炎症应激相关的脂质异位沉积在非酒精性脂肪性肝病发病中的作用

 【关键词】脂肪肝；   炎症；   脂质异位沉积；   脂质重分布；   机制
The role of inflammation related ectopic lipid deposition in non-alcoholic fatty liver disease  CHEN Ya-xi  RUAN Xiong-zhong
【Key words】Fatty liver; Inflammation; Ectopic lipid deposition;  Lipid redistribution; Mechanism
【First author's address】Centre for Lipid Research, Key Laboratory of Molecular Biology on Infectious Diseases, Ministry of Education, Chongqing Medical University, Chongqing 400016, China
Corresponding author: RUAN Xiong-zhong, Email: xzruan@cqmu.edu.cn

       目前，在对非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）发病机制和治疗的对策研究中，更多的是关注饮食控制，改善胰岛素抵抗，加强肝脏对游离脂肪酸的氧化等方面，而对脂质从外周组织向肝脏异常转运的研究不多。由于对肝脏脂肪酸、胆固醇摄取的机制认识不清，目前还没有有效抑制肝脏对脂质摄取的治疗方法。因此，深入探讨脂质的转运机制对于了解NAFLD的发病机制以及发现新的治疗靶点有非常重要的意义。
一、脂质异位沉积与NAFLD
肝脏是最易发生脂质异位沉积的部位，NAFLD作为脂质异位沉积的重要表现形式，它与糖、脂代谢异常及胰岛素抵抗、动脉硬化等代谢性疾病的内在联系受到高度关注。
肥胖导致的血中脂肪酸升高是NAFLD发生的危险因子。然而，临床上并非所有的肥胖患者都并发有NAFLD，也并不是所有诊断为NAFLD的患者都有肥胖。Donnelly等[1]的研究结果证实，NAFLD患者肝脏脂肪约59%来源于血循环中的游离脂肪酸，26%来源于肝脏的自身合成，只有15%来源于饮食。该研究结果提示NAFLD中肝脏脂肪酸主要来源于外周脂肪组织。单纯的血脂肪酸水平并不是NAFLD的决定因素，而脂肪酸向肝细胞的异常转运可能在NAFLD的发生和发展中起更为重要的作用。
当脂质在肝脏沉积后，大约只有20%～30%的单纯性脂肪肝患者会进一步发展为脂肪性肝炎和肝坏死。这说明脂质在肝脏的沉积只是表象，是什么因素启动了脂质在肝脏的异位沉积并导致疾病的发生和发展，这些重要的问题仍然不清楚。由于绝大多数NAFLD肝细胞内异常蓄积的脂质多为中性脂肪-甘油三酯，而胆固醇和胆固醇酯含量往往不足10%，因此，甘油三酯和脂肪酸在NAFLD的发生和发展中的重要作用一直被广泛重视，而胆固醇在NAFLD中扮演的角色却往往被忽视。最近的研究结果显示，胆固醇在肝脏的沉积比甘油三酯更“毒”，它可以启动细胞的内质网应激、氧化应激和凋亡，促进NAFLD从单纯性脂肪肝向脂肪性肝炎和肝坏死发展[2-4]。临床上，脂肪性肝炎患者肝组织中游离胆固醇水平明显增高[5]。对动物模型的研究结果也证实，高胆固醇饮食可以明显诱导不伴有肥胖和胰岛素抵抗的NAFLD的发生[6]。
二、炎症应激在NAFLD发病中的作用
