝脂肪變性或高甘油三酯血癥，甚至脂肪性肝炎[5]。

肝內(nèi)脂肪酸從頭合成受多種轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控，其中主要是固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c(sterol regulatory element-binding protein-1c,SREBP-1c)和碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(carbohydrate response element-binding protein,ChREBP)[6]。目前，POPs對(duì)肝內(nèi)脂肪酸從頭合成的調(diào)控也主要圍繞著這2個(gè)轉(zhuǎn)錄因子展開。此外，也有文獻(xiàn)支持POPs對(duì)肝內(nèi)脂肪酸從頭合成中的2個(gè)關(guān)鍵酶(ACC和FASN)也有影響。本文主要闡述了POPs對(duì)上述4個(gè)分子的調(diào)控。

1 POPs對(duì)SREBP-1的調(diào)控

SREBP-1分為SREBP-1c和SREBP-1a異構(gòu)型，SREBP-1c在肝臟表達(dá)較高，是調(diào)節(jié)肝內(nèi)脂肪酸從頭合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。SREBP-1c前體蛋白需被切割后方可形成成熟的核轉(zhuǎn)錄因子[7]。在肝細(xì)胞或小鼠過表達(dá)成熟形式的SREBP-1c可以激活脂肪酸生成途徑，進(jìn)而誘導(dǎo)脂肪變性；反之，缺乏SREBP-1c的小鼠不能在進(jìn)食狀態(tài)下表達(dá)脂肪酶或進(jìn)行TG合成[3]。

雙酚A(bisphenol A,BPA)是一類常見的POPs，較多研究已證明BPA作用可引起胰島素抵抗，胰島素在與受體結(jié)合后激活胰島素受體底物-1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)，其通過磷酸化作用可以增加磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)及其下游基因AKT[又稱蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)]的表達(dá)。最終AKT 通過抑制mTOR的負(fù)調(diào)節(jié)因子結(jié)節(jié)性硬化癥復(fù)合體1/2(tuberous sclerosis complex 1/2，TSC1/2)來激活mTOR途徑[8]。有相關(guān)研究進(jìn)一步表明S6激酶1(S6K1)可作為mTOR的下游分子調(diào)節(jié)SREBP-1c并誘導(dǎo)其靶基因ACC、FASN的表達(dá)來影響脂肪酸的合成。ZHOU等[9]研究發(fā)現(xiàn)，肝臟X受體α(liver X receptor α，LXRα)可作為轉(zhuǎn)錄因子參與肝內(nèi)脂肪酸合成。S6K1可直接磷酸化修飾 LXRα來促進(jìn)其反式激活。在LXRα缺陷小鼠和siRNA介導(dǎo)LXRα的肝細(xì)胞中，SREBP-1c、FASN 和 ACC1都顯示出了下調(diào)變化。BPA對(duì)于肝內(nèi)脂肪酸從頭合成的影響，多是作用生物體，產(chǎn)生胰島素抵抗，而后激活I(lǐng)RS-1，增加了PI3K/AKT的磷酸化修飾，以此來抑制負(fù)調(diào)節(jié)因子TSC1/2，激活mTOR通路。下游分子S6K1、LXRα受到mTOR通路的正性調(diào)控，被上調(diào)的S6K1、LXRα可以增加SREBP-1c、ACC、FASN的表達(dá)來影響脂肪酸的合成。此外， miR-192在脂肪酸代謝過程中也發(fā)揮重要作用，有研究證明 miR-192 可以直接負(fù)性調(diào)控 SREBP-1。當(dāng)BPA暴露可以抑制miR-192，這可導(dǎo)致子代肝臟中的脂肪酸合成基因表達(dá)上調(diào)和脂質(zhì)蓄積[10-11]。 GUO等[12]發(fā)現(xiàn)，多數(shù)污染物暴露后誘發(fā)的肝脂肪變因性別不同表現(xiàn)出差異，與雄鼠不同，雌鼠在暴露于菲(phenanthrene，Phe)后，SREBP-1 mRNA表達(dá)明顯上調(diào)，更容易導(dǎo)致脂肪酸合成增多，脂肪堆積。LXRα可以作用于SREBP-1c的啟動(dòng)子區(qū)域?qū)ζ湔哉{(diào)控。COCCI等[13]發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳烴(PAH)也可以上調(diào)肝細(xì)胞中SREBP-1c的表達(dá)，涉及的機(jī)制是LXRα的基因表達(dá)上調(diào)。

2 POPs對(duì)ChREBP的調(diào)控

在肝臟中，ChREBP可將過量碳水化合物轉(zhuǎn)化為脂肪進(jìn)行儲(chǔ)存，長(zhǎng)期為人體供應(yīng)能量需求[14]。ChREBP主要調(diào)控幾種碳水化合物相關(guān)的肝臟酶的表達(dá)，在葡萄糖代謝、脂肪酸的合成、組蛋白的修飾過程中發(fā)揮重要作用。需要注意的是，SREBP-1c和ChREBP可以在糖酵解和脂肪酸合成相關(guān)基因的表達(dá)調(diào)控中發(fā)揮協(xié)同作用。SREBP-1c通常介導(dǎo)胰島素誘導(dǎo)脂肪酸合成相關(guān)基因的表達(dá)，而ChREBP通常以胰島素非依賴性的方式介導(dǎo)糖酵解基因和脂肪酸合成基因的表達(dá)調(diào)控。ChREBP基因轉(zhuǎn)錄活性取決于其他輔因子和轉(zhuǎn)錄因子共存條件，如核受體的成員家族的肝細(xì)胞核因子-4(hepatocyte nuclear factor-4，HNF-4)、LXR、FXR或甲狀腺激素受體(TR)[15]。在小鼠中敲除 ChREBP 會(huì)逆轉(zhuǎn)肝臟脂肪變性，然而，肝臟中ChREBP也可誘導(dǎo)微粒體TG轉(zhuǎn)移蛋白(microsomal triglyceride transfer protein，MTTP)，形成VLDL來運(yùn)輸脂肪酸[16]。

