雌激素及其受體在非酒精性脂肪性肝病發(fā)生發(fā)展中的作用機制

彭 娟， 李良平

1 川北醫(yī)學院 消化內科， 四川 南充 637000； 2 四川省醫(yī)學科學院·四川省人民醫(yī)院 消化內科， 成都 610072

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)目前已成為全世界最常見的慢性肝病，同時也是肝硬化增長最快的原因。其在西方國家的發(fā)病率為20%～30%，全世界總共影響約18億人[1]。NAFLD包括從單純性脂肪變性到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)等多種肝損傷。單純性脂肪變性通常是良性和非進行性的，而NASH可以進展為肝硬化，甚至肝細胞癌[2]。NASH現(xiàn)在被認為是肝移植最常見的適應證之一[3-4]。新的觀點認為，胰島素抵抗、脂肪組織功能障礙、線粒體功能障礙、內質網(wǎng)應激、腸道菌群、炎癥、脂肪酸、飲食因素以及遺傳和表觀遺傳因素等均參與NAFLD的疾病進展[5]。

雖然對NAFLD發(fā)病相關機制研究取得了巨大進展，但對NAFLD性別差異的理解依然不夠。大多數(shù)已發(fā)表的臨床或流行病學研究未能適當?shù)膮^(qū)分性別。正常生理和疾病中的生物性別差異主要由性激素及性染色體引起[6]。大量研究表明NAFLD的發(fā)生發(fā)展與雌激素及其受體密切相關,本文就雌激素及雌激素受體(estrogen receptor，ER)在NAFLD發(fā)生發(fā)展中的相關機制進行總結與歸納。

1 雌激素與NAFLD

雌激素是女性最重要的性激素。內源性雌激素以4種不同形式存在，即雌酮、雌二醇(E2)、雌三醇和雌酚[7]。E2是循環(huán)的主要雌激素，與其他雌激素相比，它對ER的親和力最高，其在維持代謝穩(wěn)態(tài)和能量效率以及調節(jié)女性情緒等方面都起著重要的作用[7-8]。肝臟是雌激素代謝的主要部位，也是雌激素作用的主要非生殖靶器官[9]。NAFLD與性別、生殖、激素狀況密切相關[10]。雌激素影響NAFLD的發(fā)生及發(fā)展，包括肝臟脂肪變性、肝纖維化及癌變。雌激素調節(jié)肝臟蛋白質的合成、肝臟能量穩(wěn)態(tài)，參與脂質和葡萄糖代謝的肝臟基因、新陳代謝以及肝細胞的增殖和凋亡[11]。研究[7]發(fā)現(xiàn)，絕經(jīng)后婦女NAFLD發(fā)病率高于絕經(jīng)前婦女，且其在男性中的患病率高于絕經(jīng)前女性，而在絕經(jīng)后則相反。并且雌激素受體拮抗劑他莫昔芬與NAFLD的發(fā)生有關[12]。據(jù)報道[11]，缺乏內源性雌激素分泌的特納綜合征婦女患NAFLD的風險比健康婦女高。此外，研究[13]表明，NAFLD患者的肝纖維化程度及進展為肝細胞癌的概率絕經(jīng)后女性高于絕經(jīng)前女性和男性。提示雌激素對肝臟具有保護作用。

