F5000巡禮∣非酒精性脂肪肝發病機制——「二次打擊」學說研究進展

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2017年，《臨床肝膽病雜誌》被提名F5000論文共13篇，在入選「中國精品科技期刊」的3種消化病學類期刊中排名第1位。

非酒精性脂肪肝發病機制——「二次打擊」學說研究進展

董姝， 劉平， 孫明瑜

上海中醫藥大學肝病研究所

基金項目：上海中醫藥大學首屆杏林學者、上海市重點科技攻關項目(No. 11DZ1971702);上海市教育委員會E-研究院建設計劃項目(No. E03008)；上海高校創新團隊建設項目、國家中醫藥管理局中醫肝膽病重點學科、慢性肝病虛損重點研究室和上海市中醫臨床重點實驗室資助

臨床肝膽病雜誌,2012,28(7): 551-555.

在西方國家，非酒精性脂肪肝（NAFLD）是最普遍的肝臟疾病，大約20%~30%的人患此類疾病。在發展中國家，NAFLD的發病率也逐年提高，成為影響人們身體健康最常見的肝臟疾病。

通常所說的NAFLD是指除外因酒精攝入過多、病毒感染、自身免疫、藥物等所導致的肝臟實質細胞的脂肪變性。主要通過患者的病史、臨床癥狀、實驗室檢查及超聲波檢查結果來綜合診斷。目前認為只要有5%以上的肝臟實質細胞被脂肪浸潤，就可以診斷為脂肪肝。

NAFLD是一種對人體危害很大的疾病。NAFLD不僅影響到患者的肝膽系統，還與動脈粥樣硬化、多種血液系統疾病、肺部脂肪栓塞、病態肥胖、高脂血症、胰島素抵抗等有著密切的聯繫。受NAFLD困擾的人群範圍已從中老年人擴展到青春期後的男性和女性，甚至兒童。找出針對NAFLD的切實有效的診療方法來服務於人類變得越來越迫切，因此對於NAFLD發病機制的深入而細緻的研究則是非常必要的。

目前，「二次打擊」學說作為NAFLD的經典發病機制，已經被廣泛接受。脂類在肝臟細胞的細胞質內的聚集（第一次打擊）觸發了一系列的細胞毒素事件（第二次打擊），導致了肝臟的炎症反應。NAFLD的發生與進展主要包括胰島素、瘦素抵抗，遊離自由基的大量產生，內臟脂肪的過多堆積，脂肪組織、肝臟組織的炎症反應等。

首次打擊主要是指脂肪在肝臟實質細胞內的過度聚集。這一過程已經被證實與胰島素抵抗有關，胰島素抵抗會導致細胞內甘油三酯的合成與轉運功能紊亂。第二次打擊為氧化應激反應，是在首次打擊的基礎上，由活性氧誘導的發生在肝臟實質細胞內的炎症反應。

胰島素抵抗

NAFLD發病的始動因素與胰島素抵抗有著緊密的聯繫。胰島素最基本的作用是通過上調葡萄糖轉運蛋白（glucose transporters，GLUT)的含量來促進細胞對葡萄糖的吸收。當細胞進行磷酸化作用和新陳代謝時，細胞會攝取更多的葡萄糖。過多的葡萄糖會以糖原的形式儲存在肝臟，供日後使用。胰島素的另一作用是儲存脂類並抑制脂類分解。脂類分解會引起循環中的遊離脂肪酸升高，升高的遊離脂肪酸濃度會損傷胰島素信號，降低葡萄糖的代謝清除率，導致葡萄糖含量升高，過多的糖類聚集會使胰島素分泌增加，造成脂類的聚集與分解失衡。由此可見，胰島素抵抗與脂質的聚集是一個相互促進、相互影響的過程。胰島素抵抗存在於單純的脂肪肝和非酒精性脂肪性肝炎中，外圍的胰島素抵抗會促進外周脂肪的動員，提高血漿中遊離脂肪酸的濃度。然而，肝臟的氧化作用、對遊離脂肪酸的利用卻是被抑制的，使通過酯化作用形成的甘油三酸酯有升高的趨勢，肝臟自身分泌的甘油三酯有下降的趨勢，從而導致脂肪在肝臟細胞中的蓄積。