越来越多的证据表明，代谢和炎症有着紧密的联系。随着该领域研究的不断深入，人们发现低峰度系统性慢性炎症反应是代谢综合征的核心点。2006年，Hotamisligil[7]首次提出了“代谢性炎症”（metabolically triggered inflammation，metaflammation）的概念。主要指营养物和代谢过剩所触发的炎症过程，其分子机制和信号通路类似于传统的慢性低峰度炎症反应。它的产生是由脂肪组织特异巨噬细胞作为中枢环节协调介导的，由多种细胞（脂肪细胞、骨骼肌细胞、淋巴细胞等）与细胞因子[肿瘤坏死因子（TNF）α、白细胞介素6 (IL- 6) 、C反应蛋白（c-reactive protein，CRP）、IL-8和干扰素γ等]和脂肪因子（瘦素、脂联素、抵抗素等）共同参与的低峰度炎症。各类营养物质都可以通过不同的营养感受器而对体内的代谢和炎症过程产生影响，其中高脂血症（特别是高脂肪酸血症）在代谢性炎症的发生中起非常重要的作用。经研究发现，炎症应激参与了NAFLD的发生和发展全过程。
首先，NAFLD患者往往伴有肥胖或代谢紊乱，又被视为代谢综合征及糖尿病的肝脏表型。肥胖和糖脂代谢紊乱会直接导致代谢性炎症。大量的临床研究结果表明，NAFLD患者肝脏和脂肪组织CRP表达增强，血清CRP、TNFα、IL- 6水平显著增高，脂肪因子的水平也显著增加[8]；另外，即使没有肥胖和系统性胰岛素抵抗存在，游离脂肪酸在肝脏的聚集可以直接诱导肝脏的炎症反应，过多的脂肪酸可以激活肝脏c-Jun氨基末端激酶和核因子κB（NF-κB）抑制因子激酶，而这两个因子又可以进一步激活肝细胞内的激活蛋白1和NF-κB，从而刺激肝细胞的炎症反应[9]。在炎症反应的复杂细胞因子网络中，NF-κB的激活是一个中心环节。NF-κB的激活在病程的发展期对炎症的加重和扩散以及肝脏损伤具有重要意义，在NAFLD动物模型和患者中，肝脏NF-κB的表达显著增加，活化的NF-κB通过信号转导通路介导肝脏炎症、脂肪变性和胰岛素抵抗[10] 。
其次，代谢性紊乱患者因免疫力下降，并发的各类病源微生物（细菌或病毒）感染，也参与和强化了慢性代谢性炎症。研究结果表明，NAFLD常伴有肠源性内毒素血症，内毒素不仅对肝细胞具有直接毒性作用，引起肝脏脂质代谢紊乱，而且可通过激活单核细胞系统，促使其表达分泌多种细胞因子和炎症介质，导致肝脏生物膜损伤。其中TNFα和 IL-1是介导肝细胞损伤的主要因子，高浓度的TNFα可促进肝细胞甘油三酯的合成及聚集。在此过程中，肝脏枯否细胞的Toll样受体起重要作用[11]。用TNF抗体阻断肝脏或脂肪组织中炎症反应的通路，可以显著的降低脂肪在肝脏的聚集和胰岛素抵抗的发生[12]。
以上资料表明，慢性炎症反应（代谢性炎症、肠源性炎症、肝脏的病毒感染/炎症）和脂质代谢紊乱与NAFLD形成有密切关系，但目前对炎症反应是如何修饰脂质代谢，从而导致脂质在肝脏异常沉积，并进一步发展为脂肪性肝炎和肝坏死的分子机制却鲜见报道。
三、炎症应激下肝脏脂质异位沉积发生的机制
多年来，我们项目组一直致力于炎症应激对脂质稳态影响的研究。我们应用皮下注射10%酪蛋白的方法，成功地在C57BL/6J小鼠及ApoE KO小鼠上建立了低峰度慢性系统性炎症模型。该模型模拟了临床上常见于代谢综合征、糖尿病、慢性肾脏病患者的以血清CRP升高为特征的系统性低峰度的慢性炎症。在该模型上，我们首先观察了炎症对肝脏胆固醇的稳态平衡的影响， 发现炎症应激可以通过干扰体内多种组织细胞内胆固醇敏感器固醇调节元件结合蛋白裂解激活蛋白、固醇调节元件结合蛋白以及肝X受体等调节脂质代谢平衡的重要分子的正常功能，从而打破细胞内脂质稳态平衡，使细胞对胆固醇摄取及合成的负反馈调节失调，细胞通过低密度脂蛋白受体大量摄取脂质，并增加自身胆固醇的合成[13-14]；同时，炎症因子还通过抑制过氧化物酶体增殖物活化受体-肝X受体α-三磷酸腺苷结合盒转运子A1通路降低细胞胆固醇的外流[15]。这些因素一方面直接加重了胆固醇在肝脏、血管壁和肾脏聚集，导致NAFLD、动脉硬化及肾小球硬化，同时相对降低了血循环中胆固醇的水平。由此，我们认为炎症应激下由于脂质敏感器功能障碍导致的脂质向组织内异常转运和异位沉积是组织损害的新的分子机制[16-17]。
