线粒体凋亡在肝衰竭中的研究进展

王绒，钟庭燕，马浩轩，刘鹏，黄子娟

（西南医科大学附属中医医院 肝胆病科，四川 泸州）

0 引言

肝衰竭是由多种因素引起的严重肝脏损害，导致合成、解毒、代谢和生物转化功能严重障碍或失代偿[1]。其临床发病急、病情危重，病死率高，除肝移植外尚无特效治疗药物。肝细胞凋亡是肝衰竭的重要机制之一，主要由死亡受体途径和线粒体凋亡途径介导[2]。线粒体作为细胞进行氧化和能量转换的主要场所,被称为能量转换器。除了为细胞供能外，线粒体还参与细胞分化、细胞信息传递和细胞凋亡等过程，并具有调控细胞生长和细胞周期的能力。肝脏是一个富含庞大线粒体库的器官，而线粒体途径作为肝细胞凋亡的中心环节，在肝衰竭的发生、发展过程中起着重要作用。故通过干预线粒体凋亡途径中的相关分子，可为肝衰竭的治疗带来新治疗思路。

1 肝衰竭

肝衰竭在我国主要是由肝炎、药物、化学损伤等引起的严重肝脏损害，临床表现为凝血功能障碍、黄疸、肝肾综合征、肝性脑病，是临床常见的严重肝病症候群，病死率极高[1]。2018 版指南将肝衰竭分为急性肝衰竭、亚急性肝衰竭、慢加急（亚急）性肝衰竭、慢性肝衰竭。肝衰竭的发病机制复杂，因此研究肝衰竭机制、发展规律、治疗等成为医学界的研究热点，近年来研究发现肝细胞凋亡和线粒体能量代谢在肝功能衰竭发病机制中起重要作用[3]。张向颖等总结出肝脏内Toll 样受体4（TLR4）识别并结合脂多糖（LPS）引起炎症级联放大效应，过度炎症免疫性反应导致大量肝细胞凋亡和坏死，最终引起肝衰竭的发生[4]。邓怡林等研究结果证实在脂多糖/D-氨基半乳糖氨诱导小鼠急性肝衰竭早期,存在广泛的肝细胞凋亡。可见肝细胞凋亡在肝衰竭中扮演重要角色[5]。

2 线粒体凋亡途径

细胞凋亡不同于缺氧所致的细胞坏死，是细胞主动实施的一个过程，细胞凋亡是指机体在生理或病理条件下，为了维持自身内环境的稳态，通过基因调控使细胞产生主动、有序的死亡，并伴有一系列的包括核固缩、DNA 片段化、细胞膜重塑、凋亡小体的形成等，最终凋亡的细胞被吞噬而消亡。其过程大致分为：接收凋亡信号- 调控凋亡分子间的相互作用- 蛋白水解酶（Caspase）的激活- 连续反应的过程，主要分为内源性线粒体途径、内源性内质网途径及外源性死亡受体途径。其中线粒体介导的凋亡途径是一种进化上保守的、高度调控的细胞死亡形式，对细胞凋亡具有重要意义，主要包括内源性和外源性两种途径[6]。其过程主要为当线粒体的膜电位下降，线粒体膜通透性增加，从而导致细胞色素C（Cyt C）和凋亡诱导因子的释放，Cyt C 释放到胞内后，结合Apaf-1、CED-4 同源物和脱氧腺苷三磷酸，形成称为调亡复合体，并与caspase-9 形成活化复合物，进一步使caspase-3、caspase-7 等被caspase-9 裂解，激活下游caspase，最终导致细胞凋亡[7]。在此途径中，B 细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）家族蛋白通过调节膜电位从而控制线粒体外膜的通透性，其大致分为两类：抗凋亡蛋白（包括BCL2、MCL1、BCLXL）和促凋亡蛋白（包括Bax、Bak、Bid、Bim）。两种蛋白相互作用调节线粒体外膜透化、介导线粒体凋亡、激活下游的caspase 级联反应，最终诱导凋亡[8]。有研究表明Cyt C 的释放是线粒体凋亡路径的关键步骤，但是目前对于Cyt C 的释放机制尚不完全清楚。Caspase 因参与凋亡的启动和执行过程，故在诱导细胞凋亡的过程中起着关键的作用，Caspase 家族分为三类：凋亡启动因子、凋亡执行因子及炎性介导因子。目前为止，已发现14 种Caspase，其中Caspase 9 是细胞凋亡的发起者，Caspase 3 是发挥重要作用的执行者，它的激活标志着细胞进入不可逆的阶段。另外Caspase 6、7、8、10 均会参与细胞凋亡的过程[9]。

3 线粒体凋亡途径与肝衰竭

肝衰竭是由病毒感染、酒精及药物等多种因素引起的肝脏损害，在我国主要以慢加急性（亚急性）肝衰竭和慢性肝衰竭为主，其中慢性乙型病毒性肝炎相关的肝衰竭病情严重、并发症多、治疗困难。目前已有不少研究表明，肝细胞凋亡与肝衰竭密切相关。因肝细胞富含线粒体，是肝脏各项生理活动的基础。线粒体通过促进碳水化合物的代谢为细胞的生长提供能量，其功能损伤可能导致细胞死亡或凋亡。因此，线粒体功能障碍在肝衰竭发病机制中起关键作用。研究表明无论是硫代乙酰胺或D-氨基半乳糖联合脂多糖对动物进行肝衰竭造模，在电镜下观察发现肝组织线粒体改变主要特征是肿胀,并伴有嵴模糊不清或断裂、消失[10-11]。陈鹏等通过动物实验发现谷氨酰胺可通过促进Bcl-2 表达、抑制Bbx、Bcl-2 的活性，通过这一线粒体凋亡途径，抑制肠上皮细胞凋亡,改善肝功能，从而提高大鼠的生存率[12]。有专家通过初步研究证实通过线粒体凋亡途径抑制组蛋白脱乙酰酶2 的表达可以减轻急性肝衰竭时的细胞凋亡，但组蛋白脱乙酰酶2对特异性抗凋亡和/或促凋亡分子的调节机制尚不清楚。线粒体融合蛋白2（mfn2）在对线粒体功能具有调节作用。薛冉等首次提出mfn2 可以控制慢加急性肝衰竭（aclf）细胞凋亡和自噬的平衡，在aclf 的发展过程中起到保护作用，并通过实验研究证实bnip3 介导的信号通路并不是影响aclf 细胞凋亡和自噬平衡唯一的一个因素[13]。

4 结语

肝细胞凋亡是引起肝脏损伤和肝脏疾病的一个中心环节。线粒体作为生命活动的控制中心，不仅是细胞呼吸链和氧化磷酸化的中心，而且是细胞凋亡的调控中心[14-16]。目前肝衰竭尚缺乏有效的治疗药物，研究证实线粒体凋亡途径可能与肝衰竭有关，因此希望通过干预线粒体凋亡途径，找到治疗肝衰竭的有效药物，解决肝衰竭病死率高的这一难题。