炎症因子与非酒精性脂肪性肝病关系研究进展

陈 洁，陈佳良，肖琨珉，段绍杰，梁叶莺，姚树坤

(1.北京中医药大学研究生院，北京 100029； 2.中日友好医院消化内科，北京 100029)

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)指除酒精和其他明确肝损伤因素外，以肝脂肪变性为主要特征的临床病理综合征，疾病谱包括非酒精性肝脂肪变、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化和肝细胞癌[1]。随着世界范围内肥胖和代谢综合征患病率的逐年升高，NAFLD的患病率亦不断上升，发达国家成年人群肥胖患者NAFLD的患病率超过90%[2]。中国普通成年人群NAFLD患病率为6.3%～27%，NAFLD已取代慢性乙型肝炎成为我国第一大慢性肝病[3]。目前，NAFLD的发病机制尚未完全阐明，NAFLD的发病与环境因素、肥胖、微生物群的变化和易感基因变异等多种因素相关，涉及多种病理机制，其中炎症反应起关键作用，贯穿NAFLD的整个病变过程[4]。脂肪组织是代谢活跃的内分泌器官，可分泌多种炎症因子[5]。在病态肥胖(体质指数超过40 kg/m2)人群中，NAFLD患者肝脂肪变性程度加重，并伴随促炎因子水平升高和抗炎因子水平降低[6]。NAFLD的发生发展与促炎因子和抗炎因子的平衡紊乱密切相关，现就NAFLD主要相关炎症因子的研究进展予以综述。

1 肿瘤坏死因子-α

肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是由单核-巨噬细胞活化产生的促炎细胞因子，具有多种生物学效应，参与机体的免疫调节、炎症反应、脂质代谢等过程[7]。NAFLD发生时，TNF-α主要由肝脏激活的库普弗细胞产生，TNF-α水平升高与NAFLD进展关系密切[6]。Jorge等[8]发现，与非酒精性肝脂肪变患者相比，Ⅲ级肥胖(体质指数≥40.0 kg/m2)和NASH患者内脏白色脂肪组织中TNF-α的信使RNA(messenger RNA，mRNA)水平表达更高。TNF-α作为主要的炎症因子在NAFLD的发生发展中起关键作用。

TNF-α是首个被证实与胰岛素抵抗相关的促炎因子[9]。TNF-α可增加内脏和皮下脂肪细胞的葡萄糖摄取，诱导胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)的丝氨酸磷酸化，从而抑制IRS-1络氨酸磷酸化，降低IRS-1与胰岛素受体结合能力。Ando等[10]研究发现，TNF-α可通过环鸟苷酸依赖性蛋白激酶显著降低鸟苷酸激酶相关蛋白42水平，从而抑制胰岛素依赖性IRS-1酪氨酸磷酸化和下游信号传导，抑制葡萄糖转运蛋白4的移位，并降低葡萄糖转运蛋白 4的表达，从而诱发胰岛素抵抗。TNF-α可诱导肝脂肪变性，TNF-α与其受体结合后通过抑制AMP活化的蛋白激酶活性，激活脂质合成基因表达的重要转录调节因子——固醇调节元件结合蛋白-1c，上调乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合酶的表达，致使脂肪酸合成增加以及三酰甘油过度累积，导致肝脏脂肪变性[11]。此外，TNF-α通过下调AMP活化的蛋白激酶及其途径，可直接诱导HepG2细胞的脂质积累[12]。在NAFLD期间，TNF-α增加游离脂肪酸进入循环通量，促使核苷酸结合寡聚化结构域受体家族半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶募集域蛋白质4 炎症小体活化，使白细胞介素(interleukin，IL)18和IL-1β表达增加，引起肝细胞炎症坏死[13]。

TNF-α可诱发肝细胞凋亡。TNF-α通过促进活性氧类合成使肝细胞发生氧化应激损伤。活性氧类过度累积导致c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)持续活化，促使细胞凋亡相关的细胞色素C释放和胱天蛋白酶(caspase)3裂解[14]。TNF-α 通过激活核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、JNK和caspase等多种下游信号传导因子影响肝细胞凋亡。Dou等[15]对高脂饮食喂养NAFLD小鼠模型的观察发现，肝脏氧化谷胱甘肽积累可导致肝细胞对TNF-α诱导的细胞凋亡敏感。TNF-α也可通过诱导caspase-8依赖性前列腺凋亡反应蛋白-4裂解促进肝细胞凋亡[16]。有研究发现，在丙酮酸脱氢酶激酶4缺乏时，丙酮酸脱氢酶激酶4与p65的关联被破坏，促进了p65与TNF启动子的结合，从而激活了TNF/NF-κB介导的肝细胞凋亡途径[17]。

