Notch基因与非酒精性脂肪性肝病的研究进展

Notch基因在细胞代谢过程中起着重要作用。当Notch基因异常表达引起机体代谢紊乱时，会导致胰岛素抵抗(IR)、脂质代谢紊乱以及肥胖等，从而诱发多种疾病[1-3]。非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一种常见的代谢综合征，随着人们生活水平的提高以及生活方式的改变，2型糖尿病(T2DM)和肥胖人群逐渐增多，NAFLD的发病率呈逐年升高趋势[4-5]。迄今为止，NAFLD的发病机制尚未完全清楚，目前普遍被认可的是“多次打击”假说：“第一次打击”是指肥胖、T2DM、高脂血症和IR等共同作用，引起肝细胞内脂肪酸和三酰甘油沉积，但由于机体具有一定的适应性，可以耐受这种改变，仅会引起非酒精性单纯性脂肪肝(NAFL)；在此基础上，过多的氧化代谢产物和脂质过氧化会引起慢性氧化应激，造成肝细胞线粒体持续损伤，产生炎性介质和细胞因子，从而导致脂肪变性的肝细胞发生炎性坏死，此即“第二次打击”，可使NAFL进展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)；“第三次打击”是指NASH引起更为严重的IR以及炎性反应的加剧，将导致NASH进展为肝硬化和肝细胞癌[6]。因为IR、脂质沉积均与Notch基因异常表达有关，可以推测Notch基因与NAFLD有着密切的关系。

1 Notch基因与IR

IR贯穿于NAFLD发生、发展的整个过程，是NAFLD的重要发病因素。当肝脏出现IR时，肝脏脂肪细胞会因IR而使得脂肪无限制分解，导致大量的游离脂肪流向肝脏。同时，大量的脂肪堆积也会促进IR，造成空腹高血糖，使得机体出现代偿性的高胰岛素血症，这反过来可使脂肪大量合成，再加上肝脏分解代谢能力受损，导致脂质大量累积并发生NAFLD。

Notch基因与IR密切相关。Notch基因表达升高，可以使Notch受体细胞内结构域(NICD)与叉头框蛋白1(FOXO1)结合增多，从而转录激活葡萄糖-6-磷酸酶催化亚基(G6PC)和磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶1(PCK1)，而G6PC和PCK1是糖异生及糖原分解的限速酶，当这两者表达升高，糖异生和糖原分解增多，可促进肝糖的产生，进一步加剧IR[7-8]。

Notch基因异常表达与IR的出现存在较大关联，其可能是治疗NAFLD的一个有效的药物靶点。因此，通过各种途径来抑制Notch基因表达和Notch信号转导通路，可以改善机体内的IR。Valenti等[1]的研究发现，在有IR的人群的肝脏中，Notch基因表达升高。对肥胖且有IR的小鼠的研究也发现其Notch靶基因表达升高。通过在基因水平或药理上阻断肝Notch基因的异常表达，可以同时抑制肝糖的产生和肝三酰甘油的累积，可降低发生NAFLD的风险。反之，若肝Notch基因的表达升高，会出现糖耐量受损和脂肪肝。Lee等[9]发现一种Notch基因的抑制调节器——DLK1基因，这是一种可以调节小鼠脂肪生成和肌肉发育的印记基因。通过外源性给药DLK1基因可抑制Notch基因表达，减少肝脏脂肪变性，降低高血糖。Zhao等[10]发现，姜黄素可以抑制Notch基因表达，且能改善大鼠的脂质代谢和IR。Chartoumpekis等[11]发现，核因子相关因子-2(Nrf2)可以通过抑制Notch信号通路改善IR。

2 Notch基因与脂质代谢

NAFLD是一种临床病理综合征，其特征在于除外乙醇和其他明确的损肝因素所致的肝细胞内脂肪过度沉积。脂质代谢的主要器官是肝脏，当肝脏脂质代谢出现异常时，过多的游离脂肪酸不能被肝脏所代谢，将沉积于肝脏中，引起脂肪肝[12]。目前NAFLD患者的脂质代谢出现紊乱的机制仍未完全明确，但Notch基因异常表达已被发现与之相关。

NAFLD的发生与脂肪在肝脏内不断新生有关，有研究表明IR在肝脏中除了能刺激糖异生之外，还能刺激脂肪生成，表明IR与脂肪生成有关。然而，在去除肝脏胰岛素受体所产生的IR后会出现高血糖，但不会出现高三酰甘油症状，表明肝脏中除了糖异生之外仍有其他的途径来控制脂肪生成。通过激活Notch信号通路发现，肝脏出现IR伴高血糖的同时也会出现脂肪肝，表明Notch基因除了可以通过IR来促进脂肪生成之外，还有其他的途径来刺激脂肪生成。有研究表明，肝脏中的脂肪生成与哺乳动物雷帕霉素复合物1(mTorc1)有关，抑制Notch基因表达是通过降低mTorc1的稳定性来解除肝脏脂质积累中的蛋白激酶B(Akt)活化。当Notch基因异常激活时，mTorc1的稳定性升高，从而促进mTorc1的下游激酶核糖体蛋白S6激酶1(S6K1)激活，促进固醇调节元件结合蛋白-1(SREBP-1)依赖的脂肪从头合成，从而加速肝脂肪沉积。表明Notch可以稳定和激活mTorc1，使得新生脂肪合成增多，而采用雷帕霉素治疗可以逆转这一效应[8,13]。

