陳 怡 綜述,朱 友,周希喬 審校
非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver diseases, NAFLD)是指除外酒精和其他明確的肝損害因素所致,以肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過度沉積≥ 5%為特征的臨床病理綜合征[1],包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎 (non-alcoholic steatoheptitis, NASH)、肝纖維化、肝硬化和肝細(xì)胞癌等一系列病理改變[2]。NAFLD是目前公認(rèn)的最常見的慢性肝臟疾病,全球成年人患病率約為25%[3],隨著經(jīng)濟生活水平及飲食習(xí)慣等的改變患病率呈現(xiàn)上升趨勢,在我國現(xiàn)也超越病毒性肝炎成為慢性肝損傷的第一大原因[4]。遺傳、肥胖、糖尿病、不健康的生活方式以及代謝風(fēng)險因素是NAFLD迅速發(fā)生發(fā)展的重要因素,2020年國際脂肪肝專家組將NAFLD更名為代謝功能障礙相關(guān)脂肪性肝病(MAFLD)[5],MAFLD是累及多系統(tǒng)的代謝性疾病,不僅增加了肝臟相關(guān)死亡率、肝細(xì)胞肝癌發(fā)生率和肝移植需求,心腦血管等疾病相關(guān)病死率也顯著增加。早期、全方位調(diào)節(jié)代謝因素將更有利于控制脂肪肝的發(fā)生發(fā)展。
關(guān)于脂肪肝的發(fā)病機制,經(jīng)典理論是多重打擊學(xué)說,第一次打擊是指胰島素抵抗(IR)引起肝臟脂肪堆積過多,在此基礎(chǔ)上發(fā)生第二次打擊,肝臟氧化應(yīng)激、線粒體障礙及脂質(zhì)過氧化,進而導(dǎo)致信號通路受損,肝臟發(fā)生損傷、炎癥、纖維化等,除此之外,腸道菌群、遺傳、環(huán)境及飲食等也在NAFLD發(fā)病中起到重要作用。由于病因高度異質(zhì)性,導(dǎo)致目前有效治療手段不足,主要治療方式為減肥和改善IR, 預(yù)防和治療代謝綜合征(metabolic syndrome, MetS)、T2DM及其相關(guān)并發(fā)癥。NAFLD發(fā)生與脂質(zhì)及糖代謝紊亂密切相關(guān),而甲狀腺激素(thyroid hormones ,TH)在調(diào)控糖代謝和脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用, 并且肝臟既是TH代謝的主要場所和在外周進行脫碘的主要部位,也是合成甲狀腺激素結(jié)合蛋白、結(jié)合前蛋白的主要器官。一些研究[6,7]發(fā)現(xiàn)甲狀腺功能減退患者中 NALFD 的患病率較高,且甲狀腺功能減退癥越嚴(yán)重,NAFLD存在的可能性就越大;同樣一些研究[8,9]表明NALFD患者中甲狀腺功能減退的患病率增加。大量證據(jù)表明NAFLD與TH密切相關(guān),甲狀腺激素受體可能是NAFLD的治療靶點。本文主要針對TH與肝臟脂質(zhì)代謝及胰島素抵抗,及TH與NAFLD治療方面的研究進展進行綜述。
1.1 TH與肝臟 TH是甲狀腺分泌的調(diào)節(jié)代謝、發(fā)育和生長的關(guān)鍵激素,TH的合成與釋放受下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放激素(thyrotropin-releasing hormone,TRH)和垂體分泌的促甲狀腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)的控制,稱為“下丘腦—垂體—甲狀腺軸”。TRH可促進TSH的合成和釋放,TSH促進TH的合成與釋放,血清中游離TH增加可反饋抑制垂體TSH的合成和分泌,同時使垂體對TRH的反應(yīng)性降低,反之亦然,這種反饋調(diào)節(jié)使得血清TH在正常范圍內(nèi)波動。TH包括 3,5,3′-三碘甲狀腺原氨酸(T3)和 3,5,3′,5′-四碘甲狀腺原氨酸/甲狀腺素(T4)。絕大多數(shù)T4和T3與血清載體蛋白可逆地結(jié)合,例如甲狀腺素結(jié)合球蛋白(thyroxine-binding globulin ,TBG)、甲狀腺素運載蛋白和白蛋白[10],然后通過質(zhì)膜轉(zhuǎn)運蛋白進入細(xì)胞,被脫碘酶(DIO1,2和3)激活或失活[11]。肝內(nèi)TH活性受血清TH水平和脫碘酶的調(diào)節(jié)[12]。