非酒精性脂肪性肝病发病机制及治疗研究进展

柯善嘉，杨海彦，刘连新

(哈尔滨医科大学附属第一医院肝脏外科，哈尔滨 150001)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)包括肝细胞从单纯性脂肪变性到进展性脂肪变性，进而发生肝炎、肝硬化、肝细胞癌[1]。NAFLD包括非酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)。非酒精性脂肪肝以肝脏单纯脂肪变性为特点，影响大于5%的肝组织，且无酒精性肝损伤的发生。NASH是在肝组织脂肪变性的前提下，发生坏死性炎症所导致的肝细胞损伤，极易发展为肝硬化、肝癌。NAFLD是引起慢性肝病的主要原因，在饮食及生活方式等因素的影响下发病率逐年上升。据统计，NAFLD患者人数占全球总人口25.2%，NAFLD的发病率随地区差异和社会条件不同而有所变化(22.1%～28.6%)[2]。既往研究中双重打击学说对于NAFLD发病原因的解释得到了学界的广泛认可，但随着研究的深入，有学者认为多重平行打击学说可以更好地解释NAFLD发生发展的原因，这些打击因素包括氧化应激、内质网应激、脂质代谢紊乱、异常脂肪因子和细胞因子的生成、线粒体功能失调等[3]。有研究发现，线粒体功能失调可能是NAFLD发生的核心因素，且其他引起疾病进展的因素也都涉及线粒体功能失调[4]。现就多种致病因素对线粒体氧化呼吸及肝细胞状态的影响，通过结合不同的致病通路予以综述，以期更好地认识代谢性疾病。

1 线粒体功能失调对于肝细胞代谢紊乱的影响

NAFLD患者肝细胞线粒体功能失调的具体表现包括线粒体超微结构损伤、氧化呼吸链活性降低、ATP生成减少、内外膜通透性提高、活性氧类过度生成以及线粒体DNA损伤。线粒体功能失调可导致肝细胞发生脂肪蓄积，触发炎症与纤维化反应导致NAFLD的发生发展[5]。随着线粒体氧化磷酸化等功能逐渐下降，肝细胞脂肪变性不断加重，逐渐从单纯脂肪变性进展为NASH。

1.1妊娠期糖尿病对于新生儿线粒体功能的影响 与成人肝脏细胞相比，胎儿肝脏细胞中线粒体数量少，脂肪酸代谢酶卡尼汀棕榈酰转移酶-1的活性低，肝细胞几乎不进行脂肪酸的氧化分解，因此胎儿的肝细胞只能在妊娠晚期处理母体经胎盘转运的过剩养分，而在妊娠早中期肝脏无法处理过剩的养分而极易发生脂肪变性及代谢失调。现有研究发现，与正常孕妇生育的婴儿相比，伴有肥胖的孕妇生育的婴儿肝细胞内储存的脂质更多，随着年龄的增长，这些儿童发生肥胖、NAFLD、心血管疾病甚至肝癌的可能性更高[6-7]。对于发生NASH的患儿，经肝脏组织活检发现线粒体的超显微结构除显示典型的脂肪变性、炎症反应、凋亡以及纤维化改变外，还发现了巨型线粒体，其结构失去了线粒体嵴，同时在线粒体基质中发现了造成线粒体形态改变的透明状线型内含物，可能为肝脏的脂毒性物质，且这些内含物也可出现于其他肝脏炎性疾病中[8]。NAFLD患儿的肝细胞窦周间腔增宽并充满了活化的肝星状细胞和胶原纤维束，同时在线粒体基质中发现了脂肪滴，提示线粒体脂肪酸转运与脂肪氧化功能解偶联，意味着线粒体无法有效进行脂质代谢，最终导致NAFLD的发生。

1.2氧化应激对于线粒体功能的影响 NAFLD的显著特点是在饮食或其他因素的影响下，肝细胞可利用的非酯化脂肪酸增多。线粒体功能不足以代偿性处理细胞内增多的脂肪酸，最终导致肝细胞发生脂肪蓄积[8]。过量的脂肪酸进入线粒体可提高氧化呼吸链活性，但氧化磷酸化过程中ATP生成减少和活性氧类生成增加可诱导氧化应激及炎症反应的发生[9-10]。与此同时，脂质可在线粒体外发生过氧化反应，大量的活性氧类与过氧化物进一步影响线粒体功能，表现为细胞内ATP浓度下降、线粒体DNA破坏、线粒体形态及超微结构发生改变(如线粒体嵴结构的消失)。

