CYP2E1與非酒精性脂肪肝

王悅之，張 玉

復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院老年科，上海 200040

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholie fatty liver disease，NAFLD)是一種最常見(jiàn)的肝臟疾病。發(fā)病率為17% ～33%［1-2］。NAFLD疾病譜包括非酒精性單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic fatty hepatitis，NASH)、NASH相關(guān)肝纖維化和肝硬化。環(huán)境因素、基因、肥胖、飲食結(jié)構(gòu)、缺乏鍛煉、胰島素抵抗、脂質(zhì)過(guò)氧化、小腸內(nèi)細(xì)菌的生長(zhǎng)、鐵超載等都與NAFLD發(fā)病有著密切的關(guān)系。細(xì)胞色素氧化酶P450是一類參與內(nèi)源性和外源性化合物代謝的酶，其2E1亞型(CYP2E1)介導(dǎo)的肝細(xì)胞損傷在脂肪性肝病發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮了重要的作用。

1 CYP2E1

CYP450是由CYP基因超家族編碼形成的一群酶蛋白，主要存在于生物體的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)。負(fù)責(zé)外來(lái)物及某些體內(nèi)代謝物質(zhì)的生物轉(zhuǎn)化，此酶可被某些化合物(包括藥物)誘導(dǎo)或抑制，影響化合物在體內(nèi)的代謝速度［3］。目前，已發(fā)現(xiàn)500種以上的CYP450，共分成74種類型。人的 CYP450酶主要有 CYP1A2、2A6、2B6、2C、2D6、2E1和 3A，其中，CYP2E1 最早在 1984年從兔肝微粒體中分離純化出來(lái)，其特征為能被乙醇誘導(dǎo)。CYP2E1能代謝體內(nèi)多種重要的有毒底物，包括乙醇、四氯化碳、醋氨酚、N-亞硝基二乙胺，并產(chǎn)生毒性更強(qiáng)的產(chǎn)物。CYP2E1還可以代謝多種藥物，包括異煙肼、碳?xì)浠衔镆约耙恍┤軇?］。它與一氧化碳結(jié)合后，在波長(zhǎng)450 nm處有最大吸收峰，故有此名稱。人CYP2E1的分子量為56.9 KDa，主要分布在成人肝臟，并且富集于肝小葉中心區(qū)域，在某些肝外組織(如肺和腸)也有發(fā)現(xiàn)?，F(xiàn)已知其cDNA序列并能在大腸桿菌、牛痘病毒、人淋巴胚細(xì)胞瘤細(xì)胞系和HepG2細(xì)胞系表達(dá)出有催化活性 CYP2E1［5］。

2 CYP2E1與非酒精性脂肪肝

2.1 二次打擊學(xué)說(shuō) 非酒精性脂肪肝的確切發(fā)病機(jī)制至今尚未明確。但已有的研究表明，酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝有類似的發(fā)病機(jī)制。近年來(lái)國(guó)外學(xué)者提出胰島素抵抗(IR)和氧化應(yīng)激的“二次打擊學(xué)說(shuō)”(the“two-hit”hypothesis)被廣泛認(rèn)同?！岸未驌魧W(xué)說(shuō)”能較合理地解釋NAFLD的形成機(jī)制［6］:首次打擊是胰島素抵抗影響脂質(zhì)代謝，導(dǎo)致外周脂解增加致使游離脂肪酸(FFA)不斷地運(yùn)送至肝臟，而肝臟線粒體氧化超載，脂肪酸的β氧化能力下降，肝細(xì)胞內(nèi)脂肪酸儲(chǔ)積，高胰島素血癥又使糖酵解增加，增加脂肪酸的合成，而極低密度脂蛋白的合成或分泌能力下降，使甘油三酯儲(chǔ)積增加;第二次打擊主要為各種原因所致的氧應(yīng)激、脂質(zhì)過(guò)氧化損傷，氧化應(yīng)激引起肝細(xì)胞膜脂質(zhì)的過(guò)氧化，隨后通過(guò)炎癥因子及激活星狀細(xì)胞而啟動(dòng)纖維化，炎性細(xì)胞因子釋放增多，肝細(xì)胞發(fā)生炎癥、壞死。炎癥持續(xù)存在引起肝臟細(xì)胞外基質(zhì)的合成大于降解，形成進(jìn)展性肝纖維化和肝硬化。脂質(zhì)過(guò)氧化和自由基的產(chǎn)生也可直接對(duì)肝細(xì)胞產(chǎn)生不利影響，導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡和壞死。另有報(bào)道，缺乏長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸和氧化應(yīng)激共同促成非酒精性脂肪肝的形成。

