熊 璐,郭 蓮

(1.川北醫(yī)學院,四川 南充 637000;2.重慶大學附屬三峽醫(yī)院 內(nèi)分泌科,重慶 萬州 404000)

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指在排除明確病毒性和自身免疫性肝臟疾病、大量飲酒史、使用致脂藥物,如胺碘酮、甲氨蝶呤或異煙肼和遺傳性疾病的情況下,肝臟中脂肪積累>5%導致肝脂肪變性的慢性肝病[1]。由于人們飲食習慣及久坐,NAFLD的患病人群逐年增加,已成為全球性的慢性公共問題之一。研究表明[2],NAFLD影響著全球約15%～30%成年人的健康。1999-2019 年,亞洲成年人 NAFLD 總患病率從25.28%升至33.90%。在正常情況下,肝臟的脂肪酸主要來源于甘油三酯(triglycerides,TG)的降解,隨著肝臟的清除,產(chǎn)生惰性TG,以極低密度脂蛋白的形式進入循環(huán),且新生脂肪生成(de novo lipogenesis, DNL)可將多余的碳水化合物轉(zhuǎn)化為脂肪酸,多余的能量則以脂質(zhì)形式無序地儲存于肝臟中[3]。當肝臟脂質(zhì)平衡被破壞,TG合成速率超過極低密度脂蛋白合成/分泌能力時,肝臟中就會出現(xiàn)TG積累,導致肝臟脂肪變性。胰島素抵抗(insulinresistance,IR)也是NAFLD發(fā)展的必要條件,不僅干擾葡萄糖攝入,導致脂質(zhì)積聚,還能刺激炎性因子導致慢性炎癥發(fā)生,進一步加重IR[4]。炎癥及氧化應激(oxidative stress,OS)被認為是NAFLD發(fā)病的主要驅(qū)動力,腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)、瘦素(leptin)、脂聯(lián)素(adiponectin,APN)等炎性細胞因子及脂肪組織釋放的血管緊張素II可直接激活肝星狀細胞(hepatic stellate cell,HSC),參與肝纖維化進展[5]。過氧化物酶體增殖物激活受體α (peroxisome proliferators-activated receptors α,PPARα)是調(diào)節(jié)肝臟脂肪酸氧化系統(tǒng)活性的關(guān)鍵因子。研究發(fā)現(xiàn)[5],PPARα過度激活增強了線粒體脂肪酸氧化,不僅可產(chǎn)生大量的過氧化氫刺激炎癥反應,還可產(chǎn)生大量的活性氧(reactive oxygen species, ROS),進一步損傷呼吸鏈,直接或間接地對線粒體基因組造成氧化損傷,這也導致了ROS的產(chǎn)生,從而形成惡性循環(huán)。

1 IGF-1與NAFLD

IGF-1是肝臟產(chǎn)生的IGF家族的一員, 有多種旁分泌和內(nèi)分泌作用[6]。IGF-1可作用于生長激素(growth hormone,GH),對GH分泌起負反饋作用,通過影響“GH/IGF-1軸”減少肝內(nèi)脂肪蓄積。GH由垂體分泌,并通過生長激素受體(growth hormone receptor,GHR)作用于肝細胞,產(chǎn)生IGF-1,GH通過其 I 型細胞因子GHR發(fā)出信號,激活多種細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導途徑,顯著改善肝組織脂肪變性、OS、轉(zhuǎn)氨酶等肝損傷標志物[7]。研究表明[8],GH水平降低可導致肝脂肪變性、炎癥和纖維化,主要通過Janus激酶(janus kinase,JAK)信號傳導和轉(zhuǎn)錄激活因子(signal transducer and activator of transcription,STAT)途徑發(fā)出信號。STAT5信號通路是維持肝臟多余的脂肪清除、OS和細胞周期控制的多個關(guān)鍵基因,其基因缺失會增加肝細胞中信號換能器和STAT3和c-Jun末端激酶(c-jun n-terminal kinase,JNK)信號傳導,從而促進OS、炎癥和增殖[9]。OS是NAFLD脂肪累積的主要原因。已知IGF-1在體外或體內(nèi)均表現(xiàn)出抗氧化作用并改善線粒體功能,所以IGF-1水平下降可能加劇OS,減少脂肪分解及脂肪酸氧化[10]。IGF-1可通過調(diào)節(jié)基因靶點介導OS。miR-379是肥胖患者肝組織脂肪變形的調(diào)節(jié)位點,而IGF-1是干擾miR-379轉(zhuǎn)錄的重要靶點,可上調(diào)miR-379導致的B細胞淋巴瘤2 (b-cell lymphoma-2,BCL2)、過氧化氫酶(catalase,CAT)等抗凋亡基因的表達,有解毒OS和保護線粒體外膜通透性發(fā)揮抗脂肪變性的作用[11]。炎癥在NAFLD發(fā)病過程中也有顯著作用。炎癥細胞因子,如白介素-1b(interleukin-1b,IL-1b)、IL-6和TNF-α可抑制肝細胞中IGF-1分泌,導致高敏C反應蛋白(hypersensitive C-reactive protein,hs-CRP)和纖維蛋白原等促炎蛋白基因轉(zhuǎn)錄上調(diào),而白蛋白等抗炎蛋白基因轉(zhuǎn)錄下調(diào),加重肝臟庫普弗細胞(Kupffer)細胞的脂肪變性[12]。GH還具有較強的溶脂和抗炎作用,對內(nèi)臟脂肪組織有較強的作用,IGF-1雖不溶脂,但也有一定抗炎作用,可改善胰島素敏感性[8]。

