TFEB与非酒精性脂肪肝关系的研究进展

余琳娜，柳唯意，马岚青

(昆明医科大学第一附属医院，昆明650032)



TFEB与非酒精性脂肪肝关系的研究进展

余琳娜，柳唯意，马岚青

(昆明医科大学第一附属医院，昆明650032)

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是最常见的肝病之一，近年来研究发现自噬及脂质代谢与NAFLD的发生发展密切相关。转录因子EB(TFEB)是雷帕霉素靶蛋白复合物1下游的调控因子，可通过促进自噬和脂质代谢相关基因的表达，促进脂肪分解，增强脂肪酸-β氧化，降低脂肪沉积及血浆总胆固醇、甘油三酯、极低密度脂蛋白、胰岛素和葡萄糖的水平，防止肥胖和代谢综合征的发生发展；TFEB不仅可以影响肝脏脂质代谢，还能够影响全身的脂质代谢，有望成为NAFLD治疗的新靶点。

非酒精性脂肪肝；自噬；转录因子EB；脂质代谢；代谢综合征

非酒精性脂肪肝(NAFLD)是一种以肝脏实质细胞脂肪变性和脂肪贮积为特征的慢性进展性疾病，其病理变化随病程的发展而表现为单纯性脂肪变性、脂肪性肝炎(NASH)、脂肪性肝纤维化，最终可进展为肝硬化甚至肝癌。NAFLD与胰岛素抵抗和肥胖密切相关[1，2]。全球约有10亿人患有NAFLD，不同地区各阶段NAFLD患病率在10%～36%[3，4]。NAFLD也影响儿童和青少年，已经成为儿科最常见的肝脏疾病[5]，并且在发达国家儿童的患病率正逐渐上升[6]。尽管NAFLD的发病机制尚不完全清楚，但是NAFLD与脂质沉积和脂质代谢紊乱密切相关[7]。在NAFLD的进展过程中，脂质代谢起着关键作用，然而自噬却在脂质代谢过程中发挥了重要作用。自噬除了具有清除细胞内病原体和受损细胞器的作用外[8]，在NAFLD中还具有多种病理和生理功能。自噬可以被体外游离脂肪酸诱导[7]，并且NAFLD的胰岛素抵抗与自噬受损有关[9，10]。近几年的研究结果显示，转录因子EB(TFEB)在自噬途径和脂质代谢中起核心作用。现对TFEB与NAFLD有关的研究进展综述如下。

1 TFEB概述

TFEB是雷帕霉素靶蛋白复合物1(mTORC1)下游的调控因子，受mTORC1负调控[11]，不仅在溶酶体生物合成、自噬和血管新生等方面发挥重要作用，还可促进体内脂类分解[12]。自噬是一个高度保守的降解系统，依赖自噬体与溶酶体的合作，降解细胞质内老化的蛋白质、蛋白质聚集体、脂滴和受损的细胞器[13，14]。自噬已被证明具有重要的生理调节功能，如蛋白质折叠、脂滴消化、细胞器的质量控制[15，16]。自噬缺陷在多种病理条件下被发现，包括癌症、肥胖、脂肪变性、胰岛素抵抗和神经退行性疾病[17～19]。自噬可由饥饿诱导激活，并在细胞清除和脂质代谢的过程中发挥重要作用[20]。有研究结果表明，TFEB是自噬的主要调节器，TFEB可正性调控自噬和溶酶体基因的表达，促进自噬体和溶酶体的形成，促进自噬体与溶酶体的融合，提高自噬通量，提高细胞降解溶酶体内底物的能力[19～22]。在正常条件下，TFEB主要定位于细胞质中；然而，在特定条件下，比如饥饿或溶酶体功能障碍时，TFEB迅速转位到细胞核中，这个过程由TFEB的磷酸化状态控制[20]。磷酸化的TFEB，主要定位于细胞质中，活性丧失；去磷酸化的TFEB迁移入细胞核中，恢复活性，发挥功能[11,21]。有研究结果显示，细胞外调节激酶2(ERK2)、mTORC1、蛋白激酶Cβ(PKCβ)可以磷酸化TFEB[21]；饥饿可以诱导TFEB从细胞质向细胞核内迁移[20]，迁移入核的TFEB可通过直接与其启动子元件结合正性调控其自身的表达。值得注意的是，使人TFEB在杂合子TFEB-β-半乳糖苷酶(TFEB-β-galactosidase)转基因小鼠的胚胎成纤维细胞中过表达可导致TFEB-β-galactosidase的转录显著增加，提示外源性TFEB能诱导内源性TFEB的表达。此外，迁移入核的TFEB除可正性调控其自身的表达外，还可调控自噬通路中相关基因以及过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅激活因子1α(PGC-1α)及其靶基因的表达，提示TFEB可通过调控自噬和脂质代谢相关基因的表达，进而调控脂肪分解和脂肪酸-β氧化，从而控制脂质代谢[23]。

