中藥防治非酒精性脂肪性肝病研究進展:基于AMPK信號通路

周 琳,周曉玲,梁 甜

(1.廣西中醫藥大學 研究生院,廣西 南寧 530001;2.柳州市中醫醫院 消化科,廣西 柳州 545001)

隨著代謝性相關疾病的高發,非酒精性脂肪性肝病(Non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)已經成為全世界流行病,亦是引起慢性肝病的主要原因[1]。NAFLD是肝硬化、肝癌的重要致病因素,其發病機制復雜,現仍缺乏有效治療藥物[2]。腺苷酸活化蛋白激酶(Adenosine activated protein kinase,AMPK)是存在于真核細胞中的異三聚體,常表達在肝臟、肌肉等組織器官中[3],又被稱為“能量感受器”,其可通過AMP/ATP比值變化被直接激活,亦可通過激活AMPK上游的肝激酶B1(Liver kinase B1,LKB1)、轉化生長因子β(Transforming growth factor-beta,TGF-β)激活以及鈣調蛋白依賴性激酶β(Calmodulin-dependent protein kinase β,CaMKβ)等激酶間接增加AMPK的活性,從而維持機體能量代謝平衡[4]。研究發現,活化后的AMPK作用于下游靶蛋白,可通過改善肝臟脂質代謝、氧化應激、自噬、炎癥反應等過程,減輕NAFLD[5]。近年中藥在調控AMPK信號通路治療NAFLD的研究取得一定進展[6]。本研究就近年來AMPK信號通路對中藥復方、中藥單體抗NAFLD的研究進展進行綜述,了解AMPK信號通路治療NAFLD的作用機制和中藥復方及單體激活AMPK的機理,為NAFLD的預防和治療提供新思路。

1 AMPK與NAFLD

NAFLD是肝細胞中過量脂質沉積的結果,可通過多種機制激活AMPK信號抵消這些影響[7]。AMPK與肝臟的病理生理有著密切的關系,被認為是改善NAFLD的可行治療策略[8]。多項研究表明,AMPK調控的信號通路在肝臟內發揮抗NAFLD作用,多與改善脂質代謝紊亂、氧化應激、自噬、炎癥級聯反應有關[9]。見圖1。

圖1 AMPK加劇NAFLD的機制

1.1 改善脂質代謝穩態

脂質沉積是NAFLD的特征表現。在肝臟中脂質是以游離脂肪酸(FFAs)的形式存在,當肝細胞內FFAs生成超過消耗時,易誘發脂毒性,引起肝細胞應激、損傷,甚至凋亡[10]。脂質沉積過程與脂質合成、氧化、線粒體功能等有密切關系[11]。研究表明,AMPK可通過抑制脂質合成酶蛋白活性、促進脂肪酸氧化及改善線粒體功能等過程,減少脂質沉積,在調節脂質代謝中有重要作用[12]。固醇調節元件結合蛋白1c(Sterol regulatory element binding protein-1c,SREBP-1c)是調控肝細胞內脂質沉積的主要因子[13],研究表明,活化后的AMPK能夠磷酸化SREBP-1c,下調其表達,降低肝細胞內脂肪酸合成酶(FAC)、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)等脂肪合成酶活性,減少脂質生成[14]。CHEN等[15]研究發現,AMPK通過調控脂肪酸氧化的關鍵因子肉毒堿棕櫚?；D移酶-la(COPT-la)、?；o酶A氧化酶1(ACOX1)的表達,改善脂肪酸β氧化、減少脂質沉積及脂毒性,緩解NAFLD。進一步研究證明,AMPK 活化后可上調線粒體自噬受體蛋白(FUNDC1)表達,清除受損細胞、保護線粒體功能、改善細胞功能,緩解NAFLD狀態[16]。