與胰島素抵抗相關的細胞因子

腫瘤壞死因子

腫瘤壞死因子主要由巨噬細胞分泌，內臟脂肪細胞、肝臟細胞也會產生此種因子，它通過作用於胰島素信號，降低機體的胰島素敏感性，導致脂質代謝的異常。線粒體內電子轉運的異常、活性氧的釋放等都可通過腫瘤壞死因子的作用來影響NAFLD的發病。

瘦素

瘦素是一種細胞激素，主要由脂肪細胞產生，通過作用於中樞神經系統來調節食物的攝取(食慾)和脂肪代謝。瘦素通過上調轉化生長因子(TGF）β的水平在NAFLD的進程中起到重要的調節作用。也有研究報道瘦素和肝臟疾病的嚴重程度沒有關聯性。

瘦素抑制脂質在非脂肪組織比如肝臟組織中的聚集，直接促進肝臟纖維化，並且它通過作用於庫普弗細胞誘導TGFβ和結締組織生長因子在星狀細胞中的產生。但是在人體中，血液中循環的瘦素是否與肝臟纖維化有著直接的聯繫還沒有被證實，並且局部產生的瘦素及瘦素抵抗或許也該被考慮在其中。此外，瘦素通過脫磷酸作用可以使胰島素受體的底物失活，誘導外周以及肝臟的胰島素抵抗。

脂聯素

脂聯素是一種調節葡萄糖、脂質代謝和炎症反應的細胞因子。脂質浸潤會促進脂聯素的產生。在肝臟中，脂聯素受體-1通過激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase，AMPK）通路，抑制葡萄糖的產生，提高胰島素的敏感性。而脂聯素受體-2通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferation content activate receptors，PPAR-α）通路增加葡萄糖的攝入。T-鈣粘素被建議作為脂聯素的第三受體，但是它與NAFLD的生物學關聯仍然存在爭議。而且，脂聯素受體信號的不同作用途徑也仍然不清晰。

有研究顯示脂聯素受體在調節人體胰島素的敏感性方面或許起到一定的作用，它主要是作用於胰島素的靶器官，如骨骼、肌肉、肝臟等。然而，二者之間的關係尚不清楚。脂聯素不僅在胰島素抵抗方面有重要的意義，在「第二次打擊」中也有著重要的作用。有研究顯示，低水平的脂聯素會導致β氧化的減少、3-羥基丁酸的合成減少，並且使脂肪酸生成甘油三酯的再脂化作用增強。增加的甘油三酯會儲存在肝臟中，導致肝臟細胞的脂肪變性。這一機制提示或許脂聯素的低水平會成為脂肪肝的指標之一。

脂聯素在促進遊離脂肪酸的氧化和降低其合成方面有著關鍵的作用。當肝臟中的脂聯素受體受到刺激時，會引起PPAR-α和AMPK的活化，脂聯素通過增加遊離脂肪酸的β氧化降低肝臟中甘油三酯的含量和肝細胞的胰島素抵抗狀況。脂聯素還可通過抑制腫瘤壞死因子在肝臟中的生成而達到直接的抗炎症反應的作用。有研究顯示，腫瘤壞死因子、活性氧產物的增多會使脂聯素的分泌減少。脂聯素水平的升高或許對肝細胞的炎症反應有保護作用。

內毒素

在NAFLD患者中，內毒素的水平會顯著升高。研究顯示，內毒素可能會促進胰島素抵抗和炎症反應。研究表明，脂多糖（內毒素的一種）會顯著地提高小鼠肝細胞內甘油三酯的含量，引起脂質的聚集。在注射了脂多糖的小鼠體內，肝甾醇蛋白質（hepatic sterol regulatory element-binding protein，SREBP-1c）、遊離脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FAS)和乙醯輔酶A羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）會顯著上升，進而從不同方面參與NAFLD的發病。

