胰高血糖素樣肽-1改善非酒精性脂肪肝病作用機制的研究進展

李文存， 袁 莉

華中科技大學同濟醫學院附屬協和醫院內分泌科，武漢 430022

非酒精性脂肪肝病(nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD)包括單純性肝細胞脂肪變性、非酒精性脂肪肝炎(nonalcoholic steatohepatitis，NASH)、肝硬化、肝癌等一系列疾病。NAFLD與肥胖、胰島素抵抗、2型糖尿病和血脂紊亂等密切相關，被認為是代謝綜合征的肝臟表現[1]。NAFLD是遺傳、環境、代謝因素等綜合作用的結果，其中遺傳因素決定了肝臟疾病的易感性[1]。目前，普遍接受的NAFLD的發病機制是“多重打擊”學說，肝細胞內脂質沉積和胰島素抵抗是NAFLD的第1次打擊，炎癥、氧化應激等為多重打擊[2]。近年來研究[3-4]發現，腸道菌群和miRNAs也參與NAFLD的發生。隨著肥胖和2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)的發病率逐漸升高，NAFLD已成為全球最常見的慢性肝病，同時也是導致肝移植的重要因素[5]。但是目前NAFLD的治療方法仍較為有限，因此急需尋找治療NAFLD更為有效的藥物。

1 胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1, GLP-1)

GLP-1是由腸道L細胞分泌的腸促胰素，由約30個氨基酸組成，有2種生物活性形式，即GLP-1(7～36)和GLP-1(7～37)，約80%的活性來自GLP-1(7～36)。GLP-1可迅速被二肽基肽酶4(dipeptidyl peptidase 4，DPP4)水解，半衰期僅為2 min左右，這個特性使得其在臨床應用中受限，因此出現了多種合成的GLP-1激動劑。目前已上市的GLP-1激動劑中，包括短效的艾塞那肽(exenatide)、利西拉肽(lixisenatide)，長效的利拉魯肽(liraglutide)、阿必魯肽(albiglutide)、度拉魯肽(dulaglutide)，及新出現的索馬魯肽(semaglutide)、艾塞那肽長效生物改良制劑(efpeglenatide)。Efpeglenatide在目前上市的GLP-1激動劑中半衰期最長，處于臨床3期試驗中[6]。為了進一步延長GLP-1激動劑的半衰期和作用時間，研究人員將GLP-1激動劑直接導入GLP-1基因或包裹入多聚物中[7-8]，部分研究已進入臨床試驗階段[9]。GLP-1受體(GLP-1 receptor，GLP-1R)是跨膜的G蛋白偶聯受體，廣泛分布于多種組織中，包括胰腺、肝臟、腦等。GLP-1具有廣泛的生物學功能，如促進胰島β細胞分泌胰島素、抑制α細胞分泌胰高血糖素、延遲胃排空、抑制食欲、促進β細胞的存活與增殖等[10]。

2 NAFLD中的GLP-1系統

研究表明，NAFLD患者肝臟組織中GLP-1表達下降，DDP4表達增加，GLP-1水平下降可能是由于分泌的GLP-1減少或DDP4表達增加所致，GLP-1R的表達也下調；而經艾塞那肽治療后肝臟組織中GLP-1R的表達上調，肝臟脂肪病變明顯減輕[11-12]。這提示GLP-1/GLP-1R系統與NAFLD的病理發生密切相關。

目前NAFLD主要治療方式是改善生活方式、減輕體質量。由于GLP-1被用于肥胖患者減重治療，因此，GLP-1可能是NAFLD治療的潛在有效藥物。研究發現，GLP-1改善NAFLD與其減輕體質量有密切關系[13]。為了進一步了解GLP-1改善NASH的作用是否僅為體質量減輕所致，有研究人員使用艾塞那肽類似物AC3174治療NAFLD[14]。結果表明，AC3174治療顯著降低了患者體質量(8.3%)、肝質量(14.2%)、肝脂質(12.9%)、血漿丙氨酸轉氨酶和三酰甘油(triglyceride，TG)，而熱卡受限組肝質量(9%)和肝脂質(5.1%)僅輕微降低。由此提示GLP-1除了通過減輕體質量改善NAFLD外，還可通過其他機制改善NAFLD。

