类胡萝卜素在非酒精性脂肪性肝病中的作用研究进展

季梦遥，袁 磊，董卫国

武汉大学人民医院消化内科，湖北武汉430060

类胡萝卜素在非酒精性脂肪性肝病中的作用研究进展

季梦遥，袁 磊，董卫国

武汉大学人民医院消化内科，湖北武汉430060

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一种排除酒精和其他明确导致肝细胞损伤因素外，导致肝细胞弥漫性大泡性脂肪变性坏死为主要特征的疾病。NAFLD的发生、发展与肝脏组织中脂肪变性程度和炎症的情况密切相关，经历了从单纯性脂肪肝发展到非酒精性脂肪肝炎，再到肝纤维化或肝硬化的病程变化。目前有关NAFLD的发病机制尚不明确，大量研究表明，NAFLD与肥胖、2型糖尿病、代谢综合征及高脂血症密切相关。本文就类胡萝卜素在NAFLD的发生、发展中所起的作用作一概述。

非酒精性脂肪性肝病;类胡萝卜素;吸收;转运;代谢机制;功能

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一种排除酒精和其他明确导致肝细胞损伤因素外，导致肝细胞弥漫性大泡性脂肪变性坏死为主要特征的疾病。七八十年代，NAFLD多见于欧美等发达国家，近年来，由于我国居民生活水平的大幅度提高，NAFLD在我国的发病率逐年上升，且越来越年轻化。NAFLD的发生、发展与肝脏组织中脂肪变性程度和炎症的情况密切相关。疾病的过程经历了从单纯性脂肪肝发展到非酒精性脂肪肝炎，再到肝纤维化或肝硬化。NAFLD与肥胖、2型糖尿病、代谢综合征及高脂血症密切相关，但有关NAFLD的发病机制尚不明确。本文就类胡萝卜素在NAFLD的发生、发展中的影响作一概述。

1 类胡萝卜素简介

类胡萝卜素是一种主要存在蔬菜水果中的脂溶性维生素，可表现为黄色、红色或橘红色。尽管自然界中包括至少600种胡萝卜素，有近40种是在人类的饮食中被发现的。而这40种胡萝卜素的代谢成分最终在血液及组织中被发现。目前研究较多的类胡萝卜素包括β-胡萝卜素、番茄红素、α-胡萝卜素、β-隐黄质、叶黄素和玉米黄质。类胡萝卜素还可分为维生素A原类胡萝卜素，例如:β-胡萝卜素、番茄红素、α-胡萝卜素，及非维生素A原类胡萝卜素，例如:β-隐黄质、叶黄素和玉米黄质。这些成分在人类的生理活动中起着重要作用，主要表现为它们参与氧化应激及炎症反应。胡萝卜素类家族强有力的抗氧化作用，可以保护细胞免于氧化活性物质(ROS)的氧化损伤。有文献［1］报道，ROS的产物可通过间接作用于肝细胞线粒体的β氧化作用，影响脂肪酸的吸收与代谢，从而导致NAFLD的发生。

2 类胡萝卜素与NAFLD

目前，由于NAFLD发病率越来越高，NAFLD已成为全球影响人类健康的重大疾病之一。肥胖与代谢紊乱导致脂肪吸收过多，这在NAFLD的发病中起重要作用。流行病学的调查显示，生活方式的调整，例如改变饮食习惯、控制摄入食物的热量、减肥、加强锻炼，都是安全有效地避免NAFLD的途径［1］。因此，大量的研究聚焦在寻找对于治疗及预防NAFLD疾病的天然食物中的有效成分。胡萝卜素类是一种来源于蔬菜水果的成分，引起了众多学者的兴趣。其中β-胡萝卜素和番茄红素是研究最多的两种，但究竟如何有效预防NAFLD尚未明确。文献［2］报道，胡萝卜素类预防NAFLD可通过多重机制，主要包括抗氧化作用及抗炎作用。一篇关于NAFLD与人血清中胡萝卜素类关系的研究显示，当肝脏中聚集过多的脂肪时，β-胡萝卜素的含量就会减少，但番茄红素、α-胡萝卜素、β-隐黄质、叶黄素的含量并不减少［3］。另一篇研究显示，胡萝卜素类(β-胡萝卜素、番茄红素、α-胡萝卜素、β-隐黄质、叶黄素和玉米黄质)在非酒精性脂肪性肝炎患者中的细胞膜上含量明显低于正常对照组［4］。因此推断β-胡萝卜素对NAFLD有保护性作用。