NAFLD患者“GH/IGF-1軸”表達受抑制,表現(xiàn)出GH抵抗,IGF-1水平下調(diào),影響脂質(zhì)平衡,低水平IGF-1調(diào)控體內(nèi)PPAR-γmRNA表達,導致脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FASN)、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白(sterol regulatory element binding protein,SREBP-1)轉(zhuǎn)錄增加,增加肝細胞內(nèi)脂質(zhì)合成[13]。病毒性肝炎、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)、NAFLD和肝細胞癌等慢性肝病中,IGF-1水平還與肝纖維化病變相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)[14],IGF-1水平越低,肝細胞功能障礙的程度越重?？赡茉驗?①IGF-1可通過p53依賴的方式誘導肝細胞衰老和HSC失活,抑制星形細胞分化為肌成纖維細胞,減少細胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)等成纖維細胞因子表達,從而改善肝臟脂肪變性、炎癥和纖維化[15]。②IGF-1水平越高,miR-29b-3b信號通路活性越弱,從而降低miR-29b-3p在NAFLD肝細胞的表達,解除miR-29b-3b對脂肪β氧化的抑制作用,降低促纖維化蛋白的表達,還抑制了肝細胞OS反應,進而保護血管內(nèi)皮,延緩肝纖維化發(fā)生[11]。(3)透明質(zhì)酸是肝纖維化標志物,低IGF-1水平對透明質(zhì)酸分泌抑制作用減弱,不僅使肝血管內(nèi)皮損傷,還使血管內(nèi)白蛋白丟失和靜息能量大量消耗,加重肝纖維化進展[16]。

2 胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白(insulin-like growth factor binding protein, IGFBP)與NAFLD

2.1IGFBP-1與NAFLD IGFBP-1是NAFLD患者肝臟中脂肪的潛在標記物,其完全由肝臟產(chǎn)生,是一種與IGF-1特異性結(jié)合的可溶性蛋白之一,有調(diào)節(jié)IGF-1生物活性及功能作用[14]。IGFBP-1可通過與IGF-1結(jié)合調(diào)節(jié)GH/IGF-1通路逆轉(zhuǎn)肝纖維化及通過調(diào)節(jié)其他纖維化因子,延緩NAFLD進展,而胰島素是其主要調(diào)節(jié)劑。研究表明[17-18],隨肝脂肪病變的進展,IGFBP-1水平進行性下降。有研究表明[19],IGFBP-1水平可作為IR程度的潛在標記物,同時也是早期酒精誘導的肝病、肝臟糖脂代謝異常、心血管風險和死亡率的有利標記物。IGFBP-1在高TG、高膽固醇(cholesterol,TC)人群及2型糖尿病(diabetes mellitus type 2,T2DM)合并高脂血癥患者中,IGFBP-1水平明顯下降,且與血脂水平呈負相關(guān),這對高脂血癥起到提示作用,且高IGFBP-1水平可降低85%以上人群患T2DM的風險,由此說明,IGFBP-1具有調(diào)節(jié)代謝異常的作用。同樣,IGFBP-1也能通過基因位點調(diào)節(jié)脂代謝異常。IGFBP-1可調(diào)節(jié)Arg-Gly-Asp (RGD)整合素結(jié)合基元細胞活動,從而改善葡萄糖調(diào)節(jié)和胰島素敏感性,且可降低SREBP1及其靶基因乙酰輔酶a羧化酶(acetyl CoA carboxylase,ACC)和脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)的蛋白表達,增加PPARα、肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1α(carnitine palmitoyltransferase 1α, CPT1α)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活物-1α(peroxisome proliferator-activated receptor coactivator-1α, PGC-1α)的蛋白表達,促進脂肪酸β氧化,減少脂肪合成[20]。