TNF-α通过激活肝巨噬细胞、诱导肝细胞凋亡、促进肝星状细胞增殖等多个途径参与肝纤维化。TLR4刺激库普弗细胞产生促炎和促纤维化细胞因子，激活NASH的肝星状细胞，TNF-α在肝星状细胞的表达增加，参与NASH向肝纤维化形成过程[18]。TNF-α可通过上调肝星状细胞中的金属蛋白酶组织抑制剂1和下调激活素膜结合抑制剂启动子活性和mRNA表达来增强TLR4介导的肝细胞转化生长因子-β促纤维化信号[19-20]。Kakino等[21]研究发现，敲除TNF-α的固醇调节元件结合蛋白-1c转基因小鼠的葡萄糖耐量改善，且肝脂肪变性的患病率和纤维化水平显著降低。可见，TNF-α在肝星状细胞活化和肝纤维化中起重要作用，但具体作用仍有待进一步深入探讨。

2 IL-6

IL-6是由成纤维细胞、单核细胞、淋巴细胞、巨噬细胞及内皮细胞产生的细胞因子，参与调节机体免疫反应和脂质代谢。IL-6和IL-6受体结合形成的复合物与膜结合糖蛋白130结合形成异源性二聚体，激活JAK/STAT以及ras/促分裂原活化的蛋白激酶途径，并激活细胞内信号转导，称为IL-6经典信号传导通路。IL-6受体被解聚素-金属蛋白酶17切割，产生可溶性IL-6受体，可溶性IL-6受体进一步与IL-6结合形成复合物，即使在无IL-6受体表达的细胞也能与膜结合糖蛋白130结合，称为IL-6反式信号传导通路[22]。Rose-John[23]发现，IL-6可通过经典信号传导通路发挥抗炎和保护作用，而通过反式信号传导通路发挥促炎作用。

IL-6是NASH中发挥重要作用的促炎因子，通常与肥胖和胰岛素抵抗相关。采用饱和游离脂肪酸培养肝细胞可导致IL-6 mRNA和蛋白质的表达增加，而IL-6又可抑制白色脂肪组织中胰岛素介导的脂解作用，并增加游离脂肪酸向肝脏的递送。Wieckowska等[24]研究发现，NASH患者肝脏IL-6水平随糖耐量受损程度增加而升高，与炎症和纤维化程度呈正相关。给予肥胖小鼠抗IL-6抗体治疗可导致胰岛素敏感性升高，可见IL-6参与了肝脏胰岛素抵抗[25]。IL-6激活NF-κB/JNK/神经酰胺途径，进而抑制胰岛素信号传导，并增加糖异生蛋白转录，其中JNK调节促炎细胞因子的产生、核分裂和细胞凋亡，激活JNK可引起炎症反应、细胞凋亡和胰岛素抵抗，促进NAFLD向NASH发展[26]。但另有研究显示，IL-6在慢性肝病中发挥保护作用，IL-6基因敲除小鼠出现肥胖、胰岛素抵抗和炎症。IL-6持续表达可提高脂解基因mRNA水平，触发信号转导及转录激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)3、AMP活化的蛋白激酶和乙酰辅酶A羧化酶的磷酸化，使肥胖小鼠体重减轻、肝脏脂肪减少，从而改善胰岛素抵抗，并通过增强巨噬细胞M2基因标志物和相关抗炎因子基因的表达抑制肥胖相关炎症信号的作用[27]。Mauer等[28]发现，IL-6直接诱导了IL-4受体的表达，激活巨噬细胞M2极化，使其对STAT6的IL-4依赖性激活，从而起到抗炎作用。

3 IL-1家族

IL-1家族是具有多效性功能的免疫细胞因子，主要由巨噬细胞、内皮细胞和成纤维细胞产生，是急性和慢性炎症的重要驱动因素。IL-1家族及其受体成员包括IL-1α、IL-1β、IL-1受体拮抗剂、IL-18、IL-33、IL-36、IL-37、IL-38，其中既有抗炎因子，也有促炎因子，通过与IL-1受体1～10结合发挥各自的特异作用[29]。

