脂肪因子在非酒精性脂肪肝病发生发展中作用的研究进展

成艺坪，张秀娟，王思超，周新丽

(1山东大学附属省立医院，济南 250021；2山东省内分泌代谢病临床医学中心；3山东省临床医学研究院内分泌代谢研究所)

肥胖已被公认为全球性流行病，肥胖可通过促进代谢综合征的过早发展，显著增加肝病的患病风险而严重危害人类健康[1]。非酒精性脂肪肝病(NAFLD)是代谢综合征的肝脏表现，包括一系列肝脏疾病如单纯性脂肪变性(SS)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬化和肝细胞癌[2]。预计到2030年，美国将有2 700万人患有NASH，每年将导致10 5 430例失代偿性肝硬化、12 240例肝细胞癌[3]。NAFLD病理生理学涉及炎症、脂毒性等，其可能发生在肝脏，但也可能起源于其他组织如脂肪组织。脂肪组织是一种高度活跃的内分泌组织，其产生的脂肪因子可通过调节肝脏脂肪积累、胰岛素抵抗和纤维化对NAFLD的发生发展产生显著影响[4]。过去数十年，脂肪因子瘦素、脂联素、成纤维细胞生长因子21(FGF21)、他扎罗汀诱导基因2(Chemerin)、鸢尾素(Irisin)、白脂素(Asprosin)在NAFLD发生发展中的作用引起了人们的广泛关注。现就脂肪因子在NAFLD发生发展中的作用研究进展情况作一综述。

1 瘦素在NAFLD发生发展中的作用

瘦素在1994年首次被发现，并被定义为可调节食物摄入量、体质量和脂肪量以及免疫和神经内分泌系统的脂肪因子。此外，瘦素具有促炎作用，被认为是肝纤维化的重要介质。研究[5]表明，NASH患者的血清瘦素水平与对照组相比显著升高。瘦素主要在脂肪组织中产生，但也可在其他组织中合成，表达受胰岛素和糖皮质激素调节。瘦素通过下丘脑中表达瘦素受体b型(LepRb)的神经元介导脂肪—脑通讯并调节食欲。LepRb是一种IL-6样受体，通过JAK2激活STAT转录因子[6]。通过这些途径，瘦素诱导炎性细胞因子的表达，这可能会反过来促进脂肪细胞产生、释放瘦素，如TNF-α和IL-1可诱导瘦素生成。另外，瘦素在稳态下可以改善代谢失调，但在肥胖状态下瘦素不能纠正高血糖症，因此认为代谢失调和肥胖可能导致“瘦素抵抗”[7]。

有证据表明，瘦素和胰岛素信号在肝脏中重叠。在肝细胞中，LepRb可以激活信号转导和转录激活因子(STAT)3，STAT3的激活导致细胞因子信号通路抑制剂(SOCS)-3的转录和表达增加。抑制SOCS-3或选择性删除SOCS-3可以改善肝脏的胰岛素抵抗和瘦素抵抗[8]。瘦素和胰岛素在肝脏的交叉作用似乎在NAFLD的病理生理机制中具有重要作用。

瘦素与NAFLD的研究结果具有异质性。在疾病的初始阶段，瘦素可能保护肝脏不发生脂肪变性，但当疾病持续存在或进展时，它可能作为炎症和纤维化因子进一步促进疾病进展。有研究表明Zucker(fa/fa)肥胖大鼠缺乏瘦素受体，产生了肝脏脂肪变性，并伴有胰岛素抵抗。给予干预措施使肝特异性过表达LepRb，可改善或预防肝脂肪变性[9]。许多动物模型也证明了瘦素对脂肪肝具有改善作用，但瘦素给药通常会抑制食物摄入并改善这些动物模型的胰岛素抵抗[10]。食欲抑制和胰岛素致敏也可能有助于改善脂肪肝，因此，难以将瘦素的肝脏作用与食欲抑制和胰岛素致敏分开。为了解决这个问题，Yamamoto-Kataoka等使用了患有严重脂肪肝、伴有甘油三酯积聚和胰岛素过敏的AlbCrePtenff小鼠，并进行了配对喂养实验以排除瘦素对食物摄入的影响。该项研究证明，瘦素对脂肪肝具有特异性作用，而与胰岛素致敏或厌食无关。此研究[11]也表明，瘦素通过促进肝脏脂肪β-氧化而不是抑制脂肪生成来降低肝脏甘油三酯含量。另一方面，瘦素可能促进肝脏炎症和纤维化，从而进一步促进疾病进展。活化的肝星状细胞(HSCs)表达瘦素受体，其活化可增加某些促炎和促血管生成细胞因子，以及促进肝炎症和纤维化的生长因子。这为瘦素过多可能有利于肝炎症和纤维化提供了证据。如前所述，肥胖及其相关疾病可能导致“瘦素抵抗”，有研究显示替米沙坦可改善NAFLD大鼠的瘦素抵抗，并具有抑制肝纤维化作用[12]。总之，瘦素与NAFLD的实验性研究结果具有差异，还需更加深入的研究明确两者的关系。