2.2IGFBP-2與NAFLD IGFBP-2是一種相對分子質(zhì)量為36 k的蛋白質(zhì),可與IGF-I和IGF-II受體結(jié)合從而調(diào)節(jié)IGF生物效應,是中重度脂肪肝的中介因子[16]。有研究在高脂飲食喂養(yǎng)的脂肪變性小鼠模型中發(fā)現(xiàn)[6],IGFBP-2在小鼠體內(nèi)高表達并表現(xiàn)出對肥胖的抵抗,這表明IGFBP-2能阻止脂肪生成并刺激脂肪細胞的葡萄糖攝取,且IGFBP-2濃度與體重指數(shù)(body mass index,BMI)和IR呈負相關(guān)。Fahlbusch等[21]也發(fā)現(xiàn),IGFBP2的過表達降低了正常和高脂肪飲食下的肥胖傾向,減弱了IGF-1對于脂肪從頭生成的刺激,延緩脂肪肝的進展,可作為肝臟脂質(zhì)積累程度的非侵入性生物標志物,提高T2DM人群發(fā)生嚴重NAFLD風險增加的可靠性。這是由于IGFBP-2降低了SREBP1、FAS和ACC等促脂肪生成基因的表達,增加了PPARα和CPT1的表達,刺激脂肪酸β氧化,與IGFBP-1有著異曲同工之妙。IGFBP-2可激活磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinases,PI3K)和蛋白激酶B(serine/threoninekinase, Akt)信號通路,導致細胞內(nèi)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4(recombinant glucose transporter 4,GLUT4)的易位和促進葡萄糖攝取,阻止脂肪生成并刺激脂肪細胞的葡萄糖攝取[22]。IGFBP2還參與異常microRNAs的形成來改善肝細胞纖維化,通過下調(diào)miR-130b-5p激活I(lǐng)GFBP2依賴的Akt通路來預防NAFLD的肝臟脂質(zhì)堆積和IR,這凸顯了IGFBP2通過抗miR-130b-5p能作為預防和治療NAFLD的潛力[23]。

2.3IGFBP-3與NAFLD IGFBP-3是體內(nèi)最豐富的IGFBP,幾乎完全由Kupffer細胞合成,是與IGF-1的主要結(jié)合蛋白,IGF-1/IGFBP-3的比值可作為IGF-1生物利用度的指標[24]。研究表明[25],當發(fā)生NAFLD時,IGFBP-3水平降低,因為IGFBP-3抑制了TNF-α誘導的核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B, NF-κB)活性,從而恢復胰島素信號,并消除了TNF-α誘導的脂肪細胞葡萄糖攝取的抑制作用,緩解IR。在NAFLD和晚期纖維化患者中,隨著FFA濃度升高,IGF1及IGFBP3表達均下調(diào),抑制GH/IGF1減少脂肪累積的作用,促進IR[6]。這與Ichikawa等[26]的研究結(jié)果一致,該研究認為,低水平的IGF-1和IGF-1/IGFBP-3與NAFLD的晚期纖維化有關(guān),IGFBP-3通過阻斷Akt在蘇氨酸位點的磷酸化來介導TNF-α和葡萄糖誘導的細胞凋亡。IGFBP-3的結(jié)合還可降低IGF-1活性,削弱IGF-1對血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的誘導分化及生長作用,促成NAFLD向肝臟炎癥和纖維化的進展。有研究觀察到IGFBP-3對NAFLD有潛在獨立作用[6],過度表達IGFBP-3導致其不能與IGF-1有效結(jié)合,使體內(nèi)有效循環(huán)IGF-1濃度降低,導致葡萄糖耐受不良,加重IR。

