非酒精性脂肪肝细胞损伤机制的研究进展

王卓然，张秀英

（东北农业大学动物医学学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

非酒精性脂肪性肝病（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）是一种无过量饮酒史，以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变性为主要特征的临床病理综合征。包括单纯性脂肪肝以及由其演变的非酒精性脂肪性肝炎、非酒精性脂肪性肝纤维化、肝硬化等［1］。肝细胞损伤可分为两种：一种是肝细胞变性，也称为亚致死性损伤；另一种是致死性细胞损伤，又可分为凋亡和坏死两种类型［2-3］。对于细胞损伤过程的研究，近年来逐渐成为医学研究的一个热点。目前在NAFLD发展过程中，胰岛素抵抗被认为是最主要的病理生理因素［4-5］。随着对细胞凋亡的研究，不断有证据表明在NAFLD中，凋亡起着重要的作用［6-7］。NAFLD肝细胞对损伤因素如毒性化学物质（四氯化碳）、酒精、胆汁淤积的敏感性增加。线粒体功能障碍、游离脂肪酸、氧应激、炎症因子等在NAFLD肝细胞损伤机制中也起重要作用。本文对近几年在NAFLD发病过程中参与调控肝细胞损伤的有关因素及其作用机制作一综述。

1 肝细胞损伤的相关因素

肝细胞损伤是由遗传、环境、体内多因素改变介导的病理学过程，是肝脏疾病的共有表现。肝脏可受外来侵害因素或内在循环紊乱、代谢障碍、免疫反应等因素的影响，通过适应性防御反应和破坏性反应过程，发生变性、凋亡、坏死、免疫-炎症反应、纤维化、缺血、基因表达异常、再生等多种形式的肝损伤改变。各种损害因子可分别或先后以肝细胞、库普弗细胞（Kupffer cell）、肝星状细胞、内皮细胞和胆管细胞等为靶细胞，激发细胞损伤及其伴随的组织结构和功能改变，导致肝细胞损伤［8］。

2 NAFLD肝细胞损伤的机制

2.1 胰岛素抵抗（IR）与NAFLD

2.1.1 IR在肝细胞脂肪堆积中的作用 胰岛素发生抵抗时，将引起肝脏、外周脂肪组织及肌肉组织等对其生物反应活性下降，出现代偿性高胰岛素血症及多元代谢紊乱。其中脂代谢紊乱和高胰岛素血症在NAFLD发病中最为关键。表现为对激素敏感性脂肪酶的抑制作用减弱，脂肪组织大量动员，血清中游离脂肪酸（FFA）浓度迅速升高，导致肝脏摄取的FFA随之增加。在正常情况下，机体会通过升高血清中胰岛素水平来应对肝中FFA大量摄入，将大部分FFA用于甘油三酯（TG）的合成并以极低密度脂蛋白（VLDL）的形式运至外周脂肪组织贮藏，另一小部分则被线粒体摄入进行β氧化而合成酮体以供特定组织利用。然而在IR状态下，伴随着FFA的大量涌入，早期代偿性高胰岛素血症尚能促使其大量转变成TG，但由于载脂蛋白B（ApoB）合成相对减少以及肝细胞的损伤导致大量TG无法运出而在肝细胞中贮积；随着IR的发展，高胰岛素血症不足以实现其代偿作用时，增多的FFA则主要被摄入线粒体及过氧化物酶体中参加β氧化，这必将导致他们β氧化的超载，如此，多余的FFA便在肝脏中蓄积，进一步加重肝细胞的脂肪变性［9］。这也就是目前“二次打击”学说［8］的初次打击。

2.1.2 IR在非酒精性脂肪性肝炎（NASH）发生、发展中的作用 IR可能通过以下途径引起NAFLD：（1）IR可减少脂肪细胞膜上的蛋白脂酶，蛋白脂酶对脂蛋白的脂解作用下降，使脂肪细胞外脂蛋白水平升高，导致血液循环脂蛋白水平升高。（2）IR可增加激素敏感脂酶的活性，因此可导致脂肪细胞内TG脂解增加，从而导致脂肪细胞释放更多游离脂肪酸入血，后者与血液中的蛋白结合形成脂蛋白。（3）IR可增加肝脂酶活性，导致肝细胞外增加的脂蛋白分解形成的游离脂肪酸水平升高，进一步导致肝细胞内游离脂肪酸增高，TG合成增加，从而引起肝细胞内TG过多积聚导致脂肪肝的形成［10］。Bugianesi等［2］研究认为IR 不仅是肝脏脂肪变性的触发因素，而且也是NASH发生的危险因子，即表明IR不仅参与初次打击，亦直接参与二次打击。在初次打击过程中，由于β氧化速度代偿性增加，以及部分FFA进入微粒体进行氧化，导致了大量活性氧物质（ROS）的产生，而后者不仅能与膜磷脂不饱和脂肪酸发生脂质过氧化反应直接损伤线粒体膜，而且其产物可直接损伤线粒体DNA从而抑制其正常的电子传递通路，进一步促进了ROS的产生，从而形成了氧应激损伤的恶性循环，促进了NASH 的发生、发展［9］。