除了活性氧类等产物的生成加重了氧化应激反应，对抗氧化应激的防御反应减弱也是NAFLD发生的重要原因。抗氧化因子(如辅酶泛醌、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽等)的减少与脂肪性肝病的严重程度呈正相关[11]。在NASH的小鼠模型中，线粒体谷胱甘肽的水平明显下降，其原因可能与线粒体内膜胆固醇水平的上升导致谷胱甘肽无法转运至线粒体有关[12-13]。Ho等[14]研究发现与其他组织细胞相比，肝细胞中过氧化氢酶抗氧化能力最强，提示过氧化氢酶是清除肝细胞内过氧化氢的主要手段。过氧化氢可以在生物体内自由扩散，使ATP、谷胱甘肽、NADPH水平下降，并破坏线粒体DNA。Shin等[9]研究发现，内源性过氧化氢酶在改善高脂饮食所引起的肝细胞脂质蓄积中起关键作用，过氧化氢酶通过降低过氧化物对线粒体的损伤、改善线粒体功能，促进细胞内脂质代谢来保护肝细胞。针对氧化应激损伤及抗氧化剂的研究或许可以为NAFLD的治疗提供新的思路及手段。

1.3凋亡相关因子(factor-related apoptosis，Fas)及其配体通过激活信号通路影响线粒体氧化磷酸化功能 Fas是一种细胞表面糖蛋白，属于肿瘤坏死因子超家族，表达于肝脏等不同组织中。Fas与其配体结合可启动细胞非凋亡信号通路与内源性凋亡信号通路，影响线粒体对于脂质的代谢功能。现有研究发现在发生脂肪变性的肝细胞中，Fas及其配体的表达上调强化了对下游信号通路的影响，且细胞对于Fas介导的损伤更加敏感，更易加快疾病进展，发生肝硬化甚至终末期肝病[15]。

研究发现，Fas介导的非凋亡信号通路通过下调氧化呼吸链复合体的数量来减少线粒体对脂质的氧化分解[16-17]。脂质氧化分解下降可导致脂毒性物质(神经酰胺和二酰甘油)生成。脂毒性物质可影响胰岛素作用于细胞的信号转导通路，诱发胰岛素抵抗；在体外实验中还发现神经酰胺抑制线粒体氧化功能，促进肝细胞发生脂质蓄积[16,18]。活化的Fas还可以介导内源性凋亡通路，通过诱导凋亡蛋白酶-8促进抑制凋亡的BH3相互作用结构域发生裂解，形成凋亡蛋白酶-8裂解的BH3相互作用结构域。凋亡蛋白酶-8裂解的BH3相互作用结构域可移位进入线粒体激活促凋亡基因Bcl-2相关X蛋白和Bcl-2相关K蛋白引起线粒体膜通透性改变，导致细胞色素泄露，影响线粒体功能[19]。

2 G蛋白亚型对于肝细胞代谢紊乱的影响

G蛋白是指具有鸟苷三磷酸水解酶活性的跨膜信号转导蛋白，在信号转导过程中发挥分子开关作用。在各种胞外刺激的作用下，G蛋白通过激活G蛋白偶联受体，将细胞表面的信号传入细胞。G蛋白有多种亚型，但与NAFLD密切相关的是异三聚体Gα12，其主要功能包括调控细胞生长、移动、增殖及分化。Gα12广泛存在于肝脏等代谢器官中。Kim等[18]研究发现，Gα12通过低氧诱导因子-1α诱导泛素化特异性肽酶22，进而保证去乙酰化酶1的稳定性。去乙酰化酶1则通过调节转录水平，经多种代谢途径促进脂肪酸的氧化分解，且研究通过对比脂肪变性的肝细胞与正常肝细胞，发现脂肪变性的肝细胞中Gα12的水平大幅下降。这意味着Gα12的信号通路低氧诱导因子-1α/泛素化特异性肽酶22/去乙酰化酶1轴无法有效调控脂肪酸的氧化分解，造成肝细胞内脂质的积累。Gα12水平的下降以及肝细胞内脂质的蓄积，或许可以建立起活化的细胞表面受体与线粒体能量代谢之间的联系，也为针对性治疗NAFLD提供了新思路[20]。

