CYP2E1与非酒精性脂肪肝

王悦之，张 玉

复旦大学附属华山医院老年科，上海 200040

非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholie fatty liver disease，NAFLD)是一种最常见的肝脏疾病。发病率为17% ～33%［1-2］。NAFLD疾病谱包括非酒精性单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic fatty hepatitis，NASH)、NASH相关肝纤维化和肝硬化。环境因素、基因、肥胖、饮食结构、缺乏锻炼、胰岛素抵抗、脂质过氧化、小肠内细菌的生长、铁超载等都与NAFLD发病有着密切的关系。细胞色素氧化酶P450是一类参与内源性和外源性化合物代谢的酶，其2E1亚型(CYP2E1)介导的肝细胞损伤在脂肪性肝病发病机制中发挥了重要的作用。

1 CYP2E1

CYP450是由CYP基因超家族编码形成的一群酶蛋白，主要存在于生物体的内质网内。负责外来物及某些体内代谢物质的生物转化，此酶可被某些化合物(包括药物)诱导或抑制，影响化合物在体内的代谢速度［3］。目前，已发现500种以上的CYP450，共分成74种类型。人的 CYP450酶主要有 CYP1A2、2A6、2B6、2C、2D6、2E1和 3A，其中，CYP2E1 最早在 1984年从兔肝微粒体中分离纯化出来，其特征为能被乙醇诱导。CYP2E1能代谢体内多种重要的有毒底物，包括乙醇、四氯化碳、醋氨酚、N-亚硝基二乙胺，并产生毒性更强的产物。CYP2E1还可以代谢多种药物，包括异烟肼、碳氢化合物以及一些溶剂［4］。它与一氧化碳结合后，在波长450 nm处有最大吸收峰，故有此名称。人CYP2E1的分子量为56.9 KDa，主要分布在成人肝脏，并且富集于肝小叶中心区域，在某些肝外组织(如肺和肠)也有发现。现已知其cDNA序列并能在大肠杆菌、牛痘病毒、人淋巴胚细胞瘤细胞系和HepG2细胞系表达出有催化活性 CYP2E1［5］。

2 CYP2E1与非酒精性脂肪肝

2.1 二次打击学说 非酒精性脂肪肝的确切发病机制至今尚未明确。但已有的研究表明，酒精性脂肪肝和非酒精性脂肪肝有类似的发病机制。近年来国外学者提出胰岛素抵抗(IR)和氧化应激的“二次打击学说”(the“two-hit”hypothesis)被广泛认同。“二次打击学说”能较合理地解释NAFLD的形成机制［6］:首次打击是胰岛素抵抗影响脂质代谢，导致外周脂解增加致使游离脂肪酸(FFA)不断地运送至肝脏，而肝脏线粒体氧化超载，脂肪酸的β氧化能力下降，肝细胞内脂肪酸储积，高胰岛素血症又使糖酵解增加，增加脂肪酸的合成，而极低密度脂蛋白的合成或分泌能力下降，使甘油三酯储积增加;第二次打击主要为各种原因所致的氧应激、脂质过氧化损伤，氧化应激引起肝细胞膜脂质的过氧化，随后通过炎症因子及激活星状细胞而启动纤维化，炎性细胞因子释放增多，肝细胞发生炎症、坏死。炎症持续存在引起肝脏细胞外基质的合成大于降解，形成进展性肝纤维化和肝硬化。脂质过氧化和自由基的产生也可直接对肝细胞产生不利影响，导致肝细胞死亡和坏死。另有报道，缺乏长链多不饱和脂肪酸和氧化应激共同促成非酒精性脂肪肝的形成。

2.2 CYP2E1参与的氧应激和脂质过氧化 近年研究发现，NAFLD与 CYP2E1导致氧应激(Oxidative stress，OS)、脂质过氧化增强有关。CYP2E1引起的氧应激(OS)可导致线粒体的损伤，并加速肝脏纤维化［7］。CYP2E1的表达与NASH的危险因素如禁食、糖尿病、肥胖以及高脂饮食密切相关［8］，是脂质过氧化的标记之一。尤其是抗氧化剂耗竭时，CYP2E1可对肝细胞造成“第二次打击”。在高脂饲料诱发的老鼠非乙醇性脂肪性肝炎(NASH)模型中，CYP2E1表达明显增强［5］。然而，在动物脂肪肝模型无炎症的情况下，CYP450表达是下降的。根据Videla等［9］的研究，NASH患者，而不是那些无炎症信号的脂肪肝患者，CYP2E1的表达水平及活性是较高的，这提示CYP2E1在NASH中升高与炎症反应的进程关系更密切。CYP2E1表达的增加与细胞外信号调节激酶1和2(ERK1/2)的激活进而激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)信号转导通路有关，而这个信号转导通路参与了细胞凋亡的过程。Schattenberg等通过试验证实CYP2E1的过表达是对氧化应激的保护性反应，减少细胞凋亡，但是增加肝纤维化的危险。与此反应过程相一致的是，抑制CYP2E1增加的形成可增加Mallory小体的形成［10］。

