TFEB與非酒精性脂肪肝關系的研究進展

余琳娜，柳唯意，馬嵐青

(昆明醫科大學第一附屬醫院，昆明650032)

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TFEB與非酒精性脂肪肝關系的研究進展

余琳娜，柳唯意，馬嵐青

(昆明醫科大學第一附屬醫院，昆明650032)

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是最常見的肝病之一，近年來研究發現自噬及脂質代謝與NAFLD的發生發展密切相關。轉錄因子EB(TFEB)是雷帕霉素靶蛋白復合物1下游的調控因子，可通過促進自噬和脂質代謝相關基因的表達，促進脂肪分解，增強脂肪酸-β氧化，降低脂肪沉積及血漿總膽固醇、甘油三酯、極低密度脂蛋白、胰島素和葡萄糖的水平，防止肥胖和代謝綜合征的發生發展；TFEB不僅可以影響肝臟脂質代謝，還能夠影響全身的脂質代謝，有望成為NAFLD治療的新靶點。

非酒精性脂肪肝；自噬；轉錄因子EB；脂質代謝；代謝綜合征

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是一種以肝臟實質細胞脂肪變性和脂肪貯積為特征的慢性進展性疾病，其病理變化隨病程的發展而表現為單純性脂肪變性、脂肪性肝炎(NASH)、脂肪性肝纖維化，最終可進展為肝硬化甚至肝癌。NAFLD與胰島素抵抗和肥胖密切相關[1，2]。全球約有10億人患有NAFLD，不同地區各階段NAFLD患病率在10%～36%[3，4]。NAFLD也影響兒童和青少年，已經成為兒科最常見的肝臟疾病[5]，并且在發達國家兒童的患病率正逐漸上升[6]。盡管NAFLD的發病機制尚不完全清楚，但是NAFLD與脂質沉積和脂質代謝紊亂密切相關[7]。在NAFLD的進展過程中，脂質代謝起著關鍵作用，然而自噬卻在脂質代謝過程中發揮了重要作用。自噬除了具有清除細胞內病原體和受損細胞器的作用外[8]，在NAFLD中還具有多種病理和生理功能。自噬可以被體外游離脂肪酸誘導[7]，并且NAFLD的胰島素抵抗與自噬受損有關[9，10]。近幾年的研究結果顯示，轉錄因子EB(TFEB)在自噬途徑和脂質代謝中起核心作用。現對TFEB與NAFLD有關的研究進展綜述如下。

1 TFEB概述

TFEB是雷帕霉素靶蛋白復合物1(mTORC1)下游的調控因子，受mTORC1負調控[11]，不僅在溶酶體生物合成、自噬和血管新生等方面發揮重要作用，還可促進體內脂類分解[12]。自噬是一個高度保守的降解系統，依賴自噬體與溶酶體的合作，降解細胞質內老化的蛋白質、蛋白質聚集體、脂滴和受損的細胞器[13，14]。自噬已被證明具有重要的生理調節功能，如蛋白質折疊、脂滴消化、細胞器的質量控制[15，16]。自噬缺陷在多種病理條件下被發現，包括癌癥、肥胖、脂肪變性、胰島素抵抗和神經退行性疾病[17～19]。自噬可由饑餓誘導激活，并在細胞清除和脂質代謝的過程中發揮重要作用[20]。有研究結果表明，TFEB是自噬的主要調節器，TFEB可正性調控自噬和溶酶體基因的表達，促進自噬體和溶酶體的形成，促進自噬體與溶酶體的融合，提高自噬通量，提高細胞降解溶酶體內底物的能力[19～22]。在正常條件下，TFEB主要定位于細胞質中；然而，在特定條件下，比如饑餓或溶酶體功能障礙時，TFEB迅速轉位到細胞核中，這個過程由TFEB的磷酸化狀態控制[20]。磷酸化的TFEB，主要定位于細胞質中，活性喪失；去磷酸化的TFEB遷移入細胞核中，恢復活性，發揮功能[11,21]。有研究結果顯示，細胞外調節激酶2(ERK2)、mTORC1、蛋白激酶Cβ(PKCβ)可以磷酸化TFEB[21]；饑餓可以誘導TFEB從細胞質向細胞核內遷移[20]，遷移入核的TFEB可通過直接與其啟動子元件結合正性調控其自身的表達。值得注意的是，使人TFEB在雜合子TFEB-β-半乳糖苷酶(TFEB-β-galactosidase)轉基因小鼠的胚胎成纖維細胞中過表達可導致TFEB-β-galactosidase的轉錄顯著增加，提示外源性TFEB能誘導內源性TFEB的表達。此外，遷移入核的TFEB除可正性調控其自身的表達外，還可調控自噬通路中相關基因以及過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(PGC-1α)及其靶基因的表達，提示TFEB可通過調控自噬和脂質代謝相關基因的表達，進而調控脂肪分解和脂肪酸-β氧化，從而控制脂質代謝[23]。

