酒精性肝病发病机制研究现状

吴 亚， 李艳茹， 杨寄镯， 殷建忠,2， 冯月梅

1 昆明医科大学 公共卫生学院， 昆明 650500； 2 保山中医药高等专科学校， 云南 保山 678000

酒精性肝病(alcoholic liver disease，ALD)是慢性肝损伤的主要病因之一，该病的发展经历了多个进行性阶段。最初表现为酒精性脂肪肝，患者长期大量饮酒病情会逐步进展为酒精性脂肪性肝炎、酒精性肝炎、肝纤维化、肝硬化，最终有可能发展为肝癌而死亡。2010年，全球约有8万人死于酒精性肝癌，其中50%发生在中国[1]。2000年我国ALD患病率为2.27%，随着我国嗜酒人群的不断扩大，2015年上升至8.74%[2]。酒精引起的轻度肝损伤可以通过长期戒酒来逆转，但当病情进展至ALD终末期时，唯一有效的治疗方法是肝移植，但该方法存在供体缺乏、免疫排斥以及手术费用昂贵等缺点。因此，ALD已经成为重大的公共卫生问题之一。目前ALD的发病机制尚未完全明确，本文将从氧化应激导致的肝损伤、肠源性内毒素血症、遗传变异等方面简要介绍近几年国内外对ALD发病机制研究的相关进展。

1 氧化应激

在生物系统内，自由基包括氧自由基和氮自由基两类，其中氧自由基和次氯酸、臭氧等非自由基被称为活性氧(ROS)。ROS能够氧化生物膜和组织中的几乎所有分子，引起DNA链断裂，造成损伤。但在正常生理情况下，人体内存在胆红素、泛醌、谷胱甘肽还原酶/氧化酶等一系列酶促和非酶促的抗氧化物质。这些抗氧化物质的存在使ROS在生物体内不会损害机体(图1)[3]。但在长期酗酒的情况下，ROS生成增加，抗氧化剂的水平或活性会下降[4]。当ROS生成量超过抗氧化系统清除ROS的限度时，ROS在体内水平上升，引起氧化应激。肝脏中实质细胞和非实质细胞都可能参与ROS的生成，但主要以肝细胞为主[5]。肝细胞内ROS主要通过3个途径产生：线粒体呼吸链、细胞色素P450 2E1、NAD(P)H氧化酶[6]。乙醇被乙醇脱氢酶氧化为乙醛时会产生ROS和NADH。NADH会干扰线粒体的电子传递系统，促进ROS的生成[7]。乙醛会引起线粒体损伤，这也可能导致氧的单电子还原为超氧化物。另外，在微粒体内氧化乙醇的过程中，细胞色素P450利用NADPH还原O2时也会产生ROS[8]。酒精还会引起肝细胞中NAD(P)H氧化酶的活化，导致超氧物的生成增加[9]。此外，有研究[10]发现酒精依赖者肝脏中铁浓度增加，而铁可以催化反应较少的氧化剂如超氧化物转化为更强的氧化剂如羟自由基。

酒精引起ROS增加并氧化脂质、蛋白质和DNA已经在各种系统、细胞和物种中得到证实。1966年Di Luzio[11]首次观察到长期饮酒会引起脂质过氧化现象，这是在多不饱和脂肪酸中去除电子后脂质自由基形成的反应。细胞脂质过氧化产生的亲电性物质会修饰细胞内蛋白质，导致蛋白质功能丧失并破坏细胞内环境的稳定。ROS对蛋白质的攻击主要是通过二硫键形成和谷胱甘肽化、亚硝基化、羰基化等途径来调节蛋白质的活性。此外，ROS增加会导致线粒体羰基水平增加，从而进一步导致氧化蛋白的积累[12]。ROS对细胞核和线粒体DNA造成的氧化损伤均会导致编码蛋白质的变化，这可能造成编码蛋白质的功能失调或完全失活。

2 肠道微生物

肠道是体内最大的微生物库。人类的胃肠道腔包括病毒、酵母、真菌、细菌等数以万亿计的微生物，它们携带着300多万个独特的基因[13]。在正常的生理条件下，肠道菌群的组成和数量处于稳定状态。酒精摄入后稳定状态会被破坏，这种情况称为菌群失调。在酒精喂养3周的小鼠体内表现为革兰阳性菌减少，革兰阴性菌和疣微菌门的丰度增加[14]。而Bjørkhaug等[15]研究指出，长期过量饮酒者肠道中变形菌门、梭菌门、厚壁菌门增加。酗酒者和肝硬化患者体内存在富含变形菌门和厚壁菌门的细菌群落，其过度生长的程度与肝损伤的严重程度相关[16]。酒精不仅会导致菌群失调，还会影响肠道屏障。肠道屏障是由肠黏膜上皮细胞通过紧密连接、黏附连接和桥粒形成的可选择性渗透的物理屏障，而且由于黏液的存在，肠道屏障还具有免疫特性。酒精及其代谢物通过影响黏液层和紧密连接蛋白的表达，对肠屏障完整性产生直接的损害作用，进而增加肠道通透性。此外，酗酒后的一些微生物代谢物如丁酸盐、乙酸盐和丙酸盐发生改变后也会影响肠道屏障的完整性[17]。肠通透性增加有助于具有活性的致病菌、革兰阴性菌产物脂多糖(LPS)和肠内具有促炎症作用的代谢物进入血液循环。当这些致病抗原通过门静脉到达肝脏时，它们能够激活炎症反应。其中LPS、革兰阳性菌组成部分肽聚糖和β-葡聚糖分别与Toll样受体4/CD14复合物、Toll样受体2和C型凝集素样受体结合，通过NF-κB和IL-6/STAT3信号通路介导Kupffer细胞和外周血单个核细胞的活化[18-20]。活化的单个核细胞和Kupffer细胞会释放大量促炎细胞因子和趋化因子，在肝细胞已经受损的情况下，这些细胞因子会进一步加重肝脏炎症和氧化应激，导致肝损伤恶化，同时促进肝星状细胞的激活，参与肝纤维化过程。

