姜黄素对非酒精性脂肪性肝炎的抗细胞凋亡作用的研究进展

近年来研究表明肝细胞凋亡在非酒精性脂肪性肝炎(NASH)的发生、发展中起着非常重要的作用。单纯性非酒精性脂肪肝(NAFL)表现为肝脏脂肪过度沉积，肝脏对炎性反应、氧化应激损伤的易感性增加，而NASH则以更严重的肝损伤和肝细胞凋亡为特征。有研究显示NASH患者的肝脏活组织检查标本的肝细胞凋亡数量较NAFL患者及正常对照者显著增加，并随NASH患者肝脏炎性反应及纤维化严重程度的增加而增加，能反映肝细胞凋亡水平的血清细胞角蛋白18(CK18)片段可作为一种简便、可重复、无创的方法用于临床区分NASH与NAFL患者[1]。

姜科植物姜黄是一种天然调味品和食用色素原料，其主要成分姜黄素具有调节血脂、抗氧化、抗炎、抗纤维化、抗肿瘤等作用，且价格低廉，毒性低，已被各国学者广泛应用于肝脏疾病的相关基础和临床研究。笔者前期的动物实验已证实姜黄素可延缓NASH的发生、发展。近年来姜黄素对非肿瘤细胞的抗凋亡作用越来越受到关注，本文就姜黄素对NASH的抗凋亡作用的研究进展作一综述。

1 肝细胞凋亡

在非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者体内，脂类在肝脏等非脂肪组织中过度沉积引起脂质过氧化反应、线粒体功能紊乱、溶酶体细胞膜变化、内质网活性氧(ROS)形成、蛋白激酶及炎性反应途径激活，导致肝细胞功能障碍，由此引起的肝细胞脂毒性凋亡是促进NASH发生、进展的重要环节。有研究发现，肝细胞脂毒性凋亡是NASH的重要特征，并参与整个发病过程[2]，病理条件下的肝细胞过度凋亡不仅可破坏肝细胞并损伤线粒体的结构和功能，进一步增加ROS生成、减少三磷酸腺苷(ATP)合成，加重氧化应激损伤，而且可使吞噬凋亡小体后活化的肝星状细胞(HSC)和库普弗细胞释放大量炎性细胞因子，诱导肝脏发生炎性反应，促进纤维化形成。细胞和动物研究均显示姜黄素不仅可减少脂肪酸和胆固醇合成，还可通过调节相关酶而减少脂肪酸酯化，刺激脂肪酸在脂肪细胞中的氧化并增强其在肝脏中的β氧化，从而降低高脂饮食动物血浆以及肝脏中的三酰甘油(TG)、胆固醇(TC)及游离脂肪酸(FFA)水平。许多研究表明姜黄素可改善由FFA引起的胰岛素抵抗(IR)，清除细胞内过氧化氢(H2O2)、羟自由基(HO-)、过氧亚硝酸盐(ONOO-)等氧化物质，通过影响线粒体内电子转移链复合酶体Ⅳ的含量和活性而减少ROS的生成，并降低肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)、IL-8等炎性因子水平。研究表明姜黄素可降低高脂饮食诱导的NAFLD大鼠体内脂质、ROS、炎性因子水平以及IR指数，并可降低NAFLD大鼠的肝细胞凋亡水平[3-4]。此外，多项研究表明姜黄素可增强组织细胞再生能力，如姜黄素灌胃可减轻吲哚美辛对大鼠胃黏膜的损伤，防止胃溃疡发生，且姜黄素可加速胃大部切除术后肝组织的再生[5-6]，这可能与其抗凋亡作用相关。

2 细胞凋亡途径

细胞凋亡的主要途径包括由Fas/FasL介导的死亡受体活化途径、线粒体途径和内质网途径，上述途径均可导致肝细胞凋亡，参与NASH的发病，且线粒体是细胞发生凋亡的中心环节，是诱导细胞凋亡的执行者。

2.1 死亡受体活化途径

死亡受体触发的凋亡途径，通过活化天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶原-8(Procaspase-8)切割Bid后(一种仅含BH3结构域的Bcl-2家族蛋白)形成的活性片段tBid，引起线粒体通透性改变，使细胞色素C(Cyt-C)和凋亡诱导因子释放，激活天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、Caspase-6、Caspase-7，启动Caspase级联反应，引起细胞凋亡。Alkhouri等[7]的研究发现，与非NASH组相比，NASH组血清中反映外源性凋亡途径的指标Fas和FasL水平明显升高，并与NAFLD患者的组织学检查明显相关，提示外源性细胞凋亡途径参与了NASH的发病过程，认为NASH患者血清中可用性的Fas片段可反映疾病的严重程度。姜黄素可通过抑制Fas、FasL的表达而减少非肿瘤细胞的凋亡，有效逆转低氧高碳酸血症造成的大鼠脑组织损伤，并可减少由Fas/FasL介导的脑细胞凋亡[8]。

