非酒精性脂肪性肝病发病机制研究进展

赵瀚东，杨 帆，詹 丽

1 甘肃中医药大学第一临床医学院(甘肃省人民医院)，甘肃兰州 730000；2 甘肃省人民医院 消化科，甘肃兰州 730000

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指除外乙醇和其他明确的肝损害因素所致的，以肝脂肪变性为主要特征的临床病理综合征，其疾病谱包括非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty live，NAFL)也称单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、脂肪性肝纤维化、肝硬化以及肝细胞癌[1]。随着肥胖和高代谢综合征的全球化流行，NAFLD 发生率逐年增加。研究显示全球NAFLD的患病率已达25.24%[2]，2019 年我国的一项研究显示全国NAFLD 患病率约29.2%，且处于增长状态，过去10 年增长了14%[3]。NAFLD 被认为是代谢综合征的肝表现，2020 年国际专家小组建议将NAFLD 更名为代谢相关脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease，MAFLD)[4]。目 前NAFLD 已成为我国第一大慢性肝病[1]，NAFLD的具体发病机制尚待探索。早期研究认为胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)导致的肝脂肪变性即为第一次打击，氧化应激和脂质过氧化等作用下肝细胞最终发生损伤、炎症、纤维化等病理改变形成第二次打击。如今被广泛认可的是基于“二次打击”学说提出的“多重打击”学说，包括脂毒性、线粒体功能障碍、内质网应激、脂肪组织功能障碍、炎性细胞因子以及肠源性内毒素等多重打击因素，该学说也为NAFLD 的发病机制提供了更为准确的解释[5]。目前临床中尚缺乏关于NAFLD 有效治疗药物，因此深入了解NAFLD 的致病机制、寻求有效的治疗靶点至关重要。

1 IR 与NAFLD

各种原因引起的胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降即为IR。IR 是一种在NAFLD 患者中经常存在的代谢异常，被认为是NASH 的发病机制以及肝病进展的主要决定因素之一[6]。研究表明，IR 时胰岛素受体底物-2(insulin receptor substrate 2，IRS-2)蛋白激活下调，而固醇调节元件结合蛋白1c(sterol regulatory element binding proteins-1c，SREBP-1c)上调，最终促使脂质从头合成表达增加，从而增加脂肪酸向肝的输送。同时，高胰岛素血症会抑制游离脂肪酸(free fatty acid，FFA)的β-氧化反应，进一步促进肝脂质的蓄积。IR 也可以通过介导清道夫受体CD36 以及氧化低密度脂蛋白对FFA 及游离胆固醇的吸收，从而促进肝中脂质的积累[7]。FFA 与IR 互为因果，FFA 会引发IR，这一过程主要通过FFA 下调IRS-1 信号，激活IKKβ/核因子-κB(nuclear factor，NF-κB)通路并诱导胰岛B 细胞凋亡而进行，同时IR 能够增加脂肪组织外周脂质的分解，导致FFA 释放增加进入肝[8]。由此可见，IR 在NAFLD发病机制中扮演着主要角色。

2 自噬与NAFLD

通过再利用受损的细胞器、细胞元件或细胞组分以维持细胞能量平衡即为自噬，这是一种细胞内普遍存在的自稳机制。自噬除了能够降解细胞器和蛋白质外，还能降解细胞中的脂质，因此把这种通过自噬途径对细胞内的脂质进行选择性降解的生理过程称之为脂噬[9]。这种特殊类型的自噬可起到维稳肝脂质平衡的作用[10]。在肝细胞中自噬的调节主要涉及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)的信号通路。mTOR 是主要的自噬负调控因子，它能够抑制自噬，调节肝脂质代谢。研究表明对自噬缺陷型小鼠进行高脂饲养会增加肝细胞内脂质沉积，给予自噬增强剂雷帕霉素可以激活自噬，进而减少肝细胞内脂质含量，改善胰岛素敏感度[11]，说明激活自噬能够改善肝脂肪变性。然而，自噬也会导致肝纤维化。肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSCs)与肝纤维化密切相关。研究表明诱导小鼠体内HSCs 活化时，自噬作用会增强，同样，在体外培养的HSCs 中也可以检测到含脂滴(lipid droplets，LDs)的双膜自噬小体结构，当采用自噬抑制剂后HSCs 活化明显减弱[12]。也有研究表明通过药理学作用能够激活过氧化物酶体增殖物激活受体α(peroxisome proliferator activated receptor α，PPARα)进而解除自噬的抑制状态诱导脂噬，促进肝纤维化[13]。说明自噬在NAFLD 不同阶段具有不同作用，针对肝纤维化阶段自噬对HSCs 的活化作用，选择一些抑制剂进行干预可能是一种潜在的治疗靶点。

