2型糖尿病合并非酒精性脂肪肝发病机制的研究进展

刘 阳，陈 冉，于世家，文 涛

(1.辽宁中医药大学附属医院 内分泌科, 辽宁 沈阳 110032； 2.辽宁中医药大学 中西医结合临床医学,辽宁 沈阳 110032； 3.辽宁省疾病预防控制中心 卫生毒理所, 辽宁 沈阳 110005)

近年来，随着饮食结构和生活方式的改变，糖尿病及其并发症在全球的发病率和病死率不断增加。另外，2型糖尿病(type 2 diabetes，T2DM)合并非酒精性脂肪肝的患者也不断增多。据统计，非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)在全球患病率多达25.24%，患病率最高的地区为中东和南美洲，每年进展为非酒精性脂肪肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)的比例为9%，在美国和欧洲的患病率分别是30%和28%[1]。其中，中国大陆地区NAFLD患病率为20%。NAFLD定义为：排除过量的酒精摄入，出现肝实质脂肪样变但没有发生炎性反应，或者是在没有其他病因的情况下,有5%的肝细胞通过光学显微镜观察到宏观的脂肪变性[2]。T2DM与NAFLD的共同致病因素包括肥胖、胰岛素抵抗、饮食、年龄、血脂异常、慢性炎性反应、氧化应激、ERS和高尿酸血症等。近年来有多个研究对T2DM合并NAFLD进行分子水平研究，包括成纤维细胞生长因子21(FGF21)、胎球蛋白(Fetuin-A)、固

醇调节元件结合蛋白-1(SREBP-1)、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARα)、胰岛素样生长因子结合蛋白-1(IGFBP-1)、胰岛素样生长因子-1(IGF-1)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、C1q肿瘤坏死因子相关蛋白3(CTRP3)和AMP激活的蛋白激酶(AMPK)等。本综述中，将对T2DM合并NAFLD的发病机制的相关分子进行介绍(图1)。

1 成纤维细胞生长因子21(FGF21)

FGF21是纤维母细胞生长因子家族中的一个成员，主要表达在肝脏中，对于能量代谢有重要的调节作用，可以调节血糖和脂质代谢及维持体质量的平衡，目前被用于抗肥胖和抗糖尿病的治疗中。FGF21的水平在胰岛素抵抗状态(肥胖和NAFLD/T2DM)的患者中升高，并与外周和肝内胰岛素敏感性呈负相关。并且，FGF21水平的增高被看作是NAFLD一个强烈预测因子，其与疾病的严重程度呈正相关[3]。肥胖是T2DM和NAFLD的关键发病因素，在肥胖患者中FGF21的表达上升，表明肥胖相关代谢疾病中存在FGF21抵抗。在疾病早期即存在FGF21抵抗，其原因可能是在多个病理条件下抑制其下游信号通路有关，例如FGFR1 和b-klotho[4]。

给予db/db小鼠FGF21能够显著降低身体脂肪和肝脂肪质量，也减轻了脂肪组织中促炎性细胞因子PAI-1和TNF-α，增强抗炎因子和抗糖尿病分子的表达，例如脂联素和过氧化物酶增殖物受体-γ[5]。人体和动物实验研究得到相似的结果也表明FGF21能够明显改善肥胖相关的代谢疾病。皮下注射一种新的FGF21变体LY2405319，能够减轻ob/ob和饮食诱导的糖尿病小鼠的体质量与血糖。给予位点特异性的聚乙二醇化的人FGF21，能够明显减轻db/db小鼠的肝脂肪含量，改善全身脂质状况及血糖，并且该药物的半衰期明显延长，增强了该药物在db/db小鼠中的作用[6]。因此，FGF21是肥胖相关代谢疾病如T2DM、NAFLD、冠心病等疾病的潜在治疗靶点。

但是在肥胖状态下存在严重的FGF21抵抗，这是当前将FGF21应用于T2DM和NAFLD治疗的一个难点。使用降糖药物和改变生活方式在控制血糖的同时也能够改善FGF21抵抗[7]。因此，T2DM合并NAFLD患者发病早期同时存在有胰岛素抵抗和FGF21抵抗，而两者之间确切的关系和机制有待于探讨。给予外源性的FGF21能够改善内源性FGF21抵抗[5]。在雄性 C57BL/6肥胖小鼠模型中证实了合成维甲酸芬立替尼(FEN)治疗可以抑制胰岛素抵抗状态下FGF21的提高[8]。目前还有几种药物正在研究中，包括FGF21共轭聚乙二醇(PEG)、重组FGF21类似物和FGF21模仿单克隆抗体。

