非酒精性脂肪性肝病發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

2022-11-21 12:40:13王銀銀李鵬

貴州醫(yī)藥 2022年2期

王銀銀李鵬

(1.貴州醫(yī)科大學(xué)神奇民族醫(yī)藥學(xué)院 ,貴州貴陽 550000；2.貴陽市公共衛(wèi)生救治中心，貴州貴陽 550000)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指除酒精以外其它多因素參與的慢性代謝性疾病，病因包括飲食、代謝、遺傳、腸道微生態(tài)及炎癥等引起的以肝臟損傷為主要表現(xiàn)的代謝綜合征。該病不僅會(huì)影響肝膽等消化系統(tǒng)，還與胰島素抵抗、脂肪代謝紊亂、血脂紊亂、血液系統(tǒng)等疾病密切相關(guān)[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，我國NAFLD發(fā)病率約為15～20% ，歐美等發(fā)達(dá)國家NAFLD發(fā)病率則在20%以上[3]，且發(fā)病率還在不斷的攀升。在NAFLD 的眾多發(fā)病機(jī)制中，最早的經(jīng)典“二次打擊”學(xué)說由 Day 和 James 在1998 年提出的?！俺醮未驌簟笔侵冈陂L期高脂、高熱量飲食，久坐、缺乏運(yùn)動(dòng)等因素誘發(fā)脂質(zhì)代謝紊亂及胰島素抵抗(Insulin resistance，IR)，其中IR是造成肝細(xì)胞損傷的重要環(huán)節(jié)[4]?！岸未驌簟睂W(xué)說認(rèn)為當(dāng)肝細(xì)胞持續(xù)聚集大量脂質(zhì)時(shí)，線粒體β氧化加速產(chǎn)生大量活性氧自由基( Reactive oxygen species ROS ) ,引起氧化應(yīng)激、炎性因子聚集等一系列炎性改變，繼續(xù)發(fā)展為NASH 。近些年，隨著對(duì)NAFLD的研究深入，“多重打擊”學(xué)說更有說服力。NAFLD的發(fā)病機(jī)制涉及腸道微生態(tài)、炎性因子的聚集、自噬、脂肪組織功能異常、線粒體功能異常、脂毒性、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激等機(jī)制，它們之間相互協(xié)同及相互疊加，導(dǎo)致肝細(xì)胞的損傷，最終發(fā)展為肝硬化、肝癌及終末期肝衰竭。本文對(duì)NAFLD發(fā)病機(jī)制進(jìn)行綜述，以便更好地了解影響NAFLD發(fā)病及進(jìn)展的因素。

1 腸道微生態(tài)

腸道微生態(tài)是近些年研究的熱點(diǎn)，關(guān)系著人體的健康以及許多疾病的發(fā)生發(fā)展，包括NAFLD。

1.1腸道屏障早在1972 年，美國微生物學(xué)家最早提出腸道微生態(tài)這一概念，經(jīng)過多年的發(fā)展認(rèn)為腸道微生態(tài)其實(shí)是由人體腸道微生物穩(wěn)態(tài)與人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)相互影響構(gòu)成的有機(jī)整體。兩者之間存在三大屏障。如微生物間的數(shù)量比例構(gòu)成的生物屏障、腸道腺體分泌的化學(xué)屏障、及腸道內(nèi)皮細(xì)胞的完整性構(gòu)成物理屏障，這三個(gè)屏障之間相互作用、相互影響共同參與維持機(jī)體的動(dòng)態(tài)平衡。而在普通人的腸道內(nèi)有1 000-1 500多種微生物，以厚壁菌門和擬桿菌門為優(yōu)勢(shì)菌。這些腸道微生物則具有調(diào)節(jié)免疫、修復(fù)腸粘膜上皮等功能，甚至有些微生物還具有影響脂代謝和調(diào)控脂肪儲(chǔ)存相關(guān)基因的表達(dá)。NAFLD患者和健康人的糞便比較，菌群的構(gòu)成具有明顯不同。NAFLD 與腸道菌群的聯(lián)系值得認(rèn)真研究。而腸道上皮細(xì)胞緊密連接構(gòu)成物理屏障是緊密封閉，是阻止腸道微生物、及其代謝產(chǎn)物進(jìn)入肝臟血液循環(huán)的重要屏障[5]。該屏障由腸上皮細(xì)胞間的連接構(gòu)成，其連接方式包括緊密連接、貼壁連接、橋粒連接和縫隙連接，其中緊密連接發(fā)揮主要作用。當(dāng)腸道屏障功能降低時(shí)，導(dǎo)致腸道細(xì)菌移位，大量細(xì)菌進(jìn)入肝臟，刺激肝臟釋放炎性因子，誘發(fā)NAFLD。