1.2 AMPK與氧化應激

氧化應激被認為是導致NAFLD肝臟損傷和疾病進展的主要因素[17]。氧化應激反映了活性氧(Reactive oxygen species,ROS)的產生和細胞抗氧化系統的失衡,產生過量的ROS,并導致細胞損傷[18]。NAFLD脂質代謝紊亂,可激活肝細胞內還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化途徑,促進ROS產生及超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)、還原性谷胱甘肽(glutathione,GSH)等抗氧化酶的消耗,使得氧化副產物(malondialdehyde,MDA)生成增加,細胞內存在氧化應激反應,進一步加重NAFLD[19]。AMPK是參與肝細胞氧化應激的重要因子[18],AMPK活化后,可激活過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α(proliferator-activated receptorγ-coactivator-1α,PGC-1α)的表達及下游解耦蛋白2(Uncoupling Protein 2,UCP2)活性,在減少ROS生成的同時,增加下游SOD活性,提高肝細胞抗氧化能力[20]。AMPK/核因子E2相關因子(Nuclear factor like 2,Nrf2)亦是有效參與肝細胞氧化應激的重要信號通路。AMPK磷酸化后,可有效激活下游Nrf2,增加細胞相關抗氧化酶的生成,有效減輕肝細胞損傷。DONG等[21]研究發現,AMPK可通過下調脂肪毒性引起的氧化應激,減少ROS的產生及ROS相關炎癥級聯反應,減少從NAFLD向NASH轉化的風險。

1.3 AMPK與自噬

自噬是維持肝細胞微環境平衡、細胞更新的重要機制,也是應激狀態下調控細胞的質控體系[22]。自噬是通過自噬溶酶體對細胞內受損細胞器、蛋白質等進行降解,進而維持細胞正常功能[23]。自噬是細胞內的自穩機制,除了對功能異常的細胞器及蛋白等進行動態清除外,亦可選擇性降解肝細胞內多余脂質,進而調控肝細胞脂平衡,這一過程稱為脂噬[24]。AMPK/雷帕霉素(Mechanistic target of rapamycin,mTOR)是參與肝細胞脂噬的主要信號通路,AMPK活化后可增加下游mTOR及其效應分子微管相關蛋白1輕鏈 3(light chain 3,LC3)、泛素結合蛋白p62(Ubiquitin binding protein P62)的表達,增強肝細胞自噬,進而加快肝細胞脂代謝,改善胰島素功能,減緩NAFLD的發生發展[25,26]。研究表明,AMPK活化后,可增強自噬關鍵酶UNC51樣激酶1(UNC-51 like kinase 1,ULK1)的活性,進而調控肝細胞自噬水平[27]。TING等[28]通過建立肝細胞脂肪變性模型,應用自噬抑制劑(3-甲基腺嘌呤,3-MA)和AMPK激活劑(AICAR)/抑制劑(化合物C)干預肝細胞,測定AMPK及自噬因子及脂質含量,發現肝細胞脂質代謝加快可能與AMPK激活自噬反應有關。

1.4 AMPK與炎癥小體/炎癥

炎癥反應在NAFLD發生發展的過程中起著至關重要的作用[29],炎癥小體是介導炎癥因子的產生和產生強效炎癥級聯的多蛋白復合物[30]。NLRP3是調控機體炎癥反應的關鍵因子,亦是最具特征炎癥小體的代表之一。研究表明,NLRP3炎癥小體是AMPK下游的效應因子,當AMPK被激活時,通過抑制NLRP3炎癥小體的活性,減少相關炎癥級聯反應的發生,進而維持肝細胞正常生理功能[31]。此外,研究發現,活化后的AMPK可抑制炎癥效應因子轉錄因子κB(The nuclear factor-κB,NF-κB)的表達,抑制腫瘤壞死因子(Tumour Necrosis Factor alpha,TNF-α)、白介素-8(Interleukin-8,IL-8)、白細胞介素-6(Interleukin-6,IL-6)等炎癥介質的分泌,減少炎癥浸潤[32]。

