肥胖通過不同機制導致脂肪性肝炎和肝細胞癌

楊菁 范建高

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是肥胖和代謝綜合征累及肝臟的病理表現，疾病譜包括單純性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)及其相關肝纖維化、肝硬化和肝細胞癌(HCC)。隨著肥胖在全球的流行，NAFLD已成為全球第一大慢性肝臟疾病，普通成人和肥胖患者NAFLD患病率分別高達25%和50%，肥胖癥顯著增加NAFLD患者肝硬化和HCC發病風險[1-2]。臨床上，90%以上的丙型肝炎相關HCC和酒精性肝病相關HCC發生在肝硬化的基礎上，肝炎、肝硬化、HCC是慢性肝病患者經典的三步曲。在NAFLD的漫長病程中慢性炎癥(NASH)引起肝組織損傷并隨之啟動肝臟的修復反應，從而形成肝細胞死亡、再生與星狀細胞活化增殖、肝纖維化肝硬化發生的惡性循環，進而發生HCC 前體細胞的惡性轉化及肝細胞癌變。NASH現已成為美國成人失代償期肝硬化和HCC愈來愈重要的原因[1-2]。然而，NASH及其相關肝纖維化肝硬化并不是NAFLD患者發生HCC的前提條件，相當比例的HCC發生在沒有肝硬化甚至沒有明顯肝纖維化或NASH的NAFLD患者。最近一項包括19項研究的薈萃分析顯示，HCC在非肝硬化NAFLD患者中的檢出率高達38.0%以上[3]。肥胖群體在并無NASH和(或)明顯肝纖維化肝硬化的情況下發生HCC的機制至今尚未完全闡明[4]。

最近Grohmann等[5]通過體內外實驗證實肥胖通過不同的發病機制誘導NASH和HCC的發生。肥胖時氧化的肝臟微環境氧化T細胞蛋白酪氨酸磷酸酶(TCPTP)，導致信號轉導和轉錄激活因子-1和3(STAT-1和STAT-3)信號激活。在肥胖合并NASH的小鼠模型中，肥胖分別通過STAT-1信號和STAT-3信號誘發NASH和HCC；STAT-1信號減弱可防治NASH和肝纖維化，但不能阻止HCC的發生，而抑制STAT-3信號則可預防或顯著減少HCC的發生，但不能阻止NASH肝纖維化的發生和發展，提示肝臟STAT-1 和STAT-3的激活通路相互獨立，肥胖通過不同的作用機制分別導致NASH和HCC的發生。

為了闡明肥胖相關NASH和HCC的發病機制，Grohmann等[5]研究了蛋白質酪氨酸磷酸酶(PTP) 的作用。作者的前期實驗研究發現，肥胖誘導的肝臟氧化應激可滅活PTPs并加劇胰島素抵抗。為此，他們進一步通過單純的高脂飲食或膽堿缺乏的高脂飲食飼養小鼠分別誘導肥胖小鼠發生NAFL和NASH，以探討NASH能否導致PTP失活。結果發現，肥胖可以導致肝臟PTP氧化和失活，NASH小鼠肝臟STAT-1和STAT-3通路的激活以及TCPTP被氧化的程度均顯著高于NAFL小鼠，而TCPTP是肝臟STAT-1和STAT-3激活通路中的關鍵磷酸酶。提示人體肝臟TCPTP氧化可以促進肥胖相關NASH的發生和發展。

