POPs调控肝内脂肪酸从头合成相关分子的研究进展*

赵子轩，王晓珂，朱 颖 综述,吴启运，赵新元 审校

(南通大学公共卫生学院，江苏南通 226019)

持久性有机污染物(persistent organic pollutants，POPs)是一类具有高毒性、亲脂性和生物蓄积性的环境有害物质，其应用广泛，但通常难以降解，可通过食物链在体内蓄积。肝脏作为主要的代谢场所，是POPs作用的重要靶器官。近年来，多项研究支持POPs具有较强的毒性，其暴露与人群肝脏相关疾病的发病也密切相关。肝脏脂肪酸代谢紊乱是多种肝脏疾病(如脂肪肝、肝硬化、肝癌等)的前期变化，是POPs诱导肝脏毒性的关键机制[1]。正常肝脏通过循环脂肪酸的摄取、肝内脂肪酸从头合成、脂肪酸氧化(fatty acid oxidation，FAO)和极低密度脂蛋白(very low-density lipoproteins，VLDL)的输出这4个关键环节来维持脂肪酸代谢的相对稳定[2]。

在POPs暴露下，生物体肝脏脂肪酸合成与分解平衡被打破，其通过上调脂肪酸合酶(fatty acid synthase，FASN)等的表达，增加了肝内脂肪酸从头合成，长期会导致甘油三酯(triglyceride，TG)蓄积和肝损伤。因此，肝内脂肪酸从头合成对于脂肪酸代谢的稳定至关重要，它的增加可引起高甘油三酯血症。非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)患者肝脂肪酸含量的增加也主要归因于肝内脂肪酸从头合成[3-4]。乙酰辅酶A(Acetyl-CoA,乙酰COA)可通过肝内脂肪酸从头合成过程合成新的脂肪酸，具体过程为：乙酰COA在乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase，ACC)作用下转化为丙二酰辅酶A，丙二酰辅酶A经FASN转化为棕榈酸酯，其再经过去饱和，延伸和酯化等加工过程，最终转变为TG的形式储存。因此，增加肝内脂肪酸从头合成会产生过多的脂肪酸，进而导致肝脂肪变性或高甘油三酯血症，甚至脂肪性肝炎[5]。

肝内脂肪酸从头合成受多种转录因子调控，其中主要是固醇调节元件结合蛋白-1c(sterol regulatory element-binding protein-1c,SREBP-1c)和碳水化合物反应元件结合蛋白(carbohydrate response element-binding protein,ChREBP)[6]。目前，POPs对肝内脂肪酸从头合成的调控也主要围绕着这2个转录因子展开。此外，也有文献支持POPs对肝内脂肪酸从头合成中的2个关键酶(ACC和FASN)也有影响。本文主要阐述了POPs对上述4个分子的调控。

1 POPs对SREBP-1的调控

SREBP-1分为SREBP-1c和SREBP-1a异构型，SREBP-1c在肝脏表达较高，是调节肝内脂肪酸从头合成的关键转录因子。SREBP-1c前体蛋白需被切割后方可形成成熟的核转录因子[7]。在肝细胞或小鼠过表达成熟形式的SREBP-1c可以激活脂肪酸生成途径，进而诱导脂肪变性；反之，缺乏SREBP-1c的小鼠不能在进食状态下表达脂肪酶或进行TG合成[3]。

双酚A(bisphenol A,BPA)是一类常见的POPs，较多研究已证明BPA作用可引起胰岛素抵抗，胰岛素在与受体结合后激活胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)，其通过磷酸化作用可以增加磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase,PI3K)及其下游基因AKT[又称蛋白激酶B(protein kinase B,PKB)]的表达。最终AKT 通过抑制mTOR的负调节因子结节性硬化症复合体1/2(tuberous sclerosis complex 1/2，TSC1/2)来激活mTOR途径[8]。有相关研究进一步表明S6激酶1(S6K1)可作为mTOR的下游分子调节SREBP-1c并诱导其靶基因ACC、FASN的表达来影响脂肪酸的合成。ZHOU等[9]研究发现，肝脏X受体α(liver X receptor α，LXRα)可作为转录因子参与肝内脂肪酸合成。S6K1可直接磷酸化修饰 LXRα来促进其反式激活。在LXRα缺陷小鼠和siRNA介导LXRα的肝细胞中，SREBP-1c、FASN 和 ACC1都显示出了下调变化。BPA对于肝内脂肪酸从头合成的影响，多是作用生物体，产生胰岛素抵抗，而后激活IRS-1，增加了PI3K/AKT的磷酸化修饰，以此来抑制负调节因子TSC1/2，激活mTOR通路。下游分子S6K1、LXRα受到mTOR通路的正性调控，被上调的S6K1、LXRα可以增加SREBP-1c、ACC、FASN的表达来影响脂肪酸的合成。此外， miR-192在脂肪酸代谢过程中也发挥重要作用，有研究证明 miR-192 可以直接负性调控 SREBP-1。当BPA暴露可以抑制miR-192，这可导致子代肝脏中的脂肪酸合成基因表达上调和脂质蓄积[10-11]。 GUO等[12]发现，多数污染物暴露后诱发的肝脂肪变因性别不同表现出差异，与雄鼠不同，雌鼠在暴露于菲(phenanthrene，Phe)后，SREBP-1 mRNA表达明显上调，更容易导致脂肪酸合成增多，脂肪堆积。LXRα可以作用于SREBP-1c的启动子区域对其正性调控。COCCI等[13]发现多环芳烃(PAH)也可以上调肝细胞中SREBP-1c的表达，涉及的机制是LXRα的基因表达上调。

