炎癥因子與非酒精性脂肪性肝病關系研究進展

陳 潔，陳佳良，肖琨珉，段紹杰，梁葉鶯，姚樹坤

(1.北京中醫藥大學研究生院，北京 100029； 2.中日友好醫院消化內科，北京 100029)

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)指除酒精和其他明確肝損傷因素外，以肝脂肪變性為主要特征的臨床病理綜合征，疾病譜包括非酒精性肝脂肪變、非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化和肝細胞癌[1]。隨著世界范圍內肥胖和代謝綜合征患病率的逐年升高，NAFLD的患病率亦不斷上升，發達國家成年人群肥胖患者NAFLD的患病率超過90%[2]。中國普通成年人群NAFLD患病率為6.3%～27%，NAFLD已取代慢性乙型肝炎成為我國第一大慢性肝病[3]。目前，NAFLD的發病機制尚未完全闡明，NAFLD的發病與環境因素、肥胖、微生物群的變化和易感基因變異等多種因素相關，涉及多種病理機制，其中炎癥反應起關鍵作用，貫穿NAFLD的整個病變過程[4]。脂肪組織是代謝活躍的內分泌器官，可分泌多種炎癥因子[5]。在病態肥胖(體質指數超過40 kg/m2)人群中，NAFLD患者肝脂肪變性程度加重，并伴隨促炎因子水平升高和抗炎因子水平降低[6]。NAFLD的發生發展與促炎因子和抗炎因子的平衡紊亂密切相關，現就NAFLD主要相關炎癥因子的研究進展予以綜述。

1 腫瘤壞死因子-α

腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)是由單核-巨噬細胞活化產生的促炎細胞因子，具有多種生物學效應，參與機體的免疫調節、炎癥反應、脂質代謝等過程[7]。NAFLD發生時，TNF-α主要由肝臟激活的庫普弗細胞產生，TNF-α水平升高與NAFLD進展關系密切[6]。Jorge等[8]發現，與非酒精性肝脂肪變患者相比，Ⅲ級肥胖(體質指數≥40.0 kg/m2)和NASH患者內臟白色脂肪組織中TNF-α的信使RNA(messenger RNA，mRNA)水平表達更高。TNF-α作為主要的炎癥因子在NAFLD的發生發展中起關鍵作用。

TNF-α是首個被證實與胰島素抵抗相關的促炎因子[9]。TNF-α可增加內臟和皮下脂肪細胞的葡萄糖攝取，誘導胰島素受體底物-1(insulin receptor substrate-1，IRS-1)的絲氨酸磷酸化，從而抑制IRS-1絡氨酸磷酸化，降低IRS-1與胰島素受體結合能力。Ando等[10]研究發現，TNF-α可通過環鳥苷酸依賴性蛋白激酶顯著降低鳥苷酸激酶相關蛋白42水平，從而抑制胰島素依賴性IRS-1酪氨酸磷酸化和下游信號傳導，抑制葡萄糖轉運蛋白4的移位，并降低葡萄糖轉運蛋白 4的表達，從而誘發胰島素抵抗。TNF-α可誘導肝脂肪變性，TNF-α與其受體結合后通過抑制AMP活化的蛋白激酶活性，激活脂質合成基因表達的重要轉錄調節因子——固醇調節元件結合蛋白-1c，上調乙酰輔酶A羧化酶和脂肪酸合酶的表達，致使脂肪酸合成增加以及三酰甘油過度累積，導致肝臟脂肪變性[11]。此外，TNF-α通過下調AMP活化的蛋白激酶及其途徑，可直接誘導HepG2細胞的脂質積累[12]。在NAFLD期間，TNF-α增加游離脂肪酸進入循環通量，促使核苷酸結合寡聚化結構域受體家族半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶募集域蛋白質4 炎癥小體活化，使白細胞介素(interleukin，IL)18和IL-1β表達增加，引起肝細胞炎癥壞死[13]。