2.2 氧应激与NAFLD性肝损伤 目前有研究认为，前氧化物和抗氧化物之间的动态失衡导致氧化应激［12］.前氧化物的主要来源是线粒体产生的活性氧物质（reactive oxygen species，ROS）。甘油三酯（TG）在肝细胞内蓄积，大量的FFA在线粒体内氧化，产生了过多的超氧阴离子和ROS，使抗氧化物质耗竭，过氧化氢和氢氧根离子损伤肝脏细胞的线粒体和细胞膜，使肝细胞正常生长停滞，炎性反应变性，最终导致肝细胞变性坏死而引起临床症状［13］。氧化应激过程可激活Kupffer细胞，激活后的Kupfer细胞可产生一系列可溶性细胞因子，可损伤肝内皮细胞，增强嗜中性粒细胞及单核细胞产生活性氧介质的能力，释放氧自由基，致脂质过氧化，进一步加重肝损伤，还可诱导肝细胞线粒体解偶联蛋白（UCP2）基因表达，导致肝细胞坏死增多。

2.3 细胞因子与NAFLD

2.3.1 肿瘤坏死因子（TNF）与NAFLD TNF-α是各种原因所致肝脏损伤过程中最早出现的细胞因子，可以引起其他细胞因子的释放。TNF-α被认为是脂肪肝进展为NASH的主要细胞因子。可以活化神经鞘磷脂酸，抑制线粒体呼吸链电子传递，引起细胞线粒体损伤，抑制线粒体的呼吸功能并增加线粒体活性氧物质（ROS）和过氧化脂质的形成，导致肝细胞膜破坏和炎症反应［14］。另外ROS又可促使TNF-α合成增加，形成恶性循环，构成“第二次打击”而导致NAFLD的形成。TNF-α直接损伤肝细胞是通过膜型TNF-α与肝细胞膜上受体结合，活化Caspase-8，进而活化Caspase-3导致肝细胞凋亡，同时其他细胞因子如IL-6、IL-8和一些粘附分子也可以被活化，形成炎症瀑布反应，诱发肝脏炎症。

2.3.2 细胞间粘附分子（ICAM-1）对NAFLD的影响 据有关研究表明，长期大量的高脂饮食导致外源性脂肪显著增加，血清中TG水平升高，生成的游离脂肪酸转运入血的量也随之增多，肝脏从血液中摄取脂肪酸合成TG也相应增加。当肝脏合成TG的能力大于肝细胞将其转运出肝脏的能力时，TG就在肝细胞内蓄积，肝细胞内沉积的脂肪极易通过非氧化代谢途径产生脂肪毒性，当致病因素如NAFLD肝内过量脂肪堆积、脂质过氧化、脂毒性反应和体内内毒素血症等激活HSC，促使其表达、合成和分泌TNF等细胞因子，通过改变核转录因子-KB和蛋白激酶相关机制，使ICAM-1mRNA在肝内的表达上调［15］。同时由于这些诱发因子，使大量的嗜中性粒细胞聚集在肝窦附近，并向肝组织中浸润，白细胞借助ICAM-1／LFA-1、ICAM-1／Mac-1与肝细胞粘附，嗜中性粒细胞通过释放氧自由基和蛋白酶发挥细胞毒作用，反应性氧化代谢产物增多，进而引起脂肪变性、肝细胞发生炎症和坏死，甚至并发肝纤维化［16］。