3 番茄红素与NAFLD

番茄红素也是类胡萝卜素中的一种。它没有维生素A的活性，因此，被划归在非维生素A原类的胡萝卜素。番茄红素是一种脂溶性碳氢化合物，结构为C40H56，集中表达在脂肪组织上，例如肾上腺、肝脏、睾丸、肺、皮肤、宫颈及视网膜的色素上皮细胞上。番茄红素的主要保护作用是通过灭活ROS的作用，减少自由基的释放。文献［5-6］报道，番茄红素是抑制NAFLD发生的有效成分。

研究［6］显示，番茄红素在经高脂肪喂养的小鼠模型体内对非酒精性脂肪性肝炎的发生起抑制作用。通过给小鼠补充番茄红素可降低血清中丙二醛及TNF-α的水平，提高GSH的水平，使得小鼠体内脂肪变性及炎症反应明显减少。因此，推测番茄红素可明显预防高脂肪饮食所致的非酒精性脂肪性肝炎的发生，并且可降低氧化应激反应。

Bernal等［7］研究发现，用番茄汁喂养高胆固醇血症的小鼠可预防NAFLD的发生。番茄红素可降低小鼠细胞膜上的甘油三酯(TG)及尿中的异前列烷水平，表明体内的氧化应激反应减弱。TG及尿中的异前列烷水平可提高NAFLD患者体内的长链脂肪酸的线粒体及过氧化物酶的β氧化作用。

Wang等［8］研究报道，番茄红素及番茄的提取物在非酒精性脂肪性肝炎导致的肝癌小鼠体内也有抑癌作用。研究中的小鼠模型首先采用高脂肪喂养诱导小鼠发生非酒精性脂肪性肝炎，再使用二乙基亚硝胺(DEN)导致肝癌。番茄红素和番茄的提取物可通过减少氧化应激反应来抑制非酒精性脂肪性肝炎导致的肝癌。研究［8］显示，采用番茄提取物喂养实验组的小鼠，细胞色素P450 2E1及促炎症反应因子(TNF-α、IL-1β和IL-12)的mRNA的表达明显减少，体内的胞核NF-E2相关因子2和亚铁血红素氧合酶1等蛋白表达增加。

类胡萝卜素 15、15’-单氧合酶(CMO-Ⅰ)、类胡萝卜素-9’、10’-单氧合酶(CMO-Ⅱ)是哺乳动物体内主要的类胡萝素分解酶。CMO-Ⅰ能够将β-胡萝卜素分解为视黄醛的两个分子，CMO-Ⅱ主要优先分解非维生素A原类的胡萝卜素，例如番茄红素，并可与β-胡萝卜等其他胡萝卜素进行结合。CMO-Ⅰ主要定位在细胞质上，而CMO-Ⅱ主要定位在线粒体上。这些酶可将类胡萝卜素家族转为有活性的物质参与体内的代谢。番茄红素还可以干扰β-胡萝卜素和维生素A类的代谢。已发现在小鼠体内番茄红素的过多摄入可减少CMO-Ⅰ及PPAR-γ在肾脏及肾上腺组织的表达。

番茄红素载脂蛋白-10’酸(APO10LA)是番茄红素代谢的分解酶，由CMO-Ⅱ产生，是一种有效的生物活性酶［9］。摄入足够的APO10LA可明显减少DEN诱导的高脂饮食的C57BL/6J小鼠的肝癌的发生和炎症反应。APO10LA可明显减少肝脏中促炎症因子的表达，例如 TNF-α、IL-6、NF-κB p65。同时 APO10LA 还可以降低癌基因转录因子STAT3的活性及Caspase-1。APO10LA作用发挥与增强肝脏中Sirtuin 1(SIRT1)的表达、SIRT1靶分子(NF-κB p65和FoxO1)的去乙酰作用及AMPK的磷酸化有密切关系。在高脂肪喂养诱导的肝脏脂肪变性小鼠模型中发现增强SIRT1基因的表达，以及摄入足够APO10LA都可降低肝脏的脂肪变性［10］。SIRT1是一种NAD+依赖的蛋白质脱乙酰基酶，可表达在多种组织器官中，例如肝脏，在脂肪代谢及多种蛋白的脱乙酰基中起着重要作用，例如:p53、NF-κB、FOXO、肝脏 X 受体(LXR)［11］。SIRT1 过表达在高脂饮食引起脂肪肝疾病中起保护作用。