TNF-α可誘發肝細胞凋亡。TNF-α通過促進活性氧類合成使肝細胞發生氧化應激損傷。活性氧類過度累積導致c-Jun氨基端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)持續活化，促使細胞凋亡相關的細胞色素C釋放和胱天蛋白酶(caspase)3裂解[14]。TNF-α 通過激活核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)、JNK和caspase等多種下游信號傳導因子影響肝細胞凋亡。Dou等[15]對高脂飲食喂養NAFLD小鼠模型的觀察發現，肝臟氧化谷胱甘肽積累可導致肝細胞對TNF-α誘導的細胞凋亡敏感。TNF-α也可通過誘導caspase-8依賴性前列腺凋亡反應蛋白-4裂解促進肝細胞凋亡[16]。有研究發現，在丙酮酸脫氫酶激酶4缺乏時，丙酮酸脫氫酶激酶4與p65的關聯被破壞，促進了p65與TNF啟動子的結合，從而激活了TNF/NF-κB介導的肝細胞凋亡途徑[17]。

TNF-α通過激活肝巨噬細胞、誘導肝細胞凋亡、促進肝星狀細胞增殖等多個途徑參與肝纖維化。TLR4刺激庫普弗細胞產生促炎和促纖維化細胞因子，激活NASH的肝星狀細胞，TNF-α在肝星狀細胞的表達增加，參與NASH向肝纖維化形成過程[18]。TNF-α可通過上調肝星狀細胞中的金屬蛋白酶組織抑制劑1和下調激活素膜結合抑制劑啟動子活性和mRNA表達來增強TLR4介導的肝細胞轉化生長因子-β促纖維化信號[19-20]。Kakino等[21]研究發現，敲除TNF-α的固醇調節元件結合蛋白-1c轉基因小鼠的葡萄糖耐量改善，且肝脂肪變性的患病率和纖維化水平顯著降低。可見，TNF-α在肝星狀細胞活化和肝纖維化中起重要作用，但具體作用仍有待進一步深入探討。

2 IL-6

IL-6是由成纖維細胞、單核細胞、淋巴細胞、巨噬細胞及內皮細胞產生的細胞因子，參與調節機體免疫反應和脂質代謝。IL-6和IL-6受體結合形成的復合物與膜結合糖蛋白130結合形成異源性二聚體，激活JAK/STAT以及ras/促分裂原活化的蛋白激酶途徑，并激活細胞內信號轉導，稱為IL-6經典信號傳導通路。IL-6受體被解聚素-金屬蛋白酶17切割，產生可溶性IL-6受體，可溶性IL-6受體進一步與IL-6結合形成復合物，即使在無IL-6受體表達的細胞也能與膜結合糖蛋白130結合，稱為IL-6反式信號傳導通路[22]。Rose-John[23]發現，IL-6可通過經典信號傳導通路發揮抗炎和保護作用，而通過反式信號傳導通路發揮促炎作用。

IL-6是NASH中發揮重要作用的促炎因子，通常與肥胖和胰島素抵抗相關。采用飽和游離脂肪酸培養肝細胞可導致IL-6 mRNA和蛋白質的表達增加，而IL-6又可抑制白色脂肪組織中胰島素介導的脂解作用，并增加游離脂肪酸向肝臟的遞送。Wieckowska等[24]研究發現，NASH患者肝臟IL-6水平隨糖耐量受損程度增加而升高，與炎癥和纖維化程度呈正相關。給予肥胖小鼠抗IL-6抗體治療可導致胰島素敏感性升高，可見IL-6參與了肝臟胰島素抵抗[25]。IL-6激活NF-κB/JNK/神經酰胺途徑，進而抑制胰島素信號傳導，并增加糖異生蛋白轉錄，其中JNK調節促炎細胞因子的產生、核分裂和細胞凋亡，激活JNK可引起炎癥反應、細胞凋亡和胰島素抵抗，促進NAFLD向NASH發展[26]。但另有研究顯示，IL-6在慢性肝病中發揮保護作用，IL-6基因敲除小鼠出現肥胖、胰島素抵抗和炎癥。IL-6持續表達可提高脂解基因mRNA水平，觸發信號轉導及轉錄激活因子(signal transduction and activator of transcription，STAT)3、AMP活化的蛋白激酶和乙酰輔酶A羧化酶的磷酸化，使肥胖小鼠體重減輕、肝臟脂肪減少，從而改善胰島素抵抗，并通過增強巨噬細胞M2基因標志物和相關抗炎因子基因的表達抑制肥胖相關炎癥信號的作用[27]。Mauer等[28]發現，IL-6直接誘導了IL-4受體的表達，激活巨噬細胞M2極化，使其對STAT6的IL-4依賴性激活，從而起到抗炎作用。

