撰文 | 十一老豆

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随着经济的高速发展，生活方式的转变，包括高热量食物和高糖饮料摄入、缺乏运动和体力活动等，非酒精性脂肪性肝病（Nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD）已成为当代社会的重大慢性疾病。然而截止目前，NAFLD病理生理机制尚未完全阐明，临床上仍缺乏有效而特异的治疗药物。因此，深入揭示NAFLD发病机制，寻找潜在的干预靶标，成为肝脏领域和代谢领域的研究热点。

近日，分别来自加州大学、西奈山伊坎医学院和耶鲁大学医学院的Rohit Loomba教授、Scott L. Friedman教授和Gerald I. Shulman教授联合在Cell杂志上，就NAFLD的发病机制和疾病结局，展开了详细的论述Mechanisms and disease consequences of nonalcoholic fatty liver disease。现将该综述及相关文献【2】，并结合笔者的初步思考，摘译和整理如下，供读者参考：

1. 患病率：由于疫苗的逐步普及，病毒性肝炎的感染者逐渐减少，而肥胖、营养过剩

/失衡引起的NAFLD成为高发性肝脏疾病。据流行病学统计和分析，NAFLD全球患病率约为25%，且呈持续上升趋势。在过去的三十年，美国患病率已从20%升至32%。中国学者的研究表明，我国成人NAFLD患病率也高达29.2%【3,4】，形势严峻。此外，近年来NAFLD呈现年轻化趋势，而针对青少年NAFLD患病率的流行病学调查和分析，仍相对较少。

2. 临床特征：NAFLD是一个连续的肝脏疾病谱，包括单纯性脂肪肝（Simple steatosis, NAFL）、非酒精性脂肪性肝炎（Nonalcoholic steatohepatitis, NASH）。NASH可进展为肝纤维化、肝硬化甚至肝细胞肝癌，已逐渐成为肝衰竭和肝移植的重要原因 (图1)。此外，NAFLD常和胰岛素抵抗、血脂紊乱互为因果，共同促进2型糖尿病和心血管疾病的发生发展。NAFLD的特征性病理表现是肝细胞内甘油三酯的过量沉积，可以通过有创的组织活检（超过5%的肝细胞存在脂肪变性）或无创的影像学手段（核磁共振波谱显示肝脏脂肪含量大于5.56%）来确诊。大部分NAFLD患者无明显临床症状或不适，常通过肝脏超声检查（如体检时）并结合血液肝功能指标（谷丙转氨酶ALT、谷草转氨酶AST等）而得知。因此，仍需建立早期、无创而精确的NAFLD诊断和评估体系。

图1：NAFLD疾病发展史（备注：该图来自Cell综述的Figure 2 Natural history of NAFLD）

3. 动物模型：动物模型是研究人类疾病的重要手段。肥胖动物，例如高脂饮食喂养、

瘦素基因缺陷小鼠(ob/ob)、瘦素受体基因缺陷小鼠(db/db)，是常用且稳定的单纯性脂肪肝动物模型。而针对脂肪性肝炎（NASH），目前尚缺乏统一的动物模型。既往较多研究使用胆碱-亮氨酸缺乏饮食喂养，该饮食可在数周内诱导肝脏脂质沉积和炎症，但该饮食常引起脂肪组织萎缩，导致消瘦和胰岛素敏感性增加，因此不完全符合NASH患者的临床特征。近年来，高脂高果糖高胆固醇饮食、高脂合并胆碱缺乏饮食、高脂饮食合并化学诱导剂处理（内毒素LPS、四氯化碳Ccl4）等，被用于构建NASH动物模型，但仍存在喂养周期较长等缺点。因此，如何制备符合人群特征且简便操作的NASH动物模型，有待进一步探索。

4. 发病机制：1998年，英国学者于Gastroenterology杂志撰文，在国际上首次提出“双重打击”学说 (two-hit theory) 【5】。其中，第一次打击为肝脏脂质沉积和胰岛素抵抗，第二次打击为氧化应激。而随后二十余年来的研究表明，NAFLD/NASH发病机制的复杂程度，远远超过“二次打击”学说。因此，“多重打击”学说被逐步提出，具体内容包括但不限于：

（1）遗传易感性：与肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病相比，NAFLD的遗传学研究相对较少。目前已知的NAFLD易感基因包括PNPLA3、TM6SF2、MBOAT7、GCKR、ApoC3和HSD17B13等。其中，PNPLA3基因变异和NAFLD的关系，国内外的报道和研究较多, 已得到广泛共识。研究表明，该基因编码蛋白具有甘油三酯水解酶和酰基转移酶的双重作用。在小鼠中，过表达该基因变异（I148M），显著促进肝脏脂质沉积，很好的模拟了人群结果。但该基因的具体生物学功能和变异导致肝脏脂质沉积的分子机制，有待进一步明确。此外，有研究指出，由于这些常见易感基因影响脂质代谢途径的作用和机制不同，针对NAFLD患者开展遗传学筛查和分析，可能有助于个体化精准治疗【6】。