目前认为脂肪酸在肝细胞表面的跨膜转运有两种机制：被动渗透（通过弥散力）的作用和由蛋白介导的主动转运。由转运蛋白介导的脂肪酸转运占整个肝细胞脂肪酸跨膜转运的90%。这些脂肪酸跨膜转运蛋白包括：脂肪酸转运酶（fatty acid translocase，FAT/CD36）、脂肪酸转运蛋白、胞膜脂肪酸结合蛋白、以及小凹蛋白（caveolins）。脂肪酸被转运到细胞内后，或合成甘油三酯储存在胞质，或被转运到内质网、线粒体、细胞核，发挥生物学功能。研究结果显示，FAT/CD36在脂肪酸的跨膜转运中起主导作用（占心肌脂肪酸跨膜转运的60%～80%），而脂肪酸转运蛋白虽参与脂肪酸转移，但更多的是发挥其极长链酰基辅酶A合成酶的酶学活性，参与捕捉脂肪酸，然后转移至FAT/CD36实现跨膜转运。在FAT/CD36敲除鼠，因组织不能有效摄取脂肪酸，血循环中脂肪酸、甘油三酯显著增加[18]。
FAT/CD36属于清道夫受体家族，在生理状态下，其主要在以游离脂肪酸为主要能量来源（β氧化较强）的组织（如脂肪、肌肉、肾脏和脾脏等）中强表达，目的是介导游离脂肪酸的摄取，从而为这些组织提供能量来源。而在生理状态下，肝脏主要能量来源是糖类，故FAT/CD36在肝脏表达比较低，这样就形成了一个游离脂肪酸从肝脏到外周组织的生理流向，用以保证外周组织的能量供应。在肥胖状态下，脂肪组织的甘油三酯分解加速，游离脂肪酸产生增加；增加的脂肪酸一方面在脂肪细胞中氧化代谢，并产生大量活性氧、促发氧化应激和脂毒性凋亡和巨噬细胞侵润，进而导致代谢性炎症的发生；另一方面，脂肪代谢分解的加速，使得无法氧化分解的脂肪酸释放入血，形成高脂肪酸血症。有趣的是，在代谢性炎症及高脂肪酸血症等病理情况下，肝脏FAT/CD36基因表达显著上调，伴随肝内甘油三酯的合成增加和脂质聚集[19]。临床试验也证明，NAFLD患者肝脏FAT/CD36表达明显上升，并且与肝脂肪的含量呈正相关[20]。利用病毒为载体，通过基因转染的方法使肝脏FAT/CD36表达增加，即使没有高脂饮食，仍然可以导致肝脏的脂肪聚集；而敲除FAT/CD36基因后能防止高脂饮食诱导的肝脏脂肪聚集[21]。上述研究结果表明，在病理状态下，FAT/CD36在肝细胞中通过目前还未阐明的机制被显著地诱导表达，这不仅破坏了正常情况下游离脂肪酸从肝脏到外周组织的生理流向，而且导致了游离脂肪酸从外周组织向肝脏的逆向转运的病理流向。因此，炎症应激导致游离脂肪酸从外周组织向肝脏的逆向转运的病理流向可能对NAFLD的形成起到了至关重要的作用，也可以解释为什么临床上一些NAFLD患者能独立于肥胖和胰岛素抵抗而发生。然而目前炎症应激上调FAT/CD36的分子机制及其在NAFLD中的作用仍不清楚。
通过探讨炎症应激如何导致脂肪酸、胆固醇在组织中的异常转运与肝脏损害的关系，我们提出，炎症状态下由于脂质敏感器功能障碍导致的脂质向肝脏“二次异常转运”是NAFLD发生新的分子机制。在炎症应激的作用下，脂肪酸或胆固醇从血循环向肝脏异常转运，导致了NAFLD的发生，表现为单纯性脂肪肝；进一步，炎症应激可以使脂质向细胞器内（内质网和线粒体）转运， 造成过多的脂肪酸或胆固醇转移到内质网和线粒体，导致内质网应激及氧化应激，加重脂细胞损害，导致了NAFLD从单纯性脂肪肝向脂肪性肝炎发展。
参  考  文  献
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（收稿日期：2011-07-15）
（本文编辑：黄晨）

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