3 IL-1家族

IL-1家族是具有多效性功能的免疫細胞因子，主要由巨噬細胞、內皮細胞和成纖維細胞產生，是急性和慢性炎癥的重要驅動因素。IL-1家族及其受體成員包括IL-1α、IL-1β、IL-1受體拮抗劑、IL-18、IL-33、IL-36、IL-37、IL-38，其中既有抗炎因子，也有促炎因子，通過與IL-1受體1～10結合發揮各自的特異作用[29]。

3.1IL-1α和IL-1β IL-1α和IL-1β通過與IL-1受體Ⅰ型結合，誘導多種促炎細胞因子基因的表達。IL-1α和IL-1β均作為前體(31 kDa)形式通過特異性細胞蛋白酶加工成其成熟形式(17 kDa)。IL-1α與IL-1受體Ⅰ型結合時，在前體形式和成熟形式中均發揮促炎作用。而IL-1β在炎癥信號激活后產生，僅在被caspase-1切割后作為成熟分泌蛋白活化[30]。Mridha等[31]研究發現，核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3炎癥小體的胞質蛋白復合物可激活caspase-1，切割前IL-1β和前IL-18，將其轉化為活性形式。IL-1α是一種典型的報警蛋白，在細胞死亡后釋放出來，誘導下游促炎細胞因子和趨化因子[32]。脂肪酸通過解偶聯線粒體呼吸選擇性刺激IL-1α的釋放，引起慢性代謝性炎癥[33]。研究發現，缺乏IL-1α和IL-1β的NAFLD小鼠模型由脂肪變性向脂肪性肝炎和肝纖維化的轉化明顯減少，編碼炎癥基因和促纖維化基因的mRNA水平降低[34]。Olteanu等[35]進一步研究發現，肝臟炎癥和炎癥細胞因子的表達主要由庫普弗細胞中IL-1α導致，提示庫普弗細胞的IL-1α在NASH發展中起關鍵作用。

庫普弗細胞是IL-1β的主要來源，通過不同肝細胞亞群中廣泛表達的IL-1受體信號促進肝脂肪變性、炎癥和纖維化。研究發現，上調肥胖小鼠肝細胞中的IL-1β信號可顯著增加三酰甘油的積累和脂肪酸合成酶的表達，而IL-1受體拮抗劑則可降低肝脂肪生成基因的表達[36]。IL-1β可能通過抑制過氧化物酶體增殖物激活受體-α和增強TNF-α誘導細胞死亡而在NASH的發展中起作用。此外，由庫普弗細胞產生的IL-1β對肝星狀細胞具有直接作用，骨髓嵌合體實驗表明，缺乏IL-1β使飲食誘導的脂肪性肝炎和纖維化程度減少[37]。