在GLP-1R敲除小鼠中，GLP-1R激動劑改善脂肪肝的作用喪失[14]。盡管AC3174可改善NAFLD，但其治療GLP-1R敲除小鼠時，對小鼠體質量、肝臟或血漿指標沒有影響，這表明AC3174是通過GLP-1R依賴的方式改善NAFLD[14]。這些研究結果提示，GLP-1可直接作用于肝細胞的GLP-1R 改善NAFLD。當肝臟組織特異性過表達DPP4時，GLP-1的表達水平顯著下降，加重高脂誘導的胰島素抵抗和肝細胞脂肪變[15]。DPP4敲除鼠血清GLP-1水平明顯升高，肝臟組織中TG沉積明顯減少；而且高脂喂養的DPP4敲除鼠與相應對照組相比，肝臟組織TG沉積也明顯減少[16]。GLP-1R激動劑可以降低血轉氨酶，改善NAFLD患者的肝臟組織學變化[17]。因此，GLP-1除了通過減輕體質量間接改善NAFLD，也可直接作用于肝臟而改善NAFLD，靶向GLP-1可能是未來NAFLD治療的一個新策略。

3 GLP-1改善NAFLD的相關機制

3.1 GLP-1調節肝臟脂質代謝 利拉魯肽可激活肝細胞內經典的Wnt信號通路，改善胰島素抵抗和糖異生，改善NAFLD[18]。Ding等[19]的研究表明，GLP-1R激動劑exendin4可增加脂肪酸氧化基因酰輔酶A氧化酶1(acyl-CoA oxidase 1，AOX1)、過氧化物酶體增殖劑激活受體(PPARα)的表達，促進脂肪酸β氧化；抑制脂質合成相關的基因膽固醇調節元件結合蛋白1C(SREBP1C)、硬脂酰輔酶A去飽和酶(SCD1)的表達，從而明顯減輕ob/ob小鼠的肝臟脂肪變性和脂質沉積。SIRT1是NAD+依賴的去乙酰化酶，通過使組蛋白和非組蛋白去乙酰化而調節肝臟的脂質代謝。GLP-1受體激動劑可升高NAFLD小鼠SIRT1水平，進而使AMPK磷酸化增加，抑制脂質合成的重要轉錄因子SREBP1C及其靶基因patatin樣磷脂酶域3(PNPLA3)水平下降，減輕NAFLD肝臟組織脂肪變性和肝細胞內脂質沉積。在SIRT+/-小鼠中，艾塞那肽的上述作用喪失，因此SIRT1在GLP-1減輕NAFLD中具有重要作用[20]。因此，GLP-1可通過改善胰島素抵抗、抑制脂質的合成、促進脂肪酸氧化而改善NAFLD。

3.2 GLP-1減輕炎癥 炎癥是NAFLD病理發生的一個重要因素。在高脂喂養小鼠NAFLD模型中，利拉魯肽抑制含NLR家族Pyrin域蛋白3(NLRP3)炎癥分子(包括NLRP3、ASC和caspase-1)的激活和肝臟內促炎性細胞因子如腫瘤壞死因子α(TNF α)、核因子κB(NF-κB)的表達，降低炎癥信號通路中C-Jun氨基末端激酶(JNK)的磷酸化，減輕肝臟內脂滴積聚[21-23]。Wang等[24]研究發現，exendin4可降低肝臟組織中炎癥因子MCP-1的表達，減少巨噬細胞流入肝臟、肝臟內炎癥巨噬細胞浸潤以及炎性細胞因子的釋放，從而改善脂肪肝。