（2）表观遗传：表观遗传是指不改变基因组序列而影响基因表达的遗传方式，包括：DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA等。研究表明，这些表观遗传学的改变，通过影响肝脏脂代谢相关基因的表达，参与NAFLD发生发展。NAFLD患者肝脏样本的研究表明，DNA甲基化等表观遗传学方式，与脂代谢相关基因的表达密切相关，从而佐证了其在NAFLD进程中的作用。此外，最新研究提示，以m6A为代表的RNA甲基化修饰，可通过调节SREBP-1c、Fasn等脂质合成关键基因的mRNA稳定性，影响肝脏甘油三酯合成和沉积。

（3）肝细胞内代谢途径和信号通路：肝细胞中甘油三酯代谢途径包括：从头合成、氧化分解、吸收与转运等（图2），任一途径的异常将引起脂质的沉积，促进NAFLD发生发展。这些脂代谢途径限速酶和关键蛋白的表达，常受到激素和营养素的精细调节，如胰岛素、糖皮质激素、葡萄糖、果糖、胆固醇、脂肪酸和氨基酸等。尤其是果糖，作为含糖饮料的添加剂，在脂肪肝及相关代谢紊乱中的重要性，值得关注。这些胞外激素和营养物质、胞内代谢产物的变化，可引起肝细胞多个感应机制的改变，包括：激酶信号通路，如 AKT、PKC、AMPK、mTOR、JNK、STAT1、STAT3等；核受体超家族成员，如LXR、FXR、GR、PPARa、PPARg等；应激反应，如内质网应激、氧化应激、自噬、炎症小体等。上述激素和营养物质的感应机制，可直接或间接调节脂代谢通路，影响肝脏脂质稳态平衡。此外，有研究指出，AMPK可通过直接磷酸化Caspase 6并抑制其激活，进而减少肝细胞凋亡，缓解NASH相关肝脏损伤和纤维化，提示营养感应机制具有独立于调节脂代谢通路而保护NASH的作用【7】。

图2：肝脏脂质代谢途径（备注：该图来自Cell综述的Figure 3. Metabolic causes of NAFLD）

（4）肝脏内的细胞互作：在肝脏中，从数量上看，肝实质细胞占绝大部分，而其他细胞相对较少，包括：枯否细胞（Kupffer）、卫星细胞、血管内皮细胞、多种炎性和免疫细胞等。这些细胞虽然数量较少，但重要性和病理生理意义不容忽视 (图3)。其中，枯否细胞是定居在肝脏的巨噬细胞，其M1/M2极化改变是肝脏炎症反应、肝细胞损伤和卫星细胞激活的重要源头；而卫星细胞激活后，则表达和释放大量胶原纤维，促进肝脏纤维化。此外，中性粒细胞、CD4+ T细胞、CD8+ T细胞、NKT细胞、Th17细胞等免疫细胞，均被证实参与NAFLD进程。在肝脏中，这些不同类型的细胞通过表达和释放炎症因子、趋化因子、白介素等细胞因子，以自分泌和旁分泌的作用方式，相互调节，共同维持肝脏稳态平衡。而这些分泌因子的表达失调，则引起肝细胞坏死凋亡、枯否细胞和卫星细胞激活，促进NAFLD/NASH发展。

（5）脂肪组织：脂肪组织是全身重要的代谢器官，尤其是肥胖、衰老等病理生理条件，常伴随着白色脂肪组织的增生和扩张。脂肪组织可通过多个环节，影响肝脏代谢状态（图3）。首先，肥胖和胰岛素抵抗时，脂解增强，其产生的游离脂肪酸，通过FATP1、FATP2和CD36等肝细胞膜表面的脂肪酸转运蛋白，进入肝细胞，成为甘油三酯合成原料，增加脂质沉积。此外，脂肪组织产生的TNFa、IL-1b等炎性因子，可进一步加重肝脏炎症、促进机体胰岛素抵抗。另一方面，脂肪组织表达和释放的分泌型蛋白，统称为脂肪因子 (Adipokines)，亦调节肝脏局部和全身代谢稳态平衡。这些脂肪因子包括经典的瘦素 (Leptin)、 脂联素 (Adiponectin) 、抵抗素 (Resistin)，以及新近发现的神经调节蛋白4 (Nrg4) 等【8】。因此，进一步鉴定具有调节肝脏代谢功能的新型脂肪因子，将充分建立脂肪-肝脏的内分泌对话机制。

图3：肝脏内的细胞互作和肝脏外的跨器官对话调节。（备注：该图来自Cell综述的Figure 5. Cellular and signaling events in NASH）

