線粒體凋亡在肝衰竭中的研究進展

王絨，鐘庭燕，馬浩軒，劉鵬，黃子娟

（西南醫科大學附屬中醫醫院 肝膽病科，四川 瀘州）

0 引言

肝衰竭是由多種因素引起的嚴重肝臟損害，導致合成、解毒、代謝和生物轉化功能嚴重障礙或失代償[1]。其臨床發病急、病情危重，病死率高，除肝移植外尚無特效治療藥物。肝細胞凋亡是肝衰竭的重要機制之一，主要由死亡受體途徑和線粒體凋亡途徑介導[2]。線粒體作為細胞進行氧化和能量轉換的主要場所,被稱為能量轉換器。除了為細胞供能外，線粒體還參與細胞分化、細胞信息傳遞和細胞凋亡等過程，并具有調控細胞生長和細胞周期的能力。肝臟是一個富含龐大線粒體庫的器官，而線粒體途徑作為肝細胞凋亡的中心環節，在肝衰竭的發生、發展過程中起著重要作用。故通過干預線粒體凋亡途徑中的相關分子，可為肝衰竭的治療帶來新治療思路。

1 肝衰竭

肝衰竭在我國主要是由肝炎、藥物、化學損傷等引起的嚴重肝臟損害，臨床表現為凝血功能障礙、黃疸、肝腎綜合征、肝性腦病，是臨床常見的嚴重肝病癥候群，病死率極高[1]。2018 版指南將肝衰竭分為急性肝衰竭、亞急性肝衰竭、慢加急（亞急）性肝衰竭、慢性肝衰竭。肝衰竭的發病機制復雜，因此研究肝衰竭機制、發展規律、治療等成為醫學界的研究熱點，近年來研究發現肝細胞凋亡和線粒體能量代謝在肝功能衰竭發病機制中起重要作用[3]。張向穎等總結出肝臟內Toll 樣受體4（TLR4）識別并結合脂多糖（LPS）引起炎癥級聯放大效應，過度炎癥免疫性反應導致大量肝細胞凋亡和壞死，最終引起肝衰竭的發生[4]。鄧怡林等研究結果證實在脂多糖/D-氨基半乳糖氨誘導小鼠急性肝衰竭早期,存在廣泛的肝細胞凋亡。可見肝細胞凋亡在肝衰竭中扮演重要角色[5]。

2 線粒體凋亡途徑

細胞凋亡不同于缺氧所致的細胞壞死，是細胞主動實施的一個過程，細胞凋亡是指機體在生理或病理條件下，為了維持自身內環境的穩態，通過基因調控使細胞產生主動、有序的死亡，并伴有一系列的包括核固縮、DNA 片段化、細胞膜重塑、凋亡小體的形成等，最終凋亡的細胞被吞噬而消亡。其過程大致分為：接收凋亡信號- 調控凋亡分子間的相互作用- 蛋白水解酶（Caspase）的激活- 連續反應的過程，主要分為內源性線粒體途徑、內源性內質網途徑及外源性死亡受體途徑。其中線粒體介導的凋亡途徑是一種進化上保守的、高度調控的細胞死亡形式，對細胞凋亡具有重要意義，主要包括內源性和外源性兩種途徑[6]。其過程主要為當線粒體的膜電位下降，線粒體膜通透性增加，從而導致細胞色素C（Cyt C）和凋亡誘導因子的釋放，Cyt C 釋放到胞內后，結合Apaf-1、CED-4 同源物和脫氧腺苷三磷酸，形成稱為調亡復合體，并與caspase-9 形成活化復合物，進一步使caspase-3、caspase-7 等被caspase-9 裂解，激活下游caspase，最終導致細胞凋亡[7]。在此途徑中，B 細胞淋巴瘤-2（Bcl-2）家族蛋白通過調節膜電位從而控制線粒體外膜的通透性，其大致分為兩類：抗凋亡蛋白（包括BCL2、MCL1、BCLXL）和促凋亡蛋白（包括Bax、Bak、Bid、Bim）。兩種蛋白相互作用調節線粒體外膜透化、介導線粒體凋亡、激活下游的caspase 級聯反應，最終誘導凋亡[8]。有研究表明Cyt C 的釋放是線粒體凋亡路徑的關鍵步驟，但是目前對于Cyt C 的釋放機制尚不完全清楚。Caspase 因參與凋亡的啟動和執行過程，故在誘導細胞凋亡的過程中起著關鍵的作用，Caspase 家族分為三類：凋亡啟動因子、凋亡執行因子及炎性介導因子。目前為止，已發現14 種Caspase，其中Caspase 9 是細胞凋亡的發起者，Caspase 3 是發揮重要作用的執行者，它的激活標志著細胞進入不可逆的階段。另外Caspase 6、7、8、10 均會參與細胞凋亡的過程[9]。

3 線粒體凋亡途徑與肝衰竭

肝衰竭是由病毒感染、酒精及藥物等多種因素引起的肝臟損害，在我國主要以慢加急性（亞急性）肝衰竭和慢性肝衰竭為主，其中慢性乙型病毒性肝炎相關的肝衰竭病情嚴重、并發癥多、治療困難。目前已有不少研究表明，肝細胞凋亡與肝衰竭密切相關。因肝細胞富含線粒體，是肝臟各項生理活動的基礎。線粒體通過促進碳水化合物的代謝為細胞的生長提供能量，其功能損傷可能導致細胞死亡或凋亡。因此，線粒體功能障礙在肝衰竭發病機制中起關鍵作用。研究表明無論是硫代乙酰胺或D-氨基半乳糖聯合脂多糖對動物進行肝衰竭造模，在電鏡下觀察發現肝組織線粒體改變主要特征是腫脹,并伴有嵴模糊不清或斷裂、消失[10-11]。陳鵬等通過動物實驗發現谷氨酰胺可通過促進Bcl-2 表達、抑制Bbx、Bcl-2 的活性，通過這一線粒體凋亡途徑，抑制腸上皮細胞凋亡,改善肝功能，從而提高大鼠的生存率[12]。有專家通過初步研究證實通過線粒體凋亡途徑抑制組蛋白脫乙酰酶2 的表達可以減輕急性肝衰竭時的細胞凋亡，但組蛋白脫乙酰酶2對特異性抗凋亡和/或促凋亡分子的調節機制尚不清楚。線粒體融合蛋白2（mfn2）在對線粒體功能具有調節作用。薛冉等首次提出mfn2 可以控制慢加急性肝衰竭（aclf）細胞凋亡和自噬的平衡，在aclf 的發展過程中起到保護作用，并通過實驗研究證實bnip3 介導的信號通路并不是影響aclf 細胞凋亡和自噬平衡唯一的一個因素[13]。

4 結語

肝細胞凋亡是引起肝臟損傷和肝臟疾病的一個中心環節。線粒體作為生命活動的控制中心，不僅是細胞呼吸鏈和氧化磷酸化的中心，而且是細胞凋亡的調控中心[14-16]。目前肝衰竭尚缺乏有效的治療藥物，研究證實線粒體凋亡途徑可能與肝衰竭有關，因此希望通過干預線粒體凋亡途徑，找到治療肝衰竭的有效藥物，解決肝衰竭病死率高的這一難題。