DIO1將T4轉(zhuǎn)化為有生物活性的T3,DIO3可將 T3 轉(zhuǎn)化為 3,5-二碘-L-甲狀腺原氨酸 (T2),將 T4 轉(zhuǎn)化為 3,3′,5′-三碘甲狀腺原氨酸(rT3),T2和rT3均無生物活性,DIO2在成人的肝組織中無高度表達(dá)。在健康人中,肝細(xì)胞表達(dá)高水平的DIO1,而基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)低水平的DIO3。在肝臟損傷及氧化應(yīng)激時,肝細(xì)胞內(nèi)DIO1的表達(dá)降低,DIO3表達(dá)增加,導(dǎo)致有生物活性的T3濃度降低[13]。
1.2 甲狀腺激素受體與肝臟 TH與核激素受體甲狀腺激素受體(thyroid hormone receptors,THR)結(jié)合發(fā)揮作用,THR分為THR-α和THR-β兩種亞型。THR-α亞型廣泛表達(dá),但主要見于心血管系統(tǒng)和骨骼肌,THR-β在肝臟中高表達(dá),肝臟中至少90%的THR為THR-β[14]。THR主要在細(xì)胞核,細(xì)胞質(zhì)中存在少量THR殘留[15]。經(jīng)典信號通路為T3通過THR與另一種核受體維甲酸X受體(retinoid X receptor,RXR)形成異源二聚體,并結(jié)合甲狀腺激素反應(yīng)元件(thyroid hormone response elements,TRE)及募集共激活因子,共遏制因子被釋放,從而調(diào)控轉(zhuǎn)錄。除此之外,TH還可以通過其他路徑調(diào)控代謝,稱為非經(jīng)典信號通路[16]。有研究表明,THR-α基因敲除的小鼠與野生型小鼠相比肝臟重量更低并且全身胰島素敏感性更高[17]。另一項研究表明,THR-β基因敲入突變的小鼠的肝臟中明顯存在過多的脂質(zhì)積累,在 THR-α基因敲入突變的小鼠中肝臟重量更低和脂質(zhì)積累更少[18]。一項針對接受了減肥手術(shù)的NASH患者的橫斷面研究表明THR-β的mRNA隨著 NASH評分增加而降低[19]。這提示THR-α、THR-β與肝臟脂質(zhì)代謝及NAFLD密切相關(guān),但對肝臟脂質(zhì)代謝影響不同背后的確切機制仍需進一步研究。
2.1 TH與肝臟脂肪代謝 肝臟脂質(zhì)的主要來源是TH刺激脂肪分解產(chǎn)生循環(huán)游離脂肪酸 (free fatty acid,F(xiàn)FA)及過量飲食攝入的碳水化合物通過“從頭脂肪生成”(de novo lipogenesis,DNL) 轉(zhuǎn)化為的FFA。FFA可通過脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白(fatty acid transporter protein,FATP)、肝脂肪酸結(jié)合蛋白和脂肪酸移位酶等轉(zhuǎn)運蛋白進入肝細(xì)胞[20]。TH通過直接和間接途徑影響肝臟脂質(zhì)代謝。TH可通過與其特定的THR結(jié)合來調(diào)節(jié)許多參與脂肪生成的基因的表達(dá)。TH可直接刺激乙酰輔酶a羧化酶、脂肪酸合成酶、蘋果酸酶和甲狀腺激素敏感蛋白等幾個關(guān)鍵的脂肪生成基因轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)DNL[21],TH還可以通過調(diào)節(jié)甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1C(sterol regulatory element-binding protein 1C, SREBP1C)、肝X受體(LXR)和碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(ChREBP)等其他轉(zhuǎn)錄因子的表達(dá)和活性,間接控制肝臟DNL的轉(zhuǎn)錄調(diào)控[22]。TH正向調(diào)節(jié) LXR 和 ChREBP 刺激DNL,TH負(fù)向調(diào)節(jié)SREBP1c 的表達(dá)[14]。FFA通常被酯化為甘油三酯。TH 通過刺激脂肪甘油三酯脂肪酶和肝脂肪酶的轉(zhuǎn)錄和活性來增加甘油三酯水解[23]。TH 還誘導(dǎo)肝細(xì)胞中鋅-α 2-糖蛋白的表達(dá),這種蛋白質(zhì)可能有助于TH的脂解作用[24]。除了誘導(dǎo)肝脂肪酶外,TH 還可以通過增加溶酶體活性和溶酶體酸性脂肪酶的表達(dá)刺激肝細(xì)胞中自噬-溶酶體介導(dǎo)的脂肪分解[25]。TH還可以通過線粒體來介導(dǎo)脂肪分解,這與參與β-氧化的線粒體酶及THR等相關(guān)[14]。
