瘦素与非酒精性脂肪性肝纤维化研究进展

瘦素与非酒精性脂肪性肝纤维化研究进展 国际消化病杂志2007~[E1旦箜!鲞箜塑坐!Q!!!!!!!:!!: 瘦素与非酒精性脂肪性肝纤维化研究进展 王亚东赵彩彦 ?367? ? 综述? 摘要瘦素是肥胖基因编码的代谢性激素,主要在白色脂肪组织特异表达,结合受体 后介导细胞信号 转导途径,通过调节肝脏问质细胞功能,调控转化生长因子[3(TGF—B),肿瘤坏死 因子a(TNF-a)等细胞因子 的分泌以及诱导胶原生成与降解失衡等,参与非酒精性脂肪性肝纤维化的发生发 展. 关键词非酒精性脂肪性肝纤维化;瘦素;转化生长因子 ResearchprogressoftheleptinandnonalcoholicfattyliverfibrosisWANGYa— dong,ZHAOCai—yan.Departmentoflnfec tion.theThirdHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang(050051),China AbstractLeptinisakindofmetabolichormoneencodedbyobesegeneinblancadiposetissue.Afterbindingwithitsre— ceptors,leptincouldproducebiologicaleffecttOpromotethedevelopmentofnonalcoholicfattyliverfibrosisthroughsignal transductionpathway,suchasregulatinginterstitialcellsfunction,enhancingexpressionofcytokines,unbalancingtheproduc— tionanddegradationofcollagenandSOon. KeywordsNonalcoholicfattyliverfibrosis;Leptin;Transforminggrowthfactor 瘦素(Leptin)又称脂肪抑素(adipostatichor— mon),是1994年首次通过定向克隆技术成功克隆 的一种代谢性激素-1],由肥胖基因(obgene)编码, 白色脂肪组织产生,入血后游离或与瘦素结合蛋白 结合,分布到全身组织,参与摄食行为和能量代谢 的调节.近年来瘦素在肝纤维化形成过程中的机 制愈来愈受到关注,但尚未完全明确.本文就瘦素 在非酒精性脂肪性肝纤维化发病机制中的研究进 展作一综述. 1瘦素与瘦素受体 . 人类ob基因位于第七号染色体q31.3位点上长约20kb,含3个外显子和2个内含子,编码4. 5kbmRNA,进而翻译成一种由167个氨基酸组成 的多肽2],分泌入血时去除其N端由21个氨基酸 组成的信号肽,形成含146个氨基酸残基的活性瘦 素,与载体蛋白结合分布于全身,调节机体代谢. 瘦素受体(ob—R)为一跨膜结构,属于I型细胞 因子受体家族.根据细胞内片段长短不同分为瘦 素长受体(ob-Rb),短受体(ob—Ra,ob—Rc,ob—Rd, ob—Rf)和游离型受体(ob—Re)等6种异构体.其 中ob—Rb为最主要的功能受体,在下丘脑弓状核, 腹背内侧核等核团高度表达,通过调节神经肽一Y, 影响机体的摄食行为.既往认为,短受体分布广 作者单位:050051河北医科大学第三临床医院感染科 泛,但缺乏胞内信号转导功能,近来研究表明短受 体同样可介导一定的信号转导,且在外周组织中分 布,呈选择性高表达.在肝脏中ob-R主要分布在 肝细胞和活化的肝星状细胞(HSC),库普弗细胞 (KC),窦内皮细胞(SEC),参与多种细胞因子的调 控,影响非酒精性脂肪性肝纤维化的发生. 2瘦素的信号转导途径 经典的瘦素信号转导途径为Janus酪氨酸激 酶/信号转导与转录激活因子(JAK/STAT)途径, 当瘦素与ob—R结合后,ob—R二聚体化,激活和增补 多种JAK激酶一STAT磷酸化,磷酸化的STAT 形成二聚体转入核内,识别并结合到启动子区的活 化序列或相关序列,调控瘦素相关基因的转录乜]. Saxeua等[3]发现活化的HSC能够表达ob— Rb,与瘦素结合后通过JAK/STAT途径介导瘦素 信号转导.活化的HSC还大量表达瘦素mRNA和 蛋白,通过自分泌促进自身活化,参与肝纤维化的 发展. 另外,瘦素的信号转导途径可能还包括Ras— Raf—MEK,MAPK途径和磷酸肌醇3激酶(PI一 3K)途径等J. 3瘦素与非酒精性脂肪性肝纤维化 瘦素作为一种脂源性"脂肪调节激素"调节机 体脂质代谢,其生理作用主要通过抑制食欲,减少 能量摄入,增加能量消耗和抑制脂肪合成来稳定机 ?368?