白細胞介素-6(IL-6)

IL-6主要由內臟脂肪細胞釋放,通過上調肝臟中細胞因子信號3（cytokine signalling 3，SOCS3)的抑制基因，進而引起肝臟的胰島素抵抗。並且，IL-6是C反應蛋白的誘導物，當人體系統中出現炎症反應時，C反應蛋白是一個標誌性蛋白。

甘油二酯-氨基醯轉移酶2（DGAT2）

目前有動物研究表明，肝臟中過度表達的DGAT2會引起肝臟的胰島素抵抗。可能是由於引起了蛋白激酶ε（protein kinase Cε，PKCε）的活化，使胰島素信號受損，導致胰島素抵抗。

激活素A

激活素A是TGF家族中的一員，它由多種細胞和組織分泌，具有多種功能，如調節損傷修復、細胞分化、細胞凋亡以及炎症反應。目前，越來越多的研究表明，激活素A或許與肝臟功能的紊亂有著密切的聯繫，如肝臟的急性損傷、慢性病毒性肝炎、肝臟惡性腫瘤以及NAFLD的發病。

其他因子

與胰島素抵抗相關的因子還有很多，比如抵抗素，它是一種具有促進炎症反應的細胞因子，與胰島素的損傷有關（impairment of insulin action）；在人體中，循環的骨鈣素與胰島素的敏感性有著一定的聯繫，尤其是在那些無肥胖的患者身上。骨鈣素的含量有可能與肝臟的脂肪生成相互影響。骨鈣素有可能會導致肝臟內脂質成分的改變；脂氧合酶-5（5-lipoxygenase）具有潛在的促進炎症反應的作用，包括誘導促炎症因子和胰島素抵抗因子的分泌。在肝臟組織的炎症反應中起著重要的作用。

肝臟中脂肪的形成

肝臟中的脂肪酸主要是來源於3個方面：飲食的乳糜微粒佔15%；通過脂類分解由脂肪組織釋放的非酯型遊離脂肪酸（NEFAs），或者由脂蛋白水解的脂肪酸外溢的速度超過被脂肪組織吸收的速度，這部分脂肪酸佔60%；新合成的脂肪酸佔25%，至少在胰島素抵抗的狀態下是這樣的。

飲食中過多的脂類、糖類、飲食失衡等因素都會導致肝臟中脂肪的堆積。研究表明，當體內可利用的牛磺酸減少時，會導致膽汁酸濃度的減少，膽汁酸分解的脂肪量就會減少，即促進了脂肪的生成，進一步導致了肝臟中甘油三酯的聚積。

關於脂肪在肝臟中的形成，果糖的代謝起到很大作用。果糖在肝臟中代謝為氧化反應鏈提供能量或者為脂質的合成提供碳骨骼。這一特點使得果糖成為脂肪生成的養分，因為肝臟中的脂肪只能以甘油三酯的形式被儲存起來。通過果糖產生的三醯甘油在胰島素抵抗中起到關鍵作用。循環的甘油三酯濃度的改變可能是首要也是主要的誘導肝臟炎症反應的機制。

氧化應激

氧化應激是遊離原子團產生與清除失衡的一種狀態，從而導致氧化產物的聚集。肝細胞中遊離脂肪酸的聚集會增加線粒體內β氧化的反應率，並且使細胞色素P4504A（cytochrome P4504A）和P4502E1（cytochrome P4502E1）的水平升高，導致參與再反應的活性氧的數量增加，這種線粒體內發生的氧化應激是NAFLD發病的「第二次打擊」。

