PPAR-γ对非酒精性脂肪性肝病的作用

　　作者：郭睿　　作者单位：泸州医学院附属医院消化内科，四川 泸州

　　【关键词】 PPAR-γ,非酒精性脂肪性肝病

　　非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是指除外酒精和其他明确的损肝因素所致的，以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主要特征的临床病理综合征，包括单纯性脂肪肝以及由其演变的脂肪性肝炎(NASH)和肝硬化，胰岛素抵抗和遗传易感性与其发病关系密切。随着肥胖和糖尿病的发病率增加，NAFLD现已成为我国常见的慢性肝病之一，严重危害人民健康。

　　目前NAFLD的发病机制尚不清楚，存在着众多假说，其中以Day[1]提出的“二次打击学说”最为著名。第一次打击为各种原因如肥胖、2型糖尿病、脂代谢紊乱等导致的胰岛素抵抗、游离脂肪酸增加、肝脏脂肪代谢障碍，从而使肝细胞合成甘油三脂(TG)增加而输出减少，导致肝细胞脂肪变性，并使肝脏容易受第二次打击。第二次打击是多种因素引起的：在第一次打击的基础上，出现氧化应激和脂质过氧化，线粒体功能失调，呼吸链复合物活性降低，活性氧簇(ROS)及肿瘤坏死因子(TNF-α)生成增加;而TNF-α和脂质过氧化物使电子在呼吸链中传递给氧的能力下降，影响ATP的生成。大量ROS使体内抗氧化剂耗竭，导致体内氧自由基增多，进一步形成恶性循环[2]。这些生物化学过程使致炎细胞因子激活，导致肝细胞发生炎症浸润、坏死，甚至进展为肝纤维化、肝硬化。

　　过氧化物酶体增生物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor，PPAR)是一种由配体激活的转录因子，属于核激素受体超家族。PPAR有3种亚型α、β、γ，其中PPAR-γ可由多种脂肪酸及其衍生物激活，是脂肪细胞基因表达和胰岛素细胞间信号传递的主要调节者，参与脂肪细胞分化、脂代谢的调节，因此在NAFLD的研究中受到越来越多的关注。本文将PPAR-γ在非酒精性肝病的作用综述如下。

　　1 PPAR-γ的结构、分型和组织分布

　　PPAR-γ主要由4个功能域组成：N末端非配体依赖的转录活化域(A/B区)，DNA结合域(C区或DBD)，协同作用因子结合域(D区)，C末端E/F域。A/B区中含有活化功能域AF1(activation function 1)，它的作用不依赖配体的存在。AF1功能域中包含一个MAKP磷酸化位点Ser112，该位点通过磷酸化抑制PPAR-γ同配体的结合，从而降低PPAR-γ的活性。C区由两个锌指结构组成，其中有9个半胱氨酸在核受体超家族中高度保守，该功能域决定PPAR-γ结合DNA的特异性。D区又称为铰链区，将C区与配体结合区相连。C端的E/F域包括配体结合域(LBD)和配体依赖的转录活性域(AF2 domain)。LBD氨基酸序列的不同使各亚型的PPAR分别对不同配体产生亲和力。PPAR-γ与其配体形成复合物后，一方面与视黄酸受体RXRα异源二聚化，然后被配体激活，通过与密度基因调控区内的PPAR应答元件作用，激活或抑制目的基因转录[3];另一方面PPAR-γ的AF2功能区构象发生变化，有利于核内的一些激活因子与之结合，这些激活因子能使DNA链缠绕的核组蛋白乙酰化，从而导致DNA的解链和转录，转录后生成的蛋白酶能通过刺激和调节不同的信号途径发挥生理作用。

