細(xì)胞衰老在非酒精性脂肪性肝病發(fā)生發(fā)展中的作用

郭悅承 陸倫根

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是一種常見(jiàn)的慢性肝臟疾病，其發(fā)病率呈逐年上升趨勢(shì)。NAFLD可進(jìn)展為非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，以肝臟脂肪變性、炎性反應(yīng)、壞死和纖維化為特征[1]。細(xì)胞衰老是指由端粒縮短或DNA損傷引起的細(xì)胞分裂能力和增殖能力減弱，細(xì)胞周期停滯的狀態(tài)。在生理?xiàng)l件下，衰老可清除受損細(xì)胞，并參與急性應(yīng)激或損傷時(shí)的組織修復(fù)。各類(lèi)細(xì)胞因子可通過(guò)衰老相關(guān)分泌表型(SASP)活化免疫細(xì)胞，從而促進(jìn)衰老細(xì)胞的免疫清除。然而，慢性應(yīng)激可引起端粒耗竭，并產(chǎn)生過(guò)多的SASP，導(dǎo)致衰老細(xì)胞積聚，組織再生能力下降[2-3]，形成衰老細(xì)胞清除不良的惡性循環(huán)。

NAFLD患者的肝細(xì)胞通常表現(xiàn)出衰老狀態(tài)，出現(xiàn)嚴(yán)重的DNA損傷和細(xì)胞周期停滯。有研究發(fā)現(xiàn)，衰老細(xì)胞在機(jī)體內(nèi)的耗竭可減輕脂肪變性程度，而誘導(dǎo)肝細(xì)胞衰老可促使肝臟脂質(zhì)沉積[4]。該研究提示，衰老不但可繼發(fā)于脂代謝紊亂，而且在NAFLD的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制中也發(fā)揮了重要作用。然而，研究表明細(xì)胞衰老也可能對(duì)NAFLD產(chǎn)生有益的影響[5]。本文主要從肝星狀細(xì)胞(HSC)、肝臟再生、DNA甲基化等方面就細(xì)胞衰老影響NAFLD發(fā)生、發(fā)展的機(jī)制作一綜述，并介紹相關(guān)研究結(jié)果的臨床應(yīng)用前景。

1 細(xì)胞衰老參與了NAFLD的進(jìn)展

有動(dòng)物研究表明，細(xì)胞衰老與NAFLD間存在著一定的關(guān)系。在高脂飲食大鼠中，脂肪變性程度的加重伴隨著肝組織中p16和p21表達(dá)水平升高，以及p53和Rb磷酸化水平降低[6]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，利用基因編輯技術(shù)清除表達(dá)p16的衰老細(xì)胞或者在db/db小鼠體內(nèi)注射抗衰老藥物(達(dá)沙替尼+槲皮素)，均可導(dǎo)致衰老細(xì)胞數(shù)量減少，并伴隨著肝臟脂質(zhì)沉積狀況改善[4]。這可能歸因于衰老細(xì)胞中的線(xiàn)粒體失去了代謝脂肪酸的能力。上述研究表明，衰老細(xì)胞的數(shù)量與肝臟脂質(zhì)沉積呈負(fù)相關(guān)。

多項(xiàng)臨床研究進(jìn)一步支持了細(xì)胞衰老與NAFLD相關(guān)的假設(shè)。肝活組織檢查結(jié)果顯示，NAFLD患者的細(xì)胞端粒較短，核面積較小，并且出現(xiàn)明顯的DNA損傷，細(xì)胞周期阻滯于G1期；此外，p21表達(dá)水平升高及核面積增大均與NAFLD嚴(yán)重程度和纖維化分期密切相關(guān)[7]。另一項(xiàng)隊(duì)列研究顯示，與未發(fā)生肝脂肪變性的患者相比，NAFLD患者的外周血淋巴細(xì)胞端粒縮短，端粒酶逆轉(zhuǎn)錄酶信使RNA(mRNA)表達(dá)水平升高[8]。由此可見(jiàn)，以端粒功能障礙和核面積縮小為特征的細(xì)胞衰老參與了NAFLD的進(jìn)展。

2 細(xì)胞衰老影響NAFLD的途徑

2.1 DNA甲基化

DNA甲基化作為衰老標(biāo)志物之一，不僅與NAFLD有關(guān)，還可影響NAFLD向NASH的進(jìn)展過(guò)程。有研究表明，DNA甲基化的特征可有效反映人體組織和細(xì)胞的衰老程度[9]。肝活組織檢查結(jié)果顯示，輕度與重度NAFLD患者具有不同的甲基化模式，后者的組織修復(fù)基因呈現(xiàn)低甲基化和過(guò)表達(dá)，而代謝相關(guān)基因出現(xiàn)高甲基化和低表達(dá)[10]。有學(xué)者分析了DNA甲基化與γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶和天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶表達(dá)水平的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)SLC7A11基因的甲基化與脂代謝相關(guān)基因的表達(dá)及肝臟脂肪變性的風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)[11]。此外，NAFLD相關(guān)基因的胞嘧啶DNA和組蛋白H3K4甲基化特征也與NAFLD的嚴(yán)重程度相關(guān)[12]。上述研究提示，肝細(xì)胞表觀(guān)遺傳學(xué)特征的改變與NAFLD的嚴(yán)重程度存在一定的關(guān)聯(lián)。

