中医药通过PPAR相关通路干预非酒精性脂肪肝的实验研究❋

黄超原,赵志敏,李 炜,程轶敏,郑逸远,刘凤斌

(1.广州中医药大学第二附属医院,广州 510120;2.广东省中医院,广州 510120;3.广州中医药大学,广州 510405;4.上海市中医医院,上海 200071;5.广州中医药大学第一附属医院,广州 510405)

非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指除酒精和其他病因之外,明确所致的肝细胞内脂肪过度沉积为主要特征的临床病理综合征[1]。随着社会的发展和生活水平的不断提高,NAFLD的发生率不断升高[2]。尽管NAFLD的发生与代谢紊乱疾病如肥胖、2型糖尿病、高血压等相关,但是仍有约40%的患者为非肥胖人群,甚至20%为瘦型NAFLD,瘦型NAFLD在亚洲中年人群中最为多见[3]。现代研究认为NAFLD的主要发病机制与肝脏脂质积累、胰岛素抵抗、血脂异常和炎症等密切相关。转录因子过氧化物酶体增殖剂激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)参与调节代谢、炎症、纤维化等决定非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis,NASH)发生发展的病理进程中,且PPAR相关的激动剂在临床上可对肝脏组织学有改善作用,故其有望成为改善NAFLD或阻断NASH的潜在治疗靶点[4]。中医药对NAFLD具有明显的治疗效果,从PPAR相关通路的角度切入探讨中医药干预手段对NAFLD疗效的作用机制的实验研究也逐渐增多。本文将从PPAR相关通路的角度,对近年来探讨中医药防治NAFLD机制的实验研究进行综述。

1 PPAR家族分类及其结构功能

PPAR是一种可由脂肪酸样化合物过氧化物酶体增殖剂激活的能调节靶基因表达的核内受体转录因子超家族成员,主要有α、β、γ三种亚型。其中过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor ,PPAR)α由A/B、C、D、E和F五个结构域组成,其调节的影响因素主要有压力、生长激素、糖皮质激素、胰岛素、瘦素等[5]。过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)β/δ由四个主要的功能域组成:n端配体独立反激活域(A/B域),通常称为激活函数(AF)-1;DNA结合域(DBD或C域);铰链区域(D域);羧基端E结构域或AF-2,包括配体结合结构域和依赖配体的转激活结构域[6]。过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR)γ作为PPAR超家族中的一员,包含A、B、C、D、E和F等6个结构域,含有4个功能区,主要表达形式为磷酸化修饰,与动脉粥样硬化、糖尿病、肿瘤等疾病关系密切[7]。

2 PPAR与NAFLD

肝脏脂质沉积是NAFLD发病机制“二次打击学说”中发生发展阶段的重要一环,饮食、脂解作用、肝脏脂质摄取、肝脏脂质从头合成、脂酸氧化、脂酸再酯化、甘油三酯分泌出肝等对肝脏脂质沉积具有重要影响[8]。

PPARα与肝脏脂质积聚相关,在肝脏、心脏、肠道黏膜、肾脏、棕色脂肪、骨骼肌中强烈表达,能够调节脂蛋白代谢、脂肪酸氧化、胆固醇分解代谢、生酮和糖异生相关基因的表达[9]。石巧娟等发现PPARα激动剂可增加NAFLD模型大鼠中PPARα的mRNA表达,能降低NAFLD鼠的胰岛素抵抗指数,具有胰岛素增敏、改善脂质代谢紊乱和保肝降酶的作用,对改善NAFLD具有明显的作用[10]。在肝脏脂肪代谢中,PPARα与脂肪酸氧化程度具有正相关关系,PPARα能够通过调节脂肪酸氧化来调节肝脏内脂肪的代谢。Yang等[11]发现新的磷脂酰肌醇3-激酶调节亚基(phosphoinositide-3-kinase, regulatory subunit 3 gamma,PIK3R3)-肝细胞核因子(hepatocyte nuclear factor 4 alpha,HNF4α)-PPARα信号通路,可在PIK3R3的诱导下刺激介导PPARα表达的关键转录因子HNF4α,增加PPARα的表达,进而增加脂肪酸β氧化和减少肝分裂来改善NAFLD。脂酸氧化是肝脏脂肪酸调节的重要一环,其过程主要包括β氧化和ω氧化,脂酸氧化过程与PPARα密切相关,PPARα配体可通过PPARα对肉毒碱棕榈酰基转移酶(carnitine palmitoyltransferase,CPT)1α的调控来调节脂酸氧化[8]。PPARα与Krüppel样转录因子(krüppel-like factors,KLF)16的启动子区域相绑定,KLF16的过表达可降低脂质沉积,改善胰岛素抵抗,加速脂肪酸氧化,改善NAFLD[12]。脱氢枞酸作为一种双PPARα/γ和PPARγ部分激动剂,可以与PPARγ和PPARα的配体结合域可形成稳定的氢键,对高脂饲料小鼠起到缓解葡萄糖耐受不良、降低肝脂肪变性和脂质积累、改善胰岛素抵抗和脂质代谢、抑制炎性因子的mRNA表达的作用[13]。