　　PPAR-γ存在四种亚型：PPAR-γ1、PPAR-γ2、PPAR-γ3、PPAR-γ4，四者均由同一基因编码，由于启动子和转录后剪接方式的不同而产生。PPAR的表达具有组织特异性，PPAR-γ在脂肪组织、大肠中表达较高，肝、心、肾为中等量，肌肉中基本不表达。PPAR-γ1是PPAR-γ最主要的亚型，分布相对广泛，主要分布在脂肪组织、肝脏、心脏、胰腺、肠、肾脏和骨骼肌等组织，其中在大肠和脂肪组织表达最高，在正常肝细胞中的表达量仅为脂肪组织的10%-20%;PPAR-γ2在脂肪组织表达最高，在肝组织只要少数表达，在其它组织未见表达;PPAR-γ3仅在巨噬细胞和大肠中表达[4-5]。到目前为止，对PPAR-γ4的表达还知之甚少。

　　2 PPAR-γ与脂肪细胞分化及脂代谢

　　2.1 PPAR-γ与脂肪细胞分化 目前认为，脂肪细胞的分化是由PPAR-γ/RXR异二聚体、CCAATT增强子结合蛋白(C/EBP)及脂肪细胞分化决定因子1/固醇调控元件结合蛋白1(ADD1/SREBP1)共同调控的。PPAR-γ对脂肪细胞的分化有正向调节作用。

　　PPAR-γ表达质粒转染可以诱导多能干细胞及3T3-L1前脂肪细胞向终末期脂肪细胞转化[6]，还可以促进非脂肪细胞系细胞分化成脂肪细胞。Hamm[7]等研究发现：PPAR-γ可以使3T3成纤维细胞内的C/EB-Pa表达增强，从而促使其转化为脂肪细胞。在C/EB-Pa缺陷的小鼠，由于没有内源性PPAR-γ的表达，脂肪细胞分化障碍。如果将PPAR-γ和C/EB-Pa共同转染3T3成纤维细胞，不需要诱导激活物的存在就可以使3T3成纤维细胞向脂肪细胞分化[8]。

　　脂滴包被蛋白(perilipin)可以减少甘油三脂的水解，在调节脂质的储存和代谢中有着重要作用。有研究表明，脂滴包被蛋白基因启动子区域包含有功能性的PPAR-γ反应元件，PPAR-γ激动剂可以明显增加脂滴包被蛋白基因表达，从而调控脂肪的分解。也有报道PPAR-γ调节脂质代谢是由于在肝细胞和前脂肪细胞中，PPAR-γ激动剂上调了激素敏感性脂肪酶(HSL)的基因表达。其机制可能是：PPAR-γ启动子区域包含两个GC盒，PPAR-γ介导的转录活性由其近端的启动子来实现。内源性的PPAR-γ增强转录因子SP1和启动子结合，激活转录活性，从而使HSL基因表达上调[9]。李果[12]等采用mRNA差异显示技术分离和克隆与PPAR-γ2诱导脂肪细胞分化的相关基因，经半定量RT-PCR证实，在PPAR-γ2诱导分化的脂肪细胞中UNR基因上调，促进脂肪细胞的分化;AP15基因下调来增加分化过程中凋亡细胞数，从而调控脂肪细胞的分化。PPAR-γ基因敲除的小鼠由于细胞分化障碍而胚胎期死亡，但如果PPAR-γ过度表达则产生严重的脂代谢紊乱[10]。脂肪细胞分化的不同阶段有特异基因的表达。脂肪细胞的一些标志基因上都有PPAR-γ的调控位点[11]，PPAR-γ能够转录激活脂肪酸结合蛋白(ap2)、磷酸烯醇式丙酮酸羧基酶(PEPCK)等基因的表达。

　　脂肪细胞有一些细胞因子包括INF-α、INF-γ、IL-1、IL-2、TGF-β等，可以抑制其自身的分化，但活化的PPAR-γ能降低细胞因子的表达，从而促进脂肪生成。脂联素是由成熟脂肪细胞分泌的一种特有的细胞因子，具有抗炎、抗氧化、抑制细胞凋亡、刺激NO产生和增加胰岛素敏感性的作用[24]。PPAR-γ激活剂可以促进脂联素的分泌[25]，还可以增加脂联素mRNA的稳定性，促进脂联素蛋白的合成、稳定和释放，使升高的TNF-α介导的对脂联素mRNA表达的抑制作用[26]。