（6）其他：近年来研究提示，和2型糖尿病类似，NAFLD亦是一种涉及全身代谢紊乱的疾病。因此，有国际专家小组于2020年提出，采用“代谢相关脂肪性肝病（Metabolic associated fatty liver disease, MAFLD）”，取代现有NAFLD命名，以突显代谢紊乱和代谢障碍的重要性【9,10】。的确，越来越多的证据表明，肝脏外的代谢或非代谢器官，包括脂肪组织、肌肉组织、肠道微生物、神经环路等引起的全身代谢障碍，在NAFLD发生发展中起着重要的作用。例如，人群研究提示，肌少症和NASH及肝纤维化的严重程度，呈显著正相关，提示肌肉质量 (mass) 对维持肝脏脂代谢稳态的重要性，而肌肉-肝脏的对话机制（例如肌肉分泌因子）可能参与NAFLD发生发展。基于人群和动物的肠道菌群研究均表明：与正常个体相比，NAFLD状态下，肠道部分微生物种群发生显著改变（如拟杆菌属Bacteroides、瘤胃球菌属Ruminococcus等）。在机制上，肠道微生物通过增加内毒素水平，影响营养物质吸收，改变机体氨基酸、脂肪酸和胆汁酸等代谢物的种类和含量等，影响肝脏甘油三酯代谢稳态。

5. 结语和展望：数十年来分子机制的研究，尤其是近年来转录组学、代谢组学、蛋白质组学等技术的兴起和发展，已将NAFLD/NASH病理生理机制，从初期的‘双重打击’学说延伸到上述的‘多重打击’学说，从而极大的加深了人们对NAFLD/NASH的认识和理解。然而，仍有较多问题，值得我们进一步探索，包括但不限于：

（1）早期无创诊断体系和患病风险预警体系的建立，尤其是针对非肥胖人群。

（2） 单纯性脂肪肝向脂肪性肝炎转变、脂肪性肝炎向肝硬化和肝癌转变的分子机制。

（3）脂质沉积、炎症、纤维化，这‘三驾马车’内在联系的分子基础是什么。

（4）如何针对上述病理生理环节，筛选和开发相应的干预策略，实现疾病的有效治疗。

我们相信，随着研究的不断深入，将逐步揭示NAFLD发病机制的全貌，并实现疾病的早期预警、无创诊断和精准治疗。这些研究不仅有助于攻克这一重要的肝脏疾病，更有利于预防和治疗代谢性疾病、心血管疾病和部分恶性肿瘤。

原文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00494-3

参考文献

1. Loomba R, Friedman SL, Shulman GI. Mechanisms and disease consequences of nonalcoholic fatty liver disease. Cell. 2021 May 13;184(10):2537-2564.

2. Friedman SL, Neuschwander-Tetri BA, Rinella M, Sanyal AJ. Mechanisms of NAFLD development and therapeutic strategies. Nat Med. 2018 Jul;24(7):908-922.

3. Zhou J, Zhou F, Wang W, Zhang XJ, Ji YX, Zhang P, She ZG, Zhu L, Cai J, Li H. Epidemiological Features of NAFLD From 1999 to 2018 in China. Hepatology. 2020 May;71(5):1851-1864.

4. Zhou F, Zhou J, Wang W, Zhang XJ, Ji YX, Zhang P, She ZG, Zhu L, Cai J, Li H. Unexpected Rapid Increase in the Burden of NAFLD in China From 2008 to 2018: A Systematic Review and Meta-Analysis. Hepatology. 2019 Oct;70(4):1119-1133.

5. Day CP, James OF. Steatohepatitis: a tale of two "hits"? Gastroenterology. 1998 Apr;114(4):842-845.

6. Romeo S, Sanyal A, Valenti L. Leveraging Human Genetics to Identify Potential New Treatments for Fatty Liver Disease. Cell Metab. 2020 Jan 7;31(1):35-45.

7. Zhao P, Sun X, Chaggan C, Liao Z, In Wong K, He F, Singh S, Loomba R, Karin M, Witztum JL, Saltiel AR. An AMPK-caspase-6 axis controls liver damage in nonalcoholic steatohepatitis. Science. 2020 Feb 7;367(6478):652-660.

8. Guo L, Zhang P, Chen Z, Xia H, Li S, Zhang Y, Kobberup S, Zou W, Lin JD. Hepatic neuregulin 4 signaling defines an endocrine checkpoint for steatosis-to-NASH progression. J Clin Invest. 2017 Dec 1;127(12):4449-4461.

9. Eslam M, Sanyal AJ, George J; International Consensus Panel. MAFLD: A Consensus-Driven Proposed Nomenclature for Metabolic Associated Fatty Liver Disease. Gastroenterology. 2020 May;158(7):1999-2014.

10. Eslam M, Newsome PN, Sarin SK, Anstee QM, Targher G, Romero-Gomez M, Zelber-Sagi S, Wai-Sun Wong V, Dufour JF, Schattenberg JM, Kawaguchi T, et al. A new definition for metabolic dysfunction-associated fatty liver disease: An international expert consensus statement. J Hepatol. 2020 Jul;73(1):202-209.