3.3 GLP-1減輕內質網(endoplasmic reticulum，ER)應激 ER參與脂肪酸、TG和膽固醇的代謝，還可激活未折疊蛋白反應(unfolded protein reaction，UPR)及ER應激激活的p-JNK、CHOP等通路，促進炎癥及肝細胞凋亡，損傷肝細胞并影響肝臟的生理功能。NAFLD患者肝臟中ER功能是紊亂的，ER功能紊亂促進SREBP1C的轉錄和成熟，從而促進肝臟內脂質的合成[25]。高脂誘導的NAFLD小鼠及棕櫚酸酯(PA)干預的HepG2細胞模型中，ER應激及其誘導的凋亡通路被激活，從而促進肝細胞脂質積聚和凋亡；利拉魯肽激活ERp46(內質網上的分子伴侶)通路，抑制ER應激及其誘導的凋亡通路的激活，減輕肝細胞內脂滴的積聚[26-27]。Exendin-4還可通過SIRT1依賴的方式減輕PA誘導的肝細胞ER應激反應[28]。可見，GLP-1可削弱NAFLD中ER應激激活的脂質合成和肝細胞凋亡，改善NAFLD。

3.4 GLP-1減輕氧化應激 肝細胞內大量脂肪積聚誘導線粒體β氧化，當超出線粒體的代謝功能，將產生大量活性氧類(ROS)，進而損傷線粒體，導致肝細胞內脂肪酸氧化過程障礙，加重肝細胞內脂質的積聚，形成惡性循環[29]。在NAFLD的小鼠肝細胞中可見大量形態異常的線粒體，過氧化物丙二醛(methylene dioxyamphetamine，MDA)產生增多；而經過艾塞那肽治療后，肝細胞內結構正常的線粒體數量增多、氧化應激減輕、胰島素抵抗改善、肝細胞內脂質積聚減少[30-31]。

3.5 GLP-1增強自噬 自噬參與調節肝臟內脂肪代謝和胰島素敏感性，當敲除ATG5或使用3甲基腺嘌呤抑制自噬時，肝細胞內TG含量明顯增加；肝細胞內長期脂質大量積聚會削弱自噬，因此自噬的調節可能是治療NAFLD的一個靶點。近來研究[32]表明，GLP-1可調節自噬，改善NAFLD。如GLP-1受體激動劑可激活AMPK/mTOR通路，增強自噬，減輕NAFLD肝細胞中的脂肪變性和脂質沉積。利拉魯肽增強自噬和自噬流，減輕肝細胞脂肪變性；當使用自噬抑制劑3甲基腺嘌呤時，利拉魯肽的上述作用喪失[33]。

3.6 GLP-1與腸道菌群的作用 NAFLD患者的腸道菌群發生改變，擬桿菌門及擬桿菌門與厚壁菌門的比例下降，厚壁菌門增加[34]。將正常小鼠糞便移植至無菌鼠腸道內，無菌鼠體質量增加，肝臟脂肪變性；無菌鼠可抵抗高脂誘導的體質量增加和NAFLD。由此可見，腸道菌群失調與NAFLD的發生密切相關。利拉魯肽調節NAFLD小鼠腸道菌群的多樣性和腸道上皮炎癥，經利拉魯肽治療后，變形桿菌減少了8.7%，腸道上皮炎癥細胞減少，上皮細胞增多，NAFLD明顯減輕[35]。腸道菌群與GLP-1在改善NAFLD中具有重要作用，但仍需進一步研究GLP-1對人體腸道菌群的調節及其改善NAFLD的機制，為GLP-1的臨床應用提供有力的依據。