2 ER與NAFLD

雌激素通過與ER結合從而發(fā)揮作用，使其空間構象發(fā)生變化，再與其特定基因上的雌激素應答元件結合，從而實現(xiàn)對基因表達的調控作用。ER在各組織中廣泛表達[14]，其被分為核受體及膜受體。經(jīng)典雌激素核受體有ERα和ERβ，膜受體主要有GPR30 (GPER1)、Gaq-ER和ER-X等。盡管有3種ER，但ERα被認為是雌激素調節(jié)代謝的主要介導因子[15]。ERα有幾種信號轉導機制：(1)直接與特定的基因序列結合，誘導基因轉錄；(2)與其他DNA結合因子誘導束縛轉錄；(3)通過膜相關受體刺激非基因組作用。研究[16]表明，肝臟ERα信號在雌激素對高脂飲食誘導的脂肪變性和胰島素抵抗的保護作用中起關鍵作用,用腺病毒短發(fā)夾狀核糖核酸沉默肝臟中ERα的表達已被證明顯著增加高脂飼料喂養(yǎng)的C57BL/6雌性小鼠肝臟甘油三酯的積累。Guillaume等[17]研究表明，肝細胞ERα是預防NAFLD的一個有前景的靶點，并證明肝細胞選擇性調節(jié)ERα可維持全身能量和葡萄糖的動態(tài)平衡。且有研究[18]顯示,雌激素受體激動劑可能成為一種治療NAFLD、NASH的新手段。為了解雌激素信號在預防雌性大鼠肝臟脂肪變性中的作用機制，研究[9]對喂飼高脂飼料的全ERα基因敲除小鼠(αERKO)、ERα結合結構域突變小鼠(KIKO)和肝臟特異性ERα基因敲除小鼠(LERKO)進行了分析,結果顯示,喂食高脂飼料的αERKO和KIKO雌鼠的肝臟脂肪積累遠大于喂食高脂飼料的對照組。相反，高脂飲食的LERKO雌鼠沒有積聚過多的肝臟。研究表明ERα介導的非肝組織直接轉錄對于雌激素介導的預防雌性高脂飼料喂養(yǎng)的肝臟脂肪變性至關重要。目前仍不清楚哪些機制主要介導ERα依賴的肝脂肪變性保護作用。

3 雌激素信號通路在NAFLD中的相關作用機制

3.1 調節(jié)情緒及能量穩(wěn)態(tài) E2的水平降低與食欲亢進、能量消耗減少和體質量增加有關[19]。E2直接作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)以調節(jié)能量平衡,ER在整個大腦中廣泛表達，尤其是在下丘腦，例如弓形核、腹側核和室旁核以及下丘腦視前區(qū)和外側區(qū)。E2的厭食作用主要由其對弓形核的作用介導，而對棕色脂肪組織生熱的作用則發(fā)生在腹側核中[20]。González-García等[21]研究顯示，雌二醇通過減輕下丘腦神經(jīng)酰胺誘導的內質網(wǎng)應激調節(jié)能量平衡。E2下降同時會增加抑郁、焦慮的風險。情緒和代謝之間通常是并存的、雙向的關系[22]。杏仁內側核(Mea)富含內質網(wǎng)，調節(jié)內分泌、情緒和代謝應激反應，Estrada等[23]予以成年去卵巢雌性大鼠，雙側大腦植入E2或膽固醇微丸，結果顯示E2-Mea分別減少去卵巢大鼠在曠場和強迫游泳試驗中的焦慮樣和抑郁樣行為,同時預防去卵巢大鼠的攝食亢進、體質量增加、內臟脂肪增加和葡萄糖耐量減低。Mea可能是雌激素調節(jié)情緒和能量穩(wěn)態(tài)的關鍵節(jié)點。

3.2 脂肪組織功能及分布 眾所周知，男性和女性在脂肪分布及脂肪細胞特性方面存在固有差異。在杰克遜心臟研究[24]中，女性的皮下脂肪質量比男性高，而男性的內臟脂肪質量比女性高。許多流行病學研究已發(fā)現(xiàn)內臟脂肪增加與代謝綜合征及NAFLD有關，而皮下脂肪組織對糖代謝紊亂和代謝綜合征有保護作用。性激素強烈調節(jié)女性的脂肪環(huán)境，絕經(jīng)相關的循環(huán)性激素水平的變化與脂肪分布有關，在絕經(jīng)前，女性主要將脂肪沉積在皮下貯藏庫中[25]。與腹部脂肪組織相比，臀部脂肪細胞對腎上腺素和去甲腎上腺素的脂解反應較低，并且釋放的脂肪酸較少[6]。除了脂肪分布方面的差異外，在脂肪細胞生物學中也發(fā)現(xiàn)了差異。對健康男性及女性從皮下和內臟隔室中分離出的脂肪細胞進行比較顯示，女性腹膜內脂肪細胞比皮下的脂肪細胞小20%～30%，而男性在這兩個區(qū)域的脂肪細胞大小相似[26]。較大的脂肪細胞具有較高的脂解速率，與胰島素抵抗相關，并且具有促炎性脂肪因子的表達增加，提示雌激素可通過脂肪細胞大小改善代謝。