1.2腸-肝軸肝臟通過門靜脈收集來源于腸道70%～80%的血液，因此腸道中的細(xì)菌、細(xì)菌代謝物可通過門靜脈循環(huán)到達(dá)肝臟,引起肝臟一系列病變[6]。長期高糖、高脂飲食可能導(dǎo)致腸道微生態(tài)的功能紊亂，誘發(fā)腸黏膜物理屏障、化學(xué)屏障結(jié)構(gòu)改變，從而增加腸道的通透性，來自腸道的病原微生物通過腸上皮的緊密連接被樹突狀細(xì)胞識(shí)別，與脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)、肽聚糖等通過Toll樣受體( Toll-like receptor，TLR )刺激細(xì)胞因子和趨化因子進(jìn)入門脈循環(huán)，損傷肝細(xì)胞，激活Kupffer細(xì)胞、肝星狀狀細(xì)胞等，促進(jìn)肝細(xì)胞外基質(zhì)沉積及炎癥損傷。TLR4( Toll-like receptor 4 TLR4)是Toll樣受體的主要受體，是非酒精性肝病炎癥中的關(guān)鍵因子[7-8]。產(chǎn)生的促炎因子可激活TLR4導(dǎo)致肝細(xì)胞的損傷。另外，游離脂肪酸中的棕櫚酸和油酸通過TLR4 作用于巨噬細(xì)胞導(dǎo)致炎癥因子的釋放[9]。此外腸道細(xì)菌分泌的脂多糖誘導(dǎo) TLR4 的活化，激活核因子NB-kB( nuclear factor -kB )信號(hào)通路促進(jìn)IL-1β(Interleukin 1β)、TNFα(Tumor necrosis factor-α)、IL-6 (Interleukin 6)等炎性因子的分泌，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷，促進(jìn)NAFLD 發(fā)展。脂多糖結(jié)合蛋白不僅參與了脂多糖的識(shí)別，也與血脂異常、胰島素抵抗有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，在基因敲除脂多糖結(jié)合蛋白的小鼠模型中觀察到中脂質(zhì)代謝紊亂得到改善，多種病理生理指標(biāo)得到恢復(fù)[10]。這說明在NAFLD 的發(fā)展過程中，脂多糖結(jié)合蛋白扮演重要角色。

1.3腸道微生物-膽汁酸軸肝臟通過膽汁的排泄影響腸道菌群的動(dòng)態(tài)平衡，還參與機(jī)體的能量代謝。原發(fā)性膽汁酸主要由肝細(xì)胞分泌產(chǎn)生，是膽汁的重要組成部分，儲(chǔ)存于膽囊中，飲食后經(jīng)膽管釋放到小腸中，在腸道中被細(xì)菌分解代謝成為次級(jí)膽汁酸，經(jīng)門靜脈重吸收，大部分進(jìn)入肝臟進(jìn)行再循環(huán)。部分次級(jí)膽汁酸在血液循環(huán)中充當(dāng)信號(hào)分子。在腸道中約75%的膽汁酸經(jīng)經(jīng)典途徑合成，其中細(xì)胞色素P450膽固醇7a羧化酶為限速酶催化產(chǎn)生膽汁酸，該酶合成及表達(dá)受腸道菌群的影響，因此膽汁酸的合成受腸道菌群的調(diào)控。膽汁酸不僅促進(jìn)腸道脂肪、脂溶性維生素消化吸收，還作為分子信號(hào)通過法尼醇 X 受體( farnesoid x nuclear receptor,FXR) 介導(dǎo)能量代謝,從而降低血脂水平[11]。FXR也可以通過過氧化物酶體增殖激活受體( Peroxisome proliferator- activated receptor-α ，PPARa )的表達(dá)來調(diào)節(jié)脂質(zhì)、葡萄糖的代謝，參與細(xì)胞增殖、細(xì)胞凋亡及細(xì)胞炎癥反應(yīng)[12-13]，研究發(fā)現(xiàn)，PPAR影響 NAFLD的發(fā)生發(fā)展，主要是通過調(diào)節(jié)脂肪酸代謝與轉(zhuǎn)運(yùn)、膽固醇代謝、炎癥反應(yīng)來實(shí)現(xiàn)的[14]。

