调控炎症的脂肪因子在非酒精性脂肪性肝病中的作用机制

王羽洁，李连喜

(上海交通大学附属第六人民医院内分泌代谢科 上海市糖尿病研究所 上海市糖尿病临床医学中心上海市内分泌代谢疾病临床医学中心 上海市糖尿病重点实验室，上海 200233)

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一种肝脏慢性代谢性疾病，表现为非饮酒过量患者肝脏中脂肪异常累积，包括非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、脂肪性肝纤维化和肝硬化在内的一系列疾病进程，是代谢综合征的肝脏表现。流行病学调查显示，2020年NAFLD在中国的患病率已达29.88%[1]。NAFLD的发病机制尚未阐明，目前得到广泛认可的“多重打击学说”认为，胰岛素抵抗是触发NAFLD的“首次打击”，使肝细胞非酯化脂肪酸水平升高，导致单纯性脂肪变性，而包括遗传及表观遗传因素、炎症因子、脂肪因子、肠道菌群等因素在内的多重平行打击的不断累积，促使疾病向NASH甚至更晚期的阶段进展[2-3]。

脂肪组织不仅可贮存多余能量，也是重要的内分泌器官，可分泌数百种被称为脂肪因子的生物活性肽和蛋白质，对脂肪组织及全身各器官产生重要影响，尤其是肝脏[4]。越来越多的研究表明，与健康人相比，NAFLD患者体内的脂肪因子水平发生变化，脂肪因子通过调节NAFLD中的肝脏慢性炎症而在疾病的发生与进展中发挥重要作用[5-7]，脂肪因子由此成为近年的研究热点，也被认为是NAFLD治疗的潜在靶点。现就脂肪因子在NAFLD发生与进展过程中对肝脏炎症的调控作用及其机制进行综述。

1 脂肪因子的分类和作用

根据在炎症反应中所起的作用不同，脂肪因子可分为抗炎脂肪因子和促炎脂肪因子两大类，抗炎脂肪因子主要包括脂联素、补体成分C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白(C1q/tumor necrosis factor-related proteins，CTRPs)家族、分泌型卷曲相关蛋白5(secreted frizzled-related protein 5，SFRP5)、内脏脂肪特异性丝氨酸蛋白酶抑制因子(visceral adipose tissue-derived serine protease inhibitor，vaspin)等，而促炎脂肪因子主要包括瘦素、趋化素、内脂素、抵抗素、视黄醇结合蛋白4(retinol binding protein 4，RBP4)、艾帕素等。这些主要由脂肪组织合成并分泌的脂肪因子可通过内分泌的方式对肝脏的胰岛素敏感性和脂质代谢产生影响，间接影响与NASH密切相关的氧化应激、炎症、纤维化和凋亡相关信号通路[2]；同时，脂肪因子也可直接激活或抑制相关信号通路，对炎症和纤维化等过程产生影响，从而影响NAFLD的疾病进程。

2 抗炎脂肪因子在NAFLD中的作用

抗炎脂肪因子对NAFLD的发生和进展起抑制作用。脂联素、CTRPs、SFRP5、vaspin等抗炎脂肪因子一方面通过调节脂质代谢和减轻脂肪组织炎症等作用减轻胰岛素抵抗(NAFLD发病中的关键致病因素)，进而减轻NAFLD的发病；另一方面通过改善肝细胞氧化应激状态、减轻肝细胞凋亡、减少促炎性细胞因子释放、抑制肝星状细胞的活化等途径而减轻肝脏炎症与纤维化，从而延缓NAFLD的发生及发展。

2.1脂联素 脂联素是人体中含量最丰富的脂肪因子，是一种由脂肪细胞分泌的单体糖蛋白，可被修饰为不同分子量的多聚体亚型进入血液循环，包括低分子量的三聚体、中分子量的六聚体和高分子量的12～32聚体亚型，其中高分子量亚型被认为是三者中最具生物活性的一种[8]。