3.2IL-18 IL-18是IL-1家族成員之一，由激活的免疫細胞、樹突狀細胞、單核細胞、巨噬細胞、T和B淋巴細胞、自然殺傷細胞和中性粒細胞等分泌的具有多功能生物學活性的炎癥趨化因子[38]。IL-18前體蛋白無活性，與IL-1β相似，可被caspase-1切割并加工成生物活性成熟型，IL-18的完全活化需要IL-18受體α鏈和β鏈共受體的相互作用。IL-18激活可導致一系列反應，其中髓樣分化因子88/IL-1受體相關激酶/TNF受體相關因子6/NF-κB信號傳導是IL-18的主要信號通路：Toll IL-1受體同源區域募集并結合髓樣分化因子88，后者介導對TNF受體相關因子6和IL-1受體相關激酶的信號轉導，引起NF-κB的活化[39]。此外，IL-18結合蛋白與抗炎因子IL-37結合可影響IL-18的活性，低濃度IL-18結合蛋白與IL-37結合時，IL-18活性被抑制，表現為抗炎特性，隨著IL-18結合蛋白水平的升高，抗炎能力逐漸減弱[40]。此外，IL-18受體α鏈與游離IL-37結合，誘導IL-1受體8的募集，也可通過STAT3發揮抗炎作用[41]。

IL-18最初被認為γ干擾素誘導因子，參與T淋巴細胞輔助性T細胞1、自然殺傷細胞和巨噬細胞的活化。既往研究表明，IL-18可獨立于γ干擾素或其他細胞因子，表現出促炎細胞因子的特征，誘導細胞黏附分子的增加、一氧化氮的合成和趨化因子的產生[39]。其中，中性粒細胞被趨化激活導致炎癥細胞浸潤，造成肝細胞受損；高濃度一氧化氮可抑制線粒體呼吸，導致肝細胞蛋白質的合成受阻，觸發和加重肝臟脂肪組織的脂質過氧化、氧化應激和細胞毒性的病理過程。IL-18具有刺激TNF-α分泌的能力，IL-18受體通過NF-κB與IL-18受體α鏈結合而啟動炎癥級聯反應。肝臟成纖維細胞可以通過IL-1β 或IL-18活化誘導膠原沉積，促進肝纖維化。Flisiak-Jackiewicz等[42]對108例肥胖兒童的研究發現，晚期肝脂肪變性肥胖兒童的血清IL-18水平顯著升高，且與丙氨酸轉氨酶、谷氨酰轉肽酶、三酰甘油、高敏C反應蛋白和肝臟脂肪變性之間存在顯著相關性，IL-18可作為肥胖兒童肝細胞脂肪變性的生物標志物。Wang等[43]發現，高脂飲食誘導的NAFLD大鼠肝臟中IL-18和caspase-1的表達水平高于健康對照組；經羅格列酮處理4周后，肝臟脂肪變性、炎癥和纖維化顯著改善，且升高的IL-18和caspase-1表達也隨之減弱，表明羅格列酮可通過抑制肝臟IL-18表達對NAFLD起治療作用。盡管諸多證據表明IL-18濃度升高與肝細胞脂肪變性程度、胰島素抵抗、肝細胞損傷密切相關，但在小鼠的研究中卻觀察到相反的結果，Yamanishi等[44]發現，與野生型小鼠相比，IL-18基因敲除小鼠表現為食物攝入過度、血脂異常和胰島素抵抗，隨后發生肥胖和NAFLD，其棕色脂肪組織出現早期分化和脂質積累，代謝與炎癥相關因子的表達均受到不同程度的影響，但可通過重組IL-18改善，提示IL-18可能對NAFLD起到保護作用。IL-18與NAFLD關系密切，但在合成脂質、維持能量平衡或促進正常脂肪分解中的具體機制還需進一步研究。

