非酒精性脂肪性肝病发病机制的研究进展

王银银 李鹏

(1.贵州医科大学神奇民族医药学院 ,贵州 贵阳 550000；2.贵阳市公共卫生救治中心，贵州 贵阳 550000)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是指除酒精以外其它多因素参与的慢性代谢性疾病，病因包括饮食、代谢、遗传、肠道微生态及炎症等引起的以肝脏损伤为主要表现的代谢综合征。该病不仅会影响肝胆等消化系统，还与胰岛素抵抗、脂肪代谢紊乱、血脂紊乱、血液系统等疾病密切相关[1-2]。据统计显示，我国NAFLD发病率约为15～20% ，欧美等发达国家NAFLD发病率则在20%以上[3]，且发病率还在不断的攀升。在NAFLD 的众多发病机制中，最早的经典“二次打击”学说由 Day 和 James 在1998 年提出的。“初次打击”是指在长期高脂、高热量饮食，久坐、缺乏运动等因素诱发脂质代谢紊乱及胰岛素抵抗(Insulin resistance，IR)，其中IR是造成肝细胞损伤的重要环节[4]。“二次打击”学说认为当肝细胞持续聚集大量脂质时，线粒体β氧化加速产生大量活性氧自由基( Reactive oxygen species ROS ) ,引起氧化应激、炎性因子聚集等一系列炎性改变，继续发展为NASH 。近些年，随着对NAFLD的研究深入，“多重打击”学说更有说服力。NAFLD的发病机制涉及肠道微生态、炎性因子的聚集、自噬、脂肪组织功能异常、线粒体功能异常、脂毒性、内质网应激等机制，它们之间相互协同及相互叠加，导致肝细胞的损伤，最终发展为肝硬化、肝癌及终末期肝衰竭。本文对NAFLD发病机制进行综述，以便更好地了解影响NAFLD发病及进展的因素。

1 肠道微生态

肠道微生态是近些年研究的热点，关系着人体的健康以及许多疾病的发生发展，包括NAFLD。

1.1肠道屏障 早在1972 年，美国微生物学家最早提出肠道微生态这一概念，经过多年的发展认为肠道微生态其实是由人体肠道微生物稳态与人体内环境稳态相互影响构成的有机整体。两者之间存在三大屏障。如微生物间的数量比例构成的生物屏障、肠道腺体分泌的化学屏障、及肠道内皮细胞的完整性构成物理屏障，这三个屏障之间相互作用、相互影响共同参与维持机体的动态平衡。而在普通人的肠道内有1 000-1 500多种微生物，以厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌。这些肠道微生物则具有调节免疫、修复肠粘膜上皮等功能，甚至有些微生物还具有影响脂代谢和调控脂肪储存相关基因的表达。NAFLD患者和健康人的粪便比较，菌群的构成具有明显不同。NAFLD 与肠道菌群的联系值得认真研究。而肠道上皮细胞紧密连接构成物理屏障是紧密封闭，是阻止肠道微生物、及其代谢产物进入肝脏血液循环的重要屏障[5]。该屏障由肠上皮细胞间的连接构成，其连接方式包括紧密连接、贴壁连接、桥粒连接和缝隙连接，其中紧密连接发挥主要作用。当肠道屏障功能降低时，导致肠道细菌移位，大量细菌进入肝脏，刺激肝脏释放炎性因子，诱发NAFLD。