文献报道，血清瘦素水平升高与肝脏疾病的严重程度即炎症和纤维化的程度相关。在大型前瞻性研究中观察到NAFLD患者血清瘦素水平升高。最近的一项系统评价和Meta分析分析了33个研究，共2 612个个体，得出以下结论，与对照组相比，SS和NASH组患者的血清瘦素水平较高；与SS组相比，NASH组患者的血清瘦素水平较高。瘦素浓度高与NAFLD严重程度增加有关[13]。此外，一项横断面研究表明血清瘦素浓度在男性和女性糖尿病前期受试者中均表现出与NAFLD相关，且这种相关性由胰岛素分泌功能障碍和胰岛素抵抗介导[14]。

2 脂联素在NAFLD发生发展中的作用

脂联素在1995年旨在鉴定脂肪细胞分化基因的消减杂交研究中被发现。1999年计算机断层扫描显示网膜脂肪扩张与低脂联素相关，提示脂联素可提高肝脏胰岛素敏感性。但与其他脂肪因子不同，脂联素在脂肪量增加时反而减少[15]。除成熟脂肪细胞外，其他细胞也可产生脂联素，如肝细胞。脂联素由244个氨基酸组成，含有胶原N-末端结构域和球状C末端结构域。脂联素合成后经过翻译后修饰(主要是羟基化和糖基化)，分泌前形成三聚体[低分子量(LMW)]、六聚体[中分子量(MMW)]和十八聚体[高分子量(HMW)]亚型，其代谢作用大多与HMW亚型有关。脂联素主要通过两种跨膜受体(AdipoR1、AdipoR2)发挥作用。这两种受体主要存在于骨骼肌中，在肝脏也有中度表达，在肝脏疾病的发病机制中发挥着至关重要的作用[16]。与瘦素一样，脂联素可调整整个机体的脂肪分布、对抗异位脂肪沉积，提高胰岛素敏感性，并在肝损伤条件下具有抗纤维化作用。脂联素具有抗炎活性令人信服的证据来自脂联素缺陷小鼠的研究。脂联素基因敲除小鼠的脂肪组织中显示高水平的TNF-α mRNA表达，循环中显示高TNF-α蛋白浓度。在胆碱-L氨基酸缺乏饮食诱导下，脂联素基因敲除小鼠的肝脏脂肪变性程度较野生型小鼠严重[17]。此外，最近研究发现脂联素可通过Akt1/FoxO1信号通路抑制FoxO1改善Ⅰ型糖尿病大鼠NAFLD情况[18]。

脂联素和NAFLD的临床研究表明，NAFLD患者的血清脂联素水平显著降低，肝纤维化程度与血清低脂联素密切相关。一项病例对照研究表明血清脂联素水平降低与NAFLD风险增加独立相关[19]。从RAINE研究中可以看出血清脂联素的性别特异性问题，男性与女性相比血清脂联素浓度降低[20]。最近一项来自中国上海的前瞻性研究发现，低血清脂联素水平是中老年人群患NAFLD的预测因子[21]。然而，血清脂联素作为评估NAFLD预后因素的主要作用受到了一些大型前瞻性研究的质疑[22]。在脂联素应用至NAFLD可产生有益治疗作用方面，Kim SM等的研究表明脂联素-AMPK-FOXO信号通路的药理学活化在抵抗NAFLD/NASH进展方面可能具有治疗益处[23]。