3 遗传变异

有报道[21]称，95%以上的慢性酗酒者患有酒精性脂肪肝，然而，只有大约30%的患者发展为更严重阶段，其潜在的保护机制尚不清楚。不同人群摄入不同数量的酒精或个体间基因的表达差异可能导致疾病进展的不同。有研究[22]发现，ADH1B*3等位基因在非洲裔人群中几乎是唯一的，该等位基因具有更快速的乙醇消除能力，可以保护接触酒精的胎儿，并可能使饮用相同数量酒精的青少年患ALD的可能性降低。ALDH2*2等位基因引起双硫仑样反应，在亚洲人群中普遍存在。可能由于该反应，携带这种显性等位基因的个体更不易患ALD[23]。美国的一项研究[24]发现，PNPLA3基因的单核苷酸rs738409多态性与ALD的发生密切相关。此外，单核苷酸rs738409多态性与汉族男性ALD的发生也密切相关[25]。在晚期肝病患者中，PNPLA3 I148M变异会导致ALD发展为肝癌的风险增加[26]。

4 自噬在ALD中的作用

自噬是一个进化保守的细胞内分解代谢过程，对细胞的发育、分化、稳态和生存至关重要。乙醇对自噬的影响很复杂，急性和慢性酒精暴露可能对肝脏自噬具有不同的调节作用。急性酒精暴露激活自噬，对肝细胞起到保护作用。Ding等[27]研究发现，原代培养的肝细胞和肝细胞系经乙醇处理(20～80 md/L，持续6～24 h)后，自噬小体和自噬通量增加，提示急性酒精暴露下细胞自噬被激活。但目前尚不完全清楚自噬如何防止酒精引起肝损伤，可能涉及受损线粒体和脂质的选择性降解。线粒体在酒精代谢过程中起着非常重要的作用，但极易受到损伤。

线粒体自噬是自噬的一种特殊形式，即通过自噬选择性去除受损的线粒体。在酒精性肝损伤和脂肪变性的过程中线粒体自噬对肝细胞起到保护作用。受损线粒体被去除后可以维持健康的线粒体，从而减少氧化应激，保持呼吸链功能和线粒体能量生成，进而防止细胞死亡。线粒体自噬还通过维持具有β-氧化能力的线粒体来防止脂质在肝脏中积累(图2)[28]。

脂滴的内容物被自噬体转运至溶酶体，溶酶体利用酸性脂肪酶降解脂质的过程被称为脂噬。在体内和体外均观察到酒精诱导的GFP-LC3阳性自噬体特异性包裹脂滴。在ALD动物模型中，使用雷帕霉素激活自噬降低了甘油三酯水平，而氯喹抑制自噬使肝脏甘油三酯水平升高[29-30]。Mallory小体(Mallory-Denk bodies，MDBs)是肝细胞内的胞质透明包涵体，其主要成分包括角蛋白8、角蛋白18、泛素和p62。乙醇和脂质代谢释放的ROS会影响许多细胞内蛋白，形成MDBs，这可能对肝脏结构和功能造成潜在的损害。虽然MDBs的形成机制不完全清楚，但是有证据[31]表明，自噬参与了MDBs的消除。

随着饮酒时间的延长，酒精可能抑制自噬。有研究[32]发现，用乙醇喂养小鼠10 d后，肝脏内自噬小泡增加，自噬通量下降。Chao等[33]研究也发现了自噬通量受损的情况，他们认为这是自噬不足，即慢性乙醇损害肝脏转录因子EB，使溶酶体数量下降，最终导致自噬小体积累。慢性暴露时虽然酒精能诱导自噬，但由于溶酶体损害，自噬活性最终也会受到损害。有研究[34-35]报道，慢性乙醇暴露可能通过灭活RAB7和降低动力蛋白2活性来抑制肝细胞的脂噬；也可能通过抑制腺苷酸活化蛋白激酶的活性来抑制自噬。自噬抑制会阻止过多的脂滴、受损线粒体和有毒蛋白聚集物的清除，这些物质可在各种肝脏疾病的发展过程中产生，从而导致脂肪变性、损伤、脂肪性肝炎、纤维化和肿瘤的发生。