2 TFEB與NAFLD的關系

2.1 TFEB介導脂質代謝基因的表達調控脂質代謝 TFEB過表達時，細胞脂質代謝過程(一元羧酸、脂肪酸、酮體代謝過程)的相關基因表達升高。有趣的是，脂質生物合成過程(類固醇、脂質、類異戊二烯生物合成過程)的相關基因表達下降，提示TFEB可調控脂質代謝相關基因的表達[23]。有研究發現，PGC-1α是肝臟脂質代謝的關鍵調節器，并且饑餓可誘導其轉錄表達[24，25]。有研究結果證實，TFEB可直接調控PGC-1α基因的表達。值得注意的是，當使正常飲食小鼠肝臟TFEB過表達時，PGC-1α的表達顯著上調，其上調水平與饑餓誘導的相似；當使小鼠肝臟TFEB過表達并饑餓時，PGC-1α的表達水平比僅有饑餓時更高；然而，當使TFEB缺乏時，并不影響PGC-1α的基礎表達，但饑餓誘導PGC-1α表達的能力卻減弱，提示饑餓誘導PGC-1α表達的能力依賴于TFEB的表達水平。此外，當使PGC-1α缺乏時，TFEB調控的脂質代謝相關基因的表達顯著下降，提示PGC-1α作為TFEB的下游介導TFEB的功能[23]。

有研究[24，25]發現，饑餓時PGC-1α通過下游核受體PPARα調控肝臟脂質代謝，提示PGC-1α可通過控制PPARα的活性介導TFEB的功能[23]。饑餓可誘導野生型小鼠PPARα靶基因的表達，但是不能誘導TFEB敲除型小鼠PPARα靶基因的表達，提示饑餓誘導PPARα的活化，有賴于TFEB的存在。以上研究結果提示，TFEB通過調控PGC-1α和PPARα以及其靶基因的表達控制脂質代謝[23]。值得注意的是，TFEB正性調控了脂質分解代謝過程中幾個步驟的基因表達，這些調節發生在細胞的不同部位，如質膜上脂肪酸鏈的轉運(CD36和FABPs基因)、線粒體(Cpt1、Crat、Acadl、Acads和Hdad基因)和過氧化物酶中(CYP4A基因)脂肪酸的β氧化[23]。TFEB對脂質代謝的大多數影響似乎是通過TFEB對PGC-1α-PPARα復合物直接調節產生的。

最近一項研究表明，亨廷頓舞蹈病小鼠體內PGC-1α可激活TFEB改善神經退行性病變，提示PGC-1α與TFEB之間可能存在相互作用[26]。有研究發現，TFEB基因敲除小鼠禁食24 h后，肝臟內脂滴蓄積，肝細胞內脂肪酸-β氧化受損，循環游離脂肪酸和甘油呈高水平，酮體水平下降，酮體是脂肪酸在肝臟中氧化產生的，提示肝細胞內脂質降解缺陷。此外，TFEB基因敲除的小鼠高脂飲食喂養后，肝臟變大，顏色蒼白，充滿了脂質空泡，提示脂質降解途徑受損；對照組小鼠飼喂相同的飲食，與TFEB敲除的小鼠表現類似，但改變相對較溫和；相反，注射了表達人類TFEB的腺病毒質粒(HDAd-TFEB)的高脂飲食小鼠肝臟表現出正常紅顏色，脂質含量顯著降低，質量正常。提示TFEB可以調控肝臟脂質降解，同時表明了TFEB在肝細胞脂質代謝過程中的重要性[23]。有研究發現，肝臟內TFEB功能的獲得或喪失，影響了全身的能量代謝[23]。提示肝內TFEB的活性也會影響外周脂肪代謝，TFEB可能刺激肝臟分泌影響其他組織功能的因子，這個現象很可能是由PGC-1α和PPARα介導的。眾所周知，PGC-1α和PPARα調節分泌型激素的產生[27]。

2.2 TFEB介導自噬調節脂質代謝 自噬可被饑餓激活，是一個高度保守的降解系統，依賴自噬體和溶酶體的合作，參與分解代謝，產生新的細胞成分和能量。自噬已被證明具有重要的生理調節功能，如蛋白質折疊、脂滴消化、細胞器的質量控制。自噬缺陷在多種病理條件下被發現，包括癌癥、肥胖、脂肪變性、胰島素抵抗和神經退行性疾病[19]。自噬的機制及其與健康和疾病的相關性，在過去的十年中得到廣泛的研究，在最近的綜述中也被全面的描述。