国际消化病杂志2007年10旦箜!鲞箜塑!』旦!:Q!!!!!!:!!: 体脂质代谢.另外,瘦素通过调控磷酸烯醇式丙酮 酸羧激酶(PEPCK)基因的表达,抑制丙酮酸羧激酶 活性,减少甘油三酯合成,影响肝脏脂质代谢.同 时,还通过蛋白激酶A激活肉毒碱脂酰转移酶促进 脂肪代谢.当瘦素或其受体功能异常时,瘦素不能正常发挥作用,拮抗胰岛素诱导的PEPCK下调,抑 制胰岛素受体底物(IPS-1)磷酸化,改变肝细胞胰岛 素受体后信号转导,促进胰岛素抵抗,增加肝脏脂 肪沉积,引起脂肪变.此外,瘦素还可选择性增强 KC分泌TNF一0t,IL一6等炎性因子促进肝细胞变性 坏死,HSC活化及肝脏脂肪沉积,诱发肝纤维化的 发生. Potter等_5]利用曼氏血吸虫感染ob/ob小鼠诱 发肝纤维化,发现ob/ob小鼠组与正常组均发生纤 维化,但oh/oh小鼠组纤维化程度明显轻于对照 组,而应用瘦素后纤维化程度增高,分泌的TGFt3. 含量增加,提示瘦素缺乏可减少肝纤维化的发生, 推测瘦素的作用很可能是通过TGFt3介导发生肝 纤维化.Leclercq等]发现瘦素缺乏的ob/ob小鼠 脂肪肝没有发展成纤维化,但给小鼠补充注射外源 性瘦素至生理水平,则发生肝纤维化,al(工)型胶原 增生,提示瘦素是肝纤维化发生必不可少的因素. 4瘦素与肝间质细胞 4.1瘦素与肝星状细胞(HSC) HSC活化是肝纤维化发生发展的中心环节,研 究发现活化的HSC中可表达瘦素及其功能性受 体.Potter等[5]发现大鼠HSC体外培养增殖2周 后,即可表达瘦素mRNA及蛋白.Honda等[7在 体内实验中也证实活化的HSC可以生成瘦素,他 们还利用硫代乙酰胺(TAA)创建肝纤维化模型,发 现ob/ob小鼠肝结构正常,无纤维化发生,而对照 组肝纤维化明显,瘦素与TAA合用于ob/ob小鼠 后,也出现明显肝纤维化,提示瘦素可能通过诱导 HSC活化,促进肝纤维化的形成. 在瘦素激活HSC致纤维化过程中,多数学者 认为其机制在于瘦素参与调节HSC表达细胞因子 及胶原的表达.Saxena等?用核酸保护分析法证 明活化的HSC可表达瘦素受体,当瘦素与特定受 体结合后,诱导al(工)型胶原启动子的活性,上调 mRNA表达,促进蛋白质合成,在肝纤维化过程中 发挥重要作用. 此外,Ikejima等]研究证实,HSC分泌的瘦素 还作用于其他肝间质细胞,促进TGFt3表达,后者进 一 步激活HSC促进肝纤维化的发生,此为瘦素分 泌的旁分泌环,并由该瀑布效应促进肝纤维化的发 生发展过程. 4.2瘦素与库普弗细胞(KC) KC在肝脏炎症及纤维化反应中起关键性介导 作用,活化后一方面合成释放IL一1,I6等炎性因 子,加重肝脏炎症反应,启动肝纤维化;另一方面分 泌TNF-a,血小板衍生生长因子(PDGF)等,激活 HSC等间质细胞产生大量TGFt3,,并促进细胞外基 质(ECM)的合成和沉积,抑制其降解,导致肝纤维 化形成.Ikejima等_1..通过RT-PCR法检测体外培 养的KC中ob—RbmRNA的表达,发现瘦素能增加 KC中AP一1DNA的结合活性及TGFt3mRNA水 平,表明KC表达功能性瘦素受体,且瘦素可上调 KC中TGFt3基因的表达,成为瘦素促肝纤维化作 用的靶细胞. Sakaida等_11_通过猪血清诱导Zucker(fa/fa) 大鼠肝纤维化并与对照组(fa/一)比较肝纤维化程 度,发现对照组在注射猪血清8周后出现肝纤维化, 而Zucker大鼠纤维化程度极轻微,羟脯氨酸含量, al(工)型胶原mRNA和a—SMA表达很低.从大鼠 肝脏中分离出KC,给予脂多糖处理并监测脂多糖 的吸收和TNF的产生量,结果显示,实验组KC中 LPS的吸收与TNF的产生量明显低于对照组,故 认为瘦素受体缺乏可通过影响KC的功能延迟肝纤 维化的发生发展. 4.3瘦素与窦内皮细胞(SEC) SEC对肝细胞有保护作用,在一定条件下,又 参与肝细胞损伤及纤维化的形成,尤其在肝纤维化 ,PDGF,TGF—J3 初期,SEC可产生E?一A纤连蛋白 等促进HSC活化增殖,同时产生纤溶酶原激活物 抑制剂,使ECM降解减少,对肝纤维化的发生起重 要作用.Ikejima等[1体外培养大鼠SEC发现, SEC可表达ob—RbmRNA,同时通过Northern杂 交法检测发现,在瘦素的作用下SEC中TGF—jam RNA的表达明显升高.这提示瘦素可能通过SEC 表达强力致肝纤维化因子TGF—J3,发挥其在肝纤维 化中的作用. 5瘦素与肝纤维化细胞因子 5.1瘦素与转化生长因子(TGF-~3) TGF—p是肝纤维化过程中的一个关键因子,肝 损伤时,间质细胞可通过自分泌或旁分泌的方式产 生大量TGF一.].动物实验证实,肝损伤后TGF- pmRNA表达上调.