在胰島素抵抗與遊離脂肪酸增多的基礎上，微粒體內的脂質過氧化物酶會上調，線粒體內的β氧化作用會增強，導致肝臟對氧化應激更加敏感，從而增加了肝臟受損的程度。同時增強的β-氧化會增加ATP的消耗，同樣導致細胞的損害和參與反應的活性氧（ROS）增加，同時免疫系統的反應也會增強。在氧化應激的整個反應過程中，還包括其他細胞的活動，如I型膠原和IV型膠原細胞的沉積，它們會導致肝臟的纖維化。這也是為什麼NAFLD會進展為肝纖維化的原因之一。高水平的遊離脂肪酸會影響肝臟的氧化通路，引起氧化應激。這一過程，反過來又會導致肝臟細胞的炎症反應和肝纖維化。

在氧化應激的過程中，線粒體作用的改變是一個中心環節。線粒體活性氧反應產物的改變會促進體內氧化還原反應的一系列變化，而這些變化會改變氨基末端激酶的活性，並且擾亂胰島素信號。

非酒精性脂肪性肝炎患者的線粒體不僅是在功能上發生改變，也會發生形態學的改變，即在其線粒體內出現一種亞晶體的內涵體，除此之外，線粒體會反覆地發生腫脹，脂質的氧化也會發生改變。

另外，研究表明，循環的甘油三酯的長期高濃度會使脂質與碳水化合物的氧化反應失衡，這一現象會使得血漿中葡萄糖的含量升高，增加胰島素的產生與分泌，造成胰島素受體的基質-1和基質-2的改變，進一步導致肝臟的胰島素抵抗。這也說明胰島素抵抗與氧化應激不是截然分開的，他們既有共同的過程，也互為因果，相互影響。

氧化應激過程中還有細胞因子的參與：遊離脂肪酸的高度氧化會增加氧自由基的形成，反過來會導致脂質過氧化和線粒體的功能紊亂，進而導致細胞因子的釋放和細胞損傷。這些細胞因子主要包括腫瘤壞死因子、IL-6和C反應蛋白等。

在NAFLD的發病過程中，還有很多其他細胞因子參與在整個過程中，比如TGFβ、IL-8、IL-10等，它們在肝臟炎症和纖維化的發生中也起到了一定的作用。

與「二次打擊」相關的免疫細胞

肝臟是人體重要的免疫器官，血清中的遊離脂肪酸、脂肪組織誘導產生的細胞因子及內臟產生的內毒素都會影響肝臟內的免疫細胞，並且不同種類的免疫細胞之間也會相互影響，導致脂肪肝患者肝功能的異常。

庫普弗細胞是肝臟內的巨噬細胞，活化的庫普弗細胞會誘導產生活性氧，在NAFLD的發病中起到重要的作用。有研究指出，由庫普弗細胞介導的免疫反應或許會是NAFLD發病過程中造成肝損害的基礎：大量的脂質堆積，使庫普弗細胞長期暴露於「抗原」下，引起持續的炎症反應。

另外，有研究顯示由T細胞產生的促炎因子的增多與抗炎因子的不足可以影響脂肪肝的形成；活化的自然殺傷T細胞可以直接誘導肝臟細胞的損傷。

與「二次打擊」相關的代謝因素

糖類

在「首次打擊」中，果糖在肝細胞內的代謝會促進肝內脂質的重新合成，並抑制長鏈脂肪酸在線粒體內的β氧化，使甘油三酯合成，引起脂肪變性，導致胰島素抵抗、高血糖症。在「二次打擊」中，由於果糖分子結構的不穩定性，會促進蛋白質的糖轉化，活性氧的合成，進一步引起肝細胞內的氧化反應。