3 肠道菌群与NAFLD

肠道微生物的数量约为人体细胞总数的10倍，其在调节人体免疫系统平衡、参与营养代谢等方面具有不可忽视的作用[14]。肠道菌群可能通过干扰胆汁酸代谢、影响食物胆碱转化、增加短链脂肪酸(short chain fatty acids，SCFA)的产生和吸收、改变肠通透性、产生细菌源性内毒素和内源性乙醇等途径参与NAFLD 的发生发展[15]。

肠道菌群与胆汁酸之间可以相互调控。一方面肠道菌群可以使结合胆汁酸转化为游离胆汁酸，涉及含有胆汁酸盐水解酶的肠道菌群如拟杆菌属、双歧杆菌属等，随后又可在7α脱羟酶菌群作用下转化为次级胆汁酸包括梭菌属和真杆菌属等。另一方面胆汁酸不仅通过直接调控肠道菌群的组成，还可以通过激活法尼酯X 受体(farnesoid X receptor，FXR)诱导一氧化氮合酶和抗菌肽基因表达，间接性抑制细菌过度生长及易位[16]。胆汁酸作为肠道菌群的代谢产物参与糖脂代谢等多种生理和病理过程的调控，这一过程的发生主要是通过胆汁酸结合FXR 和G 蛋白偶联胆汁酸受体(Takeda G-protein-coupled receptor 5，TGR5)进行。FXR 激活可能会诱导AMP 活化的蛋白激酶(protein kinase，AMPK)、乙酰辅酶A 羧化酶、肉碱棕榈酰转移酶1α 表达增加，促进脂肪酸氧化，最终实现其降脂作用[17]，也会诱导肝成纤维生长因子21 的表达和分泌，促进脂肪组织对葡萄糖的摄取[18]。给予FXR 激动剂后小鼠高胆固醇血症得到了改善，脂质合成被抑制，肝的炎症反应减轻，延缓了NAFLD 的进展[19]。激活TGR5 可以促进肠上皮细胞分泌胰高血糖素样肽-1(glucagon like peptide 1，GLP-1)和多肽氨基酸，起到改善糖耐量的作用[20]。以上说明胆汁酸及其受体在NAFLD 发病中有重要作用。肠道菌群对NAFLD的影响则是通过对胆汁酸的调控而实现的。

脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是革兰阴性菌细胞壁的成分，其不仅能够通过Toll 样受体4 刺激炎性细胞因子如白细胞介素-6、肿瘤坏死因子-α 的释放引起肝损伤，而且还能促使炎症因子的抑制因子表达增加形成IR[21]。LPS 也能通过识别其结合蛋白(lipopolysaccharide binding protein，LBP)参与NAFLD 的发病，研究表明LBP 与IR 和血脂异常有关，NAFLD 或NASH 患者的LBP 水平增多[22]。小鼠LBP 基因敲除后其脂质代谢较前改善且NAFLD 多种病理特征得到了缓解，说明LBP 同样在NAFLD 的发展中扮演着重要角色[23]。

肠道菌群可以将肠道内不可消化的碳水化合物分解为SCFA[24]。SCFA 可激活脂肪细胞及肠内分泌细胞中G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor，Gpr)如Gpr41、Gpr43，二者激活可刺激肽-YY 和GLP-1 分泌，减少能量摄入[25]。也能通过激活PPARγ，参与肝糖脂代谢，增加机体对胰岛素的敏感度，改善肝脂肪变性[26]。PPARγ 基因缺失的小鼠表现出SCFA 对肝脂肪变性抑制作用消失[27]。提示SCFA 对NAFLD 具有潜在的治疗价值。膳食中的胆碱、肉碱等首先被肠道菌群代谢为三甲胺，随后在肝黄素单氧化酶3 作用下转化为氧化三甲胺，氧化三甲胺通过激活NF-κB 通路、抑制肝FXR 信号从而促进肝脂肪变性及肝炎症反应发生[28]。此外，肠道菌群失调也会促使内源性乙醇产生增加，乙醛作为乙醇代谢物会干扰肠道紧密连接蛋白功能，对肠道杯状细胞产生细胞毒作用，损伤肠黏膜屏障功能，最终造成肝损伤[29-30]。

