Notch基因與非酒精性脂肪性肝病的研究進(jìn)展

Notch基因在細(xì)胞代謝過程中起著重要作用。當(dāng)Notch基因異常表達(dá)引起機(jī)體代謝紊亂時(shí)，會導(dǎo)致胰島素抵抗(IR)、脂質(zhì)代謝紊亂以及肥胖等，從而誘發(fā)多種疾病[1-3]。非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種常見的代謝綜合征，隨著人們生活水平的提高以及生活方式的改變，2型糖尿病(T2DM)和肥胖人群逐漸增多，NAFLD的發(fā)病率呈逐年升高趨勢[4-5]。迄今為止，NAFLD的發(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，目前普遍被認(rèn)可的是“多次打擊”假說：“第一次打擊”是指肥胖、T2DM、高脂血癥和IR等共同作用，引起肝細(xì)胞內(nèi)脂肪酸和三酰甘油沉積，但由于機(jī)體具有一定的適應(yīng)性，可以耐受這種改變，僅會引起非酒精性單純性脂肪肝(NAFL)；在此基礎(chǔ)上，過多的氧化代謝產(chǎn)物和脂質(zhì)過氧化會引起慢性氧化應(yīng)激，造成肝細(xì)胞線粒體持續(xù)損傷，產(chǎn)生炎性介質(zhì)和細(xì)胞因子，從而導(dǎo)致脂肪變性的肝細(xì)胞發(fā)生炎性壞死，此即“第二次打擊”，可使NAFL進(jìn)展為非酒精性脂肪性肝炎(NASH)；“第三次打擊”是指NASH引起更為嚴(yán)重的IR以及炎性反應(yīng)的加劇，將導(dǎo)致NASH進(jìn)展為肝硬化和肝細(xì)胞癌[6]。因?yàn)镮R、脂質(zhì)沉積均與Notch基因異常表達(dá)有關(guān)，可以推測Notch基因與NAFLD有著密切的關(guān)系。

1 Notch基因與IR

IR貫穿于NAFLD發(fā)生、發(fā)展的整個(gè)過程，是NAFLD的重要發(fā)病因素。當(dāng)肝臟出現(xiàn)IR時(shí)，肝臟脂肪細(xì)胞會因IR而使得脂肪無限制分解，導(dǎo)致大量的游離脂肪流向肝臟。同時(shí)，大量的脂肪堆積也會促進(jìn)IR，造成空腹高血糖，使得機(jī)體出現(xiàn)代償性的高胰島素血癥，這反過來可使脂肪大量合成，再加上肝臟分解代謝能力受損，導(dǎo)致脂質(zhì)大量累積并發(fā)生NAFLD。

Notch基因與IR密切相關(guān)。Notch基因表達(dá)升高，可以使Notch受體細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)域(NICD)與叉頭框蛋白1(FOXO1)結(jié)合增多，從而轉(zhuǎn)錄激活葡萄糖-6-磷酸酶催化亞基(G6PC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(PCK1)，而G6PC和PCK1是糖異生及糖原分解的限速酶，當(dāng)這兩者表達(dá)升高，糖異生和糖原分解增多，可促進(jìn)肝糖的產(chǎn)生，進(jìn)一步加劇IR[7-8]。

Notch基因異常表達(dá)與IR的出現(xiàn)存在較大關(guān)聯(lián)，其可能是治療NAFLD的一個(gè)有效的藥物靶點(diǎn)。因此，通過各種途徑來抑制Notch基因表達(dá)和Notch信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，可以改善機(jī)體內(nèi)的IR。Valenti等[1]的研究發(fā)現(xiàn)，在有IR的人群的肝臟中，Notch基因表達(dá)升高。對肥胖且有IR的小鼠的研究也發(fā)現(xiàn)其Notch靶基因表達(dá)升高。通過在基因水平或藥理上阻斷肝Notch基因的異常表達(dá)，可以同時(shí)抑制肝糖的產(chǎn)生和肝三酰甘油的累積，可降低發(fā)生NAFLD的風(fēng)險(xiǎn)。反之，若肝Notch基因的表達(dá)升高，會出現(xiàn)糖耐量受損和脂肪肝。Lee等[9]發(fā)現(xiàn)一種Notch基因的抑制調(diào)節(jié)器——DLK1基因，這是一種可以調(diào)節(jié)小鼠脂肪生成和肌肉發(fā)育的印記基因。通過外源性給藥DLK1基因可抑制Notch基因表達(dá)，減少肝臟脂肪變性，降低高血糖。Zhao等[10]發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以抑制Notch基因表達(dá)，且能改善大鼠的脂質(zhì)代謝和IR。Chartoumpekis等[11]發(fā)現(xiàn)，核因子相關(guān)因子-2(Nrf2)可以通過抑制Notch信號通路改善IR。