3.1IL-1α和IL-1β IL-1α和IL-1β通过与IL-1受体Ⅰ型结合，诱导多种促炎细胞因子基因的表达。IL-1α和IL-1β均作为前体(31 kDa)形式通过特异性细胞蛋白酶加工成其成熟形式(17 kDa)。IL-1α与IL-1受体Ⅰ型结合时，在前体形式和成熟形式中均发挥促炎作用。而IL-1β在炎症信号激活后产生，仅在被caspase-1切割后作为成熟分泌蛋白活化[30]。Mridha等[31]研究发现，核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3炎症小体的胞质蛋白复合物可激活caspase-1，切割前IL-1β和前IL-18，将其转化为活性形式。IL-1α是一种典型的报警蛋白，在细胞死亡后释放出来，诱导下游促炎细胞因子和趋化因子[32]。脂肪酸通过解偶联线粒体呼吸选择性刺激IL-1α的释放，引起慢性代谢性炎症[33]。研究发现，缺乏IL-1α和IL-1β的NAFLD小鼠模型由脂肪变性向脂肪性肝炎和肝纤维化的转化明显减少，编码炎症基因和促纤维化基因的mRNA水平降低[34]。Olteanu等[35]进一步研究发现，肝脏炎症和炎症细胞因子的表达主要由库普弗细胞中IL-1α导致，提示库普弗细胞的IL-1α在NASH发展中起关键作用。

库普弗细胞是IL-1β的主要来源，通过不同肝细胞亚群中广泛表达的IL-1受体信号促进肝脂肪变性、炎症和纤维化。研究发现，上调肥胖小鼠肝细胞中的IL-1β信号可显著增加三酰甘油的积累和脂肪酸合成酶的表达，而IL-1受体拮抗剂则可降低肝脂肪生成基因的表达[36]。IL-1β可能通过抑制过氧化物酶体增殖物激活受体-α和增强TNF-α诱导细胞死亡而在NASH的发展中起作用。此外，由库普弗细胞产生的IL-1β对肝星状细胞具有直接作用，骨髓嵌合体实验表明，缺乏IL-1β使饮食诱导的脂肪性肝炎和纤维化程度减少[37]。

3.2IL-18 IL-18是IL-1家族成员之一，由激活的免疫细胞、树突状细胞、单核细胞、巨噬细胞、T和B淋巴细胞、自然杀伤细胞和中性粒细胞等分泌的具有多功能生物学活性的炎症趋化因子[38]。IL-18前体蛋白无活性，与IL-1β相似，可被caspase-1切割并加工成生物活性成熟型，IL-18的完全活化需要IL-18受体α链和β链共受体的相互作用。IL-18激活可导致一系列反应，其中髓样分化因子88/IL-1受体相关激酶/TNF受体相关因子6/NF-κB信号传导是IL-18的主要信号通路：Toll IL-1受体同源区域募集并结合髓样分化因子88，后者介导对TNF受体相关因子6和IL-1受体相关激酶的信号转导，引起NF-κB的活化[39]。此外，IL-18结合蛋白与抗炎因子IL-37结合可影响IL-18的活性，低浓度IL-18结合蛋白与IL-37结合时，IL-18活性被抑制，表现为抗炎特性，随着IL-18结合蛋白水平的升高，抗炎能力逐渐减弱[40]。此外，IL-18受体α链与游离IL-37结合，诱导IL-1受体8的募集，也可通过STAT3发挥抗炎作用[41]。

IL-18最初被认为γ干扰素诱导因子，参与T淋巴细胞辅助性T细胞1、自然杀伤细胞和巨噬细胞的活化。既往研究表明，IL-18可独立于γ干扰素或其他细胞因子，表现出促炎细胞因子的特征，诱导细胞黏附分子的增加、一氧化氮的合成和趋化因子的产生[39]。其中，中性粒细胞被趋化激活导致炎症细胞浸润，造成肝细胞受损；高浓度一氧化氮可抑制线粒体呼吸，导致肝细胞蛋白质的合成受阻，触发和加重肝脏脂肪组织的脂质过氧化、氧化应激和细胞毒性的病理过程。IL-18具有刺激TNF-α分泌的能力，IL-18受体通过NF-κB与IL-18受体α链结合而启动炎症级联反应。肝脏成纤维细胞可以通过IL-1β 或IL-18活化诱导胶原沉积，促进肝纤维化。Flisiak-Jackiewicz等[42]对108例肥胖儿童的研究发现，晚期肝脂肪变性肥胖儿童的血清IL-18水平显著升高，且与丙氨酸转氨酶、谷氨酰转肽酶、三酰甘油、高敏C反应蛋白和肝脏脂肪变性之间存在显著相关性，IL-18可作为肥胖儿童肝细胞脂肪变性的生物标志物。Wang等[43]发现，高脂饮食诱导的NAFLD大鼠肝脏中IL-18和caspase-1的表达水平高于健康对照组；经罗格列酮处理4周后，肝脏脂肪变性、炎症和纤维化显著改善，且升高的IL-18和caspase-1表达也随之减弱，表明罗格列酮可通过抑制肝脏IL-18表达对NAFLD起治疗作用。尽管诸多证据表明IL-18浓度升高与肝细胞脂肪变性程度、胰岛素抵抗、肝细胞损伤密切相关，但在小鼠的研究中却观察到相反的结果，Yamanishi等[44]发现，与野生型小鼠相比，IL-18基因敲除小鼠表现为食物摄入过度、血脂异常和胰岛素抵抗，随后发生肥胖和NAFLD，其棕色脂肪组织出现早期分化和脂质积累，代谢与炎症相关因子的表达均受到不同程度的影响，但可通过重组IL-18改善，提示IL-18可能对NAFLD起到保护作用。IL-18与NAFLD关系密切，但在合成脂质、维持能量平衡或促进正常脂肪分解中的具体机制还需进一步研究。

