自噬相关信号分子在非酒精性脂肪性肝病中的作用

贺晶霞， 安秀琴， 刘近春

1 山西医科大学 研究生院， 太原 030001； 2 山西医科大学第一医院 消化内科， 太原 030001

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)疾病谱包括非酒精性单纯性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，以及持续进展到肝纤维化、肝硬化甚至肝细胞癌[1]，是我国甚至全世界最常见的慢性肝脏疾病之一[2]，且年轻化、大众化趋势日益显著，已成为21世纪全球范围内重要的公共健康问题之一[3]。

NAFLD的发病机制最经典的是“二次打击学说”[4]，即以胰岛素抵抗(IR)为主的“第一次打击”和IR基础上发生的氧化应激、脂质过氧化为主的“第二次打击”。然而，近年来随着新的研究结果的不断涌现，该学说已不足以解释NAFLD复杂的发病机制，许多学者提出了较为全面的“多重平行学说”[5]，认为IR、脂代谢紊乱、炎症反应、自噬调节紊乱、遗传多态性等均参与了NAFLD的发生与发展，其中，细胞自噬与NAFLD的预后密切相关，是研究NAFLD不可或缺的重要机制。

1 自噬简介

自噬是生物体内一个高度保守的过程，一些受损的胞浆成分，如细胞器、蛋白质聚集物和细胞内病原体等，通过自噬系统被运送到溶酶体中降解，产生可供细胞自身重新利用的产物，借此实现细胞自身的代谢需求[6]。根据细胞底物进入溶酶体运输方式的不同，将自噬方式分为微型自噬、分子伴侣介导的自噬和巨型自噬三种主要类型[7]。巨型自噬也称自噬，是本综述中主要讨论的自噬方式，其过程包括[8]自噬小体的启动、囊泡成核、自噬体膜的扩张和延长、与溶酶体的关闭和融合以及囊泡内产物的降解，其中自噬小体在脂质代谢中具有一定功能[9]。当机体处于缺氧、应激、饥饿、高温、脂质过载[10]等情况下，细胞通过多种信号分子调节自噬水平，保护细胞不受进一步的破坏。

2 自噬与NAFLD

自噬在正常生理过程中发挥着“管家”的作用，可通过调节脂质代谢、改善IR、减少氧化应激、改善肝细胞损伤等途径[11]影响NAFLD的发生和发展。目前的研究认为自噬在脂质代谢中的确切作用仍然存在争议：自噬的激活大多被概念化为保护肝细胞免受损伤，如高脂饮食会显著增加NAFLD模型大鼠肝脏样本的自噬，在一定程度上保护肝细胞免受脂质损害[12]；但过度自噬可促进NAFLD肝脂肪变性的进一步恶化，如在NAFLD小鼠模型和NAFLD患者中，肥胖引起的肝脏脂肪变性通过干扰自噬小体与溶酶体的融合抑制自噬蛋白分解、干扰自溶酶体的酸化和清除促进疾病的进展[13]。但多数研究表明：使用药理学方法增强自噬已被证明可以减轻甚至逆转NAFLD的肝脏脂肪变性[13]。

3 NAFLD中可能的自噬调控机制

自噬是由多种细胞信号通路调控的高度复杂的细胞过程，细胞通路中涉及的信号分子是完成整个自噬过程所必需的，其中一磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)、转录因子EB(TFEB)、固醇调节元件结合蛋白1c(SREBP-1c)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、法尼酯X受体(FXR)、沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1)、沉默信息调节因子 3(SIRT3)、组蛋白赖氨酸去甲基化酶-成纤维细胞生长因子-21(FGF21-JMJD3)、单磷酸腺苷/蛋白激酶 A(cAMP/PKA)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)、蛋白激酶B(Akt)和Hedgehog(Hh)等信号[14]可能参与了NAFLD中自噬的调节。

3.1 AMPK信号 AMPK是哺乳动物细胞中高度保守的蛋白激酶[15],其激活可通过磷酸化多个下游底物来调节脂肪酸氧化并关闭合成代谢途径，进而保持机体能量水平[16]。AMPK在NAFLD中的主要机制为抑制肝脏脂质从头合成、增强肝脏中的脂肪酸氧化和促进脂肪组织中的线粒体功能完整性[17]。Zhao等[16]的研究表明：植物乳杆菌NA136能激活AMPK信号通路，通过mTOR抑制SREBP-1c信号转导，诱导肝细胞自噬；Brian等[18]的小鼠研究表明：海藻糖通过抑制葡萄糖转运抑制肝细胞对葡萄糖的摄取，导致功能性的饥饿样状态，激活AMPK信号，同样诱导肝细胞自噬，从而抑制脂质从头生成，促进脂肪酸氧化，改善肝脏脂质代谢紊乱及肝功能，减轻NAFLD和血脂异常。另外，通过二甲双胍靶向AMPK，也表现出良好的抗脂作用[19]。