2.3.3 脂肪细胞因子与NAFLD 目前已发现脂肪细胞分泌的脂联素、抵抗素、乙酰化刺激蛋白调控能量平衡，白细胞介素IL-6、血清淀粉样蛋白A3、单核细胞趋化蛋白等参与炎性反应，脂联素、纤溶酶原激活物抑制剂作用于血管，血管内皮生长因子促进血管新生。脂肪组织通过这些激素实现与机体其他组织的对话，整合内分泌、代谢和炎性反应信号，调控机体的能量稳态［12］。脂联素主要参与能量调节、炎症等病理生理过程，具有胰岛素增敏、抗炎、保护肝脏、抗动脉粥样硬化等作用。脂联素的分泌与其他脂肪细胞因子不同，随着脂肪容量增大其分泌反而减少。NAFLD患者血清脂联素水平较正常低。内脂素（Visfatin）具有拟胰岛素活性，进而参与调节糖脂代谢及炎症反应，故认为Visfatin在NAFLD病情演变中发挥重要作用。有研究发现，NAFLD患者血清Visfatin浓度升高，提示Visfatin可阻抑NAFLD病情进展。成纤维细胞生长因子21（fibroblast growth factot 21，FGF-21）是一种新近发现的脂肪细胞因子，是FGFs超家族成员之一，主要在肝脏和脂肪细胞中表达，具有降糖、降脂、降低胰岛素水平，逆转肝脏脂肪变性，提高胰岛素敏感性的作用。FGF-21能改善胰岛素及瘦素的抵抗，增加脂肪氧化，抑制肝脏中的脂肪生成并激活脂肪的无效循环，抑制肝脏纤维化进程，提示FGF-21具有治疗肥胖和脂肪肝所必需的特性［17］。国内亦有相似的报道，周婷婷等［18］认为血浆FGF-21与肥胖（尤其是腹型肥胖）、脂代谢紊乱、胰岛素抵抗有关，推测FGF-21可能在脂肪肝的发生、发展过程中起了一定的作用。

2.3.4 细胞色素P450与NAFLD 细胞色素P450是由基因超家族编码形成的一群酶蛋白，主要是存在于肝细胞微粒体中。其中CYP2E1在NAFLD发病中起到重要作用。研究发现NASH患者普遍存在CYP2E1过度表达。升高的CYP2El能导致脂质过氧化，进而导致细胞膜受损，细胞损伤，还可诱导Kupffer细胞激活并增加炎症因子释放，引起肝脏纤维化［19］。

2.4 线粒体与NAFLD肝损伤 对线粒体的形态学研究发现在NASH患者肝细胞中，线粒体显著畸形，体积增加，线粒体的分布不均匀。在非酒精性脂肪肝中线粒体能量产生和储备明显异常，既是脂肪肝的结果也是导致进一步损伤的重要环节。对非酒精性脂肪肝模型大鼠的研究中发现与正常对照组相比脂肪肝细胞线粒体ATP的合成降低，FOF1-ATP合成酶的β-F1亚基比正常低35%。肝细胞的脂肪变性是与线粒体氧化功能的改变密切相关的。线粒体膜电位的存在为线粒体完成氧化磷酸化的功能提供了环境，而膜电位的维持有赖于线粒体膜的完整性与流动性，当线粒体膜流动性下降，膜通透性增加，线粒体膜电位下降，线粒体呼吸链活性下降，产生ATP减少，导致肝脏能量内环境稳态的破坏，肝细胞供能减少［16］。

3 结语

综上所述，NAFLD肝细胞损伤是一种由多种因素介导的复杂的病理学过程，损伤的结果是肝细胞可能发生凋亡或者坏死。就其发病机制来看，胰岛素抵抗和高胰岛素血症为原发性NAFLD始动因素，其引发的一系列代谢紊乱是NAFLD形成的重要因素；氧化应激和脂质过氧化是构成NAFLD第二次打击的重要因素；细胞因子参与非酒精性脂肪性肝炎的发生、发展，不仅直接参与“第一次打击”-脂肪肝的形成，而且在“第二次打击”-脂肪性肝炎、肝纤维化、肝硬化的启动、发生和进展中起重要作用；线粒体是凋亡的决定性环节，也是细胞内氧化应激的源头，线粒体功能障碍已成为肝脏损伤的一个机制。但是目前NAFLD肝细胞损伤的机制仍未完全阐明。因此，有必要对细胞损伤中具体的调控环节，特别是各种调控因素之间的关系进行深层次的研究，以求对其发病机制有进一步的认识，以及寻求研制防治肝病药物的新途径。

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