2.2 TH與膽固醇代謝 TH通過影響膽固醇生物合成、輸出、從外周組織反向轉(zhuǎn)運、LDL受體 (LDLR) 等來調(diào)節(jié)肝臟膽固醇代謝[26]。TH誘導(dǎo)羥甲基戊二酰輔酶A還原酶 (hydroxymethylglutaryl- CoA reductase,HMGCR) 和法尼基焦磷酸合成酶的表達(dá),以促進肝臟中膽固醇的合成[27]。TH還可以通過載脂蛋白A1 (Apo A1)和清道夫受體B類成員 (SRB1)等增加外周組織的膽固醇流出[28]。甲狀腺激素通過刺激膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白、卵磷脂-膽固醇?;D(zhuǎn)移酶 、肝脂肪酶影響HDL的代謝[29]。在肝臟中,甲狀腺激素還會增加膽固醇7α-羥化酶(CYP7A1)的表達(dá),CYP7A1可將膽固醇轉(zhuǎn)化為膽汁酸,從而進一步降低血清LDL水平[30]。甲狀腺激素還可能使用miRNA來調(diào)節(jié)血清膽固醇水平。甲狀腺激素誘導(dǎo)人miR181d的表達(dá),從而降低尾端型同源框蛋白2 的表達(dá),影響LDL代謝[31]。
既往大多數(shù)研究認(rèn)為甲狀腺功能減退和NAFLD之間的關(guān)系是血清 TH濃度的降低導(dǎo)致的,然而也有研究證明更直接的致病途徑可能是通過血清TSH水平的升高直接刺激TSH受體而產(chǎn)生。一項橫斷面研究研究表明,在患者甲狀腺功能正常的情況下,TSH升高也是 NAFLD 的獨立危險因素,即使血清游離T4水平正常,也可能會影響肝纖維化的進展[32]。一項動物研究表明,TSH可以與TSHR結(jié)合,通過與AMPK降低相關(guān)的 cAMP/PKA/PPARα 途徑觸發(fā)肝臟SREBP1c活性,從而直接影響肝臟脂質(zhì)代謝。此外,TSH 通過增加AMPK介導(dǎo)的HMGCR磷酸化來調(diào)節(jié)膽固醇的合成,這與TSH在肝臟脂質(zhì)代謝的直接作用相關(guān)。還有實驗表明,TSH可以通過SREBP-2/HNF-4α/CYP7A1 信號通路抑制肝臟膽汁酸的合成。這些證據(jù)可以證明TSH可獨立于TH,直接作用于肝臟脂質(zhì)代謝,但仍需更多證據(jù)。
NAFLD發(fā)生發(fā)展與IR密切相關(guān)?,F(xiàn)有研究表明TH與胰腺功能密切相關(guān),胰腺的正常發(fā)育需要適當(dāng)?shù)腡H濃度,TH對胰腺的影響從胎兒時期開始一直存在。甲狀腺功能異??赡苤苯訉?dǎo)致胰腺損傷。甲狀腺功能亢進會引起大鼠胰腺的氧化應(yīng)激,谷胱甘肽降低,胰島素分泌受損和β細(xì)胞量減少,同時研究發(fā)現(xiàn)甲亢患者循環(huán)胰島素的半衰期縮短。甲狀腺功能減退癥時胰腺β細(xì)胞功能障礙、β細(xì)胞質(zhì)量減少和葡萄糖激酶活性降低,此時胰島素減少,F(xiàn)FA 從脂肪組織到肝臟的轉(zhuǎn)運增加。也有研究表明甲狀腺功能減退哺乳期大鼠母親可導(dǎo)致其后代糖耐量試驗血糖升高、IR加重、后代胰島直徑減小。此外,研究發(fā)現(xiàn)左旋甲狀腺素治療可以改善胰島敏感性。IR狀態(tài)下脂質(zhì)合成增加,脂肪酸分解抑制作用減弱,導(dǎo)致肝臟內(nèi)甘油三酯聚集,進而導(dǎo)致肝臟損傷、炎癥及纖維化,肝臟脂質(zhì)積累也會反過來加重IR,兩者惡性循環(huán)。
近幾年研究表明TH、其代謝物以及 THR-β 激動劑是NAFLD潛在的治療方法。
5.1 甲狀腺素及其代謝物等 左旋甲狀腺素(levothyroxine,LT4),也叫合成T4或′3,5,3′,5′-四碘-L-甲狀腺素是TH的合成形式,用于患有甲狀腺疾患的患者的激素替代治療。一項涉及33名患有明顯亞臨床甲狀腺功能減退癥 (subclinical hypothyroidism,SCH)和330名輕度SCH患者的實驗表明,對于患有SCH的 NAFLD 患者,適當(dāng)補充左旋甲狀腺素后NAFLD患病率及血清肝酶降低。另一項在新加坡六家醫(yī)院進行的包括20名已被診斷為2型糖尿病和 NAFLD 的甲狀腺功能正常的患者2b期單臂研究也表明低劑量左旋甲狀腺素給藥16周后肝臟脂肪顯著減少,對于治療NAFLD安全有效。