3.2 mTOR信号 mTOR是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，存在于AMPK的下游[20]，受AMPK的负调节，是新陈代谢的中心调节器。Jung等[21]认为，自噬是由上游mTOR集中调控的，在营养丰富时，mTOR复合物1(mTORC1)可整合生长因子、能量状态、氧含量和氨基酸等细胞信号[22]促进合成代谢，同时阻断分解代谢，促进细胞的生长和增殖。在肝脏中，存在一种特殊类型的自噬即脂噬[23]，可通过将脂滴定位于自溶酶体来参与脂库的分解， mTORC1可有效地抑制脂噬和外周脂肪酸β-氧化，导致NAFLD的发生发展。靶向抑制自噬mTOR活性如他汀类降胆固醇药物[24]和利拉鲁肽等胰高血糖素样肽-1类似物[20]可诱导肝细胞自噬，改善肝细胞脂肪变性，可能是治疗脂肪肝的机制。

3.3 PPARα信号 PPARα在肝脏等脂代谢活跃的组织中高度表达，是脂质代谢的主要调节因子，其典型功能是介导脂肪酸氧化在禁食状态下的诱导[25]。PPARα缺乏增加了对NAFLD的易感性，研究认为：二苯乙烯苷[26]、 PPARα激动剂如非诺贝特、吉非罗齐[27]可通过显著增加肝组织中PPAR α的表达激活细胞自噬，促进甘油三酯分解，改善肝脏脂质代谢紊乱，抑制或延缓NAFLD的发生、发展。

3.4 TFEB信号 TFEB是一组自噬相关蛋白和溶酶体基因的主要转录因子[9]，在细胞器的起源和细胞代谢中起着关键的作用。TFEB可正性调控自噬和溶酶体基因的表达，促进自噬体和溶酶体的形成及融合，提高自噬通量，增强脂肪酸β氧化，降低脂肪沉积及血浆总胆固醇、甘油三酯、胰岛素和葡萄糖的水平，介导自噬的长期转录调控，防止肥胖和代谢综合征的发生发展[28]。在NAFLD患者的肝脏中，TFEB激活与脂肪变性严重程度之间存在显著的负相关，Kim等[29]的研究发现，NAFLD患者肝细胞核中的TFEB表达水平降低，通过药理学方法增强肝脏TFEB 的水平可以诱导肝细胞自噬，有效改善肝脏的脂肪变性。最近的研究[19]认为，地高辛、伊卡鲁霉素和盐酸阿列西定能促进TFEB核转位，改善NAFLD小鼠肝脏的脂肪变性。另外，NASH患者的临床试验评估认为，依折麦布激活TFEB也可以防止脂肪变性和肝细胞损伤，减轻NAFLD。

3.5 SREBP-1c信号 SREBP-1c是甾醇调节组装结合蛋白家族的成员之一，主要表达在肝脏和脂肪细胞中，其在转录水平上受上游胰岛素和mTOR信号通路的精细调控，从而调节其下游脂肪酸合成靶基因，维持肝脏脂代谢内环境的稳定，缓解NAFLD导致的脂毒性[30]。但其持续高表达会抑制自噬，引起肝细胞过多脂质堆积，在一定程度上加重NAFLD的疾病进程。Engin等[31]的研究表明：与正常肝脏相比，在人类NAFLD活检样本中发现了较高水平的核SREBP-1c蛋白。目前有研究[32]认为苦瓜可通过激活AMPK并导致肝脏SREBP-1c表达减少，通过增强自噬减少脂质合成，缓解NAFLD。

3.6 MAPK信号 MAPK根据其结构和功能主要分为三类：c-jun氨基末端激酶(JNKs)、细胞外信号调节激酶(ERKs)、p38促分裂原活化的蛋白激酶(p38MAPK)[33]。MAPK1/3和ERK1/2激活均能增强自噬，调节肝脂代谢[34]。JNK是胰岛素信号通路中的关键分子，可被氧化应激、游离脂肪酸和TNFα等多种因素激活介导失调的自噬调节[35]。Yan等[36]的研究表明：高脂饮食可诱导肝脏JNK1激活、自噬增加和胰岛素抵抗，通过药理学方法抑制JNK1的活化可抑制NAFLD大鼠的自噬并改善胰岛素信号转导，改善NAFLD。因此，我们认为选择性上调MAPK1/3和ERK1/2、下调JNK1活性能为治疗人类肥胖、胰岛素抵抗和NAFLD提供了一个潜在的药物靶点[12]。

3.7 FXR信号 FXR是核受体超家族中的一员，在肝脏和小肠中高表达，可通过多种途径参与脂质的合成、氧化、吸收和转运过程，保证机体脂质代谢的正常进行[25]。肠道FXR的激活可通过与MAPK通路中的JNK1/2、ERK1/2结合，抑制胆汁酸的合成从而间接抑制胆固醇和其他脂类的过度吸收，另外，FXR激活还可下调SREBP-1c表达，抑制脂肪生成，改善NAFLD肝脏脂肪变性[37]。有研究[24]认为，熊去氧胆酸可能通过FXR信号促进肝脏自噬，改善NAFLD。