2.2 CYP2E1參與的氧應(yīng)激和脂質(zhì)過(guò)氧化 近年研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD與 CYP2E1導(dǎo)致氧應(yīng)激(Oxidative stress，OS)、脂質(zhì)過(guò)氧化增強(qiáng)有關(guān)。CYP2E1引起的氧應(yīng)激(OS)可導(dǎo)致線粒體的損傷，并加速肝臟纖維化［7］。CYP2E1的表達(dá)與NASH的危險(xiǎn)因素如禁食、糖尿病、肥胖以及高脂飲食密切相關(guān)［8］，是脂質(zhì)過(guò)氧化的標(biāo)記之一。尤其是抗氧化劑耗竭時(shí)，CYP2E1可對(duì)肝細(xì)胞造成“第二次打擊”。在高脂飼料誘發(fā)的老鼠非乙醇性脂肪性肝炎(NASH)模型中，CYP2E1表達(dá)明顯增強(qiáng)［5］。然而，在動(dòng)物脂肪肝模型無(wú)炎癥的情況下，CYP450表達(dá)是下降的。根據(jù)Videla等［9］的研究，NASH患者，而不是那些無(wú)炎癥信號(hào)的脂肪肝患者，CYP2E1的表達(dá)水平及活性是較高的，這提示CYP2E1在NASH中升高與炎癥反應(yīng)的進(jìn)程關(guān)系更密切。CYP2E1表達(dá)的增加與細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶1和2(ERK1/2)的激活進(jìn)而激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路有關(guān)，而這個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路參與了細(xì)胞凋亡的過(guò)程。Schattenberg等通過(guò)試驗(yàn)證實(shí)CYP2E1的過(guò)表達(dá)是對(duì)氧化應(yīng)激的保護(hù)性反應(yīng)，減少細(xì)胞凋亡，但是增加肝纖維化的危險(xiǎn)。與此反應(yīng)過(guò)程相一致的是，抑制CYP2E1增加的形成可增加Mallory小體的形成［10］。

CYP2E1介導(dǎo)的脂質(zhì)過(guò)氧化有重要的作用，表現(xiàn)在以下幾方面:(1)肝細(xì)胞內(nèi)蓄積的游離脂肪酸(free fatty acids，F(xiàn)FA)可誘導(dǎo) CYP2E1活性增加。在敲除CYP2E1基因的實(shí)驗(yàn)鼠中，氧應(yīng)激和脂質(zhì)過(guò)氧化程度減輕［11］。(2)在正常情況下，細(xì)胞內(nèi)存在著自由基清除劑即抗氧化劑，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、維生素E等，它們均是細(xì)胞內(nèi)重要的自由基清除劑，可以隨時(shí)清除不斷生成的有害自由基，阻斷自由基的鏈?zhǔn)椒糯蠓磻?yīng)，從而起到保護(hù)細(xì)胞的作用。二苯基苯二胺、維生素E或合成維生素E類似物等脂質(zhì)過(guò)氧化抑制劑對(duì)于CYP2E1升高所導(dǎo)致的肝細(xì)胞毒性的保護(hù)作用更加提示了過(guò)度的脂質(zhì)過(guò)氧化在CYP2E1引起的毒性反應(yīng)中起到重要作用。隨著CYP2E1表達(dá)的增強(qiáng)，抗氧化劑SOD、GSH、維生素E的含量均顯著下降。由于脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)的增強(qiáng)而抗氧化能力下降，導(dǎo)致自由基的生成增多。自由基氧化細(xì)胞膜的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)最終導(dǎo)致肝細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的損害［12］。(3)CYP2E1的過(guò)表達(dá)可造成肝毒性和線粒體的損傷，同時(shí)由CYP2E1產(chǎn)生的活性氧通過(guò)擴(kuò)散作用，激活肝星狀細(xì)胞形成肝纖維化［13］。(4)CYP2E1過(guò)表達(dá)與脂質(zhì)過(guò)氧化終產(chǎn)物有非常顯著的正相關(guān)，還可誘導(dǎo)Kupffer細(xì)胞激活并增加炎癥因子(包括TNF-α)釋放，而這些酶的單克隆抗體則可以防止或減輕氧化損傷，CYP2E1抑制劑可阻止肝星形細(xì)胞活化，這些都表明細(xì)胞色素P450表達(dá)增強(qiáng)是氧化損傷、炎癥及纖維化進(jìn)展的重要環(huán)節(jié)［14］。