3 CXC趋化因子受体3对于肝细胞代谢的影响

研究发现，趋化因子在慢性炎症的状态下广泛分布于人体内，趋化因子及其受体在肝细胞由单纯脂肪变性进展到脂肪性肝炎的过程中发挥关键作用[21-22]。CXC趋化因子是趋化因子家族中的一个亚类，其家族成员在发生炎症和纤维化的肝细胞中广泛表达。CXC趋化因子受体3[chemokine(C-X-C motif) receptor 3，CXCR3]是CXC趋化因子配体9、10、11的偶联受体，并在T细胞、单核细胞、巨噬细胞及肝固有细胞中表达。Rocha等[22]研究发现，CXCR3在正常肝组织中的表达量较低，而在发生脂肪变性的肝细胞中，其表达量显著上升。可通过CXCR3促进细胞脂质蓄积及诱导细胞炎症反应两个方面来探讨CXCR3对于肝细胞代谢的影响。

3.1CXCR3促进肝细胞脂质的蓄积 在发生脂肪性肝炎的肝细胞中，脂肪酸合成增加以及氧化分解的减少可导致过量脂质的蓄积。Ni等[23]研究发现，CXCR3可通过上调脂肪酸调节因子(固醇调节元件结合蛋白1c亚型、肝脏X受体、脂肪酸合酶等)增加脂肪酸的合成。与此同时，CXCR3通过影响线粒体氧化磷酸化功能来减少脂肪酸的氧化分解。CXCR3可以降低细胞内线粒体融合蛋白水平，提高线粒体裂解蛋白的水平，减少线粒体之间的融合，促进线粒体碎片化来影响线粒体的功能，与Du等[21]研究结果一致，即通过透射电子显微镜可以发现线粒体肿胀以及超微结构的改变。同时细胞色素C的泄露可激活细胞内凋亡诱导因子及核酸内切酶G，引起细胞凋亡的发生，加重脂肪性肝炎的进展；而活性氧生成的增加则破坏线粒体DNA，降低线粒体氧化反应，影响线粒体功能。

3.2CXCR3促进炎症反应 CXCR3可通过调节促炎细胞因子(肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-5和单核细胞趋化蛋白-1)加重脂肪变性肝细胞中的炎症反应。CXCR3还可提高核因子κB DNA的结合活性以及核因子κB P50蛋白的表达，强化肿瘤坏死因子-α、单核细胞趋化蛋白-1介导的炎症反应通路。此外，CXCR3可以通过单核细胞趋化蛋白-1激活并招募巨噬细胞到达炎症位点，研究发现激活的巨噬细胞可以损伤脂肪性肝炎细胞，进一步加重NASH[23-24]。

4 内质网应激促进NAFLD的发生

肝细胞内脂质蓄积可以影响线粒体功能，与此同时也可影响内质网膜的流动性以及钙离子稳态。有研究发现，硫酯酶超家族成员-2可促进内质网磷脂膜吸收饱和脂肪酸，降低内质网膜的流动性，影响内质网Ca2+相关ATP酶的活性，Ca2+信号转导的失调可以引起蛋白质错误折叠及分泌[25]。非酯化脂肪酸可以扩大内质网-线粒体相关联的膜结构。内质网膜结构的改变使得Ca2+流入胞质或线粒体，进而改变线粒体的开放通道，细胞色素C被释放进入胞质；进入胞质的Ca2+可激活Ca2+依赖蛋白质激酶，与细胞色素C共同诱导细胞凋亡的发生[26]。在发生脂肪变性的肝细胞内，线粒体生成的活性氧类可进入内质网，触发未折叠蛋白反应(unfolded protein response，UPR)。UPR可以激活3种内质网跨膜蛋白感受器：蛋白激酶样内质网激酶、活化的转录因子6α以及肌醇酶1α，这3种跨膜蛋白分别介导3条信号通路，在脂肪变性初期可以在一定程度上维持内质网蛋白合成的稳定性，但在脂质及活性氧等的持续刺激下，这3种跨膜蛋白介导的信号通路可激活细胞炎症及凋亡的发生，加速肝脏脂肪变性的进展[27]。