还有报道［12］显示，番茄红素可以逆转高脂肪饮食导致的miRNA-21表达下调。番茄红素上调miRNA-21表达是通过脂肪酸结合蛋白7(FABP7)，从而阻止硬脂酸(SA)诱导的细胞内脂质的堆积。动物体内研究［12］发现，miRNA在肝脏功能中发挥着重要作用，高脂饮食可改变miRNA在肝脏中的表达。研究［12］还发现，miRNA在高脂饮食导致的非酒精性脂肪性肝炎及经硬脂酸处理过的Hepa 1～6细胞中的表达都是降低的。非酒精性脂肪性肝炎与miRNA-21的下调及FABP7的上调有关。在高脂饮食诱导的非酒精性脂肪性肝炎的小鼠模型中，番茄红素可下调PPARγ、脂肪酸合酶的表达，上调 CPT1-α、LCAD、PPAR-α 及Apoa4的表达。

4 β-胡萝卜素与NAFLD

β-胡萝卜素广泛存在于橘红色及绿色的水果蔬菜里。同时它在肝脏中也是类胡萝卜素中含着最多的一种。在维生素A原的类胡萝卜素中，β-胡萝卜素具有最高的维生素A原的活性，它的一部分都转化为了维生素A。β-胡萝卜素通过清除自由基具有较强的抗氧化能力。β-胡萝卜素主要来自于绿色蔬菜、胡萝卜、杏、土豆、红棕榈游、成熟的南瓜、西葫芦及芒果。β-胡萝卜素作为有效的抗氧化剂在NAFLD中起保护作用。

体内外实验发现，β-胡萝卜素在肝脏的炎症反应、纤维化及肝硬化中都起着预防作用［13］。有文献［14］报道，β-胡萝卜素可以通过抑制HCV RNA病毒的复制降低HCV导致的肝癌。饮食中的β-胡萝卜素对肝脏的损伤有保护作用。补充β-胡萝卜素可缓解野百合碱导致的小鼠肝脏脂肪变性、脂肪堆积、出血等症状。

9-顺式β-胡萝卜素是β-胡萝卜素的一种异构体。Harari等［15］研究发现，补充9-顺式 β-胡萝卜素可减少血浆中胆固醇的聚集与动脉粥样硬化，阻止高脂肪喂养小鼠肝脏的脂肪堆积与炎症反应。主要是由于减少了炎症因子的mRNA水平，例如:血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)、IL-1α、MCP-1、INF-γ。

一些对肝脏有保护作用，富含β-胡萝卜素的产物被发现。在高脂饮食导致的非酒精性脂肪肝及细胞脂肪变性的小鼠模型中，发现枸杞多糖可改善肝脏的纤维化，氧化应激及炎症反应。Ozturk等［16］研究发现，杏可以减少肝脏的脂肪变性及自由基的损伤。杏中富含大量的类胡萝卜素，大部分是β-胡萝卜素。在CCl4导致的Wistar小鼠肝脏脂肪变性与损伤模型中，发现氧化应激的标记物、总GSH水平、过氧化氢酶、超氧化剂物歧化酶及GSH过氧化物酶的活性均明显改变。在喂养富含β-胡萝卜素的杏的小鼠体内，氧化应激反应、肝脏脂肪变性及损伤得到改善。

在斑马鱼模型中的研究发现，巴利番茄可通过降低脂肪形成的相关基因表达，从而改善饮食导致的肥胖、血脂障碍、肝脏脂肪变性［17］。该类番茄比常见的番茄含有更多的β-胡萝卜素和番茄红素。巴利番茄中的β-胡萝卜素可增加FoxO1基因的表达，从而降低胆固醇调节元件结合蛋白1的mRNA。

人体试验中发现，在三级肥胖患者体内，维生素A的含量可逆转NAFLD的发生。在NAFLD患者体内，视黄醇和β-胡萝卜素在血清中的含量降低。同时还发现，胰岛素抵抗与视黄醇与β-胡萝卜素之间也有相关性［18］。

