肥胖通过不同机制导致脂肪性肝炎和肝细胞癌

杨菁 范建高

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是肥胖和代谢综合征累及肝脏的病理表现，疾病谱包括单纯性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)及其相关肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌(HCC)。随着肥胖在全球的流行，NAFLD已成为全球第一大慢性肝脏疾病，普通成人和肥胖患者NAFLD患病率分别高达25%和50%，肥胖症显著增加NAFLD患者肝硬化和HCC发病风险[1-2]。临床上，90%以上的丙型肝炎相关HCC和酒精性肝病相关HCC发生在肝硬化的基础上，肝炎、肝硬化、HCC是慢性肝病患者经典的三步曲。在NAFLD的漫长病程中慢性炎症(NASH)引起肝组织损伤并随之启动肝脏的修复反应，从而形成肝细胞死亡、再生与星状细胞活化增殖、肝纤维化肝硬化发生的恶性循环，进而发生HCC 前体细胞的恶性转化及肝细胞癌变。NASH现已成为美国成人失代偿期肝硬化和HCC愈来愈重要的原因[1-2]。然而，NASH及其相关肝纤维化肝硬化并不是NAFLD患者发生HCC的前提条件，相当比例的HCC发生在没有肝硬化甚至没有明显肝纤维化或NASH的NAFLD患者。最近一项包括19项研究的荟萃分析显示，HCC在非肝硬化NAFLD患者中的检出率高达38.0%以上[3]。肥胖群体在并无NASH和(或)明显肝纤维化肝硬化的情况下发生HCC的机制至今尚未完全阐明[4]。

最近Grohmann等[5]通过体内外实验证实肥胖通过不同的发病机制诱导NASH和HCC的发生。肥胖时氧化的肝脏微环境氧化T细胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TCPTP)，导致信号转导和转录激活因子-1和3(STAT-1和STAT-3)信号激活。在肥胖合并NASH的小鼠模型中，肥胖分别通过STAT-1信号和STAT-3信号诱发NASH和HCC；STAT-1信号减弱可防治NASH和肝纤维化，但不能阻止HCC的发生，而抑制STAT-3信号则可预防或显著减少HCC的发生，但不能阻止NASH肝纤维化的发生和发展，提示肝脏STAT-1 和STAT-3的激活通路相互独立，肥胖通过不同的作用机制分别导致NASH和HCC的发生。

为了阐明肥胖相关NASH和HCC的发病机制，Grohmann等[5]研究了蛋白质酪氨酸磷酸酶(PTP) 的作用。作者的前期实验研究发现，肥胖诱导的肝脏氧化应激可灭活PTPs并加剧胰岛素抵抗。为此，他们进一步通过单纯的高脂饮食或胆碱缺乏的高脂饮食饲养小鼠分别诱导肥胖小鼠发生NAFL和NASH，以探讨NASH能否导致PTP失活。结果发现，肥胖可以导致肝脏PTP氧化和失活，NASH小鼠肝脏STAT-1和STAT-3通路的激活以及TCPTP被氧化的程度均显著高于NAFL小鼠，而TCPTP是肝脏STAT-1和STAT-3激活通路中的关键磷酸酶。提示人体肝脏TCPTP氧化可以促进肥胖相关NASH的发生和发展。