1.2肠-肝轴 肝脏通过门静脉收集来源于肠道70%～80%的血液，因此肠道中的细菌、细菌代谢物可通过门静脉循环到达肝脏,引起肝脏一系列病变[6]。长期高糖、高脂饮食可能导致肠道微生态的功能紊乱，诱发肠黏膜物理屏障、化学屏障结构改变，从而增加肠道的通透性，来自肠道的病原微生物通过肠上皮的紧密连接被树突状细胞识别，与脂多糖(Lipopolysaccharide，LPS)、肽聚糖等通过Toll样受体( Toll-like receptor，TLR )刺激细胞因子和趋化因子进入门脉循环，损伤肝细胞，激活Kupffer细胞、肝星状状细胞等，促进肝细胞外基质沉积及炎症损伤。TLR4( Toll-like receptor 4 TLR4)是Toll样受体的主要受体，是非酒精性肝病炎症中的关键因子[7-8]。产生的促炎因子可激活TLR4导致肝细胞的损伤。另外，游离脂肪酸中的棕榈酸和油酸通过TLR4 作用于巨噬细胞导致炎症因子的释放[9]。此外肠道细菌分泌的脂多糖诱导 TLR4 的活化，激活核因子NB-kB( nuclear factor -kB )信号通路促进IL-1β(Interleukin 1β)、TNFα(Tumor necrosis factor-α)、IL-6 (Interleukin 6)等炎性因子的分泌，导致肝细胞损伤，促进NAFLD 发展。脂多糖结合蛋白不仅参与了脂多糖的识别，也与血脂异常、胰岛素抵抗有关。研究发现，在基因敲除脂多糖结合蛋白的小鼠模型中观察到中脂质代谢紊乱得到改善，多种病理生理指标得到恢复[10]。这说明在NAFLD 的发展过程中，脂多糖结合蛋白扮演重要角色。

1.3肠道微生物-胆汁酸轴 肝脏通过胆汁的排泄影响肠道菌群的动态平衡，还参与机体的能量代谢。原发性胆汁酸主要由肝细胞分泌产生，是胆汁的重要组成部分，储存于胆囊中，饮食后经胆管释放到小肠中，在肠道中被细菌分解代谢成为次级胆汁酸，经门静脉重吸收，大部分进入肝脏进行再循环。部分次级胆汁酸在血液循环中充当信号分子。在肠道中约75%的胆汁酸经经典途径合成，其中细胞色素P450胆固醇7a羧化酶为限速酶催化产生胆汁酸，该酶合成及表达受肠道菌群的影响，因此胆汁酸的合成受肠道菌群的调控。胆汁酸不仅促进肠道脂肪、脂溶性维生素消化吸收，还作为分子信号通过法尼醇 X 受体( farnesoid x nuclear receptor,FXR) 介导能量代谢,从而降低血脂水平[11]。FXR也可以通过过氧化物酶体增殖激活受体( Peroxisome proliferator- activated receptor-α ，PPARa )的表达来调节脂质、葡萄糖的代谢，参与细胞增殖、细胞凋亡及细胞炎症反应[12-13]，研究发现，PPAR影响 NAFLD的发生发展，主要是通过调节脂肪酸代谢与转运、胆固醇代谢、炎症反应来实现的[14]。

以上研究说明，肠道菌群失调、菌群移位及胆汁酸代谢紊乱对NAFLD 的影响不是独立因素，其影响因素之间相互作用，共同促进NAFLD的发展。

2 自 噬

自噬(autophagy)是指在真核生物中细胞吞噬自身蛋白或细胞器并使其包裹进入囊泡，经溶酶体降解这些吞噬物质，从而实现细胞代谢和更新的过程，是细胞应对各种如缺氧、营养缺乏等应激的自我保护机制，对维持细胞内环境稳定及细胞代谢存意义重大。自噬分为：分子伴侣介导自噬、巨自噬及微自噬三种。目标是维持细胞内环境动态平衡。当细胞受内外各种因素的刺激诱发细胞内功能紊乱时，可导致自噬过度或不足均可引起疾病的发生，例如脂质代谢障碍性疾病[15]、神经退行性疾病[16]、癌症[17]、炎性疾病[18]等均与自噬密切相关。在NAFLD的发病过程中自噬也发挥重要作用。

2.1自噬与脂质代谢 肝脏是脂质代谢的重要场所，脂肪酸在肝细胞生成甘油三酯及胆固醇酯，缓解脂肪酸对肝细胞的损伤[19]，内质网是发生该反应的主要场所，持续聚集的甘油三酯及胆固醇酯在内质网双层膜之间透明镜状的微区域内沉积，最终扩张成为独特的球状细胞器——脂滴。在NAFLD前期，自噬主要是通过降解肝细胞内的脂滴，缓解肝脏脂肪样变。但在NAFLD后期，自噬被过度激活，导致肝细胞损伤进一步加重。目前研究已证明自噬与NAFLD的关系，研究人员用小干扰RNA诱导的自噬调节关键蛋白Atg5的下调处理肝细胞，结果显示细胞中自噬相关蛋白含量升高[20]。此外，另一项研究显示，免疫荧光成像系统检测到自噬关键因素与脂滴关系密切。