5 其他类胡萝卜素与NAFLD

其他一些类胡萝卜素也被发现在NAFLD患者体内有保护作用，例如虾青素、叶黄素、β-隐黄质、叶黄素和岩藻黄质。通过临床研究观察发现，虾青素可减少血清中的脂质，也具有抗氧化作用［19］。而目前有关虾青素的研究还停留在动物阶段，实验显示，虾青素可阻止斑马鱼肝脏上的甘油三脂的聚集与肝脏的脂肪变性［20］。虾青素还可以预防高脂饮食喂养的肥胖小鼠肝脏的脂肪变性，降低细胞膜上总胆固醇与TG的含量。有文献［20］报道，叶黄素可降低高胆固醇饮食喂养的几内亚猪肝脏内的MDA及TNF-α的含量。并且还可以降低NF-κBDNA结合的活性。叶黄素的抗氧化作用可预防NAFLD。另一个有关β-隐黄质在高脂肪饮食喂养导致的非酒精性脂肪肝炎的小鼠体内的研究［21］发现，β-隐黄质可通过改变一些基因的表达，这些基因与细胞死亡、炎症反应、巨噬细胞的浸润及活性，粒细胞、T细胞的数量及自由基的清理等有关。岩藻黄质可降低肥胖绝经前NAFLD女性的体质量，全身及肝脏内脂肪含量，改善肝脏功能。通过对小鼠的研究发现，岩藻黄质主要通过增加CPT1，胆固醇7-α羟基化反应改善油脂与胆固醇的代谢。

6 结论

NAFLD是一种发病率越来越高的慢性肝脏疾病。它的发病机制是一个复杂的过程，牵扯多种机制。充分理解NAFLD的发病机制意义重大。氧化应激与促炎症反应过程在NAFLD发病机制中发挥重要作用。类胡萝卜素，一种天然的抗氧化物，对NAFLD具有保护及治疗作用。抗氧化反应及抗炎症的性质是类胡萝卜素的主要特性。这种特性可调整细胞内信号转导通路，影响基因的表达及蛋白的翻译［22］。Ip等［23］还发现番茄红素及它的代谢物其他潜在的作用。发现在β-胡萝卜素-9’、10’-加氧酶(BCO2)敲除的老鼠模型中，番茄红素可抑制癌基因信号，包括:Met mRNA、β-catenin蛋白及mTOR复合物1的活性。这些结果表明，在小鼠体内，番茄红素可预防高脂饮食导致的肝癌的发生，引出了依靠BCO2表达的机制。未来的研究会进一步精确探讨有关类胡萝卜素对NAFLD与肝癌之间保护及治疗的机制。

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(责任编辑:王全楚)

Research on the function of carotenoids in non-alcoholic fatty liver disease

JI Mengyao，YUAN Lei，DONG Weiguo
Department of Gastroenterology，Renmin Hospital of Wuhan University，Wuhan 430060，China

Non-alcoholic fatty liver disease(NAFLD)is a kind of disease that excludes alcohol and other factors damaging liver cells，leading to diffuse steatosis and necrosis in liver cells.In NAFLD，occurrence and development of liver steatosis and inflammation are included.And change of disease course experiences from the development of simple fatty liver to non-alcoholic steatohepatitis，at last to liver fibrosis or cirrhosis.The current study on the pathogenesis of NAFLD is not clear，a large number of studies have indicated that NAFLD is closely related to obesity，type 2 diabetes，metabolic syndrome and hyperlipidemia.The role of carotenoid in the occurrence and development of NAFLD is summarized in this paper.

Non-alcoholic fatty liver disease;Carotenoid;Absorption;Transport;Metabolism mechanism;Function

R575

A

1006-5709(2017)08-0952-03

2016-08-28

10.3969/j.issn.1006-5709.2017.08.030

武汉大学自主科研项目(2042015kf0071;2042016kf0081)

季梦遥，博士，主治医师，研究方向:消化道肿瘤的诊断及治疗。E-mail:amy_5840@163.com

董卫国，博士，教授，研究方向:消化道肿瘤的诊断及治疗。E-mail:dongweiguo_66@163.com