2.2 HSC

HSC的衰老是減輕肝纖維化和NASH的關(guān)鍵。HSC中的p53參與了HSC的激活，并促進(jìn)了纖維化的進(jìn)展[5]。衰老的HSC可產(chǎn)生較少的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)和較多的基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)，并可導(dǎo)致參與免疫監(jiān)視的基因表達(dá)上調(diào)，如自然殺傷(NK)細(xì)胞受體NKG2DⅡ型整合膜蛋白的配體[5]。這有利于NK細(xì)胞優(yōu)先殺死衰老的、活化的HSC，從而促進(jìn)纖維化消退。有研究指出，重組人胰島素生長(zhǎng)因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)可使HSC衰老，通過(guò)改善肝臟中氧化應(yīng)激和線(xiàn)粒體功能來(lái)減輕NASH小鼠肝臟的脂肪變性、炎性反應(yīng)和纖維化，并且這一作用依賴(lài)于p53參與的衰老調(diào)節(jié)機(jī)制[13]。此外，單核細(xì)胞來(lái)源的CD11BhiF4/80intLy-6Clo巨噬細(xì)胞通過(guò)分泌MMP和IGF-Ⅰ，以旁分泌的方式刺激活化的HSC衰老或凋亡，從而導(dǎo)致ECM降解，加速纖維化消退[14]。

2.3 肝臟再生

肝細(xì)胞衰老和脂肪蓄積均與肝臟再生能力受損有關(guān)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，持續(xù)增殖的肝細(xì)胞可避免衰老，而小鼠衰老的肝細(xì)胞在連續(xù)移植后也可恢復(fù)增殖能力[15]。另一項(xiàng)研究指出，表皮生長(zhǎng)因子受體(EGFR)表達(dá)下調(diào)與db/db小鼠的肝臟再生能力受損有關(guān)，并且EGFR可能參與了肝脂肪變性影響肝臟再生的機(jī)制[16]。此外，一項(xiàng)有關(guān)端粒酶缺陷的小鼠模型研究表明，端粒縮短或端粒酶突變可降低慢性損傷的肝細(xì)胞的再生能力，從而加速肝纖維化進(jìn)展[17]，而移植攜帶端粒酶RNA的腺病毒可改善這些小鼠的肝功能，減輕肝纖維化[18]。上述研究表明，衰老可能通過(guò)干擾肝臟再生過(guò)程而影響NASH的緩解。

SASP與肝臟再生之間的相關(guān)性在NASH緩解過(guò)程中發(fā)揮了重要作用。有研究表明，SASP對(duì)小鼠角質(zhì)形成細(xì)胞的短期干預(yù)會(huì)增強(qiáng)該細(xì)胞的再生能力，并促進(jìn)干細(xì)胞相關(guān)標(biāo)志物的表達(dá)，而長(zhǎng)期SASP干預(yù)后，該角質(zhì)形成細(xì)胞會(huì)維持衰老狀態(tài)，抵抗持續(xù)的再生刺激[19]。此研究結(jié)果提示，SASP在促進(jìn)細(xì)胞可塑性和組織再生方面具有雙重作用，這一特性可能使其擁有良好的臨床應(yīng)用前景。

3 細(xì)胞衰老影響NAFLD向HCC的進(jìn)展

細(xì)胞衰老在肝細(xì)胞癌(HCC)中的作用尚未明確。目前研究表明肝細(xì)胞衰老是HCC進(jìn)程中的一種保護(hù)機(jī)制。在p53基因缺失的HCC小鼠中短暫恢復(fù)p53的表達(dá)可導(dǎo)致細(xì)胞衰老，并可通過(guò)巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、NK細(xì)胞等先天免疫細(xì)胞的協(xié)同作用，使腫瘤退化至無(wú)法檢測(cè)的水平[20]。另有研究表明，p53基因缺失誘導(dǎo)的DNA損傷可導(dǎo)致DNA修復(fù)異常和細(xì)胞凋亡減少，基因組的不穩(wěn)定性增加，突變率升高[21]。然而有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，端粒功能障礙雖然可通過(guò)抑制增殖和促進(jìn)凋亡來(lái)減少HCC病灶的數(shù)量并縮小病灶體積，但也在腫瘤起始階段促進(jìn)了HCC發(fā)生[22]。這提示，細(xì)胞衰老伴隨的端粒功能障礙在HCC的起始階段及進(jìn)展過(guò)程中可能發(fā)揮著不同的作用。