4 IL-10家族

IL-10主要由单核细胞和B细胞产生，是一种具有免疫调节作用的抗炎因子。NAFLD发生时，IL-10在肝脏脂肪变性、胰岛素抵抗、炎症反应和肝纤维化等病理过程中发挥保护作用。对饮食诱导NAFLD动物模型的研究发现，IL-10的选择性抑制可促进炎症因子的表达增加，胰岛素信号传导通路受阻以及糖异生和脂质生成途径的激活[45]。在病态肥胖人群中，NAFLD患者血清IL-10水平随脂肪变性、血糖升高和胰岛素抵抗增加而逐渐降低[6]。另有研究表明，补充外源性IL-10可抑制促炎因子的表达，降低血糖和胰岛素抵抗，改善肝脏脂肪变性和炎症[46]。IL-10是NF-κB的有效抑制剂，可阻断促炎因子(尤其是IL-1β、TNF-α)的表达，还可通过抑制单核细胞/巨噬细胞，中性粒细胞和T淋巴细胞中抗原呈递和共刺激分子的表达等多途径发挥抗炎作用[47]。IL-10通过影响树突状细胞的成熟和功能间接抑制T淋巴细胞增殖来发挥免疫抑制作用[48]。IL-10基因修饰的树突状细胞通过尾静脉注射回输到肝纤维化小鼠体内，可诱导T淋巴细胞向调节性T细胞分化明显增加，且明显抑制炎症因子的分泌，阻断Wnt/β联蛋白信号转导通路，抑制肝星状细胞的活化，进而抑制肝纤维化[49]。

在NAFLD的发生发展中，IL-10的降低常伴随其他抗炎因子水平的升高，因此IL-10与其他抗炎因子的比值能更好地反映机体促炎/抗炎系统的状态。重度NAFLD患者的血清IL-18升高伴随IL-10降低，两者比值与脂肪变性以及炎症程度呈正相关[50]。临床研究表明，IL-10和TNF-α是肥胖的2型糖尿病患者向NASH进展的血清标志物，IL-10与TNF-α比值可用于评估病情进展程度，但能否用于NAFLD进展的临床监测仍有待进一步肝脏活检的证实[51]。

IL-22是IL-10细胞因子的家族成员之一，主要由辅助性T细胞17、辅助性T细胞22、γδT细胞和自然杀伤细胞产生，通过与异源二聚体IL-22受体1/IL-10受体2复合物结合发挥生物学作用。IL-22通过多种途径对NAFLD发挥保护作用，如调节肝脏和脂肪组织中的脂质代谢、提高胰岛素敏感性等，此外还可通过保护肠道黏膜屏障及其内分泌功能而间接地起到保护肝脏的作用。NAFLD发生时，IL-22激活JAK1/STAT3信号通路，下调三酰甘油合成相关基因和脂肪酸转运蛋白的表达，改善肝脂肪变性[52]。研究发现，高脂饮食喂养的黏蛋白-2缺陷型小鼠的肠黏膜和血浆中可检测到的高浓度IL-22，其肝脂肪变性程度明显低于野生型小鼠[53]。缺乏 IL-22 受体小鼠更易发生代谢紊乱(如胰岛素抵抗和脂代谢异常等)，且经外源性IL-22治疗后症状可改善[54]。IL-22可抑制肝星状细胞的活化，减轻肝纤维化程度，在NAFLD晚期预后判断中具有一定价值[55]。

5 小 结

NAFLD作为一种慢性代谢性疾病，发病机制错综复杂，涉及多因素、多靶点和多通路，慢性低度炎症在其中发挥重要作用，炎症程度影响NAFLD的长期预后，包括肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌的演变。与TNF-α、IL-1β和IL-18等炎症因子在NAFLD中可损伤肝细胞，促使NAFLD进展，发挥促炎作用；而IL-10和IL-22对肝细胞起保护作用，发挥抗炎作用；此外，IL-6具有抗炎与促炎双重特性，但在NAFLD中的作用尚存在争议。对NAFLD中单个炎症因子以及多个炎症因子相互作用机制的研究将有助于进一步深入认识NAFLD的发病机制，目前促炎因子相关抑制剂现已进入临床试验阶段，未来有望成为治疗NAFLD的特效药。