C/EBPβ信号通路与肝细胞脂质代谢的关系研究进展

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(1 南京中医药大学第三临床医学院，江苏省南京市 210023，电子邮箱：984642530@qq.com；2 南京中医药大学附属江苏省中西医结合医院消化科，南京市 210028)

【提要】 肝脏是脂质代谢的重要场所，当肝细胞脂质代谢平衡失调时则会导致肥胖、脂肪肝、2型糖尿病等多种慢性代谢性疾病的发生。CCAAT增强子结合蛋白(C/EBP)β是脂肪生成的重要转录因子，属于增强子结合蛋白家族，可能与脂质代谢相关分子的转录表达、诱导脂肪细胞分化、抑制细胞周期的进展和凋亡、类固醇合成等有关，在脂质代谢中占有重要地位。C/EBPβ通路是一系列信号分子的级联反应，包括过氧化物酶体增殖物激活受体γ、C/EBPα等信号分子。其作用机制复杂，国内在此方面的研究亦较少，故深入探讨C/EBPβ通路对脂质代谢的影响机制对防治脂质代谢失衡相关性疾病具有重要意义。

肝脏是脂质代谢的中枢[1]，参与脂质的消化吸收、合成分解，其作用主要表现为：(1)一方面分泌胆汁分解、消化食物中的脂类；(2)将多余营养物质转换为脂肪酸，部分用于氧化供能，另一部分经极低密度脂蛋白运送出肝脏，贮存于脂肪组织，以备机体不时之需。肝细胞约占肝脏组成细胞体积及数量的80%，是组成肝脏的主要细胞，在脂质代谢中占据中心地位。机体无法直接利用脂肪，但是可以脂肪的分解物脂肪酸作为能量的来源及主要存在形式；肝脏氧化脂肪酸的能力有限，但酯化脂肪酸形成TG的能力几乎是无限的[1]。TG在肝脏和脂肪组织间反复循环，一旦肝细胞内脂肪酸蓄积，无法运出肝脏，则以TG形式沉积于肝脏，造成肝细胞变性。

CCAAT增强子结合蛋白(CCAAT-enhancer-binding protein，C/EBP)家族是第一个被证实参与脂质代谢的转录因子[2]。其中C/EBPβ的作用尤为突出，其在特定条件刺激(如饮食、激素等)下最先被转录激活，并可与启动子结合后激活C/EBPα和过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferators-activated receptors，PPAR)γ的转录因子[3]，而后两者控制了脂质代谢和脂肪细胞特异性表达的全部基因，如Fas、Scd1。三者共同构成C/EBPβ通路，是脂质代谢的重要参与者。

1 C/EBPβ通路对肝细胞脂质代谢的调控作用

C/EBPβ多集中表达于脂肪组织、肝脏、肾脏、小肠、脾等，并呈高表达[4-6]，C/EBPα在肝脏中呈高表达[7]，可诱导脂肪细胞分化并促进PPARγ高表达。C/EBPα和PPARγ有相似的功能区，其启动子上均有C/EBPβ的结合位点[8]，而其转录因子的激活与表达需要C/EBPβ的参与。当C/EBPα表达受抑制时，糖原合成酶mRNA转录推迟[9]，最终导致肝细胞、脂肪细胞均不能积累脂质。PPARγ在脂肪组织和脂肪变肝细胞中的表达较多[10]，其不仅是脂肪分化的特异性诱导分子，还在脂肪酸摄取、能量储存等方面发挥作用[10-11]。PPARγ可在C/EBPα阴性小鼠中继续诱导脂肪细胞分化[11]，然而在PPARγ表达缺陷的小鼠中几乎不能完成脂肪细胞的最终分化[12]，这提示PPARγ激活是完成脂肪细胞终极分化的必需程序，其不仅可接受来自C/EBPα的信号传导，还是C/EBPα的下级分子[13]。Tanaka等[14]证实小鼠的C/EBPβ基因被敲除后脂肪生成功能受到损害。转染PPARγ腺病毒的肝细胞中可以看到脂滴聚集，即PPARγ高表达则可形成脂质沉积；反之，细胞中PPARγ缺失会导致脂质无法聚集，从而缓解肝细胞的脂肪变性[15]。总之，C/EBPβ通路级联反应可介导脂质生成，影响全身脂肪含量，并经正负反馈调节后调控肝细胞的脂质代谢。

