内质网应激在非酒精性脂肪性肝炎中的致病机制①

张 娟 彭晓蔓 刘朝奇

(三峡大学医学院，宜昌443002)

内质网应激在非酒精性脂肪性肝炎中的致病机制①

张 娟 彭晓蔓 刘朝奇

(三峡大学医学院，宜昌443002)

非酒精性脂肪肝病(Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种在没有慢性饮酒的情况下，以肝脏脂肪堆积为特征的一系列疾病，包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(Nonalcoholic steatohepatitis，NASH)，甚至可能发展为肝硬化和肝细胞癌[1,2]。随着人们生活水平的不断提高及生活习惯和环境等多种因素的改变，NAFLD的发病率逐年升高，已严重威胁到了人类的公共健康。因此，研究NAFLD的致病机制势在必行，这将有利于NAFLD的防治。肝细胞的内质网应激(Endoplasmic reticulum stress，ERS)反应可引起一系列的免疫反应，这在NASH的发生发展机制中可能起着至关重要的作用。本文通过查阅文献资料，对目前广泛及前沿性的内质网应激在NAFLD炎症中的致病机制的研究进行综述，为防治NAFLD提供新的基础理论依据。

1 概述

内质网应激(ERS)是指在代谢紊乱、氧化应激等细胞应激状态下，内质网发生未折叠蛋白反应(Unfolded protein response,UPR)，并由此导致细胞发生一系列变化。UPR促进分子伴侣葡萄糖调节蛋白78,94(Glucose regulated protein,GRP78,GRP94)的活化，从而激活下游信号途径:肌醇酶1/X盒结合蛋白1(Inositol-requiring enzyme/X-box binding protein 1,IRE1/XBP-1)、双链RNA依赖的蛋白激酶样内质网激酶/真核细胞翻译起始因子2α(PKR-like ER kinase /eukaryotic initiation factor 2α,PERK/eIF-2α)和激活转录因子6(Activating transcription factor 6,ATF6)。ERS在维持细胞生理功能和内环境稳态中起着重要作用，但是持续过度的UPR，可通过活化下游的信号通路，而产生各种生物学效应。PERK/eIF-2a/ATF4-CHOP信号通路活化，能诱导细胞凋亡；IRE1/XBP-1通过激活一系列信号通路，可导致自噬、胰岛素抵抗和细胞凋亡；ATF6转移到细胞核中，与ATF/CAMP反应元件(CRE)和内质网应激反应元(ERSE)结合，激活GRP78和GRP94，从而促进蛋白折叠[3,4]。肝细胞的ERS反应可引起脂肪堆积、胰岛素抵抗、炎症、细胞凋亡和自噬，而这些在NASH的发病机制中起着至关重要的作用。ERS是NASH发生发展的重要因素[1,5]。

2 内质网应激与NASH的相关性

2.1 内质网应激导致脂质代谢紊乱 肝细胞发生内质网应激时，不同的UPR信号通路成分被激活，从而在肝脏脂质代谢调控中发挥作用。其中，PERK-eIF2α-ATF-4信号通路首先被提出能调节脂肪生成和肝脏脂肪变性。靶向PERK的siRNA能抑制调节脂肪生成的酶，包括脂肪酸合酶(Fatty acid synthase，FAS)、ATP柠檬酸裂解酶、固醇辅酶A去饱和酶1(Stearoyl-CoA desaturase-1，SCD1)等的表达，从而调节脂质代谢[6]。

Zhang等[7]研究了IRE1α-XBP-1通路在肝脂质稳态和在ER应激条件下的作用。他们用肝细胞特异性IRE1α基因敲除或XBP-1 基因敲除小鼠经ERS诱导剂处理后，发现其肝脂肪变性比野生型的明显减轻，这是由于IRE1α基因敲除或XBP-1 基因敲除后，与甘油三酯生物合成相关酶的表达受抑制。同时，IRE1α也与ER介导的载脂蛋白的合成及分泌活动密切相关。在肝细胞中，XBP-1通过直接结合到脂肪生成基因的启动子，来调节肝脂肪生成。因此，在XBP-1 敲除的小鼠肝脏中，脂类的重新生物合成减少。由此可见，IRE1α-XBP-1途径在调节肝脂质代谢及脂蛋白分泌中发挥重要作用。