3.7 GLP-1和miRNAs的作用 MiRNA是具有廣泛功能的非編碼小分子RNA。成熟miRNAs與RNA介導的沉默復合體結合，特異性地作用于靶基因mRNAs的3′非翻譯區，從而使mRNA降解或者抑制其翻譯，從而負性調節基因的表達。miRNAs對細胞的分化、增殖、代謝等具有重要的作用。miRNAs的異常表達與NAFLD的發生密切相關，如miR34、miR24等[4,36]。近年來研究[37]發現，GLP-1可調節細胞內miRNAs的表達，改善NAFLD。高脂小鼠模型中，艾塞那肽降低高脂誘導的miR29c、miR124a、miR146a的表達，減輕肝臟脂肪變性[38]。最近的一項研究[39]表明，高脂小鼠模型中，miR200b和miR200c表達下降，脂質合成重要轉錄因子SREBP1C及其下游酶基因脂肪酸合成酶基因(fatty acid synthase，FAS)表達增加；當過表達miR200b和miR200c，肝臟脂肪變性減輕，SREBP1C、FAS表達下降；DPP4抑制劑西格列汀增加miR200b和miR200c表達，抑制SREBP1C、FAS表達，因此西格列汀可能是通過調節miR200的表達改善NAFLD。在膽固醇誘導的HepG2細胞系中，miR758表達水平增高，ATP結合盒轉運體A1(ABCA1)表達降低；GLP-1降低miR758表達，升高ABCA1表達，促進細胞內膽固醇流出，減輕肝細胞脂毒性和脂質的積聚[37]。在高脂喂養小鼠肝臟組織中，miR124a和炎癥因子IL-1β、TNF-α、NF-κB表達增加，TG脂肪酶(ATGL)表達下降；利拉魯肽明顯減輕肝臟脂肪變，下調miR124a和炎癥因子IL-1β、TNF-α、NF-κB表達，升高ATGL的表達；當過表達miR124a時，利拉魯肽的上述作用明顯削弱，因此利拉魯肽可能通過抑制miR124a的表達改善NAFLD[40]。因此，miRNAs可能是GLP-1改善NAFLD的一個新的作用靶點。

3.8 其 他 肝細胞內癌胚抗原細胞黏附分子1(carcinoembryonic antigen-related cell adhesion molecule 1，CEACAM1)可促進胰島素受體介導的胰島素內吞作用，進而清除胰島素，改善胰島素敏感性；還可與FAS結合抑制其活性，抑制脂質合成。高脂喂養小鼠的肝臟組織中CEACAM1水平下降，肝細胞脂肪變，肝內TG增加；艾塞那肽通過PPARγ可增加CEACAM1啟動子的活性、促進其轉錄、增加胰島素的清除、抑制脂質合成、減輕脂肪肝。在CEACAM1-/-鼠中，艾塞那肽的上述作用明顯削弱。由此可推測，艾塞那肽可通過CEACAM1促進胰島素的清除，改善NAFLD[27]。

4 GLP-1改善NAFLD的安全性和有效性

在T2DM合并NAFLD的患者中，使用不同劑量(0.9 mg/kg、1.2 mg/kg、1.8 mg/kg)利拉魯肽均有改善肝臟脂肪沉積和脂肪變的效應；使用1.8 mg/kg可改善NASH，甚至可減輕肝纖維化的惡化。與格列齊特、格列美脲相比，利拉魯肽可明顯減輕肝臟脂肪變[41]。艾塞那肽可降低糖尿病合并NAFLD患者血轉氨酶[42]。利拉魯肽1.8 mg/d治療48周后，經肝臟活檢證實39%接受利拉魯肽治療的患者NASH改善，僅有9%的患者進展至肝纖維化；而安慰劑治療組9%的NASH改善，36%進展至肝纖維化。利拉魯肽引起的不良反應可耐受，主要表現為胃腸道反應，如惡心、腹瀉、食欲下降等[43]。因此，靶向GLP-1治療NAFLD是安全有效的。但是，靶向GLP-1治療也存在一定的不良反應，可增加膽囊性疾病，如膽囊炎、膽結石和膽管炎的發生率。GLP-1是否增加胰腺炎和胰腺癌不良反應的研究結果尚不一致[44]，因此仍需進一步研究GLP-1與胰腺和膽囊疾病的關系及其作用機制。

綜上所述，目前對NAFLD的治療仍然有限，主要包括生活方式調整、減輕體質量和應用降脂藥物。因此，急需尋找預防或減少NAFLD發生發展的治療藥物。進一步理解GLP-1改善NAFLD的分子機制并深入研究GLP-1在臨床改善NAFLD中的安全性及有效性，可為GLP-1在NAFLD治療中的應用提供理論基礎。