POPs調控肝內脂肪酸從頭合成相關分子的研究進展*

趙子軒，王曉珂，朱 穎 綜述,吳啟運，趙新元 審校

(南通大學公共衛(wèi)生學院，江蘇南通 226019)

持久性有機污染物(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，其應用廣泛，但通常難以降解，可通過食物鏈在體內蓄積。肝臟作為主要的代謝場所，是POPs作用的重要靶器官。近年來，多項研究支持POPs具有較強的毒性，其暴露與人群肝臟相關疾病的發(fā)病也密切相關。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誘導肝臟毒性的關鍵機制[1]。正常肝臟通過循環(huán)脂肪酸的攝取、肝內脂肪酸從頭合成、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個關鍵環(huán)節(jié)來維持脂肪酸代謝的相對穩(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，其通過上調脂肪酸合酶(fatty acid synthase，F(xiàn)ASN)等的表達，增加了肝內脂肪酸從頭合成，長期會導致甘油三酯(triglyceride，TG)蓄積和肝損傷。因此，肝內脂肪酸從頭合成對于脂肪酸代謝的穩(wěn)定至關重要，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歸因于肝內脂肪酸從頭合成[3-4]。乙酰輔酶A(Acetyl-CoA,乙酰COA)可通過肝內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)作用下轉化為丙二酰輔酶A，丙二酰輔酶A經FASN轉化為棕櫚酸酯，其再經過去飽和，延伸和酯化等加工過程，最終轉變?yōu)門G的形式儲存。因此，增加肝內脂肪酸從頭合成會產生過多的脂肪酸，進而導致肝脂肪變性或高甘油三酯血癥，甚至脂肪性肝炎[5]。

肝內脂肪酸從頭合成受多種轉錄因子調控，其中主要是固醇調節(jié)元件結合蛋白-1c(sterol regulatory element-binding protein-1c,SREBP-1c)和碳水化合物反應元件結合蛋白(carbohydrate response element-binding protein,ChREBP)[6]。目前，POPs對肝內脂肪酸從頭合成的調控也主要圍繞著這2個轉錄因子展開。此外，也有文獻支持POPs對肝內脂肪酸從頭合成中的2個關鍵酶(ACC和FASN)也有影響。本文主要闡述了POPs對上述4個分子的調控。

1 POPs對SREBP-1的調控

SREBP-1分為SREBP-1c和SREBP-1a異構型，SREBP-1c在肝臟表達較高，是調節(jié)肝內脂肪酸從頭合成的關鍵轉錄因子。SREBP-1c前體蛋白需被切割后方可形成成熟的核轉錄因子[7]。在肝細胞或小鼠過表達成熟形式的SREBP-1c可以激活脂肪酸生成途徑，進而誘導脂肪變性；反之，缺乏SREBP-1c的小鼠不能在進食狀態(tài)下表達脂肪酶或進行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。最終AKT 通過抑制mTOR的負調節(jié)因子結節(jié)性硬化癥復合體1/2(tuberous sclerosis complex 1/2，TSC1/2)來激活mTOR途徑[8]。有相關研究進一步表明S6激酶1(S6K1)可作為mTOR的下游分子調節(jié)SREBP-1c并誘導其靶基因ACC、FASN的表達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)可作為轉錄因子參與肝內脂肪酸合成。S6K1可直接磷酸化修飾 LXRα來促進其反式激活。在LXRα缺陷小鼠和siRNA介導LXRα的肝細胞中，SREBP-1c、FASN 和 ACC1都顯示出了下調變化。BPA對于肝內脂肪酸從頭合成的影響，多是作用生物體，產生胰島素抵抗，而后激活IRS-1，增加了PI3K/AKT的磷酸化修飾，以此來抑制負調節(jié)因子TSC1/2，激活mTOR通路。下游分子S6K1、LXRα受到mTOR通路的正性調控，被上調的S6K1、LXRα可以增加SREBP-1c、ACC、FASN的表達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 可以直接負性調控 SREBP-1。當BPA暴露可以抑制miR-192，這可導致子代肝臟中的脂肪酸合成基因表達上調和脂質蓄積[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表達明顯上調，更容易導致脂肪酸合成增多，脂肪堆積。LXRα可以作用于SREBP-1c的啟動子區(qū)域對其正性調控。COCCI等[13]發(fā)現(xiàn)多環(huán)芳烴(PAH)也可以上調肝細胞中SREBP-1c的表達，涉及的機制是LXRα的基因表達上調。