脂联素通过结合脂联素受体1和脂联素受体2及其下游的衔接蛋白磷酸酪氨酸相互作用 PH结构域和亮氨酸拉链在肝脏发挥作用，脂联素受体1或脂联素受体2通过与衔接蛋白磷酸酪氨酸相互作用 PH结构域和亮氨酸拉链的相互作用，激活AMP活化的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)以及过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)α信号通路，并与胰岛素信号通路产生串扰，改善肝脏的胰岛素敏感性，促进肝脏脂肪酸氧化，减少肝脏脂质积聚[9-10]。在肝脏激活的脂联素受体2对炎症的发展有着直接影响，该受体通过激活AMPK和PPARα信号通路，抑制肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α、白细胞介素(intertleukin，IL)-6、γ干扰素等促炎性细胞因子以及活性氧的释放，发挥抗炎活性[11]。脂联素可通过激活AMPK/c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)/胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase，ERK)1/2抑制核因子κB信号通路和活性氧的产生，从而抑制棕榈酸酯介导的核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)炎症小体的激活，起到肝保护作用[12]。肝星状细胞活化是肝脏纤维化中的核心环节[3]，脂联素通过多种机制抑制肝星状细胞的活化，从而发挥强大的抗肝脏纤维化的作用。Tardelli等[13]的研究指出，脂联素可调节肝星状细胞中水-甘油通道蛋白3的表达，以增加其甘油摄取，上调脂肪合成相关基因的表达，从而诱导肝星状细胞处于静止状态；另外，脂联素可通过上调人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源基因活性最终抑制激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)通路[14]，为脂联素对肝星状细胞活化和肝纤维化的抑制作用提出了可能的新解释。脂联素可通过多种机制直接或间接地发挥抗炎抗纤维化的肝保护作用，延缓NAFLD向更晚期的疾病阶段进展，或可成为治疗这一疾病的潜在靶标。

2.2CTRPs CTRPs是2004年新发现的一种脂肪因子家族，该家族包含15个成员，与脂联素同属于补体成分C1q/TNF超家族，CTRP1～15虽然与脂联素具有相似的结构和生化特性[15]，但两者在NAFLD中的作用并不完全一致。大部分研究表明，CTRPs具有抗脂肪变性及抗炎抗纤维化的作用，其中CTRP1～3、CTRP5和CTRP12均参与肝脏脂质代谢的调节[16-20]，CTRP3还可通过抑制Notch-1/Jadded-1信号通路抑制肝星状细胞中转化生长因子(transforming growth factor，TGF)-β1/Smad通路的活化，进而抑制肝星状细胞的增殖、迁移以及细胞外基质蛋白的表达，从而起到抑制肝纤维化的作用[21-22]。CTRP9作为脂联素最接近的类似物，可通过AMPK信号通路介导的自噬作用减轻肝细胞的内质网应激和细胞凋亡[23]，表现出与脂联素相似的肝脏保护作用。但也有研究得出了相反的结论，Wolf等[24]的研究表明，高脂饮食喂养的CTRP3敲除小鼠的肝脏和脂肪中IL-6水平显著升高，但促纤维化因子TGF-β1的表达及其血清水平降低，而与对照小鼠相比，其肝纤维化程度并未显示出明显差异。在肥胖背景下，CTRP7的缺乏可减轻高脂饮食喂养小鼠的肝细胞氧化应激和内质网应激，从而改善高脂饮食喂养小鼠的胰岛素抵抗和葡萄糖耐量，减少肝纤维化和脂肪组织炎症[25]。CTRPs蛋白家族成员众多，关于其他蛋白成员是否在NAFLD发生发展中发挥作用以及发挥何种作用仍须进一步研究。

