二甲双胍治疗非酒精性脂肪性肝病的研究进展

王玉莹 刘蕴玲

随着肥胖和糖尿病的流行，全球非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的发病率和患病率均增加[1-3]。目前我国成人2型糖尿病(T2DM)的患病率达11.6%，T2DM患者的NAFLD患病率高达28%～70%[4]，但最佳治疗方案目前仍不明确。2018年更新版“非酒精性脂肪性肝病防治指南”中提出控制血糖药物二甲双胍可作为治疗NAFLD的药物之一[4]，但是二甲双胍用于治疗NAFLD的有效性需要进一步临床研究证实。本文现对二甲双胍治疗NAFLD的研究进展作一综述。

一、二甲双胍治疗NAFLD的研究现状

目前多项临床研究表明，二甲双胍可改善肝脏脂肪变性程度。Garinis等[5]对不合并糖尿病的NAFLD患者给予小剂量二甲双胍联合饮食控制治疗6个月，发现其可改善肝脏脂肪变性程度，且与单纯饮食控制组比较，能更有效地改善患者的胰岛素敏感性、降低空腹血糖、升高血清脂联素水平，而单纯饮食组无明显变化。Handzlik等[6]给予21例NAFLD患者二甲双胍联合饮食控制治疗后发现，二甲双胍组患者的体重、BMI、腰围、臀围、γ-谷氨酰转肽酶水平均显著下降，胰岛素抵抗程度有所改善，但转氨酶及脂质水平未见明显变化，经瞬时弹性成像系统(FibroScan)测量的受控衰减参数显著下降，经5个月治疗的肝脏硬度较基线水平也下降。Feng等[7]给予T2DM合并NAFLD患者二甲双胍治疗24周，发现其转氨酶水平显著下降，肝脏内脂肪含量的变化与ALT、甘油三酯(TG)、体重下降呈正相关。基于上述结果认为，二甲双胍可作为治疗T2DM合并NAFLD的候选药物。

二甲双胍可通过减少糖异生、刺激骨骼肌葡萄糖摄取、增加脂肪组织的脂肪酸氧化和改善外周胰岛素敏感性从而降低血糖水平。二甲双胍也可作用于肝细胞，并通过腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)依赖和AMPK不依赖途径抑制肝葡萄糖产生。AMPK是细胞内能量代谢的重要调控因子，可通过感受ATP/AMP的变化调节细胞内糖及脂肪的代谢[8]。

在分子水平上认为二甲双胍可通过激活肝激酶B1(LKB1)上调AMPK，AMPK活化后使乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和3-羟基-3-甲基-戊二酰辅酶A还原酶失活,下调其靶基因肝脏脂肪酸合成酶(FAS)在肝细胞内的表达，激活丙二酰辅酶α羧化酶，从而抑制肝脏的成脂过程,并促进脂肪酸β氧化,减少肝内脂肪酸和胆固醇的合成。另外，AMPK也可抑制肝脏中促进脂肪酸合成的重要调节因子脂质调节元件结合蛋白(SREBP)-1c，从而改善NAFLD[8]。

二、二甲双胍治疗NAFLD的可能机制

1.线粒体途径

线粒体是活性氧(ROS)的主要来源，呼吸链相关的复合物Ⅰ是线粒体产生ROS的关键，ROS增多可破坏氧化与抗氧化之间的平衡，导致严重的氧化应激，损害肝细胞，引发炎症并促进胰岛素抵抗[9]。胰岛素抵抗是脂肪酸进入肝脏的主要原因之一，脂肪酸以TG的形式在肝脏中积累，可诱发炎症和氧化应激[8]。Cahova等[10]研究表明，高脂饮食喂养的大鼠表现出氧化应激标记物增强，同时肝脏谷胱甘肽还原酶(GSH)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著降低，过氧化氢酶活性升高，应用二甲双胍治疗可减少线粒体ROS产生，使氧化代谢标志物恢复正常，长期使用二甲双胍不仅可以直接缓解高脂饮食诱导的肝脏组织的慢性氧化应激，还可以有效保护肝脏免受急性氧化损伤。

2.改善内质网应激

肝脏内游离脂肪酸的沉积可诱导内质网应激，从而激活非折叠蛋白反应，使内质网应激相关分子葡萄糖调节蛋白78(GRP78)、SREBP-1c和TG合成基因表达增加[11]。Kim等[12]发现，在HepG2细胞中，二甲双胍通过激活半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3(caspase3)显著抑制棕榈酸诱导的细胞死亡和凋亡，还能阻断内质网应激蛋白的诱导，调节胰岛素受体底物1丝氨酸磷酸化，增加胰岛素敏感性。

