中介素和脂联素受体在非酒精性脂肪性肝病中的作用

李 芳 综述,李昌平审校

(泸州医学院附属医院消化内科,四川泸州 646000）

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种无过量饮酒史,病变主体在肝小叶,以肝细胞弥漫性脂肪变性和脂肪贮积为主的临床病理综合征。事实上,NAFLD被认为是代谢综合征的肝脏表现,属胰岛素抵抗(insu lin resistance,IR)相关症候群。NAFLD与代谢综合征之间的联系已经得到许多横断面及前瞻性研究的证实[1,2]。研究发现,脂联素(adiponectin,apM 1)及其受体影响糖、脂代谢;而中介素作为降钙素/降钙素基因相关肽(calcitonin gene related pep tide,CGRP)家族的新成员,其在内分泌及代谢调控中也发挥重要作用。推测上述二者与NAFLD的发病有关,故本文将上述二者与NAFLD的关系作一综述。

1 脂联素及其受体与NAFLD

脂联素是一种具胰岛素增敏作用的脂肪细胞因子,能影响机体对糖和脂肪的代谢,在肥胖相关代谢综合征中发挥多种作用。生理剂量的脂联素可降低细胞内胆固醇酯的含量,血浆脂联素浓度与总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇(low density lipoprotein cho lestero l,LDL-C)和三酰甘油水平负相关,与高密度脂蛋白胆固醇(high density lipop rotein cho lestero l,HDL-C)水平正相关。而NAFLD的特征是肝细胞弥漫性脂肪变性和脂肪贮积,故推测其在NAFLD的发病中发挥作用。

1.1 脂联素及其受体的结构 人脂联素基因由apM1m RNA编码,由3个外显子和2个内含子组成。脂联素由一个羧基端球形结构域、胶原样纤维结构域以及氨基端信号序列三部分组成。脂联素单体只存在于脂肪细胞中,单体只有形成多聚体后才能被分泌至细胞外,发挥生物学活性。脂联素可以组装成不同的低聚异构体,包括三聚体(低分子量),六聚体(中分子量)及更大分子量的低聚体[高分子量(high molecular w eight,HMW)][3]。在肝脏,HMW是主要的活性形式。HMW被认为是减轻饮食诱导肥胖小鼠脂肪肝的强有力构型,同时,其可以抑制肝细胞释放载脂蛋白B和载脂蛋白E[4]。

脂联素的作用需要与受体结合后才能实现。其受体有两种形式,即脂联素受体1(adiponec tin recep tor 1,AdipoR1)和AdipoR2。AdiopR1表达于骨骼肌中,AdiopR2主要在肝脏表达[5-6]。脂联素与受体结合后,通过激活靶组织的腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)[7]及有丝分裂原激活蛋白激酶p38(p38 m itogen-activated protein kinase,p38M APK),引起下游信号分子的改变,使乙酰辅酶A羧化酶和过氧化物酶体增殖物激活受体α(peroxisome proliferatorsactivated receptorα,PPAR-α)磷酸化[8],发挥降糖、降脂、改善IR及抗炎等效应。APPL1(adaptor protein,phosphotyrosineinteraction,PH domain and leucine zipper containing 1)是磷酸化酪氨酸结合结构域和亮氨酸拉链基序的接头蛋白,脂联素可以增强APPL1与A dipoRs间的结合,APPL1和受体间的相互作用是激活下游AM PK途径必不可少的,同时证实APPL1在代谢综合征中也扮演重要角色[9-10]。

1.2 脂联素与NAFLD的关系 研究发现,NAFLD患者低脂联素常伴随明显炎症[11-12]。流行病学调查证实,低脂联素血症是NAFLD和肝功能障碍的独立危险因素[13],并且是独立于IR的非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoh lic steatohepatitis,NASH)的特点。Choi等[14]发现脂联素水平和炎症介质呈负相关,而与抗炎性细胞因子正相关。同时NASH的发生与脂联素受体也关系密切。Kotronen等[15]发现 NASH组 AdipoR2的表达水平明显高于对照组,且与肝脏炎症损伤程度相关,并提出可将其作为评价肝脏损伤严重程度的指标。同时,Kotronen等[16]发现AdipoR2基因的遗传变异性是促进肝细胞脂肪变性的另一因素。由此可见脂联素及其受体与NAFLD之间存在密切联系。