2.2 线粒体途径

线粒体途径是细胞凋亡的重要途径，目前认为以Bcl-2和Bax为重要代表的凋亡相关蛋白在调控肝细胞凋亡中发挥着主导作用。通常情况下，Bcl-2与Bax形成的异源二聚体使线粒体膜通透性转换孔(MPTP)处于关闭状态。病理条件下如氧化应激持续状态，Bcl-2与Bax比值和(或)构型的改变可使MPTP开放，导致线粒体电子传递链和氧化磷酸化解耦联，ATP衰竭，从而促使Cyt-C和凋亡诱导因子从线粒体释放到细胞质中，活化Procaspase-9，激活Caspase-3，诱导细胞凋亡[9]。近年来研究发现NASH动物模型及患者肝脏中均存在线粒体结构及功能异常，包括线粒体呼吸链异常、ROS生成增加、ATP合成减少及线粒体膜电势损伤等，而这些改变是肝细胞凋亡的主要原因。动物实验表明，高脂饮食喂养的NAFLD模型肝脏内Fas、FasL及Caspase mRNA表达升高，Bax水平随着时间的推移逐渐升高，Bcl-2/Bax比值下降，MPTP开放和肝细胞凋亡数量也逐渐增加[10]。有研究发现姜黄素可减弱氧化应激及炎性因子的表达，维持线粒体的完整性并抑制细胞凋亡相关基因的表达[11]。Dai等[12]的细胞实验发现，姜黄素预处理可明显改善呋喃唑酮诱导的L02肝细胞的氧化应激，可显著减少线粒体膜电位的丧失以及Caspase-9、Caspase-3的活化，显著降低p53、Bax、Caspase-9 mRNA和Caspase-3 mRNA的表达，并可提高Bcl-2 mRNA的表达，从而发挥抗细胞凋亡作用，且上述作用呈剂量相关。研究发现姜黄素可减少高脂饮食诱导的NAFLD大鼠肝细胞的凋亡，该作用可能与其可减轻线粒体损伤且调节凋亡相关基因的表达相关[4]。

2.3 内质网应激途径

内质网应激(ERS)可导致肝细胞发生凋亡坏死，参与NAFLD的发病过程。Zhang等[13]用棕榈酸钠作用于人类肝脏 L02细胞建立NAFLD细胞模型，引发ERS时，内质网的伴侣分子蛋白二硫键异构酶A3前体表达显著升高，且可以上调ERS信号通路上的关键分子GRP78、磷酸化PERK和CHOP的表达，诱导肝脏脂肪变和细胞凋亡，表明ERS途径参与了肝细胞凋亡。姜黄素可直接调节GRP78的表达，并可通过影响ERS信号通路中Caspase-12和CHOP的表达而调节细胞凋亡，如Afrin等[14]的研究发现，姜黄素可通过调节GRP78、CHOP蛋白的表达下调促凋亡因子Caspase-3、Caspase-12的表达，抑制ERS途径介导的细胞凋亡，从而减轻NASH大鼠肾组织损伤。

3 凋亡信号通路

目前很多研究表明c-Jun氨基末端激酶(JNK)通路的激活与细胞凋亡有密切关系，且JNK信号通路是诱导肝细胞凋亡的重要信号通路，该通路在NAFLD发病中起着重要作用。过多的脂质、ROS及炎性介质等可激活丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通道，MAPK可通过磷酸化活化下游调节蛋白JNK，持续的JNK活化不仅可抑制线粒体呼吸链，增加ROS的生成，还可进一步调节凋亡相关基因的含量和比例、致使Cyt-C释放，通过死亡受体途径和线粒体等途径介导细胞凋亡，促使NASH发病[15]。姜黄素可抑制MAPK激酶1介导的JNK活化，有效阻断c-Jun和核因子-κB(NF-κB)等下游信号途径。Yu等[16]的体内外研究表明，姜黄素与JNK特异性阻断剂SP600125作用相似，能通过抑制上游信号MAPK激酶4和下游底物c-Jun的磷酸化，进而抑制JNK信号通路激活，从而发挥抗细胞凋亡作用。目前已有较多国内外研究证实了姜黄素可通过抑制JNK磷酸化降低心、脑、肺等的细胞凋亡，且有研究报道姜黄素可减弱NASH模型鼠体内MAPK(p-JNK、p-ERK1/2)的表达，降低肾脏的细胞凋亡信号蛋白表达，从而发挥抗细胞凋亡作用[14]。

4 结语

虽然多项研究均表明姜黄素可延缓NASH的发生、发展，但其机制尚未完全明确。近年来研究表明肝细胞凋亡在NASH的发生、发展中起着非常重要的作用，而姜黄素对非肿瘤细胞的抗凋亡作用已被证实，并已被应用于多种相关疾病的研究，但目前国内外关于姜黄素对NASH患者的抗细胞凋亡作用及其机制的研究并不多。因此，今后有待更多的研究进一步揭示，以期为NASH的防治提供理论依据。