2.3SFRP5 SFRP5由白色脂肪组织中的脂肪细胞产生和分泌，并在肥胖啮齿类动物中表达降低[26]。脂肪组织中的SFRP5可通过抑制Wnt5a/JNK信号通路的非经典型激活改善脂肪组织炎症和胰岛素抵抗，发挥抗炎作用[26]。在肝脏中，SFRP5同样发挥显著的抗炎作用。动物实验表明，重组SFRP5可下调IL-1β、IL-6、TNF-α和单核细胞趋化蛋白1的表达，抑制库普弗细胞活化，从而改善肝脏脂肪变性和炎症水平[27]。Zhang等[28]发现，SFRP5可被微RNA(microRNA，miRNA/miR)-21-5p下调，激活PPARγ可通过抑制miR-21-5p的表达上调SFRP5的表达，从而减轻NASH小鼠模型的肝脏炎症和氧化应激水平。此外，SFRP5可通过抑制Wnt5a/卷曲蛋白2信号通路抑制小鼠肝星状细胞活化，从而改善小鼠肝纤维化[29]。

2.4vaspin vaspin是一种新型的胰岛素增敏脂肪因子，其水平在肥胖的糖尿病大鼠中随体重和胰岛素抵抗程度的增加而增加，而随着糖尿病的进展，vaspin分泌逐渐减少[30]。vaspin可促进脂肪细胞和肝细胞中胰岛素介导的胰岛素受体底物/PI3K/Akt信号通路，从而改善胰岛素抵抗，并可促进脂肪细胞分化[31-32]。此外，vaspin可通过抑制核因子κB通路抑制细胞因子诱导的脂肪细胞和肝细胞炎症，降低瘦素、抵抗素、TNF-α和IL-6的表达，发挥抗炎作用[30-31,33]。

抗炎脂肪因子通过上述一系列作用机制的调节，在NAFLD的发生与进展过程中发挥着强有力的肝脏保护作用。通过干预增加NAFLD患者体内此类脂肪因子的水平，或针对其受体设计相应药物或可成为NAFLD的潜在治疗方法。

3 促炎脂肪因子在NAFLD中的作用

促炎脂肪因子在NAFLD中的作用与抗炎脂肪因子相反，促炎脂肪因子激活炎症与纤维化相关通路，从而促进NAFLD的发生及发展。但这些促炎脂肪因子对肝脏能量代谢的影响不同，瘦素、内脂素和艾帕素表现出改善胰岛素抵抗和(或)减轻肝脏脂肪变性的作用[34-37]，起到与其促炎作用相反的肝脏保护作用；而抵抗素和RBP4则呈现出加重胰岛素抵抗和(或)增加肝脏脂质蓄积的作用[38-39]，提示不同的促炎脂肪因子可能对NAFLD的发病环节产生不同的影响。

3.1瘦素 瘦素最早于1994年在肥胖表型的ob/ob小鼠品系中被发现，其受体也在次年被发现。瘦素通过与瘦素受体结合并激活酪氨酸激酶2(Janus kinase 2，JAK2)/信号转导及转录活化因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)信号通路实现其对食欲和摄食量、基础代谢、生殖功能和胰岛素分泌等的调控；也可通过胰岛素受体-PI3K通路和固醇调节元件结合蛋白-1表达调节脂质代谢[34]。在肝脏中，瘦素可通过调节碳水化合物反应元件结合蛋白防止脂质在肝脏中积聚并促进脂质动员，生理水平的瘦素是预防肝脂肪变性所必需的[35]。

与其抑制肝脂肪变的作用相反，瘦素具有促炎和促纤维化的作用。瘦素可通过STAT3信号上调肝库普弗细胞分化簇14(cluster of differentiation 14，CD14)的表达，导致其对细菌内毒素脂多糖的高反应性[40]。研究人员在斑马鱼的NASH模型中发现，瘦素可通过JAK/STAT3通路上调TGF-β的表达，该因子可激活肝星状细胞和库普弗细胞从而导致肝纤维化，并可通过上调ERK通路诱发肝细胞癌和胆管癌[41]。近年来的研究发现，miRNA在NASH的进展中发挥重要作用。miR-122被证实能抑制肝纤维化和肝星状细胞增殖，而瘦素可通过PI3K/Akt信号通路增加叉头框蛋白O1的磷酸化，或通过hedgehog通路下调miR-122，从而促进NASH的发生[42-43]。此外，瘦素可通过β联蛋白通路、Hedgehog通路和p38促分裂原活化的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)通路上调肝星状细胞中miR-27a/b-3p表达，从而增加α平滑肌肌动蛋白和Ⅰ型胶原α1(Ⅰ)链水平[44]，促进肝星状细胞活化及肝纤维化。