有研究发现C57BL/6J小鼠给予高果糖(High fructose，HFru)饮食喂养3 d后，肝甘油三酯水平和肝脏脂肪变性程度显著增加，并且可持续1周时间。进一步研究发现线粒体功能没有受到损害。由此可见，ERS的2条信号通路(eIf2α和IRE1 /XBP1)的激活，可介导上调脂肪酶(ACC、FAS和SCD1)的表达。这些研究结果表明，给予HFru饮食可诱导肝脂肪变性，其机制与ERS信号通路的激活相关[8]。

2.2 内质网应激和炎症 参与炎症过程和ERS的信号通路是NASH的主要特征。促炎细胞因子(TNF-α、IL-6、IL-1β等)在NASH的炎症过程中发挥了核心作用，而这些炎症介质与UPR密切相关[9-12]。Li等[13]应用高脂饮食喂养迷你猪(Lee-Sung mini pigs)建立NASH模型，结果显示这些小猪在给予高脂饮食后，肝脏和全身的炎症因子(TNF-α和IL-6)增加，肝内质网应激蛋白(CHOP和caspase-12)的表达明显增高及肝细胞自噬相关蛋白(p62和LC3II)的表达增加，这些可提示炎症反应、ERS反应及细胞自噬，在NASH的发生发展中起到了重要作用。Nakagawa等[14]应用高脂饮食喂养的转基因小鼠(MUP-uPA)研究ERS反应，发现MUP-uPA小鼠的肝损伤更加严重，同时免疫细胞浸润程度和脂肪合成水平增加，并显示出经典的NASH标志。

蛋氨酸胆碱缺乏(Methionine-choline-deficient,MCD)饮食诱导的小鼠NASH模型，被用于研究脂滴蛋白Perilipin 2(Plin2)的生物学特征，发现肝脏特异性Plin2基因敲除的小鼠(L-KO)在给予MCD饮食喂养15 d后，肝脏甘油三酯水平及肝细胞脂肪变性、纤维化和炎症表现明显减弱。这些小鼠的炎症标记物，如环氧合酶2(Cox2)、IL-6、TNF-α和IL-1β的表达降低，同时ERS的应激蛋白，包括C/EBP同源蛋白和活化的caspase-1的表达也降低。这些结果表明，肝脂肪变性和炎症，与内质网应激密切相关[15]。

Zhang等[16]应用蛋氨酸胆碱缺乏(MCD)饮食诱导的NASH模型，研究了CXC趋化因子受体3(CXC chemokine receptor 3，CXCR3)在NASH的炎症反应中的作用。与野生型小鼠相比，CXCR3缺陷小鼠更能抵抗食源性脂肪性肝病；在野生型小鼠体内使用CXCR3拮抗剂阻断CXCR3也能够逆转脂肪性肝病。已有学者研究发现，在食源性脂肪性肝炎中，CXCR3与肝促炎细胞因子的表达增加、NF-κB激活、巨噬细胞浸润和T淋巴细胞积累(Th1和Th17介导的免疫反应)等因素密切相关。与ERS相关的炎性细胞因子在NASH的发病过程中发挥了巨大作用，同时还促进了肝炎的发生发展。

