非酒精性脂肪性肝病与FGF21的研究进展

徐 静 综述，章述军，黄文祥 审校

重庆医科大学附属第一医院感染科，重庆 400016

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是由糖脂代谢紊乱诱发的以肝细胞脂质沉积为表现的肝脏疾病,包括单纯性脂肪肝(NAFL)、脂肪性肝炎(NASH)、NASH相关肝硬化及肝癌[1]。NAFLD影响全球近1/4的人，它是慢性肝病的主要病因[2]。NAFLD定义为在无继发性因素影响下，肝脏脂肪含量(脂肪变性)≥5%[3]。NAFLD包括简单的肝脏脂肪积累(脂肪变性)、小叶炎症和肝细胞膨胀状态。NASH患者经历肝纤维化加速，约有20%将发展为广泛的、不可逆转的肝纤维化(肝硬化)，最终需要肝移植[4-5]。

随着人们对NAFLD及其后遗症的研究加深，对人群筛查方法的需求也逐渐增加。目前，首选肝纤酶谱和超声联合应用于NAFLD的诊断，但由于诊断精准程度、普及性和相对成本而受到限制[6]。采用磁共振扫描进行衰减参数控制的评分评估[7]，为传统超声提供了一种更敏感、具体的替代方法，然而，这种新技术的成本却限制了它的应用。其他成像方式，如磁共振波谱和计算机断层扫描结果是非常精准的，但这些方法不容易获得的，也不具有成本效益。由于缺乏可靠的NAFLD生物标志物，患者常常未被诊断。

近年来，有研究发现成纤维细胞生长因子(FGF)21水平差异与肝脏疾病的多个发展阶段有关。肝脏不仅产生FGF21，也是其主要代谢的场所。因此，本文通过对NAFLD发病机制的阐述，重点介绍近年来NAFLD与FGF21的关系。

1 流行病学研究

NAFLD在全球的患病率和发病率逐年增加，有流行病学调查显示，NAFLD患病率为26%～45%，已成为慢性肝病的重要病因[8-9]。脂肪肝早期无任何症状，但肝细胞在脂质长期浸润下早已发生病理生理改变。NAFL患者在10～20年进展为肝硬化的概率为0.6%～3.0%，而NASH患者在同期的肝硬化发生率为15%～25%。近几年有研究表明，NAFLD患者的死亡风险与对照组并无差异,增加NAFLD死亡风险的是NASH,并指出肝纤维化程度是预测NAFLD不良预后的重要危险因素，以肝硬化的发生和纤维化的进展程度作为观察指标,同样发现NAFL与NASH转归截然不同[9-11]。因此，及早辨别NAFL与NASH显得极为重要。

2 NAFLD的相关机制

流行病学数据表明，约1/3的NAFL患者会进展为NASH[12]。脂毒性已被确定为一种共同的潜在致病机制。当肝脏酯化游离脂肪酸(FFAs)的能力被掩盖，导致肝脏的FFAs积累时，就会发生电位毒性[13]。由于FFAs可诱发炎症、内质网应激、线粒体功能障碍和活性氧(ROS)的形成，对细胞具有毒性。肝实质损伤促进巨噬细胞、淋巴细胞的浸润，再次加重肝小叶炎症和肝细胞变性。同时，宿主抗原的氧化修饰触发CD4+T细胞的激活，导致M1巨噬细胞的进一步激活和肝纤维化的发展[14]。最终，肝脏发生弥漫性纤维化、失代偿和肝癌的风险急剧增加。NAFLD患者在不积极治疗的前提下，有较高的风险发展为NASH相关肝癌。有研究表明，肝癌患者体内及小鼠肝癌模型中FGF21的表达水平明显增加，在表型正常的肝细胞中，癌旁组织FGF21的表达水平较高[15]。

3 FGF21的发现与作用机制

在人体中，已鉴定出22个FGF，FGF21没有促细胞分裂的作用，而是在循环系统中发挥类似激素的功能，在调节糖脂代谢及维持能量稳态方面发挥重要作用。FGF21是一种常见于肝脏、脂肪组织和胰腺的激素类FGF。FGF21的表达主要受营养应激,特别是饥饿的调节。肝脏FGF21的表达受过氧化物酶体激活受体(PPAR)-α途径和环磷酸腺苷(EPAC)/蛋白激酶A(PKA)通路的影响。PPAR-α途径被FFAs和(或)蛋白质激活，可增加FGF21基因的表达[16]。通过刺激肝脏胰高血糖素受体激活EPAC/PKA通路，触发信号级联反应，导致EPAC通路的PKA和EPAC分支的激活。因此，EPAC/PKA信号通过转录前和转录后机制促进FGF21基因的表达。