图1 T2DM合并NAFLD相关发病机制与FGF21、fetuin-A、IGFBP-1、IGF-1、CTRP3、AMPK、ERS有关

2 胎球蛋白A(fetuin-A)

在肥胖和T2DM人群中表现出高水平血清fetuin-A浓度。Fetuin-A是一种主要由肝分泌的糖蛋白，是胰岛素受体酪氨酸激酶的内源性抑制剂，能够抑制胰岛素信号传导，引起靶器官胰岛素抵抗。Fetuin-A能够促进脂肪细胞和巨噬细胞中促炎性细胞因子的释放，从而导致脂质代谢紊乱[9]。胰腺β细胞中能够分泌fetuin-A，介导β细胞中游离脂肪酸的脂质毒性和炎性反应，损伤β细胞，减少胰岛素分泌，该作用主要通过FFA所介导的NF-κB 和TLR4 途径实现[10]。高水平的fetuin-A也与NAFLD的发生和严重程度相关[11]。

同时，fetuin-A和脂联素在代谢调节中有着密切的关系，在糖尿病易感基因中发现脂联素和fetuin-A同时位于3q27上，该基因是新发糖尿病和代谢紊乱的一个敏感位点[12]。脂联素是一个积极的代谢调控因子，能够增强胰岛素敏感性，调节脂质生成和脂质氧化等,而fetuin-A在代谢调节中几乎与脂联素呈相反的作用。因此，fetuin-A/脂联素(F/A)在预测代谢疾病上有重要意义，更高的F/A比值可能意味着发生代谢疾病的风险更大[13]。

3 胰岛素样生长因子结合蛋白-1(IGFBP-1)和胰岛素样生长因子-1(IGF-1)

IGFBP-1和IGF-1也被证明与T2DM、NAFLD、代谢综合征和心血管疾病风险有关。IGF-1与胰岛素有相似的结构，具有胰岛素样代谢作用，能促进细胞的增殖、分化和存活，几乎存在于哺乳动物所有组织中。IGFBP-1主要由肝脏产生，是6种可溶性结合蛋白中的一种，可以结合IGF-1并且调节它的功能和生物活性。IGFBP-1是一种转录因子，对于胆固醇、脂肪酸、磷脂的合成具有重要意义，在肥胖、T2DM、NAFLD、动脉粥样硬化、高脂血症中的表达异常升高。IGF-1和IGFBP-1对NAFLD有很强的预测价值，尤其在晚期肝纤维化中(3～4期)，表现为血清IGF-1水平更低和IGFBP-1水平更高。但是在1～2期肝硬化中，IGFBP-1的水平低于参考值，提示存在肝胰岛素抵抗和高胰岛素血症[14]。在T2DM中，发现随着病程进展IGF-1水平不断下降，而IGFBP-1的水平高于正常值[15]，这两种因子的变化与上述NAFLD中相一致，而关于IGF-1和IGFBP-1在T2DM相关的NAFLD中的致病作用还有待于进一步探讨。

4 C1q肿瘤坏死因子相关蛋白(CTRP3)

CTRP3是CTRPs家庭中的的一员，是一个脂联素旁系同源物，与脂联素有着类似的作用。近年研究发现CTRP3是一个重要的脂质调节因子，主要表达在脂肪组织中，在肝脏和心肌中也被发现。CTRP3能够增强胰岛素的敏感性，减少肝脏葡萄糖输出，减轻肝脂肪变性，抑制炎性反应，调节其他脂肪因子的表达和分泌，对肥胖及其相关并发症如心血管疾病、NAFLD和T2DM有预测价值，是治疗肥胖及其相关疾病的一个有意义的靶点[16]。

在临床病例分析中发现，低血清CTRP3水平与T2DM合并NAFLD的发病率有关,并且血清CTRP3浓度与心血管疾病的多个风险因素呈负相关[17]。在体外实验中发现CTRP3能够抑制3T3-L1脂肪细胞TNF-α和白介素-6(IL-6)的表达，从而改善胰岛素的敏感性。此外，在高脂饮食喂养的小鼠中，给与CTRP3能够明显的降低肝内三酰甘油，改善肝脂肪变性，且在短期内即能降低肝内三酰甘油[18]。因此，补充重组CTRP3蛋白可能是T2DM合并NAFLD的一个有效治疗方法，但其药物研究和临床应用还需要进一步的研究。