3 CYP2E1與抗氧化劑

氧應(yīng)激和脂質(zhì)過(guò)氧化貫穿于酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪性肝病發(fā)展的全過(guò)程中。CYP2E1抑制劑可以對(duì)抗由于乙醇、游離脂肪酸等誘導(dǎo)的CYP2E1過(guò)表達(dá)而致的氧應(yīng)激和脂質(zhì)過(guò)氧化［15］。

近年研究表明，維生素E通過(guò)抗氧化和抗炎能對(duì)抗化學(xué)物質(zhì)α-naphthylisothiocyanate引起的肝毒性，而起到保護(hù)肝臟的作用［16］。番茄紅素(Lycopene)能減輕花生四烯酸引起的HepG2細(xì)胞過(guò)度表達(dá)CYP2E1而產(chǎn)生的毒性。但是，大劑量番茄紅素反而起到反作用，增加CYP2E1的表達(dá)，加重肝臟的炎癥［17］。表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸(epigallocatechin-3-gallate，EGCG)是綠茶兒茶素(catechin)中含量最高、抗氧化活性最強(qiáng)的成分。EGCG一方面可以通過(guò)增強(qiáng)抗氧化酶活性清除體內(nèi)自由基，另一方面可通過(guò)抑制CYP2E1的表達(dá)來(lái)清除ROS，拮抗微囊藻毒素LR(MCLR)所致的肝細(xì)胞氧化損傷。有關(guān)CYP2E1在EGCG拮抗MC-LR毒性中的具體作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究［18］。褪黑素(melatonin，MT)能提高 NASH 大鼠血清及肝勻漿超氧化物歧化酶(superoxide dismumse，SOD)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-peroxidase，GSHPX)水平，糾正體內(nèi)氧化抗氧化失衡狀態(tài)，并能下調(diào)CYP2E1的表達(dá)，這些作用可能系MT對(duì)NASH保護(hù)作用的部分機(jī)制［19］。也有報(bào)道稱?；撬嵩谙抡{(diào)CYP2E1的表達(dá)和活性方面較MT效果更明顯［20］。

除了上述的抗氧化劑以外，中醫(yī)針灸也可能有類似的效果。有研究顯示電針治療可以抑制肝CYP2E1的表達(dá)，減輕脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)而使大鼠非酒精性脂肪肝獲得明顯的療效。雖然其機(jī)制還太清楚，但推測(cè)可能是電針治療明顯降低血清FFA濃度，使CYP2E1酶的活性顯著降低，抑制肝CYP2E1的表達(dá)，減輕脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，使肝臟的脂肪變程度和炎性損傷得以改善［21］。

CYP2E1在脂肪性肝病發(fā)病機(jī)制中作用日益得到重視，但其活性檢測(cè)能否作為脂肪性肝病的預(yù)測(cè)檢查指標(biāo)?如何開發(fā)有效安全的CYP2E1抑制劑?這些問(wèn)題都有待醫(yī)藥工作者不斷的深入研究開發(fā)，以期為安全有效地治療脂肪性肝病探索一條新的途徑。

［1］Yoneda M，Endo H，Nozaki Y，et al.Life style-related diseases of the digestive system:gene expression in nonalcoholic steatohepatitis patients and treatment strategies［J］.J Pharmacol Sci，2007，105(2):151-156.

［2］Lee SH，Jeong SH，Lee D，et al.An epidemiologic study on the incidence and significance of HFE mutations in a Korean cohort with nonalcoholic fatty liver disease ［J］.J Clin Gastroenterol，2010，44(7):e154-e161.

［3］Rebsamen MC，Desmeules J，Daali Y，et al.The AmpliChip CYP450 test:cytochrome P4502D6 genotype assessment and phenotype prediction［J］.Pharmacogenomics J，2009，9(1):34-41.

［4］Zhuge J.Overexpression of CYP2E1 induces HepG2 cells death by the AMP kinase activator 5'-aminoimidazole-4-carboxamide-1-beta-D-ribofuranoside(AICAR) ［J］.Cell Biol Toxicol，2009，25(3):253-263.