目前研究表明衰老影響HCC進(jìn)展的途徑與HSC有關(guān)。有學(xué)者提出，p53可協(xié)同核因子-κB(NF-κB)在衰老細(xì)胞中發(fā)揮抗腫瘤作用，并且抑制HSC中p53依賴(lài)性的細(xì)胞特異性衰老程序可促進(jìn)肝纖維化，增強(qiáng)鄰近上皮細(xì)胞向HCC轉(zhuǎn)化[23]。p53表達(dá)正常的衰老HSC優(yōu)先分泌白細(xì)胞介素-6(IL-6)、干擾素-γ(IFN-γ)和細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)，而p53基因缺失的衰老HSC在增殖后分泌IL-3、IL-4和IL-5，刺激巨噬細(xì)胞極化為促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)的M2狀態(tài)，從而促進(jìn)癌前病變細(xì)胞增殖[23]。然而也有研究指出，腸道菌群代謝產(chǎn)物脫氧膽酸(DCA)可通過(guò)IL-1和衰老HSC分泌的SASP促進(jìn)HCC進(jìn)展[24]。因此，衰老HSC對(duì)HCC的影響還需要進(jìn)一步研究證實(shí)。

4 相關(guān)研究的臨床轉(zhuǎn)化意義

目前，NAFLD診斷和監(jiān)測(cè)的金標(biāo)準(zhǔn)是肝活組織檢查，但其作為一種侵入性檢查，可能造成患者出血、腹痛等并發(fā)癥，而且僅對(duì)一小部分肝組織進(jìn)行取樣可能會(huì)造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果的偏倚。血清或血漿中的衰老標(biāo)志物(液態(tài)活組織檢查)具有反映疾病嚴(yán)重程度和進(jìn)展的潛力，該類(lèi)指標(biāo)包括衰老相關(guān)基因及其他衰老分子指標(biāo)，如端粒長(zhǎng)度、無(wú)細(xì)胞微RNA(cfmiRNA)等[25-26]。有學(xué)者提出，端粒縮短是2型糖尿病患者發(fā)生NAFLD的危險(xiǎn)因素之一，并且其可預(yù)測(cè)胰島素抵抗的嚴(yán)重程度[27]。一項(xiàng)橫斷面研究顯示，白細(xì)胞端粒縮短與NAFLD相關(guān)的晚期纖維化風(fēng)險(xiǎn)增高有關(guān)[28]，但具體機(jī)制尚不清楚，有學(xué)者認(rèn)為這可能與氧化應(yīng)激及炎性反應(yīng)有關(guān)[29]。

目前尚無(wú)用于治療NAFLD或NASH的藥物獲批，對(duì)該疾病患者的干預(yù)措施主要側(cè)重于從運(yùn)動(dòng)和飲食方面調(diào)節(jié)患者的代謝水平。諸多動(dòng)物研究探討了抗衰老藥物在NAFLD中的應(yīng)用前景，例如激酶抑制劑達(dá)沙替尼和槲皮素可誘導(dǎo)脂肪肝小鼠的衰老細(xì)胞凋亡，并減少脂質(zhì)蓄積[4]；短期SASP干預(yù)可恢復(fù)NASH患者肝臟再生能力[19]；IL-22通過(guò)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(STAT3)通路和p53依賴(lài)性途徑可促進(jìn)HSC衰老，并可降低α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)的表達(dá)水平[30]。由此可見(jiàn)，抗衰老療法可能是解決NAFLD治療難題的突破口，但尚不能排除抗衰老干預(yù)對(duì)HCC進(jìn)展的潛在影響。

5 結(jié)語(yǔ)

近年來(lái)，隨著人們生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的改變，肥胖、糖尿病、高脂血癥等代謝性疾病的發(fā)病率逐年升高，NAFLD也成為威脅人們健康的常見(jiàn)肝病。NAFLD的發(fā)生、發(fā)展機(jī)制尚未明確，目前的治療手段相對(duì)局限，故越來(lái)越多的研究開(kāi)始探討NAFLD治療的潛在靶點(diǎn)及其可行性。

細(xì)胞衰老涉及正常的衰老過(guò)程，也涉及常見(jiàn)的人類(lèi)疾病，已引起了研究者的廣泛關(guān)注。目前研究表明，衰老的復(fù)雜機(jī)制參與了NAFLD的進(jìn)展，與炎性反應(yīng)、脂肪變性、纖維化等表型密切相關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)了抗衰老療法對(duì)于NAFLD具有一定的療效。然而，由于衰老機(jī)制在NAFLD中的作用尚未完全闡明，抗衰老療法也可能有潛在的導(dǎo)致NAFLD病情加重，甚至促使其進(jìn)展為HCC的風(fēng)險(xiǎn)。因此，抗衰老療法潛在的不良反應(yīng)及適應(yīng)證還有待進(jìn)一步研究闡明。