CYP2E1介导的脂质过氧化有重要的作用，表现在以下几方面:(1)肝细胞内蓄积的游离脂肪酸(free fatty acids，FFA)可诱导 CYP2E1活性增加。在敲除CYP2E1基因的实验鼠中，氧应激和脂质过氧化程度减轻［11］。(2)在正常情况下，细胞内存在着自由基清除剂即抗氧化剂，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽、维生素E等，它们均是细胞内重要的自由基清除剂，可以随时清除不断生成的有害自由基，阻断自由基的链式放大反应，从而起到保护细胞的作用。二苯基苯二胺、维生素E或合成维生素E类似物等脂质过氧化抑制剂对于CYP2E1升高所导致的肝细胞毒性的保护作用更加提示了过度的脂质过氧化在CYP2E1引起的毒性反应中起到重要作用。随着CYP2E1表达的增强，抗氧化剂SOD、GSH、维生素E的含量均显著下降。由于脂质过氧化反应的增强而抗氧化能力下降，导致自由基的生成增多。自由基氧化细胞膜的脂质和蛋白质最终导致肝细胞结构与功能的损害［12］。(3)CYP2E1的过表达可造成肝毒性和线粒体的损伤，同时由CYP2E1产生的活性氧通过扩散作用，激活肝星状细胞形成肝纤维化［13］。(4)CYP2E1过表达与脂质过氧化终产物有非常显著的正相关，还可诱导Kupffer细胞激活并增加炎症因子(包括TNF-α)释放，而这些酶的单克隆抗体则可以防止或减轻氧化损伤，CYP2E1抑制剂可阻止肝星形细胞活化，这些都表明细胞色素P450表达增强是氧化损伤、炎症及纤维化进展的重要环节［14］。

3 CYP2E1与抗氧化剂

氧应激和脂质过氧化贯穿于酒精性脂肪性肝病和非酒精性脂肪性肝病发展的全过程中。CYP2E1抑制剂可以对抗由于乙醇、游离脂肪酸等诱导的CYP2E1过表达而致的氧应激和脂质过氧化［15］。

近年研究表明，维生素E通过抗氧化和抗炎能对抗化学物质α-naphthylisothiocyanate引起的肝毒性，而起到保护肝脏的作用［16］。番茄红素(Lycopene)能减轻花生四烯酸引起的HepG2细胞过度表达CYP2E1而产生的毒性。但是，大剂量番茄红素反而起到反作用，增加CYP2E1的表达，加重肝脏的炎症［17］。表没食子儿茶素没食子酸(epigallocatechin-3-gallate，EGCG)是绿茶儿茶素(catechin)中含量最高、抗氧化活性最强的成分。EGCG一方面可以通过增强抗氧化酶活性清除体内自由基，另一方面可通过抑制CYP2E1的表达来清除ROS，拮抗微囊藻毒素LR(MCLR)所致的肝细胞氧化损伤。有关CYP2E1在EGCG拮抗MC-LR毒性中的具体作用机制仍有待进一步研究［18］。褪黑素(melatonin，MT)能提高 NASH 大鼠血清及肝匀浆超氧化物歧化酶(superoxide dismumse，SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-peroxidase，GSHPX)水平，纠正体内氧化抗氧化失衡状态，并能下调CYP2E1的表达，这些作用可能系MT对NASH保护作用的部分机制［19］。也有报道称牛磺酸在下调CYP2E1的表达和活性方面较MT效果更明显［20］。

除了上述的抗氧化剂以外，中医针灸也可能有类似的效果。有研究显示电针治疗可以抑制肝CYP2E1的表达，减轻脂质过氧化反应而使大鼠非酒精性脂肪肝获得明显的疗效。虽然其机制还太清楚，但推测可能是电针治疗明显降低血清FFA浓度，使CYP2E1酶的活性显著降低，抑制肝CYP2E1的表达，减轻脂质过氧化反应，使肝脏的脂肪变程度和炎性损伤得以改善［21］。

CYP2E1在脂肪性肝病发病机制中作用日益得到重视，但其活性检测能否作为脂肪性肝病的预测检查指标?如何开发有效安全的CYP2E1抑制剂?这些问题都有待医药工作者不断的深入研究开发，以期为安全有效地治疗脂肪性肝病探索一条新的途径。

［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.韩知峡，杨澜，张亮，等.表没食子儿茶素没食子酸酯对微囊藻毒素LR所致肝细胞氧化损伤及细胞色素P4502E1表达的影响［J］.中华预防医学杂志，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，Feng 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.曾志华，冯雯琪，卓廉士.电针对非酒精性脂肪肝肝细胞色素P4502E1表达及氧化抗氧化的影响［J］.第四军医大学学报，2008，29(11):994-997.