非酒精性脂肪性肝病的表观遗传机制研究进展※

徐慧超 陈 浩 高 艳 李若瑜 张冉冉 郝健亨 刘 杨 刘晋芳 苗宇船*

（山西中医药大学基础医学院，山西 晋中 030619）

非酒精性脂肪性肝病（nonalcoholic fatty liver disease，NAFLD）在全球发病率持续升高，是一种常见的肝脏疾病，其发病机制复杂，一般认为与肥胖、血脂异常、高血压、胰岛素抵抗（insulin resistance，IR） 和2型糖尿病（Type 2 diabetes，T2DM） 等因素密切相关，被认为是肝脏的代谢综合征表现［1］。目前，最被大众所接受的是“二次打击”假说。而最新的研究模型认为，多重平行打击可能是引起NAFLD的原因：脂肪酸和代谢物促进单纯性脂肪变性（SS）发展为NASH；IR加重肝脏内游离脂肪酸的沉积，激活内质网（endoplasmic reticulum，ER）和氧化应激，最终导致肝细胞的凋亡；脂肪酸还会增强肝脏IR，导致脂质堆积的恶性循环［2］。

表观遗传改变是科学研究的新兴领域，它虽不改变DNA序列，却可以改变基因表达，并且部分表达是可遗传的，揭示了NAFLD发病机制的新视角。表观遗传修饰参与脂质代谢、IR和ER应激、线粒体损伤，氧化应激和炎症，这些因素可以诱导肝脏脂质积累并最终引起NAFLD［3］。表观遗传变化与NAFLD发病机制联系密切，研究两者关系将为探索代谢性肝病的预防和治疗方法提供思路。

1 DNA甲基化失调

DNA甲基化失调是导致NAFLD异常基因表达的主要表观遗传变化之一，与NAFLD发病关系密切。饮食中缺乏甲基供体容易引起脂质代谢紊乱，同时导致DNA甲基化水平下降。S-腺苷甲硫氨酸（SAM）是DNA甲基化独特的甲基供体，其膳食来源包括叶酸，蛋氨酸，甜菜碱和胆碱等［4］。研究表明，叶酸参与调控脂肪酸合成基因的表达，叶酸缺乏可导致TG在肝脏中大量累积。甜菜碱可缓解高脂饮食诱导的脂肪肝，甜菜碱补充剂能够促进肝脏TG的输出，减轻NAFLD中肝脏的脂肪变性，其主要机制是减少微粒体甘油三酯转运蛋白（MTTP）启动子甲基化水平［5］。研究发现，甲基供体补充剂可以促进脂肪酸合酶（FASN）基因高甲基化，从而改善高脂肪蔗糖诱导的NAFLD［6］。综上表明，体内SAM水平的平衡对生命健康至关重要。多项研究发现，子代肝功能障碍常与母亲孕期高脂饮食有关［7］，孕期及哺乳期母亲高脂饮食可增强后代对NAFLD的易感性［8］，提示DNA甲基化可以继承自父母，并可遗传给子代。

此外，大量研究表明，NAFLD的发展过程中可能发生线粒体DNA（mt DNA）甲基化的表观遗传改变。线粒体是活性氧（ROS）的主要来源和靶点，而氧化应激可由于质子易位，电子传递和ATP合成受损等原因导致细胞凋亡。线粒体编码的NADH脱氢酶6（MT-ND6）基因是NAFLD线粒体甲基化的位点。使用来自NAFLD患者的肝活检样本研究发现，NASH患者中线粒体编码的NADH脱氢酶6（MT-ND6）基因甲基化水平显著高于单纯性脂肪肝（SS）的患者，并且肝脏中MT-ND6的甲基化水平与NAFLD的严重程度有关，提示线粒体基因的表观遗传修饰在NAFLD的发展和发病机制中起关键作用［9］。还有研究发现了9种NAFLD相关基因甲基化的变化与脂质代谢和胰岛素信号传导关键酶有关［10］。可见，DNA甲基化广泛参与了肝脏的各类代谢活动。

2 组蛋白修饰异常

组蛋白修饰是指在相关酶的作用下组蛋白修饰的过程，在NAFLD发病机制中发挥着重要作用［11］。异常的组蛋白修饰能够促进2型糖尿病以及胰岛素抵抗，可以进一步发展为NAFLD。糖尿病和胰岛素抵抗可增加核转录因子（NF-κB） 的活性，NF-κB和HAT之间的相互作用可诱导炎症基因表达［12］。研究证明，碳水化合物反应元件结合蛋白（Ch REBP）是一种能够促进肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗的转录因子，而p300是HAT家族的成员，是NF-κB炎症途径中所必需的转录调节因子。高糖血症诱导p300活化能够增加Ch REBP的转录活性，进而调控组蛋白和非组蛋白乙酰化，激活脂肪生成基因，诱导NAFLD的产生［13］。抑制肝脏p300活性可能对治疗肝脏脂肪变性有益，而特异性p300抑制剂也可能成为NAFLD的潜在治疗策略。