3.3 炎癥反應 在NAFLD動物模型中，炎性趨化因子、細胞因子的產(chǎn)生也因性別不同而不同，男性受試者巨噬細胞產(chǎn)生的趨化因子CXCL10和致炎細胞因子TNFα、IL-1β、IL-6的產(chǎn)量較高，而女性受試者巨噬細胞產(chǎn)生的抗炎前列腺素含量較高[27]。雄性免疫細胞中Toll樣受體(TLR)4的表達高于雌性，TLR4增加促炎癥和促纖維化細胞因子IL-1β，從而導致IL-6升高[28]。雌激素抑制雌性動物的IL-6的產(chǎn)生，從而減少肝損傷。

3.4 胰島素抵抗 雄性CYP19基因的失活突變，致使缺乏循環(huán)的雌激素，導致胰島素抵抗、葡萄糖耐受，甚至2型糖尿病，這些變化可以通過雌激素治療來逆轉[29]。E2可促進肝臟線粒體的生物發(fā)生和功能。飲食誘導的肥胖和脂肪酸過剩促進肝臟線粒體功能障礙，引發(fā)氧化應激和JNK的激活，而JNK與胰島素抵抗和脂肪變性的發(fā)生有關[30]。研究[31]用對照飼料和高脂飼料喂養(yǎng)的Wistar大鼠(n=7)進行體內實驗，用棕櫚酸酯和E2處理HepG2細胞24 h后進行體外實驗，結果顯示喂食高脂飼料的雄性大鼠與雌性大鼠相比，表現(xiàn)為糖尿病前期狀態(tài)，有更嚴重的全身和肝臟胰島素抵抗，以及更高的肝臟脂質含量；高脂飲食后，雄性大鼠的JNK活性顯著升高，與線粒體功能障礙、氧化應激平行；與此一致的是，在棕櫚酸酯暴露的HepG2細胞中，E2處理阻止了JNK激活、胰島素抵抗和脂肪酸積累。上述研究表明E2可通過下調JNK活性及改善線粒體功能來緩解胰島素抵抗。在多個嚙齒類動物模型中，卵巢切除會影響胰島素的分泌,并且會加重小鼠胰島β細胞的功能惡化，甚至導致β細胞衰竭[29]。同時在絕經(jīng)后婦女的研究[32]中顯示了E2保護絕經(jīng)前婦女胰島β細胞功能和胰島素分泌功能。骨骼肌質量也是影響胰島素敏感性的重要因素，而雌激素缺乏會使骨骼肌重量減少及骨骼肌對葡萄糖的攝取減少致使胰島素敏感性降低[33]。雌激素可通過直接作用于肝臟、骨骼肌、脂肪組織中的ER以改善胰島素敏感性，同時可保護胰島β細胞功能及改善胰島素分泌。