肝脏脂肪酸氧化有两个关键信号分子:AM PK和 PPAR-α。脂联素与表达于肝脏的 AdipoR2结合后,一方面激活AM PK,使乙酰辅酶A羧化酶磷酸化而活性降低,下调丙酰辅酶A含量,使脂肪酸合成原料下降从而减少肝细胞脂肪沉积。Aw azawa等[17]也发现脂联素能迅速通过AdipoR1/LKB1/AM PK途径而产生抑制固醇调节元件结合蛋白(sterol regu latory element binding rrotein,SREBP)的表达,这些蛋白质主要影响脂肪酸合成酶,从而增加脂肪酸氧化,减少肝脏脂肪含量,由此可减弱对肝脏的“初次打击”。另一方面,脂联素与AdipoR2结合后提高PPAR-α共活化体水平,促进三酰甘油(triglycerides,TG)水解;PPAR-α活化可抑制核转录因子κB(nuclear factorκB,NF-κB)信号通路,减少活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)的产生,而ROS又参与氧化型低密度脂蛋白(oxidized low-density lipop rotein,OX-LDL)的形成,后者可激活NF-κB,故脂联素可减少额外的 ROS生成,从而抑制氧化应激。同时也有研究表明球形脂联素通过OX-LDL抑制烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸)氧化酶[nicotinam ide adenine dinucleotide(phosphate)oxidase,NAD(P)H oxidase]活性,降低 p42/p44MAPK磷酸化,抑制超氧化物释放,从而减少对肝脏的“二次打击”,抑制NAFLD的发生发展。

在NAFLD病程中,肝纤维化是一重要转折。刘焕兵等[18]发现,血清脂联素水平与透明质酸及Ⅲ型前胶原(procollagentypeⅢ,PCⅢ)明显负相关,认为脂联素有一定的抗肝纤维化作用。炎症细胞因子是肝脏炎症、纤维化的重要介质[19-20]。肝脏中促炎性细胞因子,如白细胞介素6(interleukin-6,IL-6)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)主要由Kupp fer细胞和肝星状细胞(hepatic stellate cell,HSC)分泌[21]。TNF-α是受 NF-κB 调控的主要靶基因,也是参与“二次打击”的重要炎症因子,研究发现脂联素可抑制TNF-α的表达与活化[22],脂联素所致的促炎性细胞因子减少是由于其导致NF-κB向胞核内的转移减少。HSC的激活是肝纤维化的中心环节,PPAR-γ是维持H SC静息状态的重要因子。PPAR-γ表达减少可降低机体对胰岛素的敏感性,破坏HSC的静息状态,抑制活化HSC的凋亡。HSC持续活化及促纤维化转化生长因子-β(transform ing grow th factor-β,TGF-β1)表达上调,可促进肝纤维化形成。HSC上调adipoR1和adipoR2,通过抑制adipoR2的表达可以诱导 TGF-β1的表达,而adipoR2的高表达可减少 TGF-β1 m RNA 水平,而 TGF-β1是激活HSC,促进肝纤维化,诱导凋亡的重要介质。同时,脂联素还可抑制血小板衍生生长因子(p latelet derived grow th factor,PDGF)刺激的H SC的增殖和迁移,维持 HSC的静息状态,通过AM PK依赖途径减少单核细胞化学吸引蛋白-1的分泌[23-25]。Kamada[26]等发现脂联素表达缺乏还可能加速NASH模型大鼠肝脏肿瘤的形成。

2 中介素与NAFLD

肾上腺髓质素(ad renomedu llin,ADM)是一种具有扩血管和利尿活性的多肽,该物质分布广泛,生物学作用多样。中介素(intermedin,IMD)可以结合CGRP、ADM 受体以及受体活性修饰蛋白(receptor activity modifying protein,RAMP)复合体,推测中介素可能对研究体内能量稳态失衡所致的代谢性疾病(如NAFLD)具有重要病理生理学意义。