脂類

脂肪組織的功能就像是人體內活躍的分泌器官一樣，會分泌多種細胞因子並且對機體內的多種信號做出反應，比如調節人體的食慾、胰島素的敏感性、能量消耗、炎症反應和免疫力等。已經有研究報道內臟脂肪組織里的脂肪細胞通過釋放遊離脂肪酸和一些脂肪細胞因子，主要包括瘦素、脂聯素、腫瘤壞死因子等，來影響NAFLD的發病。比如內脂素有類似胰島素分子的作用，會引起肝臟的炎症反應。而且，它還可以起到直接的促進炎症反應的作用，並且這一作用有著明確的分子機制：誘導IL-6的產生，調控脂肪細胞中內脂素的基因表達。這也就解釋了單純的NAFLD向非酒精性脂肪性肝炎進展的原因。

越來越多的證據指出，在NAFLD的發病機制中，網膜的脂肪組織在生物學意義上起到了活躍的作用。網膜脂肪組織的改變可能會導致影響「前-炎症反應」或「前-氧化反應」的因子增多，這些因子會改變肝臟細胞周圍的環境，促進非酒精性脂肪性肝炎的發展。這些分子的改變或許會在NAFLD患者的網膜脂肪組織和肝臟組織的基因表達水平上反映出來。

同時，有臨床及動物實驗表明，炎症應激通過上調受低密度脂蛋白受體調節的膽固醇的流入，下調受ABCA1調節的膽固醇的流出，增加膽固醇在肝細胞內的聚集，這一機理在體內和體外試驗中均被證實。這或許可以解釋膽固醇轉運控制的失常在NAFLD發病機制中尤其在「二次打擊 」中的作用。

維生素

有實驗表明，維生素D的缺乏會引起胰島素抵抗，使肝臟內抵抗素的基因表達增多，並且上調肝臟內與炎症反應、氧化應激相關的基因的含量，從而加速NAFLD的進展。維生素A及它的衍生物在控制細胞的生長和分化中起著關鍵作用，可以抑制肝臟細胞的轉化，抑制肝臟腫瘤細胞的增殖，抑制巨噬細胞中促炎因子的產生，降低炎症反應，同時中和活性氧。這些機制可以解釋血漿中維生素A的濃度（與肝臟中維生素A的濃度相關）在NAFLD發病及進展中起到一定的作用。

問題與展望

這些影響NAFLD發病的因素並不是獨立的、相互排斥的，而是以一種互相協調、互相合作的方式加速NAFLD的進展。比如，過度肥胖與炎性因子的增多、氧化應激以及由內毒素引起的放大的炎症反應有關。細胞因子可直接造成肝臟損害，或通過影響氧化應激、炎症反應間接地損害肝功能。總之，在這種益於「二次打擊」的內環境中，各種因素都有可能造成肝損傷，進而發展成為非酒精性脂肪性肝炎，甚至終末期肝病。

NAFLD的發病機制尚不清楚，一般認為脂質攝取過多、胰島素抵抗是引起脂類在肝臟細胞中聚集的首要環節，線粒體的氧化應激以及各種細胞因子的綜合作用最終導致了肝細胞的脂肪變性。目前，很多研究從基因、代謝等方面探討NAFLD的發病機制，試圖將這一機制明朗化，但由於NAFLD發病的隱匿性，癥狀的遷延性，給研究工作帶來了很多困難。

在NAFLD的發病過程中，每個「程序」都不是獨立的，它們彼此之間是互為因果，相互影響著的。這也說明了為什麼在治療NAFLD時，西藥往往不能達到理想的治療效果，而中醫藥治療卻每獲良效。這是因為西藥多是單靶點治療，而中醫藥講究的是辨證論治、整體觀點，即把各相關因素綜合分析，遣方用藥，更符合NAFLD的病因病機。然而目前的研究主要還是從較為單一的角度來闡述NAFLD的發病機制，這樣很容易把原本相互聯繫的因素割裂開來，很難做到系統的，整體的，具有關聯性的研究並得出相應的結論。因此，大規模的、設計緊密、思路明晰、有關聯性分析的研究是很有必要的。對於NAFLD發病機制的研究還有很長的路要走，只有充分認識並了解發病機制，才能正確的指導診療，造福人類。

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