2.2自噬与炎症反应 有文献报道，在NAFLD发病过程中，内毒素诱导P38丝裂原活化蛋白激酶活性增加，该蛋白激酶有促进细胞自噬加强，去除炎症因子，控制炎症反应自噬减弱[21]。在炎性细胞中，LPS诱导NF-κB依赖的泛素结合蛋白P65的表达，激活自噬，抑制炎性小体的活化。核因子κB 与炎症反应、免疫应答、细胞增殖及凋亡密切相关，在一般情况下NF-κB与I-κB抑制蛋白非共价紧密结合，处于非活化状态，当细胞因子、脂多糖、蛋白激酶等导致NF-κB与I-κB抑制蛋白解离，NF-κB转入核内与目的基因结合，激活自噬。自噬缺陷的NAFLD中，炎症的负反馈机制被破坏，炎症反应加重，促进疾病的进展[22]。以上均说明自噬与NAFLD发生、发展密切相关，如果以自噬为靶点，人为的干涉和设计，有望为NAFLD的治疗与预防提供重要的依据。

3 脂肪组织异常分泌

脂肪组织不仅是能量储存与代谢的场所，同时还具有庞大的内分泌功能。在肥胖、代谢综合征及胰岛素抵抗时，脂肪组织分泌的IL-6、TNFα、IL-β等炎症因子能力增加，诱发脂肪慢性炎症反应，并通过血液运输作用于肝细胞，促进肝脏的糖、脂肪代谢紊乱，并诱发及加重NAFLD[23]。脂肪组织分泌的瘦素( leptin，LEP) 、脂联素( adiponectin，ADPN)和神经调节蛋白(neuregulin，NRG)4也在NAFLD中发挥重要作用。

3.1瘦素 LEP是由脂肪组织、血管内皮细胞等分泌的多肽类激素，其分泌的多少与脂肪组织的含量呈正相关[24]，还可以通过神经系统传导降低食欲，减少细胞中游离脂肪酸的含量。LEP在NAFLD中有双重作用，在NAFLD早期，LEP可通过抑制肝脏的从头合成途径来减轻肝脏细胞的脂肪样变性，减轻NAFLD的发生，但在疾病的进展期，具有促进炎症发展，加重肝脏纤维化的程度，促使疾病的进展的作用[25]。

3.2脂联素 ADPN 也是脂肪细胞分泌的多肽类蛋白质分子，与瘦素相反，它的分泌随组织脂肪含量的增加而分泌减少。ADPN不仅参与糖类、脂质代谢调节及胰岛素敏感性的调节[26]，还具有抗炎和抗动脉粥样硬化的作用[27]。由于脂联素与肿瘤坏死因子-a(tumor necrosis factor-a，TNF-a)有相似的结构，故ADPN含量增加能增强与肿瘤坏死因子受体竞争结合的能力，达到延缓TNF-a在NAFLD中促进炎症反应，间接保护肝细胞损伤的作用。ADPN含量的增加可延缓TNF-a在胰岛素抵抗中的作用，胰岛素抵抗引起机体胰腺β细胞分泌过量的胰岛素而出现高胰岛素血症，高胰岛素血症促进外周脂肪组织的分解，细胞内脂质大量堆积导致脂肪变性。减轻胰岛素抵抗在NAFLD的作用，可延缓NAFLD的进展。因此，血清中的ADPN水平的下降有促进NAFLD的发生发展[28]。