以上研究說明，腸道菌群失調(diào)、菌群移位及膽汁酸代謝紊亂對(duì)NAFLD 的影響不是獨(dú)立因素，其影響因素之間相互作用，共同促進(jìn)NAFLD的發(fā)展。

2 自噬

自噬(autophagy)是指在真核生物中細(xì)胞吞噬自身蛋白或細(xì)胞器并使其包裹進(jìn)入囊泡，經(jīng)溶酶體降解這些吞噬物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)胞代謝和更新的過程，是細(xì)胞應(yīng)對(duì)各種如缺氧、營養(yǎng)缺乏等應(yīng)激的自我保護(hù)機(jī)制，對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定及細(xì)胞代謝存意義重大。自噬分為：分子伴侶介導(dǎo)自噬、巨自噬及微自噬三種。目標(biāo)是維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境動(dòng)態(tài)平衡。當(dāng)細(xì)胞受內(nèi)外各種因素的刺激誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)功能紊亂時(shí)，可導(dǎo)致自噬過度或不足均可引起疾病的發(fā)生，例如脂質(zhì)代謝障礙性疾病[15]、神經(jīng)退行性疾病[16]、癌癥[17]、炎性疾病[18]等均與自噬密切相關(guān)。在NAFLD的發(fā)病過程中自噬也發(fā)揮重要作用。

2.1自噬與脂質(zhì)代謝肝臟是脂質(zhì)代謝的重要場(chǎng)所，脂肪酸在肝細(xì)胞生成甘油三酯及膽固醇酯，緩解脂肪酸對(duì)肝細(xì)胞的損傷[19]，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是發(fā)生該反應(yīng)的主要場(chǎng)所，持續(xù)聚集的甘油三酯及膽固醇酯在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)雙層膜之間透明鏡狀的微區(qū)域內(nèi)沉積，最終擴(kuò)張成為獨(dú)特的球狀細(xì)胞器——脂滴。在NAFLD前期，自噬主要是通過降解肝細(xì)胞內(nèi)的脂滴，緩解肝臟脂肪樣變。但在NAFLD后期，自噬被過度激活，導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷進(jìn)一步加重。目前研究已證明自噬與NAFLD的關(guān)系，研究人員用小干擾RNA誘導(dǎo)的自噬調(diào)節(jié)關(guān)鍵蛋白Atg5的下調(diào)處理肝細(xì)胞，結(jié)果顯示細(xì)胞中自噬相關(guān)蛋白含量升高[20]。此外，另一項(xiàng)研究顯示，免疫熒光成像系統(tǒng)檢測(cè)到自噬關(guān)鍵因素與脂滴關(guān)系密切。

2.2自噬與炎癥反應(yīng) 有文獻(xiàn)報(bào)道，在NAFLD發(fā)病過程中，內(nèi)毒素誘導(dǎo)P38絲裂原活化蛋白激酶活性增加，該蛋白激酶有促進(jìn)細(xì)胞自噬加強(qiáng)，去除炎癥因子，控制炎癥反應(yīng)自噬減弱[21]。在炎性細(xì)胞中，LPS誘導(dǎo)NF-κB依賴的泛素結(jié)合蛋白P65的表達(dá)，激活自噬，抑制炎性小體的活化。核因子κB 與炎癥反應(yīng)、免疫應(yīng)答、細(xì)胞增殖及凋亡密切相關(guān)，在一般情況下NF-κB與I-κB抑制蛋白非共價(jià)緊密結(jié)合，處于非活化狀態(tài)，當(dāng)細(xì)胞因子、脂多糖、蛋白激酶等導(dǎo)致NF-κB與I-κB抑制蛋白解離，NF-κB轉(zhuǎn)入核內(nèi)與目的基因結(jié)合，激活自噬。自噬缺陷的NAFLD中，炎癥的負(fù)反饋機(jī)制被破壞，炎癥反應(yīng)加重，促進(jìn)疾病的進(jìn)展[22]。以上均說明自噬與NAFLD發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，如果以自噬為靶點(diǎn)，人為的干涉和設(shè)計(jì)，有望為NAFLD的治療與預(yù)防提供重要的依據(jù)。