在肝细胞发生脂肪变性的过程中，肝细胞发生UPR是NAFLD的显著特点之一。UPR诱导的活化的转录因子6α通路可以抑制线粒体对脂质的氧化；蛋白激酶样内质网激酶、肌醇酶1α、活化的转录因子6α介导的信号通路可促进脂肪酸合成，两者共同促进细胞内脂质的积累[28-29]。肝细胞脂质积累与内质网应激形成正反馈循环，不断加重肝细胞脂肪变性。肝细胞慢性炎症的发生也是代谢紊乱的主要特点之一。炎症反应可通过3条主要的信号通路(蛋白激酶样内质网激酶、肌醇酶1α、激活转录因子6)激活UPR，UPR也可与核因子κB、N端激酶/激活蛋白1调控促炎通路相互作用加速病情的进展[27,30]。

5 NAFLD的治疗

目前临床工作中尚无有效治疗NAFLD的药物，多推荐对患者的生活方式进行干预，但是进展为NASH或发生肝硬化的患者，单纯干预生活方式无法起到缓解病情的作用。除肝脏并发症外，NAFLD患者常伴有心血管疾病、2型糖尿病、慢性肾脏病等代谢性相关疾病的发生，心血管疾病是导致NAFLD患者死亡的首要原因。他汀类药物可有效降低血脂水平，明显降低NAFLD患者心血管意外及严重肝脏并发症的发生风险[31]。胆酸类药物包括熊去氧胆酸、奥贝胆酸以及正在研发中的去甲去氧胆酸虽然可以降低血清中转氨酶水平，但药物副作用较多以及无法明确药物对肝脏组织学状态的改善，在正式应用于临床治疗NAFLD之前，仍需大量临床试验及基础研究[32]。维生素E和吡格列酮组合治疗虽然可以缓解肝细胞的炎症反应，但无法改善肝脏纤维化状态[33]。刘彦等[34]研究发现，正在进行的小规模随机对照试验发现利拉鲁肽和己酮可可碱在临床治疗NAFLD有一定的疗效，但还需要更多实验去证实药物临床应用的安全性。减重手术等多应用于体质指数>30 kg/m2、伴有进展性肝硬化的患者，应用范围相对较窄。

在病因学的研究中发现，NAFLD患者在进展为NASH的过程中，不同患者涉及的致病机制不同。Noureddin和Sanyal[3]提出对于有些进展期患者，脂肪合成通路的激活是导致NASH的主要原因，其他病理生理通路的作用相对较弱，而其他患者可能涉及脂质摄取异常、代谢异常等不同原因。在探究非编码RNA与NAFLD关系的研究中，发现微RNA(miR-132、miR-181a、miR-217等)可通过调节相应靶基因引起脂质合成、代谢以及细胞自噬的异常，进而诱导NAFLD的发生与进展。通过靶向药物抑制或降低微RNA的活性可缓解病情，这为NASH分型的提出及个体化治疗方式的制定提供了新的思路[35-36]。给予不同亚型NASH患者靶向药物的精准治疗也是未来药物研究的发展趋势。

6 小 结

通过检查技术的不断发展，无创影像学检查瞬时弹性成像可以定量评估肝脏纤维化程度，通过检测血液中特异的纤维化生物标志物可以实现对于高危人群的筛查工作，综合影像学与血清学结果建立NAFLD的诊断模型可以对疾病的严重程度进行分级，避免组织活检等有创操作所带来的并发症。而随着基因组学、代谢组学对于NAFLD病因研究的不断深入，针对目标基因或代谢通路关键环节的靶向药也将应用于临床，对于无法通过调节生活方式缓解病情的患者来说，靶向药物将会是除减重手术外行之有效的改善甚至逆转肝脏组织学状态的方法。多学科多组学的合作模式将有效延长进展期NAFLD患者的生存时间，改善生存质量，避免相关并发症的发生。