3.8 SIRT1信号 SIRT1主要定位于细胞核，可通过改变酶、组蛋白和转录调节因子等多种分子的乙酰化状态调节自噬[38]。在肝细胞中，SIRT1信号受损与NAFLD的发病有关, Shen等[38]的实验表明：补充烟酰胺可通过激活SIRT1依赖的自噬，对抗饱和脂肪酸导致的NAFLD的脂毒性，可能是治疗NAFLD的一种选择。

3.9 SIRT3信号 SIRT3可以调节线粒体功能并特异性调控参与脂肪酸氧化、氧化磷酸化、酮体合成以及尿素循环的蛋白质的酶活性，在代谢稳态所需的组织协调中起到关键的作用[39]。Li等[40]的研究表明：在SIRT3敲除的小鼠肝脏中，自噬水平明显增强，而SIRT3的过表达使AMPK被抑制，从而激活mTOR，抑制自噬，加重肝脏中脂质的积累。因此，抑制SIRT3活性可通过增强自噬缓解NAFLD。

3.10 FGF21-JMJD3信号 JMJD3是肝脏自噬的关键表观遗传激活剂，也是空腹诱导的FGF21-JMJD3信号轴的一部分，能通过诱导脂噬和脂肪酸β氧化维持能量平衡，介导肝脏禁食反应， FGF21可通过自分泌/旁分泌方式激活自噬。在营养缺乏时，FGF21和JMJD3之间有一个前馈环路，激活肝脏的脂噬和线粒体脂肪酸氧化，Byun等[41]的研究表明：JMJD3的肝脏特异性下调导致脂肪肝，且在NAFLD患者中，肝脏FGF21-JMJD3自噬轴失调，JMJD3和自噬基因的表达降低。因此，调节FGF21-JMJD3自噬轴可能为治疗NAFLD提供一个选择[41]。

3.11 cAMP/PKA信号 PKA位于cAMP信号的下游，与自噬反应之间存在多个正反馈环和负反馈环[42]，可通过抑制AMPK、正反馈激活mTOR及调节MAPK信号参与自噬调节,导致自噬减少，加重NAFLD。Li等[43]的研究首次表明：虫草素可通过抑制PKA，从而抑制mTOR，诱导保护性自噬，减轻肝脏脂质堆积，是治疗NAFLD的理想候选药物。

3.12 PI3K信号 PI3K是细胞内脂质激酶家族的成员，是自噬小体形成的关键调节因子[44]，其活性低下会导致细胞内脂肪酸衍生代谢物增加[31]，有学者[45]认为：硫化氢可通过调节PI3K信号分子增强自噬，从而促进肥胖小鼠的抗氧化能力和脂质代谢，改善高脂饮食诱导的NAFLD。

3.13 AKT信号 AKT属于哺乳动物中保守的丝/苏氨酸蛋白激酶家族，是PI3K的关键下游靶点，也是PI3K通路的中心介体[22]，它通过磷酸化许多参与细胞存活、增殖、代谢和运动的底物发挥多种下游效应，PI3K活性降低后，AKT的磷酸化受到严重抑制，导致细胞内脂肪酸衍生代谢物增加[31]，mTOR是AKT下游的关键信号节点，AKT可激活mTORC1从而抑制自噬[22]，加重NAFLD的发生发展。

3.14 Hh信号 Hh是新近发现的肝脂代谢驱动因子之一，在肝脏脂质代谢中起重要作用。Hh损伤可影响mTOR信号，从而抑制氧化磷酸化和自噬，导致NAFLD等疾病[46]。NAFLD可进展为NASH以及肝纤维化，在NASH中，Hh信号通路的激活增强，目前Hh信号抑制剂已被建议用于治疗NASH相关纤维化[10]，也是多种癌症的临床治疗靶点[47]。

4 小结

NAFLD的主要表现是肝脏脂质蓄积、全身脂质代谢紊乱，治疗的主要目标是纠正脂质代谢紊乱。目前，针对NAFLD的治疗方法主要是改变不良生活方式[48]，尚缺乏安全特异有效的治疗药物。近年来越来越多的研究表明AMPK、mTOR、PPARα等众多自噬信号转导分子与NAFLD的发生、发展和预后密切相关，在NAFLD患者和动物模型中使用自噬药理激活剂已经显示出令人鼓舞的效果，调节自噬被认为是一种潜在的新的治疗方式。但是，自噬在疾病的不同阶段可能发挥相反的作用。在未来的研究中，应该确定最佳的靶向自噬治疗时间窗口，且更精准的识别体内自噬生物标志物和监测自噬通量是未来发展精准自噬靶向策略的重要一步，有望开发以自噬分子为靶点对其他类型的遗传性和获得性肝病有意义的新药物。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：贺晶霞负责收集文献，撰写论文；安秀琴负责修改论文；刘近春负责拟定写作思路、指导撰写文章、最后定稿及经费支持。