5 AMP激活的蛋白激酶(AMPK)

AMPK是一个广泛表达的丝氨酸/苏氨酸蛋白，能够在低细胞能量状态下激活。肝AMPK激活在脂质代谢、葡萄糖平衡和胰岛素敏感性中有重要作用。在啮齿动物中主要表达AMPKβ1包含异三聚体(α1β1γ1 和α2β1γ1)，胚系基因删除AMPKβ1会导致肝脏中AMPK活性显著减少，表明AMPKβ1亚基是维持肝脏AMPK异三聚体的关键。AMPK的激活主要是通过调节其下游几个因子起作用,如乙酰辅酶A羧化酶(acetyl-coA carboxylase,ACC)、SREBP-1c、游离脂肪酸(free fatty acids，FFA)、过氧化物酶激活受体γ(peroxidase activated receptor γ，PPARγ)，这几个都是脂质合成相关的因子[19]。在HepG2细胞培养中，ACC、SREBP-1c、脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FAS)的水平升高，而过度表达的AMPK能够明显抑制ACC、SREBP-1c、FAS水平的提高，从而减少了肝脏脂肪从头合成。p-AMPK的过度表达能够增加p-ACC， AMPK在苏氨酸第79位点上磷酸化ACC导致其失活从而减少FAS，因此减少了丙二酰辅酶A在胞质中的浓度，这是脂肪酸合成的前体[20]。当使用一个ACC抑制剂来模拟AMPK磷酸化ACC的作用，也能够明显减少离体肝细胞的脂质合成及脂肪酸氧化，这表明AMPK磷酸化ACC是调节脂质状况的关键因素[21]。SREBP-1是一个脂质转录因子，调节脂质合成相关酶的表达，在高脂饮食诱导的小鼠中，AMPK的磷酸化能够使SREBP-1失活，从而减少肝脂质的积累。简而言之，AMPK是一个有前途的NAFLD治疗靶点，有很多天然的AMPK激活剂也正在临床研究中，如陈皮素、染料木黄酮、白藜芦醇、水杨酸、水杨酸盐、二甲双胍等。

6 内质网应激(ERS)

近年来ERS与T2DM和NAFLD的关系越来越受到关注。ERS在NAFLD的发生及其进展为肝炎、肝硬化甚至肝癌中发挥重要作用，ERS可能是NAFLD发病的病理生理机制之一[22]。内质网是一个动态细胞器，与糖类、蛋白质、脂肪的合成密切相关，参与到物质的转运、交换及解毒过程中。内质网对各种应激很敏感，在细胞内外环境的刺激下，导致错误折叠和未折叠的蛋白在腔内聚集和Ca2+稳态破坏，即产生ERS。ERS按照诱发因素可分为3种类型：UPR、超负荷反应和固醇调节级联反应。在UPR诱导的细胞信号传导通路中，PERK/eIF-2 a通路和IRE-I/XBP-1通路与脂肪肝的发生密切相关，ATF6(活化转录因子6)通路与持续ERS相关的晚期凋亡变化有关[23]。在高脂饮食和基因改造的NAFLD动物模型中，发现存在UPR的激活，并发现ERS的程度与JNK途径相关[24]。NASH和NAFLD的患者中BIG表达和eIF-2磷酸化水平均升高。 内质网分子伴侣葡萄糖调节蛋白78(endoplasmic reticulum molecular chaperone glucose regulatory protein 78，GRP78)是一个ERS的标记物，也是UPR活化的标记分子，在维持内质网稳态和促进未折叠蛋白的成熟中有重要作用,当发生NAFLD时，GRP78水平增高。ERS在超负荷反应、固醇调节级联反应中主要是由核因子-κB(nuclear factor κB，NF-κB)和SREBP介导的。NF-κB作为多种炎性反应介质的上游调控因子，在氧化应激、肝组织炎性反应、肝细胞凋亡和再生中发挥着重要作用，在NAFLD模型中，NF-κB的水平明显上升，从而加重炎性反应[25]。SREBP是脂质合成相关蛋白，作为一种ERS蛋白与肝脂质代谢紊乱密切相关，加速肝细胞内脂质的堆积。总之，已证实ERS参与NAFLD的发病机制，而关于该靶点治疗NAFLD及相关代谢疾病还需要更深层次的研究，期待安全有效的ERS干预药物能在不远的将来被研发。

7 问题与展望

T2DM和NAFLD作为代谢性疾病，其发患者数呈现出明显的增长趋势，针对其发病病理生理机制的研究已获得很大的进展。但是，临床上对NAFLD的治疗仍然是以生活方式和饮食调整为主，由于各种原因该方法很难长期坚持，一些人更愿意选择药物进行辅助治疗。因此，研究出有效的治疗T2DM合并NAFLD的药物已成为当前一项极为紧迫的任务。本文讲述了一些T2DM合并NAFLD最新的分子研究数据，并且提及了某些分子靶点治疗的有益作用。多靶点多途径高效性的药物可能是治疗NAFLD更好的选择，需要进行更多的实验和临床研究来研制出治疗NAFLD的药物。