4 遗传因素与NAFLD

目前发现Patatin 样磷脂结构域蛋白质3(patatin-like phospholipase domain-containing protein 3，PNPLA3)、跨膜蛋白6 超家族成员2(transmembrane 6 superfamily member 2，TM6SF2)、葡萄糖激酶调节蛋白(glucokinase regulator protein，GCKR)等多态性基因与NAFLD 的发病进展和严重程度相关性最高。作为一种与遗传－代谢－环境相关的疾病，遗传因素参与NAFLD 的发生发展。研究表明PNPLA3 基因型(rs738409，I148M)与肝脂质含量和NAFLD 严重程度呈正相关[31]。可能是因为PNPLA3-I148M 会抑制TG 的脂解，从而导致TG 的堆积[32]，PNPLA3-I148M 突变体可能是通过激活HSCs 从而促进肝纤维化和炎症发生[33]。沉默小鼠的TM6SF2 基因表明缺乏TM6SF2 会加重肝脂肪变性和肝损伤[34]。GCKR rs780094 是与NAFLD 发生发展紧密相关的单核苷酸多态性位点之一，NAFLD 患者GCKR 基因rs780094(C>T)多态性与肝纤维化的严重程度和血清高水平的TG 密切相关[35]。

非编码RNA(non-coding RNA，ncRNA)和LDs相关蛋白也参与了NAFLD 的形成。以微小RNA(microRNA，miRNA/miR)、长链非编码RNA(long non-coding RNA，lncRNA)和 环 状RNA(circular RNA，circRNA)为主的ncRNA 可能在NAFLD 的启动和发展中发挥调节作用，这些ncRNA 虽然不编码蛋白质，但仍会影响基因表达。研究发现miR-29a 在NAFLD 中表达上调，可以负调控沉默信息调节因子2 相关酶类1 的表达，促进脂质沉积于肝细胞，提示miR-29a 可能对NAFLD 的检测及治疗具有潜在价值[36]。miR-29a 和miR-122 不仅可以调节IR，还可能是NAFLD 非侵入性诊断的标志物[37]。lncRNA MALAT1 可能会促进肝细胞炎症和纤维化的形成，这一过程主要与MALAT1 可以上调趋化因子配体5 的表达有关[38]。同样当lncRNA HULC 被抑制时，丝裂原活化蛋白激酶信号通路也会被抑制，最终可明显改善肝纤维化和肝细胞凋亡程度[39]。说明lncRNA MALAT1和lncRNA HULC 可能具有改善NAFLD 纤维化的潜在靶点。circRNA 则是通过调控肝脂肪酸β 氧化、脂质合成、HSCs 活化、改善IR 等参与NAFLD 的发生、发展[40]。Perilipin(PLIN)蛋白家族是脂滴表面含量最多的一种可磷酸化蛋白，能与脂滴特异性结合，其家族包括5 种蛋白即Perilipin1～Perilipin5。研究显示PLIN5 过表达能增加肝细胞内脂质沉积，小鼠肝脂肪变性和纤维化程度可通过对肝PLIN5 特异性敲除得到缓解[41]。采用反义寡核苷酸干扰高脂饮食喂养C57 小鼠的PLIN2，会在增强肝胰岛素敏感度的同时降低肝TG 水平[42]。以上研究表明PLIN2 和PLIN5 可能是治疗NAFLD 的潜在靶点。另一种新型肝细胞特异性脂滴相关蛋白17β-羟基类固醇脱氢酶13(HSD17B13)也参与肝细胞脂质合成。研究表明在腺病毒感染的基础上，肝中HSD17B13 过表达会使SREBP-1c 和脂肪酸合酶表达上调诱导脂肪变性，TG 水平升高增加脂质蓄积[43]。而硬酯酰辅酶A 去饱和酶1(stearoyl-CoA desaturease1，SCD1)作为SREBP-1c 下游靶基因表达却是降低的，SCD1 作为单不饱和脂肪酸合成的关键酶，其下调可以促进丝氨酸棕榈酰转移酶表达上调，催化棕榈酰辅酶A 和丝氨酸合成神经酰胺，而神经酰胺会促进活性氧(reactive oxygen species，ROS)产生增加，激活内质网应激，促进肝细胞凋亡，产生脂毒性，增加脂肪肝形成的机会[44]。肝X 受体的激活也会通过SREBP-1c 诱导HSD17B13 表达，同样也会促进脂肪肝的形成[45]。以上说明HSD17B13 通过多种途径参与NAFLD 的形成。但也有研究表明，即使在HSD17B13 基因敲除的小鼠中也会通过其他机制促进脂肪变性包括脂肪酸合酶和SCD1 的增加[46]。说明无论是HSD17B13过表达或敲除都会激活脂肪酸合酶，促使肝TG 合成增加，导致脂质代谢紊乱引起NAFLD，对于上述这种矛盾结果的具体机制尚待探究。