2 C/EBPβ通路调控肝细胞脂质代谢的途径

C/EBPβ通路在肝细胞脂质代谢中具有不可替代的作用，可以通过多种途径参与脂质代谢，主要包括脂肪酸代谢、线粒体氧化、细胞自噬3种途径。

2.1 C/EBPβ通路与脂肪酸代谢 脂肪酸作为能量的主要存在形式，其在肝内的来源包括乳糜微粒在肝内的分解、由血液中直接摄取、肝脏内源性的生成，而内源性的脂肪酸合成受到PPARγ的调控[16]。脂肪酸的代谢途径包括在线粒体中被氧化，以及在载脂蛋白的作用下以极低密度脂蛋白形式运送出肝细胞，若其过剩则首先被酯化为TG。C/EBPβ通路调节脂质平衡受到体内脂肪酸浓度的影响。有研究表明，脂肪酸尤其是高浓度不饱和脂肪酸喂养的小鼠体内许多参与脂质合成的转录因子(如PPARγ)表达降低，从而负调控脂肪合成[17]。有学者发现，不同浓度油酸均可激动3T3-L1细胞的PPARγ mRNA，并通过上调PPARγ含量来上调脂联素，而脂联素可刺激脂肪氧化、增加脂肪消耗，且油酸(不饱和脂肪酸)浓度与PPARγ及脂联素含量均呈正相关性；而在抑制PPARγ表达、相同浓度油酸的作用下，脂联素mRNA及蛋白表达均降低[18]。这提示脂肪酸浓度与脂质代谢密切相关，即低脂肪酸浓度可以促进脂肪生成，高浓度脂肪酸对其起抑制作用，而此反馈过程离不开C/EBPβ通路的介导作用，直接表现为影响PPARγ的表达。

2.2 C/EBPβ通路与线粒体β氧化 脂肪细胞以棕色脂肪细胞和白色脂肪细胞两种形式存在，前者的作用主要为非战栗性产热。C/EBPβ通路通过控制脂肪酸在线粒体中的氧化反应和降低哺乳动物体内的饱和脂肪酸以控制体内的总脂肪含量[19]。高运臻等[20]发现C/EBPβ缺失的小鼠脂肪酸动员减少并可出现饥饿低血糖，其机制可能与激素信号传导相关。当野生型小鼠因高脂饮食而全身脂肪含量增加时，C/EBPβ基因敲除小鼠反而出现身体重量减少，并且该小鼠棕色脂肪细胞中β氧化酶基因表达增加、解耦合蛋白-1水平增加[20-21]。而解耦合蛋白-1只存在于棕色脂肪细胞中，当其激活后完成产热效应[22]。因此，C/EBPβ通路参与脂质代谢的方式之一为调控线粒体β氧化，此过程可能与棕色脂肪细胞中的解耦合蛋白密切相关。

2.3 C/EBPβ通路与细胞自噬 自噬是细胞在溶酶体作用下的自我分解，可释放细胞器、蛋白质等物质，部分物质可作为原料继续参与细胞代谢。在肝脏脂质代谢中，自噬体与溶酶体结合速率的降低可抑制线粒体内的β氧化[13]。自噬功能活跃可改善肝脏脂质累积的状态[23]，自噬缺陷及随后引起的线粒体功能障碍可促进纤维母细胞生长因子21的表达[24]，而后者不仅可明显降低与脂肪小滴形成相关磷蛋白的表达，还可通过减少脂肪酸在血液循环中的释放从而降低TG含量[25]，而其基因表达受到C/EBPβ通路的抑制[26]。研究表明，正常情况下，内质网受外界刺激活化后可诱导激活C/EBPβ，进而促进自噬相关基因Atg4b(与自噬体形成密切相关)的表达，而经C/EBPβ腺病毒转染后细胞自噬的激活明显受到抑制[27-28]。此外，对mTOR通路的抑制是C/EBPβ介导的细胞自噬的另一种方式[29]。