2.4IGFBP-4與NAFLD 1989年,在大鼠血清中首次發(fā)現(xiàn)IGFBP-4,隨后從人骨肉瘤細胞條件培養(yǎng)基中純化為相對分子質(zhì)量為25～32 k蛋白,主要由肝臟產(chǎn)生[27]。IGFBP-4是體內(nèi)最小的IGFBP,是重要的抑制蛋白,與IGF具有高親和力,與IGFR競爭結(jié)合 IGF 而調(diào)節(jié)IGF的生物學作用[28]。且循環(huán)IGFBP-4結(jié)合IGF-I后可延長IGF-I的半衰期,進一步影響IGF活性[29]。研究顯示[30],幾乎在所有的體外模型中,IGFBP-4與IGF-1結(jié)合后都表現(xiàn)出對IGF-1的抑制作用,有利于消除IGF-1對脂肪變性的抑制作用。但IGFBP-4的調(diào)節(jié)作用會隨人體狀態(tài)的改變而改變。有研究表明[31],妊娠4～6周時,開始產(chǎn)生妊娠相關(guān)蛋白A(pregnancy associated plasma protein-A, PAPP-A)。PAPP-A有水解 IGFBP-4的作用,引起局部IGF-1濃度升高,加速內(nèi)皮細胞增殖,激活巨噬細胞,減少LDL-C攝入,炎癥因子大量釋放,有促進肝纖維化的作用。若IGFBP-4濃度持續(xù)升高,也會在晚期纖維化階段促進調(diào)節(jié)性T細胞(Tregs)(CD4+FOXP3+)的負調(diào)控,引起肝實質(zhì)的明顯炎癥反應,加速肝纖維化進展[32]。

2.5IGFBP-5與NAFLD IGFBP-5是IGFBP家族中最保守的成員,也具有與IGF-1結(jié)合的高親和力。Colak等[33]研究發(fā)現(xiàn),IGFBP-5與肝纖維化及肝小葉炎癥呈正相關(guān)。此結(jié)論得到許多學者認可[34],他們認為,IGFBP-5在體內(nèi)肝纖維化和體外HSC轉(zhuǎn)分化過程中的增加,不僅直接誘導了細胞外基質(zhì)ECM基因, 如I型膠原蛋白和纖維連接蛋白的表達,還增加了促纖維化基因的表達,與ECM形成惡性循環(huán)。還有研究發(fā)現(xiàn)[35],ECM增加后可與細胞膜結(jié)構(gòu)競爭與IGFBP-5結(jié)合,當IGFBP-5與ECM結(jié)合時,大大降低IGFBP-5與IGF-I親和力,削弱IGF-1的生物利用度。IGFBP-5促纖維化作用還在一定程度上依賴早期生長反應基因-1(early growth response-1, EGR-1)的轉(zhuǎn)錄表達,促進ECM的生成。在缺乏EGR-1的細胞中,IGFBP-5減少,細胞纖維化程度隨之減輕[36]。體外研究表明[32],IGFBP-5還通過參與造血干細胞的激活和轉(zhuǎn)分化,在HSC中表達增加,促進肝纖維化。目前,也有研究認為[37],IGFBP-5既可促進NAFLD的發(fā)展,也可抑制其脂肪累積。IGFBP-5通過腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine activated protein kinase,AMPK)途徑顯著促進IGFBP5對SREBP-1c、FAS、ACC1、PPARα、CPT1A等脂肪β氧化的基因上調(diào)作用,從而減少肝臟脂肪合成,同時改善IR。IGFBP-5不僅與NAFLD密切相關(guān),且與肝細胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)也有較大聯(lián)系。研究發(fā)現(xiàn)[38],IGFBP-5在HCC中呈高表達,且下調(diào)IGFBP-5可抑制HCC細胞生長。