肿瘤坏死因子（TNF-α） 和趋化因子C-C基序配体2（CCL2）是促进NAFLD发展的重要炎症介质。Mikula等［14］在一项染色质免疫沉淀实验中发现，肥胖小鼠中TNF-α和CCL2的组蛋白H3赖氨酸9和18乙酰化增加，表明脂肪肝中染色质水平TNF-α和CCL2的高表达与组蛋白H3乙酰化的改变有关。

SIRT1是组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的一种，被广泛研究。SIRT1的去乙酰化可调节参与NAFLD病理生理过程中的多种蛋白质表达，并参与调节葡萄糖稳态、抗高血脂活性、胰岛素抵抗、氧化应激、抗炎活性和抗衰老活性等过程［15］。研究表明，NAFLD动物模型中SIRT1的表达显著降低，而天然SIRT1激活剂对代谢疾病具有保护作用。若产妇长期高脂饮食，可使胎儿组蛋白H3K14的乙酰化水平升高，肝脏中SIRT1的表达减少。而在小鼠模型中，过度表达SIRT1可保护肝脏免受高脂饮食引起的 DNA损伤和代谢紊乱［16］。Pazienza等［17］研究发现，SIRT1代谢物结合组蛋白H2A1.1（一种组蛋白H2A的变体）的过表达可以保护肝细胞免于脂质积聚。以上研究表明，组蛋白修饰在肝脏保护中起到了重要作用。

3 Micro RNAs紊乱

Micro RNAs（miRs） 在人体生理及病理活动中发挥着关键作用，通过抑制或降解靶向RNA来调节基因表达。已知miRs通过对基因表达的微调来影响表型，并且最近miRs已被提议作为NAFLD的潜在生物标志物和治疗靶点［18］。

miRs作用广泛，不仅在脂质代谢和炎症中发挥重要作用，在NAFLD中也发挥着表观遗传调节作用［19］。miR-122在调节人体肝脏葡萄糖和脂质代谢过程中起到关键作用。研究表明，NASH小鼠血清中miR-122水平较高，且与NASH的发病程度呈正相关。在NAFLD患者中，轻度脂肪变性患者血清和肝脏中miR-122表达水平低于严重脂肪变性患者；相反，轻度纤维化患者的血清和肝脏miR-122水平高于严重纤维化患者，因此血清miR-122水平可作为NAFLD患者肝纤维化的预测循环标志物［20］。肝脏活检是现代NAFLD组织病理学诊断的金标准，但对人体具有创伤性。血清miR镶板是一种无创的诊断NAFLD新技术，特异性血清miRs可用作诊断和监测NAFLD严重程度的无创生物标志物。

虽然NAFLD的发展受DNA甲基化、组蛋白修饰和miRs等表观遗传改变的调控，但研究才刚刚开始，仍然面临着许多挑战。NAFLD的不同阶段涉及各种因素，但不同因素之间的相互作用以及它们如何影响代谢稳态尚未得到明确证明［21］。由于表观遗传变化经历了跨代遗传，因此研究中需要开发动物模型来评估表观遗传修饰对疾病遗传性的影响。饮食可以通过调节表观遗传变化改变代谢基因表达，增加NAFLD易感性并影响后代，我们应开展更多研究，以确定饮食中用于预防和干预NAFLD的最佳药物。近年来，miRs的出现为我们提供了无创诊断和治疗的生物标志物新选择，然而仍有许多问题需要解决，例如特定目标miRs的鉴定和传送方式、剂量和治疗时间等。此外，对于观察到的具有保肝作用的潜在生物分子，尚需进一步的临床试验以评估管理的效果和安全性。

大量表观遗传学研究为我们探索NAFLD的发病机制提供了新的视角，为寻找科学治疗策略提供思路。未来我们还需进一步研究探索表观遗传在肝脏脂肪变性和脂肪性肝炎中的作用机制，探索环境因素与表观遗传之间的作用关系，为早期诊断和靶向治疗NAFLD提供理论依据，为新药开发提供科研基础，为临床治疗NAFLD提供有力支持。