4 IL-10家族

IL-10主要由單核細胞和B細胞產生，是一種具有免疫調節作用的抗炎因子。NAFLD發生時，IL-10在肝臟脂肪變性、胰島素抵抗、炎癥反應和肝纖維化等病理過程中發揮保護作用。對飲食誘導NAFLD動物模型的研究發現，IL-10的選擇性抑制可促進炎癥因子的表達增加，胰島素信號傳導通路受阻以及糖異生和脂質生成途徑的激活[45]。在病態肥胖人群中，NAFLD患者血清IL-10水平隨脂肪變性、血糖升高和胰島素抵抗增加而逐漸降低[6]。另有研究表明，補充外源性IL-10可抑制促炎因子的表達，降低血糖和胰島素抵抗，改善肝臟脂肪變性和炎癥[46]。IL-10是NF-κB的有效抑制劑，可阻斷促炎因子(尤其是IL-1β、TNF-α)的表達，還可通過抑制單核細胞/巨噬細胞，中性粒細胞和T淋巴細胞中抗原呈遞和共刺激分子的表達等多途徑發揮抗炎作用[47]。IL-10通過影響樹突狀細胞的成熟和功能間接抑制T淋巴細胞增殖來發揮免疫抑制作用[48]。IL-10基因修飾的樹突狀細胞通過尾靜脈注射回輸到肝纖維化小鼠體內，可誘導T淋巴細胞向調節性T細胞分化明顯增加，且明顯抑制炎癥因子的分泌，阻斷Wnt/β聯蛋白信號轉導通路，抑制肝星狀細胞的活化，進而抑制肝纖維化[49]。

在NAFLD的發生發展中，IL-10的降低常伴隨其他抗炎因子水平的升高，因此IL-10與其他抗炎因子的比值能更好地反映機體促炎/抗炎系統的狀態。重度NAFLD患者的血清IL-18升高伴隨IL-10降低，兩者比值與脂肪變性以及炎癥程度呈正相關[50]。臨床研究表明，IL-10和TNF-α是肥胖的2型糖尿病患者向NASH進展的血清標志物，IL-10與TNF-α比值可用于評估病情進展程度，但能否用于NAFLD進展的臨床監測仍有待進一步肝臟活檢的證實[51]。

IL-22是IL-10細胞因子的家族成員之一，主要由輔助性T細胞17、輔助性T細胞22、γδT細胞和自然殺傷細胞產生，通過與異源二聚體IL-22受體1/IL-10受體2復合物結合發揮生物學作用。IL-22通過多種途徑對NAFLD發揮保護作用，如調節肝臟和脂肪組織中的脂質代謝、提高胰島素敏感性等，此外還可通過保護腸道黏膜屏障及其內分泌功能而間接地起到保護肝臟的作用。NAFLD發生時，IL-22激活JAK1/STAT3信號通路，下調三酰甘油合成相關基因和脂肪酸轉運蛋白的表達，改善肝脂肪變性[52]。研究發現，高脂飲食喂養的黏蛋白-2缺陷型小鼠的腸黏膜和血漿中可檢測到的高濃度IL-22，其肝脂肪變性程度明顯低于野生型小鼠[53]。缺乏 IL-22 受體小鼠更易發生代謝紊亂(如胰島素抵抗和脂代謝異常等)，且經外源性IL-22治療后癥狀可改善[54]。IL-22可抑制肝星狀細胞的活化，減輕肝纖維化程度，在NAFLD晚期預后判斷中具有一定價值[55]。

5 小 結

NAFLD作為一種慢性代謝性疾病，發病機制錯綜復雜，涉及多因素、多靶點和多通路，慢性低度炎癥在其中發揮重要作用，炎癥程度影響NAFLD的長期預后，包括肝纖維化、肝硬化和肝細胞癌的演變。與TNF-α、IL-1β和IL-18等炎癥因子在NAFLD中可損傷肝細胞，促使NAFLD進展，發揮促炎作用；而IL-10和IL-22對肝細胞起保護作用，發揮抗炎作用；此外，IL-6具有抗炎與促炎雙重特性，但在NAFLD中的作用尚存在爭議。對NAFLD中單個炎癥因子以及多個炎癥因子相互作用機制的研究將有助于進一步深入認識NAFLD的發病機制，目前促炎因子相關抑制劑現已進入臨床試驗階段，未來有望成為治療NAFLD的特效藥。