2.1 中介素的结构及其受体 中介素又称ADM 2,是降钙素/CGRP/胰淀素家族的新成员。ADM和CGRP都具备分子内二硫键连接6个氨基酸残基形成的环状结构,C末端均有酰胺化结构,而这两种结构在中介素成熟片段中同样存在,推测此结构对中介素发挥生物学效应同样重要。并且中介素也通过降钙素受体样受体(calcitonin recep tor-like recep tor,CRLR)/RAMP系统发挥效应。RAMP具有 3种亚型 RAMP1、2、3。不同RAMP与CRLR结合,表现为对不同配体具有高亲和力的受体表型。而中介素对CRLR/RAMP组成的受体的激活无选择性,提示在理论上中介素生物学作用更强大。Bell等[27]发现心肌细胞应激时,中介素比ADM更敏感,但同时,CRLR/RAMP1的强烈抑制剂并不能改变中介素降低半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)的能力[28],认为中介素可能通过与CGRP受体家族不同的受体系统发挥作用[29]。已有报道称在大鼠脊髓细胞中发现不同的中介素受体[30]。以上说明中介素还可能存在于除CGRP受体家族之外的其他受体系统,使其比AMD有更广泛的作用。

2.2 中介素的作用 中介素参与多个系统的调节,对维持机体内环境稳态起积极作用。目前中介素对心、肾的保护作用研究较多,并发现这一作用都与其调节氧化应激相关。研究发现中介素可使肾组织炎症细胞浸润减轻,过氧化物生成减少,细胞间黏附分子(intercellular adhesionmolecu le-1,ICAM-1)表达减少,TGF-β水平降低。

2.3 中介素与NAFLD的关系 脂肪肝的发病机制复杂,但主要涉及肝细胞内游离脂肪酸增多,氧化应激、脂质过氧化损伤和炎症介质相关性肝损伤。氧化应激可通过形成活性氧,引起肝细胞内蛋白质、DNA和脂质变性,促进H SC活化,诱发肝纤维化。范小芳等[31]研究发现高脂组大鼠肝脏脂肪浸润及肝功能受损,肝组织匀浆的中介素浓度显著高于正常组;而循环血的中介素浓度较正常组无显著变化,提示脂质代谢紊乱时产生的氧化应激、炎症细胞因子(如IL、TNF等)对靶器官的损害起重要作用,故推测大鼠高脂血症、脂肪肝病理过程中,中介素在肝脏组织浓度的增加可能与上述氧化应激、炎症细胞因子等因素有关。Morimoto等[32]提出肾上腺髓质素2(ad renomedullin,AM 2)/中介素和AM可能以自分泌或旁分泌的方式在肾上腺皮质肿瘤中发挥作用,并与肿瘤生长有关。局部组织中介素浓度升高的可能机制为应激特异性调节多种转录因子表达,如NF-κB的表达[33]。推测中介素启动子可能存在这些因子的结合基序[34],在氧化应激中上述转录因子与中介素启动子相应基序结合导致中介素表达增高。Li等[35]认为肥胖患者脂肪组织ADM的增加是机体对抗代谢综合征的一种保护性措施。陈斌等[36]采用中介素预处理大鼠肾缺血再灌注模型后,肾组织总超氧化物歧化酶(total superoxide dismutase,T-SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)活性显著增加,丙二醛(malondialdehyde,M DA)生成显著减少,推测中介素可能通过清除自由基、减轻脂质过氧化而改善肾缺血再灌注损伤。p38MAPK为NF-κB相关炎症应答所必须,而 NF-κB的一个靶基因CAM-1可招募炎症细胞因子聚集导致组织损伤。Hagiw ara等[37]认为中介素可抑制p38MAPK磷酸化、降低ICAM-1表达和炎症细胞浸润而防止肾组织受损。同时,Pearson[29]等认为中介素能减少天冬氨酸特异性caspase活性。人动脉上皮细胞中介素的表达显著依赖于代谢条件,对氧化应激相当敏感,且中介素本身具有抗凋亡活性。推测中介素在肝细胞脂肪变性过程中通过上述机制发挥保护作用。

综上所述,脂联素及其受体与中介素通过多种不同的机制在NAFLD的发展中发挥作用,这些作用机制共同之处在于抑制氧化应激。NAFLD存在细胞内游离脂肪酸、肝细胞细胞色素P450 2E1(cytochrome P450 2E1,CYP2E1)及肝内游离铁增多,这些因素使ROS大量产生,过多ROS可引发脂质过氧化反应导致脂肪肝发生炎症、坏死和纤维化。总之,脂联素与中介素可能从多种途径调控NAFLD发病过程中的氧化应激和脂质过氧化,对该病的发生发展起重要作用。但其具体机制并未明晰,尚需进一步研究。

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