3 FGF21在NAFLD发生发展中的作用

FGF-21是最近发现的FGF家族里的新成员，是由肝脏、脂肪组织和胰腺产生的蛋白质。在动物模型中具有不同作用，减少糖摄入、增加胰岛素敏感性和褐变脂肪组织含量、增加能量消耗等。在NASH的动物模型中，FGF21可降低肝脏脂毒性并改善肝脏损伤，这可能是脂联素浓度增加的作用或对肝脏的直接影响。FGF-21可通过调节这些组织和大脑中的糖脂代谢来产生多重作用，是针对各种糖脂代谢紊乱的重要保护因子,这一点在许多动物实验与临床研究中得到了验证。例如，应用重组FGF-21治疗大鼠可改善大鼠的血糖、血脂水平，提高肝脏对胰岛素的敏感性，同时保护胰岛B细胞功能[24]。最近研究显示，长效FGF21 PsTag600-FGF21可通过增强胆碱缺乏的高脂饮食诱导的NASH小鼠模型肝脏中脂肪酸活化和线粒体β-氧化逆转肝脏脂肪变性[25]。一项横断面研究提示，血清FGF21水平与肥胖和2型糖尿病患者的NASH严重程度相关，较高的血清FGF21水平与肝纤维化的严重程度相关[26]。综合以上研究，FGF-21与瘦素、脂联素的情况一样，提高其血清浓度并改善抵抗状态可能是预防和治疗NAFLD的新途径。与其他类似疾病不同，没有注册药物治疗NASH。目前四种药物已进入第三阶段，研究者将会在未来2～3 a报告试验组织学结果。Sanyal等[27]在《柳叶刀》中报告了一项第二阶段研究结果，评估了两种剂量的Pegbelfermin(BMS-986036，FGF21的聚乙二醇化类似物)治疗NASH的安全性和有效性。

4 Chemerin在NAFLD发生发展中的作用

Chemerin是一种已被鉴定为ChemR23(chemerinR)天然配体的蛋白质。脂肪组织和肝脏是产生Chemerin的主要来源，胰腺、皮肤、卵巢等组织也有表达。Chemerin在脂肪细胞的合成、代谢和炎症中起重要作用，而且与NAFLD等肥胖相关疾病的发生发展有着密切的联系。目前，胰岛素抵抗依然是NAFLD发病机制的中心环节，Chemerin可以通过促进胰岛素受体底物-1的磷酸化，增强胰岛素敏感性，减慢NAFLD的发生发展，但有研究显示NAFLD的严重程度与Chemerin水平增加相关[28]。与SS相比，患有NASH的患者血清中Chemerin的浓度明显升高。Chemerin可趋化巨噬细胞迁移到炎症部位发挥抗炎作用，肝纤维化患者血清中的Chemerin呈持续高浓度状态。Chemerin可通过募集免疫细胞到达炎症部位而引起炎症反应的“过当防卫”，可能是NASH向肝纤维化转变原因之一。最近一项研究表明血清Chemerin的表达水平增加与肝脏脂肪变性程度一致，可作为NAFLD合并糖尿病前期的血清学警示指标。西他列汀影响脂肪肝中Chemerin及其受体ChemR23的mRNA和蛋白表达，这可能为NAFLD的发生发展机制研究和治疗提供研究方向[29]。在另一个NAFLD队列研究中也观察到较低的内脏脂肪组织Chemerin表达水平[30]。因此，由于在NAFLD的不同阶段Chemerin的血清浓度不同，我们推测Chemerin可能在NAFLD的不同阶段发挥着不同的生理作用。