2 TFEB与NAFLD的关系

2.1 TFEB介导脂质代谢基因的表达调控脂质代谢 TFEB过表达时，细胞脂质代谢过程(一元羧酸、脂肪酸、酮体代谢过程)的相关基因表达升高。有趣的是，脂质生物合成过程(类固醇、脂质、类异戊二烯生物合成过程)的相关基因表达下降，提示TFEB可调控脂质代谢相关基因的表达[23]。有研究发现，PGC-1α是肝脏脂质代谢的关键调节器，并且饥饿可诱导其转录表达[24，25]。有研究结果证实，TFEB可直接调控PGC-1α基因的表达。值得注意的是，当使正常饮食小鼠肝脏TFEB过表达时，PGC-1α的表达显著上调，其上调水平与饥饿诱导的相似；当使小鼠肝脏TFEB过表达并饥饿时，PGC-1α的表达水平比仅有饥饿时更高；然而，当使TFEB缺乏时，并不影响PGC-1α的基础表达，但饥饿诱导PGC-1α表达的能力却减弱，提示饥饿诱导PGC-1α表达的能力依赖于TFEB的表达水平。此外，当使PGC-1α缺乏时，TFEB调控的脂质代谢相关基因的表达显著下降，提示PGC-1α作为TFEB的下游介导TFEB的功能[23]。

有研究[24，25]发现，饥饿时PGC-1α通过下游核受体PPARα调控肝脏脂质代谢，提示PGC-1α可通过控制PPARα的活性介导TFEB的功能[23]。饥饿可诱导野生型小鼠PPARα靶基因的表达，但是不能诱导TFEB敲除型小鼠PPARα靶基因的表达，提示饥饿诱导PPARα的活化，有赖于TFEB的存在。以上研究结果提示，TFEB通过调控PGC-1α和PPARα以及其靶基因的表达控制脂质代谢[23]。值得注意的是，TFEB正性调控了脂质分解代谢过程中几个步骤的基因表达，这些调节发生在细胞的不同部位，如质膜上脂肪酸链的转运(CD36和FABPs基因)、线粒体(Cpt1、Crat、Acadl、Acads和Hdad基因)和过氧化物酶中(CYP4A基因)脂肪酸的β氧化[23]。TFEB对脂质代谢的大多数影响似乎是通过TFEB对PGC-1α-PPARα复合物直接调节产生的。

最近一项研究表明，亨廷顿舞蹈病小鼠体内PGC-1α可激活TFEB改善神经退行性病变，提示PGC-1α与TFEB之间可能存在相互作用[26]。有研究发现，TFEB基因敲除小鼠禁食24 h后，肝脏内脂滴蓄积，肝细胞内脂肪酸-β氧化受损，循环游离脂肪酸和甘油呈高水平，酮体水平下降，酮体是脂肪酸在肝脏中氧化产生的，提示肝细胞内脂质降解缺陷。此外，TFEB基因敲除的小鼠高脂饮食喂养后，肝脏变大，颜色苍白，充满了脂质空泡，提示脂质降解途径受损；对照组小鼠饲喂相同的饮食，与TFEB敲除的小鼠表现类似，但改变相对较温和；相反，注射了表达人类TFEB的腺病毒质粒(HDAd-TFEB)的高脂饮食小鼠肝脏表现出正常红颜色，脂质含量显著降低，质量正常。提示TFEB可以调控肝脏脂质降解，同时表明了TFEB在肝细胞脂质代谢过程中的重要性[23]。有研究发现，肝脏内TFEB功能的获得或丧失，影响了全身的能量代谢[23]。提示肝内TFEB的活性也会影响外周脂肪代谢，TFEB可能刺激肝脏分泌影响其他组织功能的因子，这个现象很可能是由PGC-1α和PPARα介导的。众所周知，PGC-1α和PPARα调节分泌型激素的产生[27]。

2.2 TFEB介导自噬调节脂质代谢 自噬可被饥饿激活，是一个高度保守的降解系统，依赖自噬体和溶酶体的合作，参与分解代谢，产生新的细胞成分和能量。自噬已被证明具有重要的生理调节功能，如蛋白质折叠、脂滴消化、细胞器的质量控制。自噬缺陷在多种病理条件下被发现，包括癌症、肥胖、脂肪变性、胰岛素抵抗和神经退行性疾病[19]。自噬的机制及其与健康和疾病的相关性，在过去的十年中得到广泛的研究，在最近的综述中也被全面的描述。