2.3 内质网应激和细胞死亡 肝细胞凋亡在NASH患者体内很常见，这表明肝细胞凋亡作为NAFLD进展的一部分，也与疾病严重程度相关。在ERS反应中，PERK可以诱导CHOP和IRE-1α来介导JNK通路的激活。JNK和CHOP一起可以激活促凋亡蛋白Bax，导致线粒体功能障碍[17]。 CHOP是ERS介导的细胞凋亡的主要转录调节物，参与脂毒性诱导的ERS和NAFLD中的肝细胞凋亡。有研究表明，与野生型小鼠相比，尽管卡路里摄入量相似，喂食16周的高脂肪、果糖、胆固醇饮食(HFCD)的CHOP缺陷小鼠的NASH组织学特征更严重。由此可见，CHOP能保护肝细胞免受HFCD介导的ERS[18]。IRE1α在ERS诱导的细胞凋亡中也有重要的作用。激活的IRE1和衔接蛋白TRAF2相互作用，能触发磷酸化级联反应，最终激活JNK。IRE1α-TRAF2复合物通过招募caspase-12 ，从而介导ERS诱导的细胞凋亡。Machado等[19]通过实验比较野生型小鼠和caspase-2缺陷小鼠的食源性NASH的结果，实验发现caspase-2通过产生与凋亡相关的促纤维因子，在体内肝细胞凋亡和在脂肪诱导的肝纤维化的进展中发挥重要作用。

自噬是真核细胞特有的一种相对保守的分解代谢过程，细胞在应激状态下通过上调自噬水平，降解细胞内错误折叠的蛋白和受损的细胞器，从而保护细胞不被进一步破坏，因此，UPR与自噬在脂质代谢稳态中起到至关重要的作用[20]。Chen等[21]应用MCD饮食诱导的小鼠NASH模型，同时给予雷帕霉素(自噬增强剂)或氯喹(自噬抑制剂)处理10周后，研究细胞自噬在NASH的发生发展中的作用。结果发现MCD饮食饲养的小鼠肝脏组织的自噬流(Autophagy flux)受损，雷帕霉素激活的自噬可减轻MCD诱导的脂肪变性、纤维化炎症、线粒体功能障碍及ERS反应，而用氯喹处理的MCD小鼠肝损伤加重。这些结果提示在MCD诱导的NASH中，细胞自噬起着重要的保护作用。Fucho等[22]也发现类似的现象，他们应用HFD或MCD饮食诱导小鼠肝脂肪变性模型，发现激活酸性鞘磷脂酶(Acid sphingomyelinase，ASMase)可抑制NASH发生发展，同时，发现ASMase缺陷小鼠的肝细胞ERS反应减轻以及自噬流受到抑制。应用雷帕霉素和/或氯喹调节自噬流进一步证实了小鼠肝细胞自噬与ERS反应在NASH中的重要作用。

3 展望

尽管非酒精性脂肪肝炎的发病率近年来在不断上升，但是导致疾病进展的潜在机制还没有被完全阐明。ERS，包括肝细胞的UPR，可直接调节脂质代谢，导致甘油三酯生成和积累，从而促进NAFLD进展到NASH；另一方面，ERS激活多个下游信号通路，如包括IRE1、NF-κB、CHOP和JNK，在炎症过程和细胞死亡中发挥重要作用。随着人们对NAFLD的日益关注，越来越多的研究将会聚焦于NASH的发病机制中。通过调节内质网应激和增加ER处理未折叠或错误折叠蛋白质的能力，来抑制慢性炎症，以及通过降低促凋亡相关基因的表达，从而延缓NAFLD的进展，这些将在NAFLD的预防和治疗中发挥重要指导作用。

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[收稿2016-12-05 修回2017-02-22]

(编辑 倪 鹏)

10.3969/j.issn.1000-484X.2017.07.033

①本文受国家自然科学基金(No.81473461)资助。

张 娟(1995年-)，女，主要从事临床医学研究，E-mail：1483458260@qq.com。

及指导教师：刘朝奇(1962年-)，男，博士，教授，主要从事免疫学研究，E-mail：ctgulcq@163.com。

R575.5

A

1000-484X(2017)07-1112-03