尽管目前已有大量围绕瘦素展开的研究，临床试验也证实，重组瘦素可以降低脂肪营养不良综合征受试者的三酰甘油及转氨酶水平，改善其肝脏组织学表现，发挥治疗作用[45]，但由于瘦素的多效性作用，如何将其作为治疗手段发挥积极作用同时避免不良影响仍是一个问题。

3.2趋化素 趋化素主要由脂肪细胞和肝细胞以前体形式分泌，该前体由163个氨基酸构成，经胞外C端蛋白酶剪切为活性形式，作为配体与趋化因子样受体1、G蛋白偶联受体1和CC趋化因子受体样2[chemokine(C-C motif) receptor like 2，CCRL2]结合发挥作用[46]。趋化素可上调库普弗细胞中PI3K/Akt的磷酸化，诱导趋化因子样受体1、NLPR3和胱天蛋白酶1的表达，从而触发IL-1β和IL-18的分泌，PI3K/Akt抑制剂可阻断该过程[47]。CCRL2是趋化素的非典型受体，在脂肪组织、肝脏中均检测到其表达，CCRL2不向细胞转导任何信号，但可将结合的配体呈递至附近的信号转导受体，并可促进趋化素的剪切，以提高活性趋化素的局部水平。在NASH小鼠模型中，肝脏CCRL2的信使RNA较其对照组无显著增加，但其表达水平与炎症基因F4/80和促纤维化基因TGF-β、α平滑肌肌动蛋白的信使RNA水平呈正相关[48]。然而，也有研究得出相反的结果，趋化素通过活化JAK2/STAT3通路，促进细胞自噬、减少氧化应激，从而显著改善高脂饮食喂养小鼠肝脏的脂肪变性、小叶炎症、气球样变和门静脉区炎症[49]。针对人趋化素亚型的研究指出，由155个氨基酸组成的huChem-155亚型对免疫细胞发挥抗炎作用，而另外两种亚型huChem-156和huChem-157则没有这种效应[50]，提示趋化素的不同亚型可能通过激活不同的通路起促炎或抗炎作用，或可部分解释此前关于趋化素的研究中的矛盾之处。

3.3内脂素 内脂素具有烟酰胺磷酸核糖转移酶活性，是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸合成途径中必不可少的酶之一，在胰岛β细胞中可调节葡萄糖刺激的胰岛素分泌[51]；抑制该酶的活性可通过抑制去乙酰化酶1和AMPKα介导的信号通路加剧高脂饮食或油酸诱导的肝脂肪变性[36]。内脂素也被称为前B细胞集落增强因子，因其可在CD14阳性单核细胞中诱导产生IL-1β、IL-6、TNF-α等促炎性细胞因子而表现出促炎特性[52]。在肝细胞的研究中也证实了内脂素通过上调STAT3和核因子κB通路诱导促炎性细胞因子表达的作用，且其可抑制肝细胞的胰岛素信号转导，从而促进肝细胞的胰岛素抵抗和炎症[53]。内脂素不仅表现出促炎活性，同时也通过多条途径发挥促肝脏纤维化作用。在蛋氨酸胆碱缺乏饮食诱导的NASH小鼠模型中，注射内脂素的蛋氨酸胆碱缺乏饮食小鼠肝脏显示出内质网应激和活性氧的上调及JNK信号的激活，并表现出炎症细胞浸润增加，促炎性细胞因子和纤维化标志物表达上调的肝脏表型[54]。此外，内脂素通过核因子κB和MAPK激酶3/6-p38信号通路增加巨噬细胞中趋化因子配体20的表达，进而促进肝星状细胞纤维化标志物的表达，发挥促纤维化作用[55]。