FGF21通过成纤维细胞生长因子受体(FGFR)以内分泌、旁分泌和自分泌方式发挥作用，已知FGF21与FGFR1、FGFR2、FGFR3相互作用[17]。因FGF21与FGFR的亲和性很低，FGF21与FGFR结合需要共受体β-Klotho(一种跨膜糖蛋白)。有研究表明β-Klotho的表达是具有组织表达特异性的，β-Klotho作为与FGFR结合的辅助受体，在细胞膜上形成异源二聚体，从而形成稳定的FGF21/β-Klotho/FGFR复合体，激活下游信号分子发挥其生物学效应[18]。因此，β-Klotho的组织表达特异性也决定了FGF21的作用靶点。

POTTHOFF等[19]的研究表明,脂肪酸氧化需要FGF21，FGF21转基因小鼠的肝脏β氧化明显增强。此外，FGF21的缺乏已被证明会影响酮的生成[20]。FGF21还以自分泌和旁分泌的方式抑制肝脏脂肪生成，将脂肪酸重新定向到β氧化[21]。此外，FGF21通过激活PPAR-γ影响葡萄糖的产生，从而调节肝脏的葡萄糖和脂质代谢[19]。与生酮饮食类似，氨基酸剥夺会导致FGF21表达的增加。这些研究表明，FGF21对于脂质和葡萄糖代谢是必不可少的。在FGF21的有益代谢谱中，FGF21提高胰岛素敏感性，增强胰岛β细胞功能。

FGF21与脂肪因子、瘦素和脂联素也具有复杂的相互作用,在缺乏脂肪因子、瘦素这两种脂肪因子的小鼠中，FGF21的有益代谢作用减弱[22]。一方面，利用瘦素对肝细胞进行治疗增加了FGF21的表达，这是维持瘦素敏感性所必需的[22]；另一方面，FGF21对脂肪细胞的刺激增加了脂联素的产生[23]。FGF21可减轻小鼠体质量，增加能量消耗。这种影响部分是由于FGF21对脂肪组织的作用。在褐色脂肪组织(BAT)中，FGF21上调致热基因，在白色脂肪组织(WAT)中，FGF21促进“褐变”,BAT特异性基因被上调，组织特异性能量消耗增加。褐变的WAT是已知的改善代谢的参数，并已被提出作为治疗代谢紊乱的靶点[24-25]。

FGF21还通过简单扩散穿过血脑屏障，作用于中枢神经系统(CNS)。连续小剂量脑室内输注重组人FGF21可增加肥胖大鼠的能量消耗，提高胰岛素敏感性[25]。但在这些大鼠的外周血中没有检测到人FGF21，这表明FGF21的代谢效应是通过CNS调节的。集中作用的FGF21可以增加能量消耗，促进WAT的“褐变”，激活小鼠的BAT。β-Klotho和几个FGFR在CNS中表达[26]。FGF21在小鼠肝脏中的过度表达会增加其皮质酮水平，降低基础血浆胰岛素水平，改变昼夜节律。这些效应被CNS特异性缺失的β-Klotho所消除。在人类中，FGF21可在脑脊液中被检测到，其水平与血浆FGF21水平呈正相关。