在非酒精性脂肪性肝纤维化 中TGF—p主要与SEC,KC活化有关.TGF-13可上 调HSC对工,?,?型胶原,纤维连接蛋白及蛋白 多糖的表达,并促进HSC向肌成纤维细胞转化,促 国际消化病杂志2007年10月箍!鲞箜塑!!!!!!!!!!!:!!: 进ECM合成,同时TGF一还抑制MMPS合成,促 进HSC分泌TIMP,抑制ECM降解.Honda等 发现ob/ob小鼠用TTA处理后不发生肝纤维化, 但是如果补充瘦素至生理水平后再用TTA处理, 该小鼠就会出现明显的纤维化,并且肝内a1(工)型 胶原mRNA,TGF一8,水平均显着提高,也证实瘦 素能促进TGF一8生成而促进肝纤维化形成.这些 模型均提示瘦素通过上调TGF一,在肝纤维化发生 发展中起重要作用. 5.2瘦素与肿瘤坏死因子(TNF—a) TNF—a主要由单核一巨噬细胞产生,作为一种 炎性介质与其他细胞因子如TGF一,PDGF及IL一1 等形成调节网络,参与肝纤维化的发生发展.特别 是在肝损伤早期,瘦素可通过提高TNF—a水平放大 炎症反应,独立诱发肝纤维化形成发展.Ikejima 等[1给雄性C57B1/6小鼠腹腔注射CCL4并同时 腹腔注射重组小鼠瘦素,结果显示TNF—a水平明显 高于单纯注射组,a1(工)型胶原mRNA,TGF一8 mRNA在肝脏中的表达亦明显增高,表明CCL4和 瘦素同时注射可加重小鼠急性肝损伤的炎症坏死, 诱发肝纤维化. 5.3瘦素与过氧化物酶体增殖物激活受体 过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)是脂肪 细胞分化的一类重要核转录因子,在抑制炎症反 应,调节脂质代谢等方面发挥重要作用.在肝脏 PPAR—a表达最丰富,亦少量表达PPAR一7.PPAR 被配体激活后,抑制HSC增殖活化和a1(工)型胶 原mRNA的表达,延缓肝纤维化的发生[1.最近 有研究发现,瘦素通过诱导PPARa表达增加,促进 脂肪酸的氧化利用,减少脂肪酸的合成.反之, PPAR表达增加或活性增强通过抑制ob基因启动 子,在转录水平下调ob基因的表达,减少瘦素的合 成,降低血清瘦素浓度.动物模型亦显示PPAR7 活性缺失的小鼠血清瘦素浓度显着升高. 6小结 总之,瘦素正在逐步被人们认识,它作为一种 促纤维化因子,与受体结合后通过JAK/STAT通 路增强TGF—B,a1(工)型胶原表达.有关瘦素与肝 纤维化发生机制的关系尚未完全明确,且有相佐的 实验报道,而通过对非酒精性脂肪性肝炎(NASH) 患者的观察研究,可明确瘦素水平与肝纤维化之间 的可能关系,但瘦素是否为脂肪性肝纤维化的必须 ? 369? 因素,尚需大量的研究工作才能得以证实. 参考文献 1ZhangY,ProencaR,MafeiM,eta1.Positionalcloningofthe mouseobesegeneanditshumanhomologue.Nature,1994, 372:425—431 2AhimaRS,FlierJS.Leptin.AnnuRevPhysiol,2000,62: 413—437 3SaxenaNK,IkedaK,RockeyDC,eta1.Leptininhepaticfi— brosis:evidenceforincreasedcollagenproductioninstellate cellsandleanlittermatesofob/obmice.Hepatology,2002, 35:762—771 4LangT,IkejimaK,YoshikawaM.Leptinfacilitatesprolifera— tionofhepaticstellatecellsthroughup—-regulationofplatelet—-de— rivedgrowthfactorreceptor.BiochemBiophysResCommun, 2004,323:1091—1095 5PotterJJ,Rennie-TankesleyL,MezeyE.Influenceofleptinin thedevelopmentofhepaticfibrosisproducedinmicebySchisto— somamansoniinfectionandbychroniccarbontetrachloridead— ministration.JHepatol,2003,38:281—288 6LeclercqIA,FieldJ,FarrellGC.Leptin-specificmechanisms forimpairedliverregenerationinob/obmiceaftertoxicinjury. 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