3.4其他促炎脂肪因子 人体中的抵抗素主要由外周血单核细胞分泌，也可在肝脏慢性损伤时表达并上调[56]。动物实验表明，在高脂饮食喂养的小鼠中，抵抗素通过加重肝细胞内质网应激和线粒体损害诱导小鼠肝脏的脂质蓄积[38,57]，这一细胞功能改变所导致的氧化应激状态是肝脏单纯性脂肪变性向NASH进展的原因之一[2]。抵抗素还可通过Ca2+/核因子κB通路促使肝星状细胞激活并释放单核细胞趋化蛋白1和IL-8等促炎性细胞因子，从而参与肝纤维化的病理生理过程[56]。Sun等[58]用抵抗素处理小鼠原代肝细胞后，IL-1β、IL-6、IL-8等促炎基因上调，伴随着炎症转录因子STAT3的激活，部分揭示了抵抗素的促炎促纤维化机制。

RBP4是脂质运载蛋白家族的成员之一，主要由肝脏和脂肪组织合成产生，其主要作用是将视黄醇从肝脏转运至外周组织，还可作为一种脂肪因子在能量代谢和炎症中发挥作用。最近研究发现，血清 RBP水平升高与中国2型糖尿病住院患者的NAFLD存在独立相关；血清RBP水平可作为评估2型糖尿病患者发生NAFLD风险的指标之一[59]。RBP4可刺激脂肪细胞的基础脂解，损害胰岛素介导的脂解抑制，并可激活脂肪组织中的巨噬细胞，导致促炎性细胞因子的释放[39]。另有研究发现，RBP4激活巨噬细胞，释放IL-1β的作用主要通过Toll样受体2和Toll样受体4/髓样分化蛋白2细胞表面受体以及巨噬细胞下游的髓样分化因子88和β干扰素TIR结构域衔接蛋白刺激NLRP3炎症小体实现[60]，活化的巨噬细胞还通过抗原呈递活化CD4+T细胞[61]，导致脂肪组织炎症以及肝脏和全身的胰岛素抵抗。

艾帕素是G蛋白偶联受体APJ的天然配体，被认为是一种新型的脂肪因子，可由脂肪细胞合成并分泌，并在肥胖患者中表达升高[62]。代谢方面，艾帕素/APJ信号可改善肝细胞中TNF-α诱导的糖原合成减少和胰岛素抵抗[37]，在NAFLD的发生中发挥积极作用，但其促进肝脏炎症与纤维化的作用同样显著。Wang等[63]发现，高脂饮食的小鼠肝脏中艾帕素/APJ的表达明显增加；进一步的细胞实验表明，其通过ERK信号通路促进肝星状细胞的促纤维化相关基因α平滑肌肌动蛋白、Ⅰ型胶原、TGF-β和IL-10的信使RNA表达。此外，艾帕素/APJ信号可部分通过JNK途径激活促进Fas诱导的肝损伤[64]，提示其可能通过促凋亡作用促进肝脏炎症和纤维化的进展。

综上所述，促炎脂肪因子在肝脏中通过多种信号通路发挥促炎和促纤维化作用，使NAFLD从单纯性脂肪变性向NASH及更晚期阶段进展。由于促炎脂肪因子作用机制的复杂性与两面性，其在NAFLD中的作用及机制仍须更深入的研究。

4 小 结

随着对脂肪因子促炎或抗炎作用的深入研究，越来越多的文献表明脂肪因子在NAFLD发病与进展中起重要作用。然而脂肪因子种类众多，除脂联素和瘦素在NAFLD中的作用较为明确外，其他脂肪因子在NAFLD发病中的作用仍存在一些矛盾的结果和未知的环节。脂肪因子是脂肪组织发挥对肝脏调控作用的重要环节，针对脂肪因子的研究加深了人们对脂肪组织和肝脏相互作用机制的理解。随着更多新证据的出现，脂肪因子及其受体或可成为治疗NAFLD的新靶点，通过调节脂肪因子的水平或针对脂肪因子受体设计药物，改善肝脏的胰岛素抵抗水平，抑制肝脏的脂肪变性及炎症反应，从而起到治疗作用。然而，脂肪因子的多效性决定了要将其更好地应用于临床仍需要很长时间。