3 脂肪組織異常分泌

脂肪組織不僅是能量?jī)?chǔ)存與代謝的場(chǎng)所，同時(shí)還具有龐大的內(nèi)分泌功能。在肥胖、代謝綜合征及胰島素抵抗時(shí)，脂肪組織分泌的IL-6、TNFα、IL-β等炎癥因子能力增加，誘發(fā)脂肪慢性炎癥反應(yīng)，并通過血液運(yùn)輸作用于肝細(xì)胞，促進(jìn)肝臟的糖、脂肪代謝紊亂，并誘發(fā)及加重NAFLD[23]。脂肪組織分泌的瘦素( leptin，LEP) 、脂聯(lián)素( adiponectin，ADPN)和神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白(neuregulin，NRG)4也在NAFLD中發(fā)揮重要作用。

3.1瘦素 LEP是由脂肪組織、血管內(nèi)皮細(xì)胞等分泌的多肽類激素，其分泌的多少與脂肪組織的含量呈正相關(guān)[24]，還可以通過神經(jīng)系統(tǒng)傳導(dǎo)降低食欲，減少細(xì)胞中游離脂肪酸的含量。LEP在NAFLD中有雙重作用，在NAFLD早期，LEP可通過抑制肝臟的從頭合成途徑來減輕肝臟細(xì)胞的脂肪樣變性，減輕NAFLD的發(fā)生，但在疾病的進(jìn)展期，具有促進(jìn)炎癥發(fā)展，加重肝臟纖維化的程度，促使疾病的進(jìn)展的作用[25]。

3.2脂聯(lián)素 ADPN 也是脂肪細(xì)胞分泌的多肽類蛋白質(zhì)分子，與瘦素相反，它的分泌隨組織脂肪含量的增加而分泌減少。ADPN不僅參與糖類、脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)及胰島素敏感性的調(diào)節(jié)[26]，還具有抗炎和抗動(dòng)脈粥樣硬化的作用[27]。由于脂聯(lián)素與腫瘤壞死因子-a(tumor necrosis factor-a，TNF-a)有相似的結(jié)構(gòu)，故ADPN含量增加能增強(qiáng)與腫瘤壞死因子受體競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合的能力，達(dá)到延緩TNF-a在NAFLD中促進(jìn)炎癥反應(yīng)，間接保護(hù)肝細(xì)胞損傷的作用。ADPN含量的增加可延緩TNF-a在胰島素抵抗中的作用，胰島素抵抗引起機(jī)體胰腺β細(xì)胞分泌過量的胰島素而出現(xiàn)高胰島素血癥，高胰島素血癥促進(jìn)外周脂肪組織的分解，細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)大量堆積導(dǎo)致脂肪變性。減輕胰島素抵抗在NAFLD的作用，可延緩NAFLD的進(jìn)展。因此，血清中的ADPN水平的下降有促進(jìn)NAFLD的發(fā)生發(fā)展[28]。

3.3神經(jīng)調(diào)節(jié)蛋白4 NRG4 是最近發(fā)現(xiàn)的新型脂肪因子，人體棕色脂肪組織含量最豐富，通過改善胰島素抵抗、糖耐量異常等方面發(fā)揮重要作用。NRG4可降低單純性脂肪肝向非酒精性脂肪性肝炎發(fā)展的幾率。具體機(jī)制是通過增加肝細(xì)胞死亡負(fù)性調(diào)節(jié)蛋白(cFLAR)的穩(wěn)定性來降低肝細(xì)胞的調(diào)亡[29]。此外，NRG4 通過增加組織對(duì)葡萄糖的攝取和抑制巨噬細(xì)胞浸潤來提高胰島素的敏感性。這些生理功能與NAFLD密切相關(guān)，其具體的生物學(xué)作用還有待進(jìn)一步深入研究。

