NALP3炎性通路与非酒精性脂肪性肝炎的研究进展

李盼盼(综述)，周伏喜(审校)

(中南大学湘雅二医院消化内科，长沙 410011)

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)是以肝细胞脂肪变性和脂质贮积为特征，但无过量饮酒史，并排除其他病因引起的脂肪肝的临床病理综合征。包括单纯性脂肪肝、脂肪性肝炎、脂肪性肝纤维化和脂肪性肝硬化4个病理过程。NAFLD的自然病程尚未完全清楚,一般认为NAFLD是一种良性、可逆性疾病,进展缓慢,随访10～20年仅0.6%～3.0%发展成为肝硬化[1]。非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatosis hepatitis，NASH)病理表现为具有细胞损害、炎症、肝纤维化证据的脂滴聚集[2]，3%～15%的NASH患者可进展为肝硬化，并出现门静脉高压、肝衰竭、肝细胞癌等并发症[3-5]。目前普遍认为NASH是发生肝硬化的必经阶段,也是NAFLD病情恶化的拐点[6-9]。然而,NASH中肝脏损害和疾病进展的机制目前尚未完全明确，从分子调控原理探讨其发病机制可能有助于发现新的诊断方法和治疗靶点。

1 NASH发病机制

到目前为止，“二次打击”学说在单纯性脂肪肝到NASH的病变过程中占重要地位。脂类在肝脏细胞的细胞质内的聚集(第一次打击)触发了一系列的细胞毒素事件(第二次打击)，导致了肝脏的炎性反应[10]。高热量或高脂饮食、脂肪组织释放、肝细胞内脂肪酸合成增多、分解减少使过量的非酯化脂肪酸(free fatty acid，FFA)存在导致细胞内脂类的聚集[11]。极低密度脂蛋白减少三酰甘油酯分泌的功能受损在某些情况下也可以导致肝脏的炎症[12]。第二次打击是一个多因子的过程，包括细胞的凋亡和坏死、氧化应激、脂质过氧化、促炎性因子的产生、脂肪因子表达失调和线粒体功能受损等[13]。所有的这些因素都可导致单纯性脂肪肝朝着脂肪性肝炎、纤维化进展，但其详尽的分子机制尚不明确。

2 核苷酸结合寡聚化结构域样受体3炎性通路的活化及各分子的作用

炎性体是细胞内的一类多蛋白复合物,它使宿主天然免疫细胞对胞内感染的各种病原微生物及其产物快速识别，除了识别各类病原菌外，还可感知宿主自身代谢性应激刺激，通过活化胱天蛋白酶(caspase)等，进一步诱导白细胞介素(interleukin，IL)等促炎细胞因子的加工分泌及细胞凋亡，调节免疫应答和炎性反应[14]。炎性小体结构包括caspase-1、与凋亡相关点样蛋白、核苷酸结合寡聚化结构域样受体(Neutrophilic alkaline phosphatase，NALP)。炎性小体能通过细胞内的NALPs感受危险信号的刺激。在已知的炎性小体(NALP1、NALP3、NALP4、黑色素瘤缺乏因子2和caspase募集结构域12等)中，最具特征性的炎性小体是NALP3[15]，它能在天然免疫系统中调控caspase-1的激活和IL-1β等的释放，调控由细菌、病毒、真菌感染、肥胖、胆固醇晶体、二氧化硅晶体、β淀粉样变性、尿酸盐晶体等导致的免疫应答[16]。

2.1NALP3与NASH 活化NALP3炎性体的信号通路十分复杂，目前研究发现的活化信号通路主要有四条：第一条是微生物毒素(如尼日利亚菌素、刺尾鱼毒素、气单胞菌溶素等)或Ⅲ型分泌系统、Ⅳ型分泌系统的转位元件通过介导微孔结构活化NALP3炎性体[17]；第二条是胞外ATP通过激活嘌呤型腺嘌呤核苷酸离子通道型受体7非选择性阳离子通道，使缝隙连接蛋白1通道逐渐开放，导致钾离子外流，钙离子内流，从而活化NALP3炎性体[18]；第三条是激活NALP3炎性体的信号通过诱导产生活性氧类(reactive oxygen species，ROS)，引起未识别蛋白的构像发生变化进而活化NALP3炎性体[19]；第四条是微粒样物质，如尿酸钠晶体、二氧化硅或β淀粉样蛋白被细胞吞噬后，破裂的溶酶体释放组织蛋白酶B，剪切未知的底物致使炎性体的活化[20]。

NALP3炎性小体活化信号主要包括病原相关分子模式和危险相关分子模式[21]。研究证实，几乎所有的NASH患者都存在肝脏和周围组织的胰岛素抵抗，胰岛素抵抗和肥胖会使脂肪中的FFA释放增加[22]；高脂饮食状态下，血浆FFA水平升高，进入肝脏的FFA增多，相应的脂质代谢产物神经酰胺和二酰甘油能激活还原型尼克酰胺腺苷二核苷酸氧化酶、促进ROS的产生[23]。已有研究证明，FFA能激活炎性小体、促进IL-1β的裂解和释放，从而发挥促炎症效应，提示FFA可以促进ROS这一危险相关分子模式活化信号的产生，活化NALP3炎性体[24]。进一步研究发现，FFA促进ROS的产生可以被腺苷酸-活化蛋白激酶的激活负调控，从而增强线粒体内FFA的β-氧化，减少细胞内过量的脂质贮积；用棕榈酸酯刺激所产生的ROS量随时间增多，并且能被ROS抑制剂或还原型尼克酰胺腺苷二核苷酸氧化酶抑制剂所阻止；腺苷酸-活化蛋白激酶兴奋剂可以减少ROS的生成；腺苷酸-活化蛋白激酶还能控制脂多糖和棕榈酸酯联合刺激所致的自体吞噬[25]。以上研究提示，FFA对NALP3炎性小体的激活可能包括依赖还原型尼克酰胺腺苷二核苷酸氧化酶所产生的ROS途径和腺苷酸-活化蛋白激酶-自体吞噬-ROS信号途径。