2 Notch基因與脂質(zhì)代謝

NAFLD是一種臨床病理綜合征，其特征在于除外乙醇和其他明確的損肝因素所致的肝細(xì)胞內(nèi)脂肪過度沉積。脂質(zhì)代謝的主要器官是肝臟，當(dāng)肝臟脂質(zhì)代謝出現(xiàn)異常時(shí)，過多的游離脂肪酸不能被肝臟所代謝，將沉積于肝臟中，引起脂肪肝[12]。目前NAFLD患者的脂質(zhì)代謝出現(xiàn)紊亂的機(jī)制仍未完全明確，但Notch基因異常表達(dá)已被發(fā)現(xiàn)與之相關(guān)。

NAFLD的發(fā)生與脂肪在肝臟內(nèi)不斷新生有關(guān)，有研究表明IR在肝臟中除了能刺激糖異生之外，還能刺激脂肪生成，表明IR與脂肪生成有關(guān)。然而，在去除肝臟胰島素受體所產(chǎn)生的IR后會出現(xiàn)高血糖，但不會出現(xiàn)高三酰甘油癥狀，表明肝臟中除了糖異生之外仍有其他的途徑來控制脂肪生成。通過激活Notch信號通路發(fā)現(xiàn)，肝臟出現(xiàn)IR伴高血糖的同時(shí)也會出現(xiàn)脂肪肝，表明Notch基因除了可以通過IR來促進(jìn)脂肪生成之外，還有其他的途徑來刺激脂肪生成。有研究表明，肝臟中的脂肪生成與哺乳動(dòng)物雷帕霉素復(fù)合物1(mTorc1)有關(guān)，抑制Notch基因表達(dá)是通過降低mTorc1的穩(wěn)定性來解除肝臟脂質(zhì)積累中的蛋白激酶B(Akt)活化。當(dāng)Notch基因異常激活時(shí)，mTorc1的穩(wěn)定性升高，從而促進(jìn)mTorc1的下游激酶核糖體蛋白S6激酶1(S6K1)激活，促進(jìn)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1(SREBP-1)依賴的脂肪從頭合成，從而加速肝脂肪沉積。表明Notch可以穩(wěn)定和激活mTorc1，使得新生脂肪合成增多，而采用雷帕霉素治療可以逆轉(zhuǎn)這一效應(yīng)[8,13]。

Notch基因異常表達(dá)可以影響脂質(zhì)代謝并促進(jìn)脂肪積累，從而誘發(fā)NAFLD。Chartoumpekis等[2]發(fā)現(xiàn)，Notch過度表達(dá)會引起脂肪營養(yǎng)不良和脂肪肝。葛常輝等[14]發(fā)現(xiàn)，在Notch1點(diǎn)突變小鼠中，Notch1基因表達(dá)降低，小鼠體內(nèi)脂肪含量明顯降低，可導(dǎo)致小鼠體內(nèi)脂肪與肌肉的比例發(fā)生明顯改變；同時(shí)，突變小鼠的血糖水平降低，以上結(jié)果表明Notchl基因可能與小鼠體內(nèi)脂肪代謝有關(guān)。

3 Notch基因與肥胖

肥胖是NAFLD的重要原因，可使機(jī)體發(fā)生IR、游離脂肪酸增多、炎性因子(如白細(xì)胞介素-6、C反應(yīng)蛋白、單核細(xì)胞趨化蛋白1)增多以及脂肪細(xì)胞因子(如瘦素、脂聯(lián)素、抵抗素等)分泌增多，從而參與NAFLD的發(fā)生、發(fā)展過程[15]。席曉燕[16]的研究發(fā)現(xiàn)，超重或肥胖、中心性肥胖、血脂異常人群的NAFLD發(fā)病率顯著高于正常人群。

肥胖的發(fā)生主要是由于人體內(nèi)白色脂肪組織(WAT)過多。當(dāng)人體WAT過多時(shí)，沉積于全身，便導(dǎo)致體質(zhì)量增加和肥胖。Bi等[3,8]通過特異性敲除小鼠脂肪細(xì)胞中的Notch1基因和RBPJ基因，發(fā)現(xiàn)在WAT中米色脂肪細(xì)胞的含量升高，棕色脂肪組織(BAT)增加；此外，Notch的表達(dá)升高會抑制小鼠WAT棕色化，同時(shí)誘導(dǎo)BAT的白色化，進(jìn)一步加速脂質(zhì)沉積。提示Notch基因在調(diào)節(jié)WAT棕色化中起重要作用。袁偉等[17]通過分析Notch信號通路在人脂肪源間充質(zhì)干細(xì)胞中的作用，發(fā)現(xiàn)Notch基因在由脂肪分化增多導(dǎo)致的肥胖中起著正向、積極的作用。張學(xué)麗等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，奧氮平能顯著上調(diào)磷酸化 mTorc1和NICD 的表達(dá)，可抑制冷應(yīng)激誘導(dǎo)的WAT米色化，從而使WAT增多，誘發(fā)肥胖。因此，Notch基因及其信號通路異?？赏ㄟ^多種因素誘發(fā)肥胖，促使NAFLD發(fā)生。