Notch基因异常表达可以影响脂质代谢并促进脂肪积累，从而诱发NAFLD。Chartoumpekis等[2]发现，Notch过度表达会引起脂肪营养不良和脂肪肝。葛常辉等[14]发现，在Notch1点突变小鼠中，Notch1基因表达降低，小鼠体内脂肪含量明显降低，可导致小鼠体内脂肪与肌肉的比例发生明显改变；同时，突变小鼠的血糖水平降低，以上结果表明Notchl基因可能与小鼠体内脂肪代谢有关。

3 Notch基因与肥胖

肥胖是NAFLD的重要原因，可使机体发生IR、游离脂肪酸增多、炎性因子(如白细胞介素-6、C反应蛋白、单核细胞趋化蛋白1)增多以及脂肪细胞因子(如瘦素、脂联素、抵抗素等)分泌增多，从而参与NAFLD的发生、发展过程[15]。席晓燕[16]的研究发现，超重或肥胖、中心性肥胖、血脂异常人群的NAFLD发病率显著高于正常人群。

肥胖的发生主要是由于人体内白色脂肪组织(WAT)过多。当人体WAT过多时，沉积于全身，便导致体质量增加和肥胖。Bi等[3,8]通过特异性敲除小鼠脂肪细胞中的Notch1基因和RBPJ基因，发现在WAT中米色脂肪细胞的含量升高，棕色脂肪组织(BAT)增加；此外，Notch的表达升高会抑制小鼠WAT棕色化，同时诱导BAT的白色化，进一步加速脂质沉积。提示Notch基因在调节WAT棕色化中起重要作用。袁伟等[17]通过分析Notch信号通路在人脂肪源间充质干细胞中的作用，发现Notch基因在由脂肪分化增多导致的肥胖中起着正向、积极的作用。张学丽等[18]的研究发现，奥氮平能显著上调磷酸化 mTorc1和NICD 的表达，可抑制冷应激诱导的WAT米色化，从而使WAT增多，诱发肥胖。因此，Notch基因及其信号通路异常可通过多种因素诱发肥胖，促使NAFLD发生。

4 Notch基因与NAFLD相关性肝病

Notch基因在NAFL进展为NASH、肝纤维化、肝硬化甚至肝细胞癌的过程中的作用目前尚未明确，仍需进一步研究。已有研究表明，肝脏脂肪长期累积在NAFLD的进展中起着因果作用，而Notch基因异常表达会直接导致肝脏脂肪沉积，提示Notch信号通路在NAFLD的进展中起着重要作用[19]。Notch基因的异常表达在NAFLD各个阶段均有发生，已有研究表明Notch基因直接参与了NAFLD各个阶段的转化，提示其可作为NAFL进展为NASH、肝纤维化的一个治疗靶点[20]。

陈曦等[21]的研究发现，NAFLD患者病情进展为肝纤维化时，Notch信号通路中的关键分子Notch3/Hes1随纤维化程度的加重而表达升高，提示Notch基因可能参与了高脂诱导的肝纤维化的发生、发展。Zhu等[22]的研究发现，消融大鼠肝细胞的Notch信号，会降低mTorc1的稳定性，使SREBP-1的表达下调，导致肝细胞三酰甘油合成减少。此外，肝细胞分泌的磷酸化蛋白1的生成减少，可导致肝星状细胞中胶原蛋白和金属蛋白酶组织抑制剂1的表达下调，而这两种蛋白表达下调将有助于缓解纤维化。

黄颖而等[23]的研究表明，Notch基因可通过与转化生长因子-β(TGF-β)及Hedgehog信号通路相互作用，调控上皮细胞-间充质转化，导致肝纤维化的发生。高增法等[24]的研究发现，Notch 基因可通过多种机制促进肝细胞癌的发生、发展。Notch 基因表达升高可加速肝癌细胞增殖，加快细胞周期的进程，且能够抑制细胞凋亡。此外，Notch信号通路可使与肿瘤DNA复制、损伤和细胞周期相关的基因表达上调，进一步加快恶性肿瘤的进展。此外，Notch基因也可通过作用于细胞内的多条信号转导通路(如Notch信号通路)激活Wnt、TGF-β和核因子-κB (NF-κB) 通路，从而抑制抑癌基因的表达。然而，由于肝纤维化和肝细胞癌的致病因素复杂多样，Notch基因在NAFLD进展为肝纤维化、肝细胞癌的过程中的具体作用机制仍需今后开展研究以进一步阐明。

5 总结与展望

Notch基因与NAFLD之间的关系密切，但Notch基因参与NAFLD发生、发展过程的机制仍需进一步明确。Notch基因具有多种不同分型(如Notch1、Notch2、Notch3、Notch4等)，每种分型是否均参与了NAFLD的发生、发展过程，其作用是否有所不同，均需今后的研究进一步阐明。目前已知Notch基因与IR、脂质代谢以及肥胖有着明确的相关性，提示或许可以通过降低Notch基因表达来抑制Notch信号通路，从而改善IR，减少脂质积累，减轻肥胖，进而延缓或阻止NAFL进展为NASH、肝纤维化。目前研究多针对实验动物，尚未进行临床研究，且抑制Notch信号通路的药物对人体的不良反应也尚未明确，这可能是今后的研究方向。总之，Notch基因为NAFLD的治疗提供了一个崭新的药物靶点，有望成为NAFLD患者的福音。