有研究表明，自噬在脂質代謝中起核心作用。運送脂滴到溶酶體內，脂質在溶酶體內水解成游離脂肪酸和甘油，這個過程稱之為脂肪分解[20，21]，說明細胞內脂質代謝和溶酶體之間存在緊密聯系。然而，脂質超載抑制自噬，這可能是由于溶酶體膜的成分改變，使其不容易與自噬體融合或通過下調自噬基因所引起的[28]。恢復肝細胞自噬可以改善遺傳性肥胖小鼠的代謝表型，這表明提高溶酶體功能可能成為一種治療肥胖的策略[21]。在遺傳和膳食誘導的肥胖小鼠模型中，自噬明顯下調，特別是肝臟內Atg7基因的表達水平[21]。Atg5或Atg7基因缺失或自噬-溶酶體融合過程受阻能有效降低溶酶體的活化，提示自噬過程中溶酶體的活化依賴于自噬-溶酶體融合[29]。有研究結果表明，TFEB是自噬的主要調節器，TFEB可正性調控自噬和溶酶體基因的表達，促進自噬體和溶酶體的形成，促進自噬體與溶酶體的融合，提高自噬通量，提高細胞降解溶酶體內底物的能力[19～22]，促進細胞內脂質降解，提示TFEB可通過調控自噬介導脂質降解。自噬可由饑餓誘導激活，并在細胞清除和脂質代謝的過程中發揮重要作用。但是，在溶酶體蓄積疾病模型小鼠體內，溶酶體功能障礙改變了能量平衡。此外，沃爾曼病中溶酶體酸性脂肪酶的缺乏會導致嚴重的細胞內脂肪積累。所以在自噬過程中溶酶體的正常功能必不可少，溶酶體介導的自噬過程需要水解酶、酸化機械和膜蛋白協同作用[21]。此外，眾所周知，TFEB控制了與溶酶體的結構和功能，包括水解酶、溶酶體膜蛋白和液泡ATP酶(V-ATPase)復合物密切相關的靶基因的轉錄[21]。阻斷肝細胞自噬可導致肝臟腫大和肝功能受損[23]。最近研究發現，Atg7基因敲除小鼠肝臟內的脂滴、膽固醇和甘油三酯顯著增加，提示了自噬在脂質降解中的作用[23]。有研究發現，小鼠肝臟Atg7基因被敲除后，自噬過程被抑制，過度表達TFEB并沒有緩解肝細胞脂肪變性，提示TFEB對脂質代謝的影響需要一個有功能的自噬途徑[23]。盡管自噬底物向溶酶體的傳遞和溶酶體酶的降解是不同的細胞過程，但是它們都受TFEB的調控[20]。

2.3 TFEB與肥胖和代謝綜合征的關系 除了自噬功能與細胞脂質代謝的關系外，最近有研究表明，自噬改變與高胰島素血癥和胰島素抵抗有關。在自噬體的形成過程中，LC3的前體(LC3-Ⅰ)被蛋白水解酶裂解并脂化為LC3-Ⅱ，融入自噬體膜[19]，可作為自噬體形成的標記。p62參與蛋白聚集體的形成，并通過自噬途徑降解[9]。高脂飲食喂養的小鼠，LC3-Ⅱ水平下降，p62水平升高，同時伴有肝細胞自噬相關基因的表達下調，提示肝細胞自噬途徑受損[19]。在遺傳和膳食誘導的肥胖小鼠模型中，細胞自噬明顯下調，自噬通路障礙導致胰島素信號通路障礙和內質網應激。相比之下，恢復肥胖小鼠肝臟自噬可以抑制內質網應激，提高肝臟胰島素敏感性，增強全身葡萄糖耐受[21]。升高高脂飲食小鼠和ob/ob小鼠的肝臟自噬相關基因的表達，自噬功能增強，可以改善脂肪肝和胰島素抵抗。TFEB不僅是自噬的主要調節器，TFEB還可調控脂質代謝相關基因的表達。有研究證實，TFEB過表達可以顯著降低小鼠的體質量、脂肪沉積、血漿總膽固醇、甘油三酯、極低密度脂蛋白、胰島素和葡萄糖的水平，并且顯著升高脂肪酸氧化率。小鼠高脂飲時，不管是早期(高脂飲食4周時)注射HDAd-TFEB，還是晚期(高脂飲食10周時)注射HDAd-TFEB都可以顯著防止肥胖的發生、發展[23]。提示肝臟TFEB過表達可通過促進自噬和脂質代謝相關基因的表達，促進脂肪分解和脂肪酸-β氧化，最終改善肥胖和代謝綜合征。

目前，NAFLD已成為最為常見的肝臟疾病之一，與肥胖、胰島素抵抗、脂質沉積以及脂質代謝紊亂密切相關。TFEB通過促進自噬和脂質代謝相關基因的表達，可以促進脂肪分解，增強脂肪酸-β氧化，降低脂肪沉積及血漿總膽固醇、甘油三酯、極低密度脂蛋白、胰島素和葡萄糖的水平，防止肥胖和代謝綜合征的發生發展。TFEB不僅可以影響肝臟脂質代謝，而且還能夠影響全身的脂質代謝，所以TFEB有望成為NAFLD治療的新靶點。

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國家自然科學基金資助項目(81560099)；昆明醫科大學第一附屬醫院研究生創新基金。

馬嵐青(E-mail: malanqing@aliyun.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.42.038

R575

A

1002-266X(2016)42-0106-04

2016-07-20)