近年來中藥治療NAFLD已成為NAFLD的相關研究熱點,多種中藥復方或中藥單體被證明可有效減緩NAFLD進展。研究表明,AMPK信號通路是參與肝細胞代謝的重要通路,可通過減輕肝細胞損傷及脂質沉積,進而發揮緩解NAFLD的作用[33]。以下將對中藥復方、中藥單體基于AMPK信號治療NAFLD的作用進行闡述(表1),為中藥預防、治療NAFLD提供新思路。

表1 中藥復方/單體抗NAFLD機制總結

2 中藥復方調控AMPK相關通路治療NAFLD

疏肝化滯方臨床上常用于治療NAFLD。研究表明,AMPK是疏肝化滯方治療NAFLD的核心通路之一,通過增加AMPK、SOD的表達,提高肝細胞抗氧化能力,從而達到改善肝臟脂肪變性的效果[34]。研究發現,由山楂、郁金、黃芪、柴胡等組成的脂肝合劑,可激活AMPK,使其磷酸化增加,并下調其下游的SREBP-1C、FAC的水平,增加PGC-1α、COPT-l含量,促進細胞內脂質代謝及脂肪酸β氧化[35]。董璐等[36]研究發現,丹梔逍遙散干預NAFLD大鼠,可激活LKB1/AMPK信號通路,減少下游脂肪合成酶ACC的表達,降低脂肪的合成,減輕肝損傷。石斛合劑可通過激活AMPK/mTOR通路,促進轉錄因子EB(The transcription factor EB,TFEB)的表達,增加自噬通量LC3表達,維持細胞平衡,進而改善NAFLD合并2型糖尿病(T2DM)的細胞功能及代謝水平[37]。進一步的研究發現,澤瀉湯可有效治療NAFLD,其作用機制與藥物激活AMPK,增加其下游PGC-1α、UCP2蛋白的表達,進而增加肝細胞脂肪酸代謝、促進線粒體功能蛋白表達、促進肝細胞修復有關[38]。

3 中藥單體基于AMPK通路調控NAFLD

3.1 脂代謝

研究發現,梔子苷是中藥梔子的主要活性成分,具有保肝利膽的藥理作用。梔子苷可通過磷酸化激活AMPK,調控脂肪合成酶(Fatty acid synthase,FAS)、ACC、丙二酰輔酶 A(Malonyl-CoA)等脂肪合成酶的表達來減少脂肪的合成[39]。ZHANG等[40]通過高脂飲食建立NAFLD模型,予芍藥苷水提物干預,發現芍藥苷可提高AMPK磷酸化水平,降低糖異生基因磷酸烯醇丙酮酸羧激酶(Phospho-enolpyruvate carboxykinase,PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(glucose-6-Phosp hatase,G6Pase)的表達,并通過拮抗脂質合成途徑,改善脂質沉積。WANG等[41]通過檢測體內外脂質和脂質分解基因和蛋白的表達,發現大黃素可通過鈣/鈣調素依賴性激酶(Calcium/calmodulin-dependent kinase kinase CaMKK)激活AMPK,增加脂解相關蛋白和mRNA的水平,有效減少肝臟中脂肪沉積。黃芪甲苷是AMPK的激活劑,可通過增加AMPK的磷酸化來促進其基因表達和激活,減少脂質積累,還可通過誘導SREBP-1c磷酸化,減輕胰島素抵抗,改善NAFLD[42]。