Grohmann等進一步通過肝細胞 TCPTP缺失小鼠(C57/B6;Alb-Cre;Ptpn2 fl/fl)探討肝臟TCPTP在NASH和HCC發病中的作用[5]。與給予高脂飲食僅發生NAFL的對照組小鼠(Ptpn2 fl/fl)相比，TCPTP缺失小鼠在高脂飲食飼養后相繼發生肝細胞脂肪變、氣球樣變、免疫細胞浸潤、肝臟炎癥和纖維化；并且HCC僅見于高脂飲食飼養的TCPTP缺失小鼠而非野生型小鼠。作者進而探討NASH時肝臟TCPTP缺乏影響STAT-1和STAT-3通路激活的機制，結果發現，肝細胞特異性TCPTP缺乏伴STAT-1雜合子丟失(Stat1fl/+)小鼠可以阻止高脂飲食誘導的NASH和肝纖維化的發病，但對HCC的發生則沒有任何影響。深入研究發現，肥胖誘導的STAT-1激活可通過上調靶基因Cxcl9和Lnc2誘發NASH，進一步通過招募T淋巴細胞和中性粒細胞加劇肝臟炎癥和纖維化。相反地，肝細胞特異性TCPTP缺乏伴STAT-3雜合子丟失(Stat3fl/+)小鼠可以顯著減少高脂飲食飼養的肥胖小鼠發生HCC，但是并不能阻止其NASH的發生和發展。肝臟STAT-3激活誘發HCC的機制很有可能是通過激活白細胞介素6與STAT-3自分泌環路，導致肝臟癌祖細胞的惡性轉化。為此，Grohmann等認為肥胖時肝臟STAT-1信號激活可以誘發NASH和肝纖維化，但與HCC的發病無關，而STAT-3激活獨立于NASH和肝纖維化促進HCC的發病。

最后，Grohmann等通過人類肥胖病例的肝臟驗證動物實驗的研究結果[5]，發現NAFLD病例的肝臟TCPTP處于被氧化和失活狀態。與TCPTP缺陷小鼠實驗中觀察到的現象相似，NAFLD患者肝臟STAT-1信號激活伴CXCL9/LNC2等STAT-1 靶基因表達水平顯著高于無脂肪肝的肥胖患者。提示TCPTP 缺陷小鼠的疾病表型與人類NASH相似，來自TCPTP 缺陷小鼠的實驗結果有助于理解肥胖患者HCC或NASH的發生風險。來自其他團隊的研究結果同樣認為，肥胖激活的STAT-1有促炎作用，而STAT-3則是促進癌癥發生的主要調節因子之一。Grohmann等研究首次報道肥胖導致肝臟TCPTP失活，并證實這是STAT-1和STAT-3激活的主要機制。當然肥胖時STAT-1和STAT3的激活可能還有其他機制，瘦素和脂聯素等調節因子在STAT-1和STAT3通路激活中的作用有待進一步研究明確。Grohmann等研究的缺點是沒有在人類研究中證實NASH和HCC是肥胖患者NAFLD的兩個獨立結局，并且該研究涉及的臨床病例的樣本量有限。為此，現有的實驗結果仍需要通過大樣本的非肝硬化NAFLD相關HCC 病例的臨床研究來證實。

動物實驗結果明確顯示，肥胖相關脂肪肝即使在沒有NASH的情況下也可以發生HCC，這對指導臨床診療和HCC篩查具有重要意義[4]。根據2018年美國、中國和亞太地區肝病研究協會發布的NAFLD診療指南，目前僅推薦對已經患有肝硬化的NAFLD或NASH患者篩查HCC。然而，現有的基礎和臨床研究結果表明對于肥胖相關脂肪性肝病來說，NASH肝纖維化肝硬化與HCC可以是相對獨立的兩種不同結局，現有的HCC篩查策略明顯低估了非肝硬化甚至無NASH的肥胖相關NAFL患者HCC的發病風險。當前肥胖的危害日益嚴重，據估計2020年美國將有3/4的人口超重或肥胖，其中1/3的患者會并發NAFLD。鑒于非肝硬化的NASH或NAFL患者并發HCC的總體風險低，提倡對所有肥胖相關NAFLD患者定期篩查HCC顯然不切實際。鑒于肝臟STAT-3通路激活的標志物可作為肥胖相關HCC診斷和篩查的腫瘤標志物，抑制肝臟STAT-1的活性有可能成為研發NASH新藥的靶點，而抑制肝臟STAT-3的活性則可能有預防HCC的作用。當前STAT-3抑制劑治療HCC的研究已進入早期臨床試驗階段(ClinicalTrials.gov NCT03195699)，而用于治療NASH的STAT-1抑制劑仍需要進一步研究探討。日前美國癌癥協會發布的2019年抗癌進展報告指出，體質量增加和肥胖癥僅次于吸煙成為當前癌癥風險增加的重要原因。除HCC以外，肥胖及其相關NAFLD還與結直腸腫瘤、乳腺癌、膽管細胞癌、膽囊癌等惡性腫瘤的高發密切相關，肥胖的致癌作用及其相關腫瘤的有效防治值得深入研究。