3.3神经调节蛋白4 NRG4 是最近发现的新型脂肪因子，人体棕色脂肪组织含量最丰富，通过改善胰岛素抵抗、糖耐量异常等方面发挥重要作用。NRG4可降低单纯性脂肪肝向非酒精性脂肪性肝炎发展的几率。具体机制是通过增加肝细胞死亡负性调节蛋白(cFLAR)的稳定性来降低肝细胞的调亡[29]。此外，NRG4 通过增加组织对葡萄糖的摄取和抑制巨噬细胞浸润来提高胰岛素的敏感性。这些生理功能与NAFLD密切相关，其具体的生物学作用还有待进一步深入研究。

4 线粒体功能异常

线粒体存在于真核细胞中两层膜包被的细胞器，以其致密的基质和双层膜结构为特征，功能主要有协调细胞能量代谢，维持细胞生命活动，参与细胞周期的调控，携带自己的脱氧核糖核酸编码呼吸链中必需蛋白。线粒体功能异常可导致肝脏代谢紊乱，肝脏细胞的损伤，引发炎症反应，促进NAFLD的发生、发展。

4.1线粒体氧化应激 线粒体受损或功能紊乱，引起线粒体清除功能不足，导致大量的活性氧类物质(Radical oxygen species，ROS)聚集，肝细胞发生脂肪样变，进展为NAFLD。该过程涉及腺苷单磷酸活化蛋白激酶(AMP-actived protein kinase AMPK)信号通路活化[30]，活化的AMPK提高脂质代谢相关酶类活性，加快脂质分解代谢氧化供能。AMPK以磷酸化的形式提高下游线粒体能量代谢率，也可以通过抑制脂肪酸合成酶、乙酰辅酶A羧化酶活性减少脂质的合成，抑制过多的脂质沉积肝细胞中[31]。研究发现，线粒体功能障碍时，线粒体中ROS含量增加，通过苹果渣多糖可有效清除线粒体中ROS，改善线粒体的抗氧化应激能力，增加ATP的生成，延缓NAFLD的炎症反应程度[32]。

4.2线粒体脂质代谢异常 脂肪酸氧化主要在线粒体中进行，当线粒体脂肪酸氧化功能障碍时，可导致肝细胞损伤，引起NAFLD的进展。线粒体 3-磷酸甘油脱氢酶(Mitochondrial glycerol-3-phosphate dehydrogenase,mGPDH) 在脂质代谢过程中发挥关键作用，mGPDH的降低和缺乏会加剧脂肪的形成和甘油三酸酯堆积，诱导肝细胞脂肪变的发生[33]，高脂饲养的小鼠脂肪肝样变的模型中 ，mGPDH 的减少诱导内质网的应激，导致肝脂肪样变，该机制主要是通过抑制亲环素蛋白 D 泛素化而诱导内质网应激增强导致[34]，亲环素蛋白 D 基因与器官缺血再灌注损伤、氧化应激等病理生理过程密切相关,干预细胞凋亡及坏死等细胞死亡过程。

总而言之，线粒体损伤会引起呼吸链功能异常、脂肪酸氧化异常、ATP 生成不足、ROS 过度生成等，同时呼吸链功能异常、脂肪酸代谢紊乱、氧化应激异常、ATP 生成不足等会再次造成线粒体的二次损伤。这些病理变化互相影响、互相促进，加剧肝细胞损伤，形成恶性循环促进NAFLD的进展。

5 脂毒性学说

NASH的发生以单纯性脂肪肝为发病基础，决定单纯性脂肪肝向NASH发展的关键因素包括细胞中脂质的种类与蓄积量相关。其中并非所有的脂质都具有脂毒性，因此蓄积的脂质种类尤为重要，能引起细胞损伤的这些脂质及其代谢物称为脂毒性物质。脂毒性是指持续高浓度的脂质及代谢物在非脂肪组织中过度沉积，造成该组织的损伤的毒性作用[35]。当肝细胞中持续升高的脂毒性物质超过肝细胞的转化及运输的能力时引发肝细胞损伤加重，病情进一步恶化。

总之，胰岛素抵抗导致血浆中游离脂肪酸显著增加，肝细胞内超负荷的脂肪酸氧化导致线粒体损伤产生大量ROS，引起内质网应激、氧化应激、炎症反应等，游离脂肪酸带来脂毒性一系列效应在NASH发展中起重要作用，驱动着病情进一步发展。