CCAAT/增强子结合蛋白β(C/EBPβ)转录因子在内质网应激下发生聚集，降低AMP/ATP比例和AMPK活性，诱导细胞凋亡[13]。C/EBPβ在脂肪生成和肝糖异生中起关键作用，在敲除C/EBPβ基因的Leprdb/db小鼠肝脏中，过氧化物酶体增殖剂激活受体(PPAR)γ2和硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)-1下调，PPARα上调，且独立于SREBP-1c，PPARα活性增加使脂肪酸氧化增加，减少脂肪生成，改善脂肪变性，且脂肪酸可上调C/EBPβ表达，二甲双胍可明显下调肝细胞C/EBPβ表达[14]。

氨基末端激酶(JNK)是胰岛素抵抗的重要介质，炎症、游离脂肪酸和氧化应激可使机体内JNK活性升高，且JNK在NAFLD的发展过程中起重要作用。氧化应激诱导的细胞凋亡依赖于JNK促凋亡活性，使用JNK抑制剂可防止甲萘醌诱导的caspase的激活和原代肝细胞凋亡。另外，JNK磷酸化和激活凋亡调控相关基因bcl-2家族，可触发线粒体凋亡。研究发现，经二甲双胍处理的大鼠JNK蛋白表达下降，降低了JNK的磷酸化及其促凋亡活性，使肝细胞免受氧化应激诱导的凋亡，并且其保护作用部分依赖于血红素加氧酶1(HO-1)和抗凋亡的bcl-2家族的诱导，与胰岛素信号传导无关[15]。

3.激活自噬通路

细胞内胰岛素抵抗、脂质代谢异常及氧化应激等情况均可诱发自噬，自噬在避免细胞凋亡方面起重要作用，自噬功能障碍可导致疾病从单纯性脂肪肝向非酒精性脂肪性肝炎(NASH)进展。研究发现，NASH小鼠模型和细胞模型的自噬功能受损，真核细胞胞质内调控蛋白P62(SQSTM1)表达增加，微管相关蛋白1-轻链3(LC3)Ⅱ表达减少，这两种蛋白通常被认为是反映自噬水平的标志性蛋白，且信号转导激活转录因子-3(STAT3)mRNA和蛋白表达明显增加，二甲双胍可抑制STAT3 mRNA和蛋白表达，炎症因子表达下降，激活自噬[16]。

AMPK和哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白(mTOR)是自噬的重要调节因子。AMPK是mTOR上游的一个靶点，并对mTOR进行负性调节，激活mTOR通路可促进脂肪生成，且部分通过SREBP进行调节。mTOR抑制剂雷帕霉素可降低肝脏SREBP-1水平。此外，二甲双胍通过增加AMPK活性，抑制mTOR通路，降低肝脏mTOR含量并抑制mTOR复合物1(mTORC1)，显著降低SCD-1的含量[17]。

4.调节脂肪因子和细胞因子

脂联素是脂肪组织特有的脂肪因子，脂联素受体2主要表达于肝脏，可通过促进AMPK通路及PPARα通路、抑制Toll样受体4(TLR4)信号通路调控线粒体活性，降低胰岛素抵抗，减轻肝脏炎症和纤维化[18]。研究发现，高脂饮食诱导的NAFLD大鼠肝组织AMPKα、脂联素、肝脏沉默信息调节因子1(SIRT1)mRNA表达水平低于对照组，经二甲双胍治疗后血清脂联素水平明显升高，可能是通过Adip-SIRT1-AMPK信号通路改善脂质沉积[19]。

瘦素可增加肝细胞的胰岛素抵抗和脂肪酸的产生，从而促进肝脏氧化应激、炎症及纤维化通路，且瘦素水平与肝脂肪变性严重程度相关。肝脏有大量的瘦素受体，该受体包括长型OB-Rb，短型OB-Ra、OB-Rc和OB-Rd。sOB-R是一种新的瘦素标志物，过度表达sOB-R的小鼠可表现出食物摄入量减少、基础代谢率增加、脂质氧化增加[20]。Tang等[20]发现二甲双胍可上调小鼠和T2DM患者瘦素受体(OB-Ra、OB-Rb、OB-Rc、OB-Rd)在肝脏中的表达，通过增加sOB-R水平，肝脏TG含量、SREBP-1c、FAS和ACC-1表达下降，且具有剂量依赖性效应，这一作用可能有助于减少肝脏脂肪变性。

胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)家族可与IGF-1和IGF-2结合，并调节IGF对代谢和生长的作用。在IGFBPs中，IGFBP-2在肝脏、脂肪细胞中高度表达，且与肥胖、胰岛素抵抗等代谢功能障碍相关。肥胖、糖尿病患者IGFBP-2基因表达较低，且IGFBP-2可调节IGF-1的生物活性[21]。Kang等[22]研究发现，在高脂饮食组、ob/ob组和db/db组小鼠肝脏中，IGFBP-2表达水平较野生型小鼠明显降低，经二甲双胍治疗的糖尿病小鼠IGFBP-2水平升高，血清IGF-1水平降低，并且二甲双胍通过AMPK-SIRT1-PPARα信号通路调控IGFBP-2基因转录。

成纤维细胞生长因子-21(FGF-21)是一种主要来源于肝脏的代谢调节因子，FGF-21可促进脂肪细胞对葡萄糖的吸收，改善胰岛素抵抗，降低血糖和血脂水平[23]。Singhal等[24]发现高脂高糖饮食喂养的FGF-21缺陷小鼠在16周时出现严重脂肪变性，在52周时肝纤维化明显加重，且78%的小鼠发生肝细胞癌。Kim等[23]发现在肥胖小鼠模型中，二甲双胍可增加FGF-21在肝脏和白色脂肪细胞中的表达，降低血脂和血糖水平，证明二甲双胍通过诱导肥胖小鼠和HepG2细胞中FGF-21的产生来抑制高脂饮食诱导的肥胖和相关的炎症反应。

5.改善肠道菌群

肠道内菌群失调和屏障功能的改变是NAFLD发展的关键，NAFLD的发展与粪便微生物群组成的显著变化及内毒素水平的升高有关。在动物NAFLD发病及进展过程中，二甲双胍可逆转近端小肠紧密连接蛋白(肠道屏障的重要部分)的下降，加强肠道屏障功能。啮齿类动物摄入富含果糖的食物或高脂肪食物会导致内毒素水平显著增加，其升高可改变肝组织中TLR4 mRNA的表达，并在几天内诱导肝脏内的信号发生级联反应，口服二甲双胍可减少内毒素进入门静脉系统，从而保护肝脏免受TLR4依赖的信号级联反应[25]。

6.减少肿瘤坏死因子(TNF)表达

TNF-α是一种促炎因子，在培养的人肝细胞中，TNF-α和具有细胞渗透性的神经酰胺(其传导信号来自1型TNF受体)均促进SREBP-1的成熟及聚集。在ob/ob鼠脂肪肝中，SREBP-1转录激活FAS基因，导致FAS的表达和脂肪酸合成均有增加[26]。Lin等[26]的研究结果显示，二甲双胍可以降低肝脏TNF-α表达，抑制ob/ob鼠肝脏提取物中SREBP-1DNA结合活性，下调ob/ob鼠肝细胞中FAS蛋白的表达，抑制肝细胞内脂肪酸的合成，表明二甲双胍可能逆转脂肪肝沉积。

7.其他途径

TLR在许多炎症和代谢信号通路中发挥作用。TLR4参与NAFLD和代谢综合征的发展，其可与游离脂肪酸、低密度脂蛋白相互作用，影响脂质代谢，导致胰岛素抵抗。另外，NAFLD和肥胖患者循环中内毒素和FFA水平升高，肝细胞(主要是Kupffer细胞)和血细胞(主要是单核细胞)TLR4表达增强[27]。Zwolak等[27]研究发现，二甲双胍可显著降低NAFLD患者单核细胞TLR4水平，且与剂量有关，但是肥胖占很大作用，肥胖引起血液单核细胞活化增加的其中一个作用机制是细胞外信号调节激酶(ERK)1/2通路，而二甲双胍可抑制ERK1/2通路的激活。

三、小结

综上，动物实验和临床观察研究结果均发现，二甲双胍可通过多种作用途径改善NAFLD，有望成为治疗糖尿病合并NAFLD的新药物，但其改善NAFLD的具体作用机制还有待进一步研究探讨。