JI等[17]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠在暴露于BPA后，肝臟中ChREBP表達(dá)增加，脂肪酸合成增加，肝臟的正常代謝功能明顯受影響。一項(xiàng)體外水平研究發(fā)現(xiàn)，鄰苯二酸單-2-乙基己酯[Mono(2-ethylhexyl) phthalate，MEHP]處理HepG2細(xì)胞24 h，細(xì)胞內(nèi)ChREBP蛋白表達(dá)明顯增加，表明MEHP主要通過ChREBP途徑增加脂肪酸合成，干擾肝內(nèi)脂肪酸從頭合成和脂肪酸代謝[18]。采用橈足類生物為研究對(duì)象，LEE等[19]發(fā)現(xiàn)溴化阻燃劑2,2′,4,4′-四溴二苯醚(BDE-47)可上調(diào)ChREBP1和ChREBP2 mRNA表達(dá)，提示絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活化介導(dǎo)上述過程。

3 POPs對(duì)ACC的調(diào)控

ACC是脂肪酸代謝中的一個(gè)關(guān)鍵酶[20]。其主要作用是將乙酰COA轉(zhuǎn)化為丙二酰輔酶A，后者具有抑制肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶Ⅰ的能力，是肝線粒體脂肪酸氧化的重要調(diào)節(jié)劑[21]。ACC常包括乙酰輔酶A羧化酶1(ACC1)和乙酰輔酶A羧化酶2(ACC2)兩個(gè)亞型。其中，ACC1主要調(diào)控細(xì)胞周期，而ACC2是嵌入線粒體外膜的同工型，主要負(fù)責(zé)脂肪酸氧化[22]。特異性敲除ACC1可以明顯減少肝內(nèi)脂肪酸從頭合成，ACC2敲除會(huì)導(dǎo)致線粒體脂肪酸氧化增加[5]。通常ACC活性主要受腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的負(fù)性調(diào)控。研究表明，AMPK可使ACC磷酸化并使其失活，從而調(diào)節(jié)乙酰輔酶A的穩(wěn)態(tài)，AMPK通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)乙酰COA的水平來影響賴氨酸乙酰轉(zhuǎn)移酶(KAT)的活性。研究發(fā)現(xiàn)抑制ACC可以減少脂肪酸生成，增加氧化，降低肝臟脂肪含量并改善胰島素敏感性[5,23]。

圍生期暴露于BPA會(huì)激活mTOR/SREBP-1信號(hào)通路，繼而特異性地上調(diào)肝臟中ACC1表達(dá)水平，增加脂肪酸的合成[17]。多氯聯(lián)苯暴露抑制了MAPK介導(dǎo)的ACC磷酸化水平，通過調(diào)控ACC來影響肝內(nèi)脂肪酸從頭合成，干擾肝臟脂肪酸正常代謝[24]。

4 POPs對(duì)FASN的調(diào)控

FASN是一種大型的多酶復(fù)合物，依賴于煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氫根(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)發(fā)揮作用，調(diào)控乙酰COA和丙二酰輔酶A產(chǎn)生飽和脂肪酸及棕櫚酸酯。FASN被認(rèn)為是正常生理?xiàng)l件下肝臟控制TG含量的管家蛋白。當(dāng)碳水化合物含量充足時(shí)，肝臟中的FASN將葡萄糖轉(zhuǎn)化為脂肪酸。SREBP-1c可以通過調(diào)控FASN表達(dá)水平進(jìn)而對(duì)肝內(nèi)脂肪酸合成進(jìn)行調(diào)控[25]。FASN也與多種致癌信號(hào)通路的激活有關(guān)，包括PI3K/AKT、Wnt/β-catenin、TGF-β等[26]。目前逐漸成為新興的腫瘤靶點(diǎn)[25]。

LI等[27]發(fā)現(xiàn)老年母雞暴露于BPA后，可通過引起氧化應(yīng)激繼而上調(diào)FASN的表達(dá)，導(dǎo)致腹部脂質(zhì)蓄積。SREBP-1c作為FASN的上游基因，BPA可通過PI3K/AKT/mTOR途徑作用于SREBP-1c，使得FASN mRNA表達(dá)增加，脂肪酸合成增多，以此來促進(jìn)肝內(nèi)脂肪酸從頭合成及干擾肝臟脂肪酸代謝平衡[28]。多氯聯(lián)苯暴露也可以通過降低肝細(xì)胞核因子 1β(Hepatocyte nuclear factor 1beta，HNF1b)水平，增加SREBP-1c和FASN mRNA表達(dá)，干擾肝臟脂肪酸正常代謝[24,29]。

5 小結(jié)與展望

POPs的健康風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)受關(guān)注，肝臟脂肪酸代謝穩(wěn)定對(duì)人體健康至關(guān)重要。結(jié)合POPs的親脂特性及與肝臟相關(guān)疾病的關(guān)系，筆者從POPs引發(fā)肝毒性角度思考,概述POPs對(duì)肝內(nèi)脂肪酸從頭合成中分子的調(diào)控方式和相關(guān)途徑。目前的研究已經(jīng)明確POPs可通過調(diào)控肝內(nèi)脂肪酸從頭合成中相關(guān)分子引起肝臟脂肪酸代謝紊亂，造成肝損傷。因此，通過干預(yù)肝內(nèi)脂肪酸從頭合成相關(guān)分子表達(dá)有望減輕POPs所誘導(dǎo)的肝臟毒性。