研究较多的病原相关分子模式活化信号是脂多糖，它是革兰阴性杆菌细胞膜的主要成分[26]。脂多糖能被Toll样受体4识别，引发细胞内的信号瀑布，激活核因子κB,同时引起pro-IL-1β和pro-IL-18的产生。肠道来源的脂多糖的增多已经被证明与NASH的炎症有关[27]。Ganz等[26]研究发现，脂多糖刺激可使肝内NALP3炎性体在mRNA和蛋白水平的表达上调，同时肝内炎性小体通路的成分(与凋亡相关点样蛋白和Procaspase-1等)产生增多，进而引发炎性小体和caspase-1的激活及IL-β和IL-18的分泌。

2.2caspase-1与NASH caspase-1又称IL-1β转化酶(ICE)，是炎性体的效应蛋白，负责将无活性IL-1β前体剪切为成熟IL-1β。由NALP3炎性小体活化完成组装后，Procaspase-1自动催化成caspase-1[16]。业已证明，NASH的病理过程由肝细胞脂肪变性、促炎性因子和趋化因子的表达增多和细胞外间质蛋白的沉积等因素参与，而先天性免疫细胞和肝星状细胞在单纯性脂肪肝到NASH的进展中发挥了关键作用。Dixon等[28]研究发现，高脂饮食可致野生型小鼠肝细胞脂质沉积增多和脂肪形成相关基因表达增多，同时，高脂饮食还可致野生型小鼠炎性因子和趋化因子表达增多，而在caspase-1基因缺陷小鼠中表达较弱，进一步研究发现caspase-1基因缺陷小鼠中脂肪形成相关基因，如过氧化物酶体增殖物激活受体γ、胆固醇调节元件结合蛋白1C等的mRNA表达减少；与此同时，过氧化物酶体增殖物激活受体α和Aox(交替氧化酶)表达亦减少，提示caspase-1基因缺陷小鼠肝细胞三酰甘油的聚集减少是由于肝细胞脂肪形成减少并非脂肪酸氧化增多所引起的。高脂饮食的caspase-1基因缺陷小鼠肝细胞内低表达肿瘤坏死因子α和单核细胞趋化蛋白1能减少高质饮食所致的肝细胞炎症，而肿瘤坏死因子α能促进胆固醇调节元件结合蛋白1和单核细胞趋化蛋白1的成熟，直接调节肝内脂质的平衡，可见caspase-1参与调节肝内炎性因子及趋化因子的表达[29-30]。

肝纤维化形成需要肝星状细胞的激活，它以α平滑肌肌动蛋白的表达增加为特征。在高脂饮食的野生型小鼠肝脏中，α平滑肌肌动蛋白活跃细胞是增加的，同时，Ⅰ型胶原α1的表达、窦周间隙细胞外基质沉积增多，提示早期肝纤维化的形成；而高脂饮食的caspase-1基因缺陷小鼠α平滑肌肌动蛋白活跃细胞是减少的，亦未发现有这些早期纤维化标志物的增多，表明caspase-1在肝星状细胞的激活和高脂饮食所致肝纤维化的形成中起重要作用[25]。

2.3IL-1β与NASH 成熟型IL-1β由caspase-1将前体形式IL-1β剪切而来，是执行IL-1β生物学功能的主要形式。一方面，IL-1β作为一种重要的促炎细胞因子，组织受损后，IL-1β能同时诱导其自身及IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子α等多种促炎细胞因子和黏附分子、趋化因子的表达[31]；另一方面，IL-1β能上调宿主防御反应，诱导环加氧酶2的产生发挥免疫佐剂的作用，增加黏合分子的表达和氮氧化酶的聚集，可见IL-1β通过炎性反应和免疫细胞浸润进一步加重细胞功能障碍，甚至直接引起细胞的死亡和损伤[32-33]。以IL-1β基因剔除小鼠进行的研究显示，在饮食诱导的野生型小鼠NASH中，IL-1β基因剔除小鼠能显著减少单纯脂肪肝朝着脂肪性肝炎的转变，提示靶向干扰肝脏IL-1β可抑制单纯脂肪肝朝着NASH的进展[34]。鉴于NASH的病理生理基础主要是胰岛素抵抗与氧化应激，胰岛素抵抗伴随肝细胞脂肪性变是脂肪性肝病发生、发展的重要影响因素[35-36]。研究表明，IL-1β与胰岛素抵抗密切相关[37]。它在肥胖相关的慢性炎症和胰岛素抵抗中的作用机制有两点：①通过胰岛素受体底物1丝氨酸磷酸化直接抑制胰岛素靶向组织的胰岛素信号通路；②通过促进肿瘤坏死因子α的产生间接导致胰岛素抵抗[20]。

3 小 结

NASH在全世界发病率趋于升高，其确切的发病机制尚未明确，迄今为止没有特效的药物。ROS、脂多糖等多种刺激因素能通过不同的机制使肝脏细胞内NALP3炎性小体激活，炎性小体完成组装后，Procaspase-1自动催化成caspase-1，进而调控IL-1β等促炎细胞因子的成熟和分泌，而这些细胞因子又与胰岛素抵抗密切相关。NALP3炎性通路的活化可能是影响NASH发生和发展的重要因素，调控NALP3炎性通路各组分的表达水平,可能为治疗NASH提供新的思路，值得进一步研究。

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