PPARβ/δ可通过其作为转录因子的活性,调节特定靶基因的表达的机制调节脂质代谢、葡萄糖稳态及炎症反应[14]。PPARδ在NAFLD修复过程中的作用仍有争议,有研究发现PPARδ激活可通过调节多条平行通路来减少肝脏炎症、脂肪毒性和胰岛素抵抗,从而能增强胰岛素的敏感性并起到改善肝脏脂肪沉积的作用[15-16],但是也有研究表明PPARδ过表达可激活脂肪新生和随后的脂质沉积[17],因此,PPARβ/δ在脂肪代谢中的作用需进一步的研究来证明。Barroso等[18]发现PPARβ/δ激活剂GW501516的激活会通过恢复腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate-activate dprotein kinase,AMPK)活性增加PPARα-过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子(peroxlsome proliferator-activated receptor-γ coactlvator,PGC)1α的表达,促进其降低甘油三酯作用。

PPARγ与脂质代谢关系密切,具有双向调节作用,其在脂肪中的表达量最高。PPARγ可通过调控脂肪合成相关基因脂肪酸合酶(fatty acid synthase,FAS)、硬脂酰辅酶A去饱和酶(stearoyl-coenzyme desaturase, SCD)等的表达参与脂肪的合成,同时还参与调控脂肪转运相关基因脂肪酸转移蛋白(fatty-acid transport protein, FATP)、细胞型脂肪酸结合蛋白(adipocyte fatty acid-binding protein, A-FABP)等的表达促进脂肪酸的转运和吸收,以及参与β氧化来调节脂肪酸进而调控脂肪代谢[19]。PPARγ对脂质代谢具有调节作用,棕榈酸盐在Huh7细胞中通过PGC1α上调PPARγ,并且PGC1α和PPARγ在NAFLD小鼠肝脏中均上调,提示其对脂质代谢的影响导致肝内甘油三酯积累[20]。KLF6和KLF9蛋白在脂肪变性条件下直接调控过PPARγ的表达,导致脂肪生成基因表达程序的激活和脂肪在肝脏中的储存[21]。此外,在不同条件的作用下,PPARγ的调节作用是不同的。在厄贝沙坦的作用下,通过上调PPARγ的表达,可激活AMPK/蛋白激酶B(protein kinase B, Akt)/雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)信号通路,进而诱导肝脏自噬来改善高脂血症和肝脏脂肪变性[22]。克罗二氢呋喃A、B、C能够通过抑制PPARγ的交换活性,调节PPARγ信号通路来影响脂肪形成和脂质积累[23]。

3 中医药对NAFLD动物PPAR相关通路的影响

中医无“非酒精性脂肪肝”这一病名,但认为NAFLD可属中医“胁痛”“肥气”“癥瘕”“积聚”“肝着”等范畴,多与肝失疏泄、脾失健运、肾精亏虚等导致痰湿内蕴、气滞血瘀、湿浊瘀阻有关[24]。大量研究证明中医药的中药单体、中药复方、中成药及中医外治法等可以通过调控PPAR的相关通路来达到改善和治疗NAFLD的作用。