2 POPs對ChREBP的調控

在肝臟中，ChREBP可將過量碳水化合物轉化為脂肪進行儲存，長期為人體供應能量需求[14]。ChREBP主要調控幾種碳水化合物相關的肝臟酶的表達，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基因的表達調控中發(fā)揮協(xié)同作用。SREBP-1c通常介導胰島素誘導脂肪酸合成相關基因的表達，而ChREBP通常以胰島素非依賴性的方式介導糖酵解基因和脂肪酸合成基因的表達調控。ChREBP基因轉錄活性取決于其他輔因子和轉錄因子共存條件，如核受體的成員家族的肝細胞核因子-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 會逆轉肝臟脂肪變性，然而，肝臟中ChREBP也可誘導微粒體TG轉移蛋白(microsomal triglyceride transfer protein，MTTP)，形成VLDL來運輸脂肪酸[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細胞24 h，細胞內ChREBP蛋白表達明顯增加，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ChREBP1和ChREBP2 mRNA表達，提示絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活化介導上述過程。

3 POPs對ACC的調控

ACC是脂肪酸代謝中的一個關鍵酶[20]。其主要作用是將乙酰COA轉化為丙二酰輔酶A，后者具有抑制肉堿棕櫚酰轉移酶Ⅰ的能力，是肝線粒體脂肪酸氧化的重要調節(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)兩個亞型。其中，ACC1主要調控細胞周期，而ACC2是嵌入線粒體外膜的同工型，主要負責脂肪酸氧化[22]。特異性敲除ACC1可以明顯減少肝內脂肪酸從頭合成，ACC2敲除會導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)的負性調控。研究表明，AMPK可使ACC磷酸化并使其失活，從而調節(jié)乙酰輔酶A的穩(wěn)態(tài)，AMPK通過調節(jié)細胞內乙酰COA的水平來影響賴氨酸乙酰轉移酶(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會激活mTOR/SREBP-1信號通路，繼而特異性地上調肝臟中ACC1表達水平，增加脂肪酸的合成[17]。多氯聯(lián)苯暴露抑制了MAPK介導的ACC磷酸化水平，通過調控ACC來影響肝內脂肪酸從頭合成，干擾肝臟脂肪酸正常代謝[24]。

4 POPs對FASN的調控

FASN是一種大型的多酶復合物，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，調控乙酰COA和丙二酰輔酶A產生飽和脂肪酸及棕櫚酸酯。FASN被認為是正常生理條件下肝臟控制TG含量的管家蛋白。當碳水化合物含量充足時，肝臟中的FASN將葡萄糖轉化為脂肪酸。SREBP-1c可以通過調控FASN表達水平進而對肝內脂肪酸合成進行調控[25]。FASN也與多種致癌信號通路的激活有關，包括PI3K/AKT、Wnt/β-catenin、TGF-β等[26]。目前逐漸成為新興的腫瘤靶點[25]。

LI等[27]發(fā)現(xiàn)老年母雞暴露于BPA后，可通過引起氧化應激繼而上調FASN的表達，導致腹部脂質蓄積。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表達增加，脂肪酸合成增多，以此來促進肝內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胞核因子 1β(Hepatocyte nuclear factor 1beta，HNF1b)水平，增加SREBP-1c和FASN mRNA表達，干擾肝臟脂肪酸正常代謝[24,29]。

5 小結與展望

POPs的健康風險持續(xù)受關注，肝臟脂肪酸代謝穩(wěn)定對人體健康至關重要。結合POPs的親脂特性及與肝臟相關疾病的關系，筆者從POPs引發(fā)肝毒性角度思考,概述POPs對肝內脂肪酸從頭合成中分子的調控方式和相關途徑。目前的研究已經明確POPs可通過調控肝內脂肪酸從頭合成中相關分子引起肝臟脂肪酸代謝紊亂，造成肝損傷。因此，通過干預肝內脂肪酸從頭合成相關分子表達有望減輕POPs所誘導的肝臟毒性。