3.2 氧化應激

天麻素是中藥天麻的有效成分,研究發現,天麻素可通過激活AMPK/Nrf2通路,顯著提高NAFLD大鼠肝臟SOD含量,降低ROS/MDA,減輕炎癥反應,緩解NAFLD[43]。QIN等[44]研究發現,黃連素可通過激活AMPK/PGC-1α信號通路,有效降低糖尿病小鼠MDA含量并增加 SOD、過氧化氫酶(Catalase,CAT)、GSH 的表達,有效抑制細胞氧化應激。桃葉珊瑚苷屬于環烯醚萜類化合物,具有護肝保肝作用,桃葉珊瑚苷可通過影響血清SOD、GSH等抗氧化因子含量,及激活Nrf2、AMPK、ACC等因子發揮抗氧化作用,達到護肝目的[45]。許瓊梅等[46]研究發現龍膽苦苷干預組較NAFLD模型組,可有效降低血清中游離脂肪酸含量,提高SOD、GSH-Px的表達,減少肝細胞中氧化應激副產物MDA的含量,其抗氧化作用與AMPK/Nrf2信號通路有關。

3.3 自噬

白藜蘆醇是一種多酚類化合物,具有抗氧化、抗炎等多種藥理作用,研究發現,白藜蘆醇可通過cAMP-PRKA-AMPK-SIRT1信號通路激活肝細胞自噬,增加肝臟中LC3-Ⅱ自噬信號因子的表達,增強肝細胞自噬,緩解肝細胞脂質代謝負擔及炎癥反應[47]。當歸多糖是當歸的有效用藥成分,PING等[48]研究發現,當歸多糖可有效降低NAFLD小鼠肝臟中脂肪含量,其降脂作用與激活SIRT1-AMPK 信號途徑、增加自噬蛋白表達有關。WANG等[49]通過高脂飲食建立NAFLD小鼠模型,予芒果苷干預12周后,檢測小鼠血清中脂質含量、自噬信號通路蛋白表達情況,發現芒果苷可通過激活AMPK/mTOR信號通路增強肝細胞脂噬,緩解肝臟中脂質沉積。

3.4 炎癥反應/炎癥小體

丹參酮類是從丹參中提取的具有抗炎作用的二萜醌類化合物,丹參酮類可通過激活AMPK信號通路,有效抑制NLRP3炎癥小體活化,減少細胞炎癥反應[50]。研究發現,穿心蓮內酯可有效抑制細胞炎癥反應,其抗炎機制與通過調控AMPK/轉化生長因子β激活激酶1(TAK1)信號通路,進而阻斷TAK1/NF-κB,減低血清中炎癥因子IL-6、TNF-α和IL-1水平有關[51]。紅景天苷具有抗炎、抗氧化等作用[52],紅景天苷可調控硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)/NLRP3通路,通過抑制NLRP3炎癥小體激活,減少肝細胞內炎癥反應及脂質沉積,進而達到預防NAFLD的作用[53]。

4 結語

NAFLD是肝病發展的重要階段,應早發現、早干預。NAFLD發病率高、機制復雜,目前臨床上尚無特效治療藥物,因此探索新的NAFLD治療靶點或方法至關重要[54]。NAFLD可歸于中醫學“肥氣”“肝癖”等范疇[55],中醫運用整體觀點治療NAFLD,為 NAFLD的治療開拓了新的思路。通過對中藥抗NAFLD的臨床及實驗研究進行總結,發現中藥抗NAFLD常與脂質代謝異常、自噬、氧化應激、腸道菌群等機制有關系[56],但中醫藥治療NAFLD也存在相對不足,第一,NAFLD的治療常以中藥復方為主,其復方的臨床藥理作用及機制研究相對薄弱;第二,臨床醫生對NAFLD的中醫辨證標準不同,導致每個醫生對NAFLD的中醫治則不一致;第三,NAFLD機制尚未明確,主要表現為脂質堆積、氧化損傷、炎癥及纖維化[57],有學者研究認為,多重打擊是造成肝細胞脂質堆積及損傷的重要原因[58],而中藥具有多靶點、多通路的特點,通過運用中藥治療NAFLD,可發揮傳統醫藥獨特的治療優勢。本研究論述了中藥基于AMPK信號通路抗NAFLD的作用,從多角度總結了其機制,為NAFLD新藥開發提供了新思路。