3.5 肝脂蓄積 肝臟脂肪堆積是由于脂質儲存和脂質去除之間的不平衡造成的[34]。PPARγ和甾醇調節(jié)元件結合蛋白1C(sterol regulatory element binding protein 1C，SREBP1c)水平的升高均與肝臟脂肪變性的發(fā)展相關，與雌性大鼠相比，對照組和飼喂高脂飼料的雄性大鼠PPARγ及SREBP1c的水平更高[35-36]。相反，已知能促進脂肪酸氧化的PPARα只在雌性大鼠喂食高脂飲食后增加[37]。肝臟脂肪變性指數(shù)SREBP1c/PPARα比值在雌性大鼠顯著低于雄性大鼠，與雄性大鼠相比，雌性大鼠表現(xiàn)出更高的肝臟脂肪酸氧化速率的轉錄因子，保護雌性大鼠免受肝臟中過度脂質積累的影響[38]。脂滴也是參與肝臟脂質代謝的關鍵成分之一。脂滴包被蛋白Perilipin家族在脂肪代謝中起重要作用。脂滴包衣蛋白Perilipin(Plin2)廣泛表達于多種組織中，能促進細胞內脂質的積累。李鳳娟等[39]發(fā)現(xiàn)雌激素可以降低肝細胞中Plin2蛋白的表達水平，減少脂質沉積。

3.6 腸道微生物 腸道微生物群具有顯著影響宿主代謝的能力，包括對能量的獲取和儲存。腸道微生物區(qū)系通過腸道中的法尼醇X受體信號調節(jié)腸-肝軸，釋放成纖維細胞生長因子15/19，從而調節(jié)膽汁酸的合成和糖脂代謝[40-41]。最近的臨床研究[42-43]表明，腸道微生物區(qū)系中存在性別差異和絕經(jīng)狀態(tài)差異，這可能解釋了在NAFLD和肥胖患者中觀察到的性別差異。Acharya等[44]研究探討雌激素對去卵巢的肥胖及雜合子小鼠腸道菌群的調節(jié)作用，這些小鼠喂食E2或載體植入的高脂飲食。結果顯示E2可減輕兩種基因型小鼠的體質量。E2治療組腸道微生物多樣性降低。但是關于分類群，E2與S24-7家族的豐度增加有關。這表明雌激素改變了高脂飲食喂養(yǎng)的雌性小鼠的腸道微生物區(qū)系。同時由于雌激素可減少食物攝取，E2也可能通過改變營養(yǎng)供應來影響腸道菌群。

3.7 肝臟免疫 受損肝細胞的固有免疫反應是NASH發(fā)病機制中的關鍵組成部分，因為受損的肝細胞會導致促進重塑和纖維化的炎癥反應。Kupffer細胞及中性粒細胞是參與肝臟固有免疫反應的關鍵細胞。大多數(shù)免疫細胞表達多種性激素受體，它們以性別特異性的方式驅動免疫反應。高脂飲食只在雄性小鼠中誘導脂肪性肝炎和炎癥體激活[45]。雌性小鼠的Kupffer細胞比雄性小鼠的巨噬細胞表達更高水平的TLR相關轉錄因子髓系分化因子88，更高的p38絲裂原活化蛋白激酶磷酸化，因此在脂多糖攻擊后比雄性小鼠的巨噬細胞表達更高水平的TLR4。動物模型表明，來自雄性小鼠的先天免疫細胞以促進肝臟炎癥和纖維化的方式被激活，而來自雌性小鼠的巨噬細胞表現(xiàn)出調節(jié)的或更具保護性的抗纖維化表型[27]。

4 小結與展望

NAFLD目前仍然缺乏有效的藥物治療,生活方式干預(包括減少卡路里攝入量和運動)仍然是最佳的治療策略。隨著對雌激素及其受體與NAFLD之間機制的了解，發(fā)現(xiàn)雌激素及雌激素受體激動劑治療可以預防肝臟脂肪變性和NAFLD的發(fā)生，但其不良的副作用限制了其益處。充分認識性別差異及雌激素信號通路在NAFLD發(fā)生發(fā)展中作用的靶點和機制,可以為NAFLD的治療及預防提供新的方向。

作者貢獻聲明：彭娟負責收集、閱讀、篩選文獻，撰寫論文；李良平負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。