　　2.2 PPAR-γ与脂代谢 PPAR-γ表达升高可以诱导成脂性基因转录增多从而促进脂肪合成，其中PPAR-γ2的作用更大，有研究表明PPAR-γ2激活成脂基因表达的活性是PPAR-γ1的5-10倍。PPAR-γ还可以调节脂肪酸代谢的多个环节，能够诱导肝细胞表达载脂蛋白、脂肪酸氧化酶系与脂蛋白脂酶等，增加脂肪酸转运蛋白和脂肪酸转运酶的表达，刺激细胞对脂肪酸的摄入和向脂酰CoA的转化，从而促进脂质的氧化代谢，降低血脂浓度。动物及临床实验发现，应用TZDs可以使高密度脂蛋白(HDL)升高，低密度脂蛋白(LDL)、甘油三脂(TG)降低，纠正脂代谢紊乱。Chawla[31]等证实PPAR-γ激动剂可以诱导ABCA1的表达及巨噬细胞中胆固醇的溢出，促进高密度脂蛋白对胆固醇的转运。TZDs降低TG的效应可能是通过初期诱导脂肪组织中脂蛋白脂酶及增加脂肪分解来实现的。PPAR-γ通过下调FFA脂肪细胞中脂蛋白脂酶活性，减少中心脂肪组织释放FFA，增加外周脂肪蓄积，防止脂肪在肌肉、肝脏和胰腺异位沉积。

　　3 PPAR-γ与糖代谢

　　PPAR-γ对糖代谢的调节主要是增加外周组织对胰岛素的敏感性，从而改善胰岛素抵抗(IR)。

　　PPAR-γ激活后可以促进前脂肪细胞的分化，使小脂肪细胞增加而大脂肪细胞减少。小脂肪细胞对胰岛素的反应性更强。新合成的脂肪细胞也可以刺激aP2和Glu4的表达，促进葡萄糖的摄取，改善胰岛素抵抗[14，15]。

　　游离脂肪酸(FFA)升高是引起胰岛素抵抗的重要原因。FFA升高一方面可以抑制葡萄糖的摄取和利用，造成高血糖导致胰岛素抵抗;另一方面长期高FFA可以抑制胰岛素的合成和释放。PPAR-γ的靶目标FATP和CD36是脂肪酸的转运体。PPAR-γ被激活后，可以选择性的促进FFA被脂肪摄取，从而使葡萄糖在肌肉和肝脏中的利用增加，改善糖代谢。同时PPAR-γ不增加转运到肌肉组织中的FFA，使肌肉组织对FFA的摄取减少，从而改善胰岛素抵抗。

　　PPAR-γ激动剂可以降低TNF-α、leptin的基因表达，从而改善胰岛素抵抗。PPAR-γ被激活后可以阻断TNF-α在信号通路中对胰岛素受体和胰岛素受体底物磷酸化的抑制作用[13]。PPAR-γ激动剂可以降低瘦素和抵抗素mRNA及蛋白的水平，改善靶细胞对胰岛素的敏感性[16]。PPAR-γ激动剂还可以增加白色脂肪组织(WAT)中的TG含量，降低肝和肌肉组织中TG含量，抑制胰高血糖素的生成，改善胰岛素抵抗的程度。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)是靶细胞介导葡萄糖进入细胞的关键酶，PPAR-γ在PI3K通路中促进PI3K基因表达，增强胰岛素敏感性[23]。近年来许多研究表明，NO对胰岛细胞有细胞毒作用，而PPAR-γ与其配体结合后抑制核内炎性介质基因转录的启动，在基因水平抑制NO的表达[27]，去除NO对β细胞的损害;而且血糖的控制、炎症的抑制使胰岛的微环境得以恢复，有利于胰岛β细胞功能的恢复。