2 POPs对ChREBP的调控

在肝脏中，ChREBP可将过量碳水化合物转化为脂肪进行储存，长期为人体供应能量需求[14]。ChREBP主要调控几种碳水化合物相关的肝脏酶的表达，在葡萄糖代谢、脂肪酸的合成、组蛋白的修饰过程中发挥重要作用。需要注意的是，SREBP-1c和ChREBP可以在糖酵解和脂肪酸合成相关基因的表达调控中发挥协同作用。SREBP-1c通常介导胰岛素诱导脂肪酸合成相关基因的表达，而ChREBP通常以胰岛素非依赖性的方式介导糖酵解基因和脂肪酸合成基因的表达调控。ChREBP基因转录活性取决于其他辅因子和转录因子共存条件，如核受体的成员家族的肝细胞核因子-4(hepatocyte nuclear factor-4，HNF-4)、LXR、FXR或甲状腺激素受体(TR)[15]。在小鼠中敲除 ChREBP 会逆转肝脏脂肪变性，然而，肝脏中ChREBP也可诱导微粒体TG转移蛋白(microsomal triglyceride transfer protein，MTTP)，形成VLDL来运输脂肪酸[16]。

JI等[17]研究发现，小鼠在暴露于BPA后，肝脏中ChREBP表达增加，脂肪酸合成增加，肝脏的正常代谢功能明显受影响。一项体外水平研究发现，邻苯二酸单-2-乙基己酯[Mono(2-ethylhexyl) phthalate，MEHP]处理HepG2细胞24 h，细胞内ChREBP蛋白表达明显增加，表明MEHP主要通过ChREBP途径增加脂肪酸合成，干扰肝内脂肪酸从头合成和脂肪酸代谢[18]。采用桡足类生物为研究对象，LEE等[19]发现溴化阻燃剂2,2′,4,4′-四溴二苯醚(BDE-47)可上调ChREBP1和ChREBP2 mRNA表达，提示丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活化介导上述过程。

3 POPs对ACC的调控

ACC是脂肪酸代谢中的一个关键酶[20]。其主要作用是将乙酰COA转化为丙二酰辅酶A，后者具有抑制肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ的能力，是肝线粒体脂肪酸氧化的重要调节剂[21]。ACC常包括乙酰辅酶A羧化酶1(ACC1)和乙酰辅酶A羧化酶2(ACC2)两个亚型。其中，ACC1主要调控细胞周期，而ACC2是嵌入线粒体外膜的同工型，主要负责脂肪酸氧化[22]。特异性敲除ACC1可以明显减少肝内脂肪酸从头合成，ACC2敲除会导致线粒体脂肪酸氧化增加[5]。通常ACC活性主要受腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)的负性调控。研究表明，AMPK可使ACC磷酸化并使其失活，从而调节乙酰辅酶A的稳态，AMPK通过调节细胞内乙酰COA的水平来影响赖氨酸乙酰转移酶(KAT)的活性。研究发现抑制ACC可以减少脂肪酸生成，增加氧化，降低肝脏脂肪含量并改善胰岛素敏感性[5,23]。

围生期暴露于BPA会激活mTOR/SREBP-1信号通路，继而特异性地上调肝脏中ACC1表达水平，增加脂肪酸的合成[17]。多氯联苯暴露抑制了MAPK介导的ACC磷酸化水平，通过调控ACC来影响肝内脂肪酸从头合成，干扰肝脏脂肪酸正常代谢[24]。

4 POPs对FASN的调控

FASN是一种大型的多酶复合物，依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氢根(nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)发挥作用，调控乙酰COA和丙二酰辅酶A产生饱和脂肪酸及棕榈酸酯。FASN被认为是正常生理条件下肝脏控制TG含量的管家蛋白。当碳水化合物含量充足时，肝脏中的FASN将葡萄糖转化为脂肪酸。SREBP-1c可以通过调控FASN表达水平进而对肝内脂肪酸合成进行调控[25]。FASN也与多种致癌信号通路的激活有关，包括PI3K/AKT、Wnt/β-catenin、TGF-β等[26]。目前逐渐成为新兴的肿瘤靶点[25]。

LI等[27]发现老年母鸡暴露于BPA后，可通过引起氧化应激继而上调FASN的表达，导致腹部脂质蓄积。SREBP-1c作为FASN的上游基因，BPA可通过PI3K/AKT/mTOR途径作用于SREBP-1c，使得FASN mRNA表达增加，脂肪酸合成增多，以此来促进肝内脂肪酸从头合成及干扰肝脏脂肪酸代谢平衡[28]。多氯联苯暴露也可以通过降低肝细胞核因子 1β(Hepatocyte nuclear factor 1beta，HNF1b)水平，增加SREBP-1c和FASN mRNA表达，干扰肝脏脂肪酸正常代谢[24,29]。

5 小结与展望

POPs的健康风险持续受关注，肝脏脂肪酸代谢稳定对人体健康至关重要。结合POPs的亲脂特性及与肝脏相关疾病的关系，笔者从POPs引发肝毒性角度思考,概述POPs对肝内脂肪酸从头合成中分子的调控方式和相关途径。目前的研究已经明确POPs可通过调控肝内脂肪酸从头合成中相关分子引起肝脏脂肪酸代谢紊乱，造成肝损伤。因此，通过干预肝内脂肪酸从头合成相关分子表达有望减轻POPs所诱导的肝脏毒性。