3.1 中药单体

中药决明子的提取物决明子蒽醌苷对NAFLD的血脂水平具有明显的改善作用,可以明显地降低固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory element binding protein,SREBP)-1c表达,升高PPARα表达,进而降低肝脏甘油三酯合成[25]。虎杖的主要有效成分之一的虎杖苷可以通过增加脂质过氧化关键酶PPARα的基因表达和抑制脂质合成关键酶SREBP-1c的mRNA表达来改善脂肪肝病理学情况和肝细胞脂质沉积,起到保护肝脏的作用[26]。姜黄素是姜黄的主要提取物之一,可以逆转NAFLD家兔模型的肝脏脂肪变性,这一过程可能正是通过正向调节PPARα的表达水平,进而纠正氧化与抗氧化状态来减轻脂肪变性程度[27]。张睦清等[28]通过实验发现中药丹参的不同组分丹参总酮和丹参总酚酸对NAFLD均有较大的作用,这些单体能够降低血清和肝组织中的血清总胆固醇(total cholesterol,TC)、血清总甘油三酯(total triglycerides,TG)、谷氨酸氨基转移酶(alanine aminotransferase,ALT)、天冬氨酸转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)的含量,其机制主要是增加肝脏PPARα的表达,进而达到改善NAFLD的作用。竹节参总皂苷作为竹节参的主要活性物质之一,可明显改善NAFLD小鼠模型的肝脏组织病理情况,熊海容等通过实验发现其发挥干预作用的机制可能是通过miR-34a靶向PPARα的信号通路[29]。玉米须总皂苷作为玉米须中提取的一种有效成分,能够对NAFLD的肝功能起到明显的改善作用,在治疗后NAFLD大鼠的空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)、游离脂肪酸(free fatty acids FFA)、白介素(interleukin,IL)-6、IL-1、AST、ALT、TG的水平明显降低,肝脏PPARγ的表达量明显升高[30]。富硒灵芝的主要成分富硒灵芝多糖可明显降低NAFLD大鼠的高密度脂蛋白(high-density lipoprotein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白(low-density lipoprotein cholesterol,LDL-C),IL-1α,IL-1β和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α,同时明显升高SCD1和PPARα的mRNA和蛋白表达,具有较好的改善NAFLD的作用[31]。人参皂苷Re通过激活PPARγ通路,直接增加PPARγ及其下游基因的表达,抑制TNF-α的产生,促进葡萄糖转运蛋白(glucose transporters,GLUT4)转运,促进3T3-L1脂肪细胞对葡萄糖的摄取和处理,起到降低胰岛素抵抗的作用,从而对改善NAFLD起到一定的作用[32]。天然化合物补骨脂二氢黄酮甲醚(bavachinin)可降低小鼠模型的TG和LDL-C水平,具有降低血糖的效果,其可能的机制是与合成的PPARγ和PPARα激动剂发挥协同作用进而促进碳水化合物和脂质代谢,但Bavachinin不能与PPARβ/δ激动剂具有协同效应[33]。综上,多种中药单体对治疗NAFLD具有明显的作用,且其起效的机制与PPAR相关通路密切有关。

3.2 中药复方

黄明等[34]发现中药复方虎金方(虎杖15 g,郁金15 g,泽泻15 g,田七5 g,山楂10 g,灵芝10 g)对NAFLD小鼠改善明显,可明显降低TG,明显增加沉默调节蛋白(sirtuin,SIRT1)、PGC-1α、PPARα蛋白表达。赵兴旺等[35]研究发现中药复方加味苓桂术甘汤(茯苓12 g,桂枝9 g,白术12 g,党参12 g,法半夏12 g,生山楂30 g,豨莶草15 g,红花9 g,川芎9 g,制首乌15 g,甘草6 g)能通过升高NAFLD大鼠肝脏组织中脂联素受体(adiponectin receptor,adipo R)2和PPARα的表达改善肝脏脂肪变性。Yang等[9]在探究四君子汤、理中汤、附子理中汤对NAFLD的保护机制时发现,四君子汤、理中汤、附子理中汤对NAFLD的保护作用,不仅可以通过激活PPARα信号和抑制SREBP-1c使肝脏脂质积累减少,还可以通过减轻肝脏自噬和调节PPARα及其下游靶酶来改善NAFLD症状,有效缓解肝脏脂质积累和纤维化,从而在NAFLD的治疗中发挥作用。消瘀化痰饮(泽泻、丹参、海藻、黄芪各15 g,法半夏、大黄、郁金、决明子、山楂、柴胡、麸炒白术各10 g)可显著降低NAFLD大鼠的血脂和肝脏脂质含量,其具体机制与大鼠肝脏PPARα的mRNA表达明显增强有关[36]。邓国兴在探究越鞠丸对NAFLD大鼠肝脏PPARα的影响时发现对其能促进PPARα的表达,升高脂肪代谢相关酶的目的基因表达水平,进而使肝内脂肪酸氧化能力提高,从而起到改善NAFLD的作用[37]。中药复方在临床中运用最为广泛,因此探究中药复方治疗NAFLD的深层机制,可以为中药复方更好地运用于临床提供基础支持。