Grohmann等进一步通过肝细胞 TCPTP缺失小鼠(C57/B6;Alb-Cre;Ptpn2 fl/fl)探讨肝脏TCPTP在NASH和HCC发病中的作用[5]。与给予高脂饮食仅发生NAFL的对照组小鼠(Ptpn2 fl/fl)相比，TCPTP缺失小鼠在高脂饮食饲养后相继发生肝细胞脂肪变、气球样变、免疫细胞浸润、肝脏炎症和纤维化；并且HCC仅见于高脂饮食饲养的TCPTP缺失小鼠而非野生型小鼠。作者进而探讨NASH时肝脏TCPTP缺乏影响STAT-1和STAT-3通路激活的机制，结果发现，肝细胞特异性TCPTP缺乏伴STAT-1杂合子丢失(Stat1fl/+)小鼠可以阻止高脂饮食诱导的NASH和肝纤维化的发病，但对HCC的发生则没有任何影响。深入研究发现，肥胖诱导的STAT-1激活可通过上调靶基因Cxcl9和Lnc2诱发NASH，进一步通过招募T淋巴细胞和中性粒细胞加剧肝脏炎症和纤维化。相反地，肝细胞特异性TCPTP缺乏伴STAT-3杂合子丢失(Stat3fl/+)小鼠可以显著减少高脂饮食饲养的肥胖小鼠发生HCC，但是并不能阻止其NASH的发生和发展。肝脏STAT-3激活诱发HCC的机制很有可能是通过激活白细胞介素6与STAT-3自分泌环路，导致肝脏癌祖细胞的恶性转化。为此，Grohmann等认为肥胖时肝脏STAT-1信号激活可以诱发NASH和肝纤维化，但与HCC的发病无关，而STAT-3激活独立于NASH和肝纤维化促进HCC的发病。

最后，Grohmann等通过人类肥胖病例的肝脏验证动物实验的研究结果[5]，发现NAFLD病例的肝脏TCPTP处于被氧化和失活状态。与TCPTP缺陷小鼠实验中观察到的现象相似，NAFLD患者肝脏STAT-1信号激活伴CXCL9/LNC2等STAT-1 靶基因表达水平显著高于无脂肪肝的肥胖患者。提示TCPTP 缺陷小鼠的疾病表型与人类NASH相似，来自TCPTP 缺陷小鼠的实验结果有助于理解肥胖患者HCC或NASH的发生风险。来自其他团队的研究结果同样认为，肥胖激活的STAT-1有促炎作用，而STAT-3则是促进癌症发生的主要调节因子之一。Grohmann等研究首次报道肥胖导致肝脏TCPTP失活，并证实这是STAT-1和STAT-3激活的主要机制。当然肥胖时STAT-1和STAT3的激活可能还有其他机制，瘦素和脂联素等调节因子在STAT-1和STAT3通路激活中的作用有待进一步研究明确。Grohmann等研究的缺点是没有在人类研究中证实NASH和HCC是肥胖患者NAFLD的两个独立结局，并且该研究涉及的临床病例的样本量有限。为此，现有的实验结果仍需要通过大样本的非肝硬化NAFLD相关HCC 病例的临床研究来证实。

动物实验结果明确显示，肥胖相关脂肪肝即使在没有NASH的情况下也可以发生HCC，这对指导临床诊疗和HCC筛查具有重要意义[4]。根据2018年美国、中国和亚太地区肝病研究协会发布的NAFLD诊疗指南，目前仅推荐对已经患有肝硬化的NAFLD或NASH患者筛查HCC。然而，现有的基础和临床研究结果表明对于肥胖相关脂肪性肝病来说，NASH肝纤维化肝硬化与HCC可以是相对独立的两种不同结局，现有的HCC筛查策略明显低估了非肝硬化甚至无NASH的肥胖相关NAFL患者HCC的发病风险。当前肥胖的危害日益严重，据估计2020年美国将有3/4的人口超重或肥胖，其中1/3的患者会并发NAFLD。鉴于非肝硬化的NASH或NAFL患者并发HCC的总体风险低，提倡对所有肥胖相关NAFLD患者定期筛查HCC显然不切实际。鉴于肝脏STAT-3通路激活的标志物可作为肥胖相关HCC诊断和筛查的肿瘤标志物，抑制肝脏STAT-1的活性有可能成为研发NASH新药的靶点，而抑制肝脏STAT-3的活性则可能有预防HCC的作用。当前STAT-3抑制剂治疗HCC的研究已进入早期临床试验阶段(ClinicalTrials.gov NCT03195699)，而用于治疗NASH的STAT-1抑制剂仍需要进一步研究探讨。日前美国癌症协会发布的2019年抗癌进展报告指出，体质量增加和肥胖症仅次于吸烟成为当前癌症风险增加的重要原因。除HCC以外，肥胖及其相关NAFLD还与结直肠肿瘤、乳腺癌、胆管细胞癌、胆囊癌等恶性肿瘤的高发密切相关，肥胖的致癌作用及其相关肿瘤的有效防治值得深入研究。