5 脂毒性与NAFLD

在多种脂质中并非所有脂质都有脂毒性，如TG 和含有不饱和双键的FFA 对脂毒性物质诱发的肝损伤具有保护作用。相反，饱和游离脂肪酸如棕榈酸和硬脂酸以及它们的代谢物溶血磷脂酰胆碱、胆汁酸和神经酰胺等却表现出脂毒性[47]。脂毒性物质能够激活氧化应激、内质网应激、细胞死亡、炎症等病理反应导致NAFLD 的发生发展。

氧化应激可使肝脂肪变性向脂肪性肝炎发展，肝细胞中非酯化游离脂肪酸大量聚集时，会促使线粒体氧化反应使ROS 增加，ROS 产生超过抗氧化因子(如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶等)清除能力时，便会导致氧化应激，ROS 也会引起脂质过氧化，进而导致炎症反应和HSCs 的激活，促进肝纤维化的发生[48]。抗氧化因子能力减弱也与NAFLD 相关，过氧化氢酶敲除小鼠更容易发生肝细胞脂质沉积[49]，说明氧化应激损伤和抗氧化剂的减弱或许可以为NAFLD 的治疗提供新的靶点。内质网是钙储存、碳水化合物代谢、蛋白质合成和折叠、脂质和类固醇合成的主要场所，这些过程中的任何不平衡都可能导致内质网应激，从而通过激活3 个内质网膜结合的传感蛋白即蛋白激酶样ER 激酶、肌醇需求酶1α 和激活转录因子6，启动未折叠蛋白应答反应(unfolded protein response，UPR)可以恢复内质网功能[50]。内质网应激状态建立的UPR 是处理应激状态、降低内质网负荷的一种保护机制，当脂质和ROS 等持续刺激时，这3 种跨膜蛋白介导的信号通路可激活细胞炎症和凋亡的发生，从而促进肝脂肪变性的发展[51]。肝细胞凋亡是NAFLD 主要发病机制之一，胆固醇脂毒性与NAFLD 密切相关，内质网中胆固醇蓄积会引起内质网应激，继而导致肝细胞凋亡，研究表明α-亚麻酸植物甾醇酯能够改善细胞凋亡从而发挥对NAFLD 的改善作用[52]。肝炎症是NAFLD 的一个重要组织学标志。脂毒性诱发的NAFLD 炎症是一种无菌炎症，当脂毒性造成肝细胞的应激、损伤和死亡时便会形成这种炎症。脂毒性诱发的NAFLD 炎症包括两方面，一方面是通过诱导肝细胞死亡，进而由Kupffer 细胞等先天免疫细胞介导的炎症反应；另一方面是具有脂毒性的脂质导致肝细胞损伤或死亡后可促使细胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)释放，从而诱导巨噬细胞活化引发炎症反应的发生[53]。

6 EVs 与NAFLD

EVs 是一种携带有蛋白质、DNA、RNA、脂质、代谢物等，由细胞分泌到细胞外基质的纳米级囊泡[54]。EVs 依据大小、生物起源可分为3 类，即外泌体、细胞微泡和凋亡小体[55]。EVs 的主要生物学作用是细胞间通讯，通过其传递的具有生物活性的物质可以调节靶细胞病理生理功能，如蛋白表达、细胞增殖分化和免疫反应等[56]。研究表明，EVs 参与NAFLD 的发病，但具体机制尚待探索，结合相关研究可概括为以下两点：1)肝细胞在脂毒性物质作用下释放EVs，进而促进肝局部巨噬细胞活化，加重肝细胞的炎症和纤维化；2)其他器官和组织细胞来源的EVs 如脂肪细胞来源EVs 可能进入肝，调节与代谢、炎症和纤维化相关的信号通路，参与NASH 的形成[55]。EVs 携带有蛋白质、RNA 等与疾病相关的特异性生物分子，同时EVs 也参与疾病进展，表明其可以作为NAFLD 的非侵入性标志物和治疗干预的靶点[57]。

7 结语

随着NAFLD 的发生率逐年增加，人们对NAFLD 及其带来的危害越发重视，但NAFLD 的发病机制极其复杂且是多因素共同影响的结果。目前临床中尚缺乏针对NAFLD 的有效治疗药物，因此探索NAFLD 的具体发病机制从而为临床提供有效的治疗靶点至关重要。多重打击学说提出的多种调控因子和潜在的分子机制，解释了NAFLD的发病机制，也为其治疗提供了新的靶点和理论依据，但有些机制尚不完全清楚，因此还需进一步探索。