4 NAFLD与FGF21的关系

由于FGF21是一种肝脏衍生的代谢活性激素，可以推测FGF21与NAFLD的病理生理学机制有关。有研究表明，异常的FGF21信号也影响部分NAFLD的发生和发展[27]。有观察性研究表明，NAFLD受试者的循环血FGF21水平升高[28]。与FGF21在动物研究中的有益代谢效应相反，研究表明，NAFLD患者血清FGF21水平和肝FGF21表达水平均增加，提示FGF21的功能受损。RITCHIE等[22]创造了“FGF21抗性”一词，证明肥胖小鼠FGF21受体复合物在肝脏和WAT中的表达降低，这与外源性FGF21表达迟钝有关，这些结果证实了“FGF21抗性”的存在。在RUSLI等[28]的研究中，小鼠在维持中脂肪饮食下被监测肝脂肪变性和纤维化长达26个月，与人类相似，这些小鼠的血浆FGF21水平与肝脏脂肪含量伴随增长，但与肝脏β-Klotho、FGFR2和FGFR4的表达水平呈负相关，提示FGF21有一定程度的耐药性。抑制肝β-Klotho的表达被认为是由炎症细胞因子，如白细胞介素(IL)-1β、IL-6和肿瘤坏死因子(TNF)-α驱动的。NAFLD患者FGF21水平的升高似乎是PPAR-α信号功能失调的产物。与非NAFLD小鼠相比，NAFLD小鼠对PPAR-α激动剂的反应增强，导致FGF21表达增强[29]。PPAR-α被肝内脂肪酸激活，这种功能失调的信号通路的持续激活导致FGF21水平升高，这是NAFLD的特征[29]。

FFAs水平在NAFLD患者中升高，肝脏FFAs沉积是肝脏三酰甘油(TG)积累的60倍。在小鼠中，FGF21通过抑制WAT中激素敏感的脂肪酶的表达而降低FFAs水平[22]。此外，FGF21增加了富含TG的脂蛋白在WAT和BAT中的沉积和分解代谢，从而降低了血浆硫酸三甘氨酸(TGS)水平[30]。肝脏极低密度脂蛋白(VLDL)受体(VLDLR)负责肝脏脂质摄取，其在NAFLD患者中的表达显著增加。FGF21通过增加关键自噬基因的表达、自噬体内脂质的储存和自噬通量来诱导自噬降解，从而纠正肝脏脂质代谢[31]。以上研究表明，“FGF21抗性”可能损害肝细胞内的自噬机制，从而增加对NAFLD的易感性。

WU等[31]发现，NAFLD患者FGF21在血浆和肝脏中的表达水平均升高。我国565例参与者的3年纵向分析结果显示，血清FGF21水平升高能预测NAFL的发生，但不能预测NASH的发生或脂肪变性的结局[32]。

NASH是一种炎症性疾病，在这种状态下，促炎通路的激活会导致肝硬化的第一阶段纤维化。FGF21缺乏的小鼠炎性反应增强，肝巨噬细胞浸润增加，促炎和促纤维化细胞因子表达增加。腺相关病毒载体介导的基因治疗能增加小鼠FGF21的产生，抑制肝巨噬细胞浸润。此外，药理剂量的FGF21会抑制肝脏、血浆和WAT中促炎细胞因子的水平。

NAFL和NASH在病理生理机制上有很大差异，NAFL是相对良性的肝脏脂质积累，而NASH是一种由脂肪毒性驱动的炎症性疾病，这些差异可以影响循环血FGF21水平与NAFLD的关系。一项纳入179例NAFLD(包括NASH、NAFL)患者和91例健康者的研究显示，其中NASH患者的FGF21水平最高。此外，FGF21水平与NASH患者坏死炎症(肝细胞膨胀和小叶炎症)和纤维化程度呈正相关。FGF21水平与细胞角蛋白-18水平呈正相关，是肝细胞凋亡和纤维化的标志[33]。

5 总 结

NAFLD的患病率呈逐年上升的趋势，关于NAFLD的治疗，仍然以适度减轻体质量，改变饮食结构为主。动物实验和流行病学研究表明，循环血FGF21水平与小鼠和人类肝脏脂肪含量之间存在确切关系。此外，动物研究表明，异常的FGF21信号是NAFLD发生、发展的关键病理机制。最近的临床试验表明，使用FGF21类似物可以显著降低NASH患者的肝脏脂肪含量[33]。在此基础上，有针对性地防治NAFLD及其相关并发症，阻止疾病进展，采取积极的药物治疗是有必要的。对于人类，FGF21是危险因素，FGF21水平升高，提示肝脏受损。因此，FGF21为NAFLD未来的生物标志物和治疗研究提供了一个新的靶点。靶点联合治疗或许是未来NAFLD的治疗新方向，但仍需进一步研究，以便将FGF21更好地应用于临床。