2.6IGFBP-6與NAFLD IGFBP-6首先在人腦脊液中被分離出來,人血漿中的成熟 IGFBP-6蛋白,含213個氨基酸,結(jié)構(gòu)上分為N端、C端和中間區(qū)3個結(jié)構(gòu),每個結(jié)構(gòu)域通過二硫鍵形成穩(wěn)定的二級結(jié)構(gòu),提供與IGF結(jié)合的位點[38]。IGFBP-6的肝臟表達與脂肪變性、肝細胞炎和纖維化呈正相關(guān)。Martínez-Castillo等[32]發(fā)現(xiàn),IGFBP-6可能參與了肝損傷過程中ECM沉積和衰老過程的調(diào)節(jié),進而參與了肝纖維化的進展。IGFBP-6還能作為IGF-1的抑制因子,抑制IGF-1生物活性,促進肝細胞OS及肝纖維化的發(fā)展[39]。最近,有研究認為[40],IGFBP-6可作為肝臟炎癥和纖維化的潛在標記物,在使用生長激素釋放激素(growth hormone releasing hormone, GHRH)類似物替沙莫林治療肝脂肪變性后,循環(huán)IGFBP-6水平降低,這表明IGFBP-6可減少NAFLD患者的肝臟脂肪變性并預防纖維化。

2.7IGFBP-7與NAFLD IGFBP-7屬于IGFBP中富含半胱氨酸的蛋白質(zhì)。IGFBP-7包含一種保守的N端富半胱氨酸結(jié)構(gòu)域,與其他IGFBP家族成員(IGFBP1-6)有30%的相似性[41]。IGFBP-7在肝臟糖脂代謝中發(fā)揮重要作用。實驗發(fā)現(xiàn)[6],IGFBP-7在高脂喂養(yǎng)小鼠肝臟巨噬細胞中呈高表達,并直接與胰島素受體結(jié)合,誘導糖異生和脂肪生成,且肝巨噬細胞中IGFBP-7的沉默不僅改善了糖耐量,還減少了肝臟TG的積累。Yan等[42]研究發(fā)現(xiàn),肝臟中IGFBP-7的下調(diào)足以通過降低FFA、TG、TC、谷草轉(zhuǎn)氨酶(aspartate transaminase,AST)、谷丙轉(zhuǎn)氨酶(alanine transaminase,ALT)水平來改善肝臟質(zhì)量,消除多余的脂質(zhì)沉積,還能通過恢復IRS-1/P13K/Akt/GSK3β信號通路,減少脂肪生成并提高胰島素敏感性,從而緩解肝臟脂肪變性。但IGFBP-7也能通過激活HSC和HSC中肌成纖維細胞表型的發(fā)展,誘導ECM產(chǎn)生, 期間α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA)的表達是這一過程的顯著特征。Liu等[43]體外研究表明,IGFBP-7作用于表達α- SMA的HSC發(fā)生了肌成纖維細胞的變化,可促纖維化活性。 Martínez-Castillo等[32]也發(fā)現(xiàn),IGFBP-7的上調(diào)與晚期纖維化相關(guān),在NAFLD晚期纖維化患者中,IGFBP-7上調(diào)增強了小鼠肝纖維化表型,減弱了血漿中基質(zhì)金屬蛋白酶-2(matrix metalloproteinase-2, MMP-2)及其組織抑制因子-2(tissue inhibitor of metalloproteinase-2, TIMP-2)和MMP-9/TIMP-1平衡的重建,促進HSC激活,上調(diào)TGFβ1的表達,從而增加肝細胞內(nèi)ECM的沉積。

3 小結(jié)

目前,對NAFLD的發(fā)病機制還未完全闡明,有相關(guān)研究報道了各種細胞因子在IR及肝纖維化的過程中起直接或間接作用,進而促成NAFLD的發(fā)生發(fā)展,為診治NAFLD提供了新方向。目前,IGFBP與NAFLD的研究較為廣泛,但IGFBP-4、IGFBP-5、IGFBP-6與NAFLD的研究較少,且與其發(fā)病機制尚未完全明確,是否能借助IGFBP作為診斷NAFLD的切入點尚不可知;且針對NAFLD 的治療仍以飲食及運動為主,患者很難長期堅持,所以是否能以這些細胞和炎性因子作為治療NAFLD的新靶點,還需更多的研究來進一步探討。