［5］Lieber CS，Leo MA，Mak KM，et al.Model of nonalcoholic steatohepatitis［J］.Am J Clin Nutr，2004，79(3):502-509.

［6］Tessari P，Coracina A，Cosma A，et al.Hepatic lipid metabolism and non-alcoholic fatty liver disease ［J］.Nutr Metab Cardiovasc Dis，2009，19(4):291-302

［7］Villeneuve JP，Pichette V.Cytochrome P450 and liver diseases［J］.Curr Drug Metab，2004，5(3):273-282.

［8］Gonzalez FJ. The 2006 Bernard B. Brodie Award Lecture.Cyp2e1 ［J］.Drug Metab Dispos，2007，35(1):1-8.

［9］Videla LA，Rodrigo R，Orellana M，et al.Oxidative stress-related parameters in the liver of non-alcoholic fatty liver disease patients［J］.Clin Sci(Lond)，2004，106(3):261-268.

［10］Bardag-Gorce F，Wilson L，Nan L，et al.CYP2E1 inhibition enhances mallory body formation ［J］.Exp Mol Pathol，2005，78(3):207-211.

［11］Lu Y，Zhuge J，Wang X，et al.Cytochrome P4502E1 contributes to ethanol-induced fatty liver in mice［J］.Hepatology，2008，47(5):1483-1494.

［12］Cederbaum AI.Cytochrome P4502E1-dependent oxidant stress and upregulation of anti-oxidant defense in liver cells［J］.J Gastroenterol Hepatol，2006，21 Suppl 3:S22-S25.

［13］Wu D，Cederbaum AI.Oxidative stress mediated toxicity exerted by ethanol-inducible CYP2E1［J］.Toxicol Appl Pharmacol，2005，207(2 Suppl):70-76.

［14］Lu Y，Cederbaum AI.CYP2E1 potentiation of LPS and TNFalpha-induced hepatotoxicity by mechanisms involving enhanced oxidative and nitrosative stress，activation of MAP kinases，and mitochondrial dysfunction［J］.Genes Nutr，2009.

［15］Matthews A，Paul Daniel S，Hall M.Effect of chemical inhibitors of CYP2E1 on human cytochrome P450 enzymes［J］.Drug Metabolism Reviews，2008，40(Suppl 1):89.

［16］Ohta Y，Kongo-Nishimura M，Imai Y，et al.alpha-Tocopherol protects against alpha-naphthylisothiocyanate-induced hepatotoxicity in rats less effectively than melatonin ［J］.Chem Biol Interact，2006，161(2):115-124.

［17］Veeramachaneni S，Ausman LM，Choi SW，et al.High dose lycopene supplementation increases hepatic cytochrome P4502E1 protein and inflammation in alcohol-fed rats［J］.J Nutr，2008，138(7):1329-1335.

［18］Han ZX，Yang L，Zhang L，et al.Influence of electroacupuncture on cytochrome P4502E1 expression，oxidation，anti-oxidation in non-alcoholic fatty liver tissue［J］.Chin J prev Med，2010(1):24-29.韓知峽，楊瀾，張亮，等.表沒(méi)食子兒茶素沒(méi)食子酸酯對(duì)微囊藻毒素LR所致肝細(xì)胞氧化損傷及細(xì)胞色素P4502E1表達(dá)的影響［J］.中華預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志，2010(1):24-29.

［19］Pan M，Song YL，Xu JM，et al.Melatonin ameliorates nonalcoholic fatty liver induced by high-fat diet in rats［J］.J Pineal Res，2006，41(1):79-84.

［20］El-Batch M，Hassan AM，Mahmoud HA.Taurine is more effective than melatonin on cytochrome P4502E1 and some oxidative stress markers in streptozotocin-induced diabetic rats［J］.J Agric Food Chem，2011，59(9):4995-5000.

［21］Ceng ZH，F(xiàn)eng WQ，Zhuo LS.The antagonistic action of epigallocatechin-3-gallate on microcystin LR-induced oxidative damage on hepatocytes of mice and the expression of cytochrome P4502E1 ［J］.2008，29(11):994-997.曾志華，馮雯琪，卓廉士.電針對(duì)非酒精性脂肪肝肝細(xì)胞色素P4502E1表達(dá)及氧化抗氧化的影響［J］.第四軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào)，2008，29(11):994-997.