5 microRNA(miRNA)

miRNA在肝脏中含量丰富，参与调节多种与肝损伤相关的过程，如炎症、凋亡、肝细胞再生等，miRNA的异常表达可能是许多肝脏疾病的关键致病因素。有研究[36]发现在酒精暴露下miRNA-21、miRNA-34a、miRNA-155、miRNA-320和miRNA-200a的表达上调，而miRNA-122、miRNA-181a、miRNA-199a的表达下调。

miRNA-155缺乏可减轻慢性酒精诱导的脂肪变性、肝损伤和氧化应激。Bala等[37]发现慢性酒精喂养的野生型小鼠中炎性单核细胞的数量和巨噬细胞的比例增加，而miRNA-155敲除小鼠的炎性单核细胞数量下降，但未发现巨噬细胞比例增加。进一步研究发现，酒精喂养导致野生型小鼠肝脏被中性粒细胞浸润，而酒精喂养后的miRNA-155敲除小鼠中性粒细胞浸润被阻止。

miRNA-122占成熟肝细胞中所有miRNAs的70%，在其他细胞和组织中几乎没有表达。肝特异性缺失miRNA-122的小鼠在出生时表现为脂肪变性，然后逐渐进展为纤维化和肝癌。在酒精性肝硬化患者和酒精喂养小鼠的肝脏中发现miRNA-122的表达显著降低[38]。在肝细胞中，miRNA-122直接或间接地调控参与脂质合成、输出以及胆固醇稳态的复杂基因网络。肝细胞miRNA-122过表达可减轻酒精引起的血清ALT和肝脏甘油三酯水平升高。此外，用pri-miRNA-122处理酒精喂养的小鼠，会使小鼠的单核细胞趋化蛋白-1和IL-1β的水平下降[38]。

Li等[39]发现，与健康对照组相比，酗酒者血清miRNA-223水平升高。在慢性酒精喂养加急性酒精灌胃的小鼠模型中发现，血清和中心粒细胞中miRNA-223水平均升高。此外，miRNA-223基因缺失引起肝脏IL-6的表达上调并加重乙醇诱导的肝损伤、中性粒细胞浸润和ROS。Wang等[40]则发现在人类酗酒者中血清miRNA-223水平升高，而中性粒细胞miRNA-223水平下降。这些差异背后的确切机制尚不清楚，但可能是由于接触酒精的时间不同。酗酒模型小鼠中性粒细胞miRNA-223的增加可能反映了适应性反应，而人类酗酒者可能由于长期接触酒精而损害了适应性反应。

在小鼠和AML-12细胞中均发现酒精上调miRNA-200a的表达。miRNA-200a的过表达改变了包括BAX、BCL-2在内的标志性凋亡蛋白的蛋白水平，而miRNA-200a抑制剂则产生了相反的效果。此外，miRNA-200a的高表达增加了AML-12细胞的凋亡率，相反，miRNA-200a抑制剂转染的AML-12细胞凋亡率降低[41]。总之，这些发现表明miRNA-200a可调节ALD肝细胞的凋亡。

6 其他

酒精进入人体后主要在肝脏中代谢并产生大量乙醛，乙醛会上调甾醇调节元件结合转录因子1c促进脂肪酸的合成，同时乙醛抑制DNA结合能力和过氧化物酶体增殖物激活受体α的转录活性来抑制脂肪酸氧化，最终导致脂肪酸在肝细胞内积累[42]。酒精性肝毒性和酒精代谢引起的氧化应激和炎症反应，会导致线粒体依赖性细胞凋亡，加速ALD的进展。肝细胞内积累的ROS会抑制AKT磷酸化，从而抑制GSK3β/Wnt/β-Catenin信号通路的激活，下调G1期细胞周期蛋白D1，进而阻滞细胞周期并激活线粒体依赖性凋亡[43]。 ROS还能直接激活凋亡信号调节激酶1，活化NF-κB和JNK/P38从而诱导线粒体依赖性凋亡[44]。此外，性别和既有疾病是ALD进展的危险因素。有研究[45]发现女性酗酒者比男性酗酒者患ALD的风险更高，可能原因是女性体内总含水量和胃内酒精代谢能力较男性低。

ALD病因明确，但其发病机制十分复杂，多种因素可能参与ALD的发生发展。虽然对ALD发病机制的认识有了长足的进展，但是还有很多问题有待明确及进一步研究，比如哪些基因的变异使人群更易受到酒精的损伤、酒精损害自噬的机制、各种miRNAs如何参与调控ALD的发生发展、MDBs通过什么途径造成肝损伤等。对ALD发病机制的进一步研究将有助于做好ALD的防治工作。

作者贡献声明：吴亚是综述的主要撰写人，完成相关文献资料的收集、分析及初稿的写作；李艳茹、杨寄镯参与文献资料的分析、整理；冯月梅负责指导论文写作及最后定稿。