2.4 其他 除了诱导分化外，C/EBPβ通路还能抑制细胞周期的进展和凋亡，这与脂肪细胞的形成和凋亡直接相关，是影响脂质代谢的另一种可能机制。

3 C/EBPβ通路是对体脂调控网络的反馈

正常情况下，摄入能量与消耗能量、贮存能量之间维持动态平衡，体内形成脂质稳态。平衡一旦被打破，脂肪细胞就发生改变，包括数目增多、体积增大[30]，超过机体的代谢能力则发生脂质沉积。脂肪细胞数量的增加主要是由前脂肪细胞的增殖和他们不断分化成成熟的脂肪细胞引起的[31]，而交感神经可以抑制脂肪细胞数量的增长[32]。体积的增大则是由于TG的聚集导致的。人体内存在繁杂的体脂监控网络，其信号传导由交感-肾上腺素能系统以及下丘脑-垂体-甲状腺轴传至靶器官[1]。脂肪细胞分泌的瘦素向下丘脑传递脂肪组织含量，触发体脂调控网络，但下丘脑向脂肪组织传递信号的机制仍不明确。在此，我们提出一个设想，C/EBPβ通路接受下丘脑产生的信号或分泌的某种物质来抑制脂肪细胞形成过程。Calella等[33]发现，C/EBPβ和NeuroD在体内外形成复合体，并被招募到所有3个同源启动子区域从而介导神经功能。柴娟等[34]验证了C/EBPβ通过促进淀粉前体蛋白表达引起β样淀粉多肽沉积，从而导致神经退行性改变，而淀粉前体蛋白几乎存在于所有的神经细胞中。以上研究均在一定程度上证明C/EBPβ通路介导脂质代谢与神经系统有一定的相关性，并为C/EBPβ通路通过影响反射弧从而作用于效应靶器官脂肪组织的理论提供了依据。

4 小结与展望

脂质沉积是与遗传、环境、饮食等多种因素有关的食欲和能量调节紊乱引起的疾病，其中遗传因素尤为重要[35-36]。而脂肪细胞的积累和形态学上的改变就是在多种转录因子的调控下，经过一系列成脂相关基因的顺序表达而实现的，在某种意义上说转录因子的表达水平及其活性决定了脂肪细胞积累和形成过程[37]。C/EBP家族是第一个被证实参与脂质代谢的转录因子，其中C/EBPα和C/EBPβ作用尤为突出。C/EBPβ通路既参与脂肪细胞的生成，也调控着其代谢。多年来，人们一直在探索脂质代谢相关疾病的病因与治疗方法。目前，对于肥胖、脂肪肝均无特效药，减肥是公认行之有效的治疗方法。研究表明，10%的体重下降可完全逆转包括肝纤维化、非酒精性肝炎的病理改变[38-39]。但因依从性低，实际效果差强人意。临床上，吡格列酮、维生素E、熊去氧胆酸等药物治疗存在争议，不作为推荐用药[39]。祖国医学在此方面有一定的疗效，如谢慧等[40]运用决明方治疗非酒精性脂肪肝，患者症状改善，总有效率达83.3%，但其作用机制仍有待研究。吴佳璟等[41]发现针灸可以刺激大脑皮层影响食欲、促进BAT产热、影响转录因子等，提出逆针灸可以用于肥胖症治疗。因此通过对C/EBPβ通路作用机制的介绍，希望为临床提供新的研究方向，为防治脂质代谢失衡类疾患提供新的思路。