3.3 中成药

付蓉等[38]发现复方贞术调脂方可通过上调肝PPARα及其下游基因CPT-1α,促进脂肪酸氧化,改善胰岛素敏感性来延缓高脂饮食所致的NAFLD的发生。疏肝消脂Ⅲ方胶囊作用于NAFLD大鼠模型发现其能够通过上调肝组织PPARγ和Adipo R2的表达来有效改善胰岛素抵抗,减少炎症反应发生,进而改善NAFLD[39]。隋晓丹[40]在其研究中发现肝脂溶颗粒在对NAFLD模型大鼠的作用中能增强肝脏组织PPARα的mRNA表达,影响肝脏脂质的合成,调节脂质代谢,进而减轻脂质沉积以改善NAFLD。肝纤维化是NAFLD进展的一个阶段,四氯化碳诱导的肝纤维化大鼠肝组织在运用丹芍化纤胶囊后,其PPARγ表达升高,TNF-α和核转录因子(nuclear factor kappa B,NF-κB)的表达降低[41]。

3.4 针灸等治疗方法

杨茜雯等发现通过穴位埋线可有效降低NAFLD模型大鼠的肝脏TG含量,显著提高PPARα的mRNA表达水平,调节肝脏脂质的合成,改善NAFLD[42]。高磊等通过选取“后三里”“天枢”“脾俞”穴来进行电针和穴位埋线,发现可通过提高脂肪PPARγ的mRNA的表达,降低血清TC和LDL-C水平,从而达到减肥和调节脂质代谢紊乱的目的[43]。PPARγ具有调节脂肪分泌的作用,针刺白色脂肪组织可抑制抵抗素、瘦素、炎性因子等的分泌,同时促进脂联素的分泌,改善PPARγ的功能,达到纠正异常脂肪分泌的作用[44]。电针灸通过对“足三里”和“三阴交”穴位的刺激干预,发现可诱导表皮脂肪组织中的细胞因子信号转导抑制蛋白(suppressor of cytokine signaling,SOCS)-3和PPARγ的mRNA表达的向下调节,具有减轻单纯肥胖小鼠的效果,这为调节治疗脂肪肝提供了较好的证据[45]。

4 讨论

目前对NAFLD的治疗并没有相应的特效药,治疗的首要目标为减肥和改善胰岛素抵抗,通过健康饮食和加强锻炼的生活方式教育是防治NAFLD及其合并症最为重要的治疗措施。中医中药疗法作为一种安全有效的传统医学治疗手段,在NAFLD的防治过程具有良好的协同作用,大量中医研究证实了中药单体、中药复方、中成药及中医外治法等对NAFLD的临床疗效确切。对中医药防治NAFLD发挥作用的机制有多种角度,如炎症反应、脂质代谢、氧化应激、内质网应激等,其中经由PPAR相关通路探讨中医药防治NAFLD是最为经典的角度之一。随着NAFLD发病率的升高,对其治疗的研究也在不断增加,尤其是近年来对经由PPAR相关通路的研究,在实验及临床中具有较多的研究和应用。

中医药基于PPAR相关通路治疗NAFLD,主要通过促进脂肪酸氧化分解,其中发生在线粒体的β氧化在脂酸氧化中占有主导地位,脂酸氧化在调节机体能量代谢和脂质代谢紊乱中具有重要作用[8]。中医理论认为脾的作用是“饮入于胃,游溢精气,上输于脾,脾气散精”,通过将精微物质经由肺、肝等脏腑作用后输送至全身,这与线粒体脂肪酸氧化过程具有相似之处,同时,脾主肌肉,线粒体脂酸氧化产生的能量为肌肉的运动提供动力[46]。中医对NAFLD的病机认识主要有肝郁气滞、湿热内蕴、痰瘀互结等,故运用疏肝理气、清热利湿、化痰祛瘀、渗湿降浊等治法进行干预能改善NAFLD,这些治法在中医治疗八法里归属“消”法、“清”法,与现代医学中促进脂肪酸氧化从而增加脂肪酸去路的思路有相似之处,因此从PPAR相关通路去阐释中医药改善NAFLD具有较鲜明的中医特色。本研究综述发现基于PPAR相关通路探索中药单体、中药复方防治NAFLD的研究已有丰富可观的结果,但中成药及中医外治法的相关研究颇少。针灸在减肥中的疗效确切,而减肥又是治疗NAFLD的首要目标,因此针灸防治NAFLD具有广阔前景,且针灸减肥中常用“泻”法,取如“足三里”“丰隆”“阴陵泉”等具有健脾化痰、渗湿泄浊功效的穴位,因此,从PPAR相关通路的角度阐明中医外治法防治NAFLD的机制具有一定可行性。

总而言之,对PPAR相关通路的研究仍需进一步深入,在PPARβ/δ对脂质代谢方面的研究仍存在不同的观点。中成药及中医外治法对PPAR相关通路作用的研究仍较少,基于PPAR相关通路探索针灸改善NAFLD的机制具有鲜明的中医特色和良好的可行性。