5 Irisin在NAFLD发生发展中的作用

Irisin一类由Ⅲ型纤连蛋白结构域5基因编码、111个氨基酸残基组成的N-糖基化蛋白质激素，是运动后分泌的肌细胞因子，但也是白色脂肪组织分泌的脂肪因子。动物研究发现，Irisin通过促进脂肪组织的“褐变”和减轻胰岛素抵抗而改善葡萄糖谱，最终可使得产热增加。此外，Irisin通过促进糖原生成和减少糖异生、脂肪生成和脂质积累来实现肝脏保护作用。Irisin具有通过改善糖、脂质及氨基酸代谢，并在机体的能量代谢调节方面发挥重要作用而逆转肝细胞脂肪变性、提高胰岛素敏感性的作用[31]。在人类，血清Irisin水平与多种代谢疾病有关，但Irisin与NAFLD发生发展的关系迄今仍存在争议。一项研究[32]显示，SS组、NASH组和肥胖对照组的Irisin水平没有差异，但低于体型较瘦对照组。另文献[33]报道，与健康对照组相比，NAFLD组Irisin水平更高，并且随着纤维化和脂肪变性程度的增加而增加。也有研究显示，NAFLD的发展程度不同，患者Irisin的血清水平不同，轻度NAFLD患者的血清Irisin水平较中、重度NAFLD患者增高，随着NAFLD进程的加重，血清Irisin水平趋于平稳。到目前为止，对于这些研究的差异有许多可能的解释。总之，Irisin在动物研究中具有保肝作用，而在人类研究中结果是不确定的。未来的研究应该旨在进行大型前瞻性队列研究，以揭示Irisin与NAFLD发生发展的关系。

6 Asprosin在NAFLD发生发展中的作用

近期新发现的Asprosin是由FBN1基因的第65和66个外显子编码、白色脂肪细胞合成并分泌的一种蛋白类激素。Asprosin产生后会被转移至肝脏,激活G蛋白-cAMP-PKA信号通路,诱导肝脏葡萄糖合成和释放。有研究测定了8例患有胰岛素抵抗的男性和8例健康对照者的血浆白脂素水平，结果显示患有胰岛素抵抗的男性血浆白脂素水平升高。同时该结果在两个小鼠胰岛素抵抗模型中得到了证实。白脂素特异性单克隆抗体降低了这些小鼠中白脂素的血浆水平，并改善了胰岛素敏感性[34]。这表明白脂素与胰岛素抵抗存在密切联系。而NAFLD是一种与胰岛素抵抗密切相关的疾病，常与血糖异常、脂质紊乱、肥胖并存，所以白脂素可能在NAFLD的发生发展中发挥重要作用。也有研究显示白脂素减少可以预防与代谢综合征相关的高胰岛素血症[35]。另外，在葡萄糖代谢调节紊乱的个体中血浆白脂素浓度增加。相关分析显示血浆白脂素水平与腰围、空腹血糖、餐后2小时血糖、糖化血红蛋白、甘油三酯和胰岛素抵抗的稳态模型(HOMA-IR)呈正相关，与β细胞功能的稳态模型呈负相关(P均<0.05)。多因素Logistic回归分析显示，在控制年龄、性别、体重指数和腰臀比后，血浆白脂素水平与患有血糖调节受损和2型糖尿病显着相关[36]。那么，白脂素是否参与了NAFLD病理生理机制中的胰岛素抵抗目前尚无研究证实白脂素在NAFLD发生发展中的确切作用机制，需要更多研究确立两者的关系。

总之，脂肪组织不仅具有能量储存功能，也是一个功能复杂、代谢活跃的内分泌组织，可分泌多种脂肪因子，影响机体各项活动。瘦素、脂联素、FGF21、Chemerin、Irisin、Asprosin可通过调节肝脏脂肪积累、胰岛素抵抗和纤维化等对NAFLD的发生发展产生显著影响。虽然瘦素和脂联素在NAFLD发生发展中的作用相对确定，但许多其他脂肪因子如FGF21、Chemerin、Irisin、Asprosin等对NAFLD的影响仍不明确，并且存在大量相互矛盾的研究结果，因此需要更多深入、系统的研究明确脂肪因子在NAFLD发生发展中的作用。获得脂肪因子新的致病证据可能为NAFLD的无创诊断和研究脂肪因子靶向干预，进而对NAFLD治疗的影响提供方向。随着研究的不断进行，脂肪因子家族不断丰富，但我们应该牢记对抗脂肪因子失衡和NAFLD的最佳方法是预防脂肪过多、保持良好的生活方式。