有研究表明，自噬在脂质代谢中起核心作用。运送脂滴到溶酶体内，脂质在溶酶体内水解成游离脂肪酸和甘油，这个过程称之为脂肪分解[20，21]，说明细胞内脂质代谢和溶酶体之间存在紧密联系。然而，脂质超载抑制自噬，这可能是由于溶酶体膜的成分改变，使其不容易与自噬体融合或通过下调自噬基因所引起的[28]。恢复肝细胞自噬可以改善遗传性肥胖小鼠的代谢表型，这表明提高溶酶体功能可能成为一种治疗肥胖的策略[21]。在遗传和膳食诱导的肥胖小鼠模型中，自噬明显下调，特别是肝脏内Atg7基因的表达水平[21]。Atg5或Atg7基因缺失或自噬-溶酶体融合过程受阻能有效降低溶酶体的活化，提示自噬过程中溶酶体的活化依赖于自噬-溶酶体融合[29]。有研究结果表明，TFEB是自噬的主要调节器，TFEB可正性调控自噬和溶酶体基因的表达，促进自噬体和溶酶体的形成，促进自噬体与溶酶体的融合，提高自噬通量，提高细胞降解溶酶体内底物的能力[19～22]，促进细胞内脂质降解，提示TFEB可通过调控自噬介导脂质降解。自噬可由饥饿诱导激活，并在细胞清除和脂质代谢的过程中发挥重要作用。但是，在溶酶体蓄积疾病模型小鼠体内，溶酶体功能障碍改变了能量平衡。此外，沃尔曼病中溶酶体酸性脂肪酶的缺乏会导致严重的细胞内脂肪积累。所以在自噬过程中溶酶体的正常功能必不可少，溶酶体介导的自噬过程需要水解酶、酸化机械和膜蛋白协同作用[21]。此外，众所周知，TFEB控制了与溶酶体的结构和功能，包括水解酶、溶酶体膜蛋白和液泡ATP酶(V-ATPase)复合物密切相关的靶基因的转录[21]。阻断肝细胞自噬可导致肝脏肿大和肝功能受损[23]。最近研究发现，Atg7基因敲除小鼠肝脏内的脂滴、胆固醇和甘油三酯显著增加，提示了自噬在脂质降解中的作用[23]。有研究发现，小鼠肝脏Atg7基因被敲除后，自噬过程被抑制，过度表达TFEB并没有缓解肝细胞脂肪变性，提示TFEB对脂质代谢的影响需要一个有功能的自噬途径[23]。尽管自噬底物向溶酶体的传递和溶酶体酶的降解是不同的细胞过程，但是它们都受TFEB的调控[20]。

2.3 TFEB与肥胖和代谢综合征的关系 除了自噬功能与细胞脂质代谢的关系外，最近有研究表明，自噬改变与高胰岛素血症和胰岛素抵抗有关。在自噬体的形成过程中，LC3的前体(LC3-Ⅰ)被蛋白水解酶裂解并脂化为LC3-Ⅱ，融入自噬体膜[19]，可作为自噬体形成的标记。p62参与蛋白聚集体的形成，并通过自噬途径降解[9]。高脂饮食喂养的小鼠，LC3-Ⅱ水平下降，p62水平升高，同时伴有肝细胞自噬相关基因的表达下调，提示肝细胞自噬途径受损[19]。在遗传和膳食诱导的肥胖小鼠模型中，细胞自噬明显下调，自噬通路障碍导致胰岛素信号通路障碍和内质网应激。相比之下，恢复肥胖小鼠肝脏自噬可以抑制内质网应激，提高肝脏胰岛素敏感性，增强全身葡萄糖耐受[21]。升高高脂饮食小鼠和ob/ob小鼠的肝脏自噬相关基因的表达，自噬功能增强，可以改善脂肪肝和胰岛素抵抗。TFEB不仅是自噬的主要调节器，TFEB还可调控脂质代谢相关基因的表达。有研究证实，TFEB过表达可以显著降低小鼠的体质量、脂肪沉积、血浆总胆固醇、甘油三酯、极低密度脂蛋白、胰岛素和葡萄糖的水平，并且显著升高脂肪酸氧化率。小鼠高脂饮时，不管是早期(高脂饮食4周时)注射HDAd-TFEB，还是晚期(高脂饮食10周时)注射HDAd-TFEB都可以显著防止肥胖的发生、发展[23]。提示肝脏TFEB过表达可通过促进自噬和脂质代谢相关基因的表达，促进脂肪分解和脂肪酸-β氧化，最终改善肥胖和代谢综合征。

目前，NAFLD已成为最为常见的肝脏疾病之一，与肥胖、胰岛素抵抗、脂质沉积以及脂质代谢紊乱密切相关。TFEB通过促进自噬和脂质代谢相关基因的表达，可以促进脂肪分解，增强脂肪酸-β氧化，降低脂肪沉积及血浆总胆固醇、甘油三酯、极低密度脂蛋白、胰岛素和葡萄糖的水平，防止肥胖和代谢综合征的发生发展。TFEB不仅可以影响肝脏脂质代谢，而且还能够影响全身的脂质代谢，所以TFEB有望成为NAFLD治疗的新靶点。

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国家自然科学基金资助项目(81560099)；昆明医科大学第一附属医院研究生创新基金。

马岚青(E-mail: malanqing@aliyun.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.42.038

R575

A

1002-266X(2016)42-0106-04

2016-07-20)