　　PPAR-γ还可以增加胰岛素的分泌。利用PPAR-γ2基因敲除技术建立PPAR-γ2杂合子小鼠，其胰岛素分泌量较野生型小鼠减少25%[22]。

　　4 PPAR-γ与脂肪性肝纤维化

　　肝损伤过程中炎症介质的释放和纤维化的进展与PPAR-γ的表达和功能异常密切相关。在NAFLD的NASH及脂肪性肝纤维化阶段肝脏PPAR-γ的表达是下降的。Uto[17]等用CDAA饮食诱导的NASH大鼠模型，第2周肝组织中的甘油三脂(TG)含量明显增加，血清TNF-α水平升高，第16周时出现肝纤维化，PPAR-γ表达下降，胶原蛋白、α肌动蛋白和TGF-β1表达增强。经罗格列酮治疗4周后，肝纤维化明显改善，肝组织PPAR-γ表达增强，胶原蛋白、α肌动蛋白和TGF-β1表达降低。Kawaguchi[18]等用CDAA饮食诱导的NASH大鼠模型经匹格列酮治疗2周后，肝星状细胞活性被抑制，肝脂肪变性得到改善，Ⅰ型胶原、基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、金属蛋白酶组织抑制因子-1(TIMP-1)和TIMP-2mRNA的表达降低，MMP-13mRNA的表达增强，肝纤维化得到抑制，治疗10周后，肝脏的瘤前病变明显降低。而在NAFLD的肝硬化阶段，肝脏PPAR-γ表达却是升高的。范建高[19]等用高脂饮食诱导的NAFLD大鼠模型，随着造模时间的延长，PPAR-γ的表达逐渐升高，第24周模型组大鼠肝脏标本100%存在PPAR-γ表达。脂肪变的肝细胞生物学特性发生了成脂性改变，而成脂性改变后的肝细胞与单纯脂肪变的肝细胞不同，其可高度表达PPAR-γ等脂肪细胞特异性因子并可能参与炎症反应。Yu S等将PPAR-γ1mRNA转染的腺病毒经尾静脉注入PPARα(2/2)小鼠体内，诱导产生脂肪肝，Northern印迹和基因表达分析显示，在有PPAR-γ高表达的PPARα(2/2)小鼠肝脏内，脂肪细胞特异基因及脂质合成相关基因显著加强，提示肝细胞已经转化为脂质合成细胞，促进了脂肪肝的形成。

　　5 PPAR-γ与肝星状细胞

　　肝星状细胞(hepatic stellate cells，HSC)是肝纤维化的中心环节，静止的HSC表达PPAR-γ，在HSC活化过程中PPAR-γmRNA表达显著下降，与靶基因启动子的PPRE结合力明显减弱。药物诱导PPAR-γmRNA上调或配体激活PPAR-γ后可以抑制HSC的增生，使HSC产生α肌动蛋白及Ⅰ型胶原的能力下降，细胞外基质沉积减少，防止肝纤维化发生[20]。活化的HSC分泌INF-α、TNF-β1、FGF、PDGF、ET1和IGF-1等细胞因子，它们反过来激活相对静止的HSC以及促进已经被激活的HSC快速转换为肌纤维母细胞。谵辉[28]等研究发现，在肝纤维化早期应用PPAR-γ配体治疗，能明显减轻肝组织纤维化的形成，明显降低血清TNF-α和IL-6水平。Galli等[29]发现PPAR-γ配体能抑制PDGF引导的活化HSC中DNA的合成以及控制PDGF诱导的HSC的增生。由TZD激活的PPAR-γ通过TNF-β1的诱导来抑制胶原和纤维原的合成，而且TZD还能减少TNF-β诱导的前胶原蛋白Ⅰ启动子的转录活性[30]。有人提出了一个新的假设：脂肪转化的调节需要HSC静止期的维持，静止期的HSC比活动期有更高的生脂转录蛋白的表达;而激活的HSC增加了脂肪酸氧化应激的转录因子PPAR-β的表达，降低了PPAR-γ的表达，这是HSC产生活性的重要分子基础[21]。

　　PPAR-γ对非酒精性肝病作用的进一步研究及其机制的阐明，将促进非酒精性肝病治疗手段的发展，具有广泛的临床意义和应用前景。

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