4 線粒體功能異常

線粒體存在于真核細(xì)胞中兩層膜包被的細(xì)胞器，以其致密的基質(zhì)和雙層膜結(jié)構(gòu)為特征，功能主要有協(xié)調(diào)細(xì)胞能量代謝，維持細(xì)胞生命活動(dòng)，參與細(xì)胞周期的調(diào)控，攜帶自己的脫氧核糖核酸編碼呼吸鏈中必需蛋白。線粒體功能異?？蓪?dǎo)致肝臟代謝紊亂，肝臟細(xì)胞的損傷，引發(fā)炎癥反應(yīng)，促進(jìn)NAFLD的發(fā)生、發(fā)展。

4.1線粒體氧化應(yīng)激線粒體受損或功能紊亂，引起線粒體清除功能不足，導(dǎo)致大量的活性氧類物質(zhì)(Radical oxygen species，ROS)聚集，肝細(xì)胞發(fā)生脂肪樣變，進(jìn)展為NAFLD。該過程涉及腺苷單磷酸活化蛋白激酶(AMP-actived protein kinase AMPK)信號(hào)通路活化[30]，活化的AMPK提高脂質(zhì)代謝相關(guān)酶類活性，加快脂質(zhì)分解代謝氧化供能。AMPK以磷酸化的形式提高下游線粒體能量代謝率，也可以通過抑制脂肪酸合成酶、乙酰輔酶A羧化酶活性減少脂質(zhì)的合成，抑制過多的脂質(zhì)沉積肝細(xì)胞中[31]。研究發(fā)現(xiàn)，線粒體功能障礙時(shí)，線粒體中ROS含量增加，通過蘋果渣多糖可有效清除線粒體中ROS，改善線粒體的抗氧化應(yīng)激能力，增加ATP的生成，延緩NAFLD的炎癥反應(yīng)程度[32]。

4.2線粒體脂質(zhì)代謝異常脂肪酸氧化主要在線粒體中進(jìn)行，當(dāng)線粒體脂肪酸氧化功能障礙時(shí)，可導(dǎo)致肝細(xì)胞損傷，引起NAFLD的進(jìn)展。線粒體 3-磷酸甘油脫氫酶(Mitochondrial glycerol-3-phosphate dehydrogenase,mGPDH) 在脂質(zhì)代謝過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用，mGPDH的降低和缺乏會(huì)加劇脂肪的形成和甘油三酸酯堆積，誘導(dǎo)肝細(xì)胞脂肪變的發(fā)生[33]，高脂飼養(yǎng)的小鼠脂肪肝樣變的模型中，mGPDH 的減少誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激，導(dǎo)致肝脂肪樣變，該機(jī)制主要是通過抑制親環(huán)素蛋白 D 泛素化而誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激增強(qiáng)導(dǎo)致[34]，親環(huán)素蛋白 D 基因與器官缺血再灌注損傷、氧化應(yīng)激等病理生理過程密切相關(guān),干預(yù)細(xì)胞凋亡及壞死等細(xì)胞死亡過程。

總而言之，線粒體損傷會(huì)引起呼吸鏈功能異常、脂肪酸氧化異常、ATP 生成不足、ROS 過度生成等，同時(shí)呼吸鏈功能異常、脂肪酸代謝紊亂、氧化應(yīng)激異常、ATP 生成不足等會(huì)再次造成線粒體的二次損傷。這些病理變化互相影響、互相促進(jìn)，加劇肝細(xì)胞損傷，形成惡性循環(huán)促進(jìn)NAFLD的進(jìn)展。

5 脂毒性學(xué)說

NASH的發(fā)生以單純性脂肪肝為發(fā)病基礎(chǔ)，決定單純性脂肪肝向NASH發(fā)展的關(guān)鍵因素包括細(xì)胞中脂質(zhì)的種類與蓄積量相關(guān)。其中并非所有的脂質(zhì)都具有脂毒性，因此蓄積的脂質(zhì)種類尤為重要，能引起細(xì)胞損傷的這些脂質(zhì)及其代謝物稱為脂毒性物質(zhì)。脂毒性是指持續(xù)高濃度的脂質(zhì)及代謝物在非脂肪組織中過度沉積，造成該組織的損傷的毒性作用[35]。當(dāng)肝細(xì)胞中持續(xù)升高的脂毒性物質(zhì)超過肝細(xì)胞的轉(zhuǎn)化及運(yùn)輸?shù)哪芰r(shí)引發(fā)肝細(xì)胞損傷加重，病情進(jìn)一步惡化。