T2是T3脫碘后產(chǎn)生,與T3相比,對THR的親和力顯著降低。一項動物實驗表明,在高脂飲食誘導(dǎo)肝臟甘油三酯積累后腹腔注射T2和 T3可以達(dá)到抑制肝臟脂質(zhì)積累的目的。另一項研究表明,T3可完全逆轉(zhuǎn)蛋氨酸-膽堿缺乏飲食(methionine choline deficiency diet,MCD)引起的嚙齒動物脂肪肝和脂肪性肝炎。但T3對心臟、肌肉和骨骼也產(chǎn)生影響。一種由胰高血糖素和T3雜交形成的化合物可將T3直接靶向輸送到小鼠肝臟,與T3給藥相比,對心臟或骨骼等副作用更小,但仍需進一步臨床實驗證實在人體的效果。在一項體外細(xì)胞實驗中,對肝細(xì)胞進行脂質(zhì)負(fù)荷后,添加T2導(dǎo)致肝細(xì)胞脂質(zhì)含量和脂滴直徑顯著降低。此外,在 NAFLD 嚙齒動物模型中,T2 逆轉(zhuǎn)肝臟脂肪積累。與 T3 相比,T2 似乎也具有良好的安全性。但是在合成T2模擬物(TRC150094)的一項臨床研究中發(fā)現(xiàn)連續(xù)4周每日50毫克劑量TRC15009對受試者的肝內(nèi)脂質(zhì)含量無有益影響,然而TRC150094對HFD飲食的大鼠的肝臟脂肪變性有益。3-碘甲狀腺原胺 (T1AM)是一種天然存在的 TH 代謝物,它通過微量胺相關(guān)受體 (TAAR1) 起作用,不與 THR 結(jié)合。與對照組相比,T1AM治療的自發(fā)超重小鼠體重和膽固醇降低,但在高劑量組中小鼠甘油三酯升高,同時轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)表明 T1AM 對脂質(zhì)肝臟代謝的影響呈劑量依賴性。
5.2 甲狀腺激素受體激動劑 肝臟上主要的THR為THR-β,使用選擇性THR-β激動劑可以提供治療益處,同時盡可能避免對其他系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響?,F(xiàn)已有四種不同的選擇性THR-β激動劑用于臨床試驗 ,GC-1(sobetirome)、KB-2115(eprotirome)、MGL-3196(resmetirom)、MB07344/VK2809。GC-1(sobetirome)優(yōu)先結(jié)合THR-β,對THR-β具有與T 3相同的親和力。GC-1的一項隨機、雙盲、安慰劑對照研究發(fā)現(xiàn),單劑量(32名受試者)和多次(24名受試者)劑量均具有降脂作用。接受單劑GC-1治療的患者的 LDL 膽固醇水平降低了22%。此外,在為期2周的多劑量研究中,低密度脂蛋白膽固醇降低了41%。兩項研究均未觀察到肝外效應(yīng)。然而一項小鼠實驗表明GC-1會通過離散途徑影響肝臟胰島素敏感性。同時其類似結(jié)構(gòu)的化合物(eprotirome)的影響嚴(yán)重,現(xiàn)GC-1已停止臨床研究。KB-2115(eprotirome)有近20倍的THR-β選擇性,Ⅲ期臨床顯示血漿 LDL 膽固醇降低,但可能誘發(fā)肝損傷:AST 和 ALT 水平分別顯著增加了114% 和189%。此外,在狗的一項平行研究中, KB-2115使用12個月顯示對軟骨的不利影響。該藥臨床實驗停止。Resmetirom (MGL-3196)Ⅱ期臨床研究顯示與安慰劑相比,Resmetirom在治療12周和36周后肝臟脂肪顯著減少,但肝活檢組織顯示纖維化的改善并無顯著差異,且輕度腹瀉和惡心的發(fā)生率更高。MB07811,現(xiàn)在被重新命名為VK2809,是一種前藥,被肝臟選擇性地吸收,在肝臟被轉(zhuǎn)化為活性成分(MB07344)。Ⅱ期臨床研究顯示口服VK2809治療NAFLD患者12周可持久改善肝臟脂肪含量,MRI-質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)(MRI-PDFF)的顯著降低在給藥完成4周后仍保持不變?,F(xiàn)Resmetirom和VK2809有臨床研究(NCT03900429、NCT04951219、NCT04197479、NCT04173065)在進行中[33]。
目前,NAFLD的發(fā)病機制尚未完全清楚。隨著研究的逐漸深入,很多代謝性因素得到大家關(guān)注。但是代謝異常的源頭是否與TH相關(guān),目前還在探索階段。目前我們知道,TH可以影響肝臟脂脂肪、膽固醇代謝,與胰島素抵抗也相關(guān)。THR-β激動劑有望成為治療NAFLD的藥物,但療效及安全性需要更大規(guī)模的臨床研究來證實。