4 Notch基因與NAFLD相關(guān)性肝病

Notch基因在NAFL進(jìn)展為NASH、肝纖維化、肝硬化甚至肝細(xì)胞癌的過程中的作用目前尚未明確，仍需進(jìn)一步研究。已有研究表明，肝臟脂肪長期累積在NAFLD的進(jìn)展中起著因果作用，而Notch基因異常表達(dá)會直接導(dǎo)致肝臟脂肪沉積，提示Notch信號通路在NAFLD的進(jìn)展中起著重要作用[19]。Notch基因的異常表達(dá)在NAFLD各個(gè)階段均有發(fā)生，已有研究表明Notch基因直接參與了NAFLD各個(gè)階段的轉(zhuǎn)化，提示其可作為NAFL進(jìn)展為NASH、肝纖維化的一個(gè)治療靶點(diǎn)[20]。

陳曦等[21]的研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者病情進(jìn)展為肝纖維化時(shí)，Notch信號通路中的關(guān)鍵分子Notch3/Hes1隨纖維化程度的加重而表達(dá)升高，提示Notch基因可能參與了高脂誘導(dǎo)的肝纖維化的發(fā)生、發(fā)展。Zhu等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，消融大鼠肝細(xì)胞的Notch信號，會降低mTorc1的穩(wěn)定性，使SREBP-1的表達(dá)下調(diào)，導(dǎo)致肝細(xì)胞三酰甘油合成減少。此外，肝細(xì)胞分泌的磷酸化蛋白1的生成減少，可導(dǎo)致肝星狀細(xì)胞中膠原蛋白和金屬蛋白酶組織抑制劑1的表達(dá)下調(diào)，而這兩種蛋白表達(dá)下調(diào)將有助于緩解纖維化。

黃穎而等[23]的研究表明，Notch基因可通過與轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)及Hedgehog信號通路相互作用，調(diào)控上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生。高增法等[24]的研究發(fā)現(xiàn)，Notch 基因可通過多種機(jī)制促進(jìn)肝細(xì)胞癌的發(fā)生、發(fā)展。Notch 基因表達(dá)升高可加速肝癌細(xì)胞增殖，加快細(xì)胞周期的進(jìn)程，且能夠抑制細(xì)胞凋亡。此外，Notch信號通路可使與腫瘤DNA復(fù)制、損傷和細(xì)胞周期相關(guān)的基因表達(dá)上調(diào)，進(jìn)一步加快惡性腫瘤的進(jìn)展。此外，Notch基因也可通過作用于細(xì)胞內(nèi)的多條信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路(如Notch信號通路)激活Wnt、TGF-β和核因子-κB (NF-κB) 通路，從而抑制抑癌基因的表達(dá)。然而，由于肝纖維化和肝細(xì)胞癌的致病因素復(fù)雜多樣，Notch基因在NAFLD進(jìn)展為肝纖維化、肝細(xì)胞癌的過程中的具體作用機(jī)制仍需今后開展研究以進(jìn)一步闡明。

5 總結(jié)與展望

Notch基因與NAFLD之間的關(guān)系密切，但Notch基因參與NAFLD發(fā)生、發(fā)展過程的機(jī)制仍需進(jìn)一步明確。Notch基因具有多種不同分型(如Notch1、Notch2、Notch3、Notch4等)，每種分型是否均參與了NAFLD的發(fā)生、發(fā)展過程，其作用是否有所不同，均需今后的研究進(jìn)一步闡明。目前已知Notch基因與IR、脂質(zhì)代謝以及肥胖有著明確的相關(guān)性，提示或許可以通過降低Notch基因表達(dá)來抑制Notch信號通路，從而改善IR，減少脂質(zhì)積累，減輕肥胖，進(jìn)而延緩或阻止NAFL進(jìn)展為NASH、肝纖維化。目前研究多針對實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，尚未進(jìn)行臨床研究，且抑制Notch信號通路的藥物對人體的不良反應(yīng)也尚未明確，這可能是今后的研究方向?？傊琋otch基因?yàn)镹AFLD的治療提供了一個(gè)嶄新的藥物靶點(diǎn)，有望成為NAFLD患者的福音。