脂滴：脂肪肝再认识的亮点

曾民德

脂肪肝 (fatty liver, FL) 是肝细胞内脂肪过度贮集形成的，近来认为，脂滴 (lipid droplets, LD)才是它形成的根。随着电镜、探针、高分辨率显微镜、显微分光术及组学检测的发展，在内质网(ER)形成的由脂质和蛋白质构成的LD，是一种高动力性多动能的细胞器。探讨LD的生物学和生化学的改变与FL的关联已是目前研究的热点[1-3]。

一、LD的生物生成

(一) LD在ER生成的三个期相

1.成核期：ER膜的两个叶状结构之间由中性脂质的甘油三酯 (TG) 、胆固醇酯和视黄醇酯作为核心，环绕磷脂单层形成晶体状结构成为初生LD (iLDs)。此期的促成因素包括ER腔内TG浓度达5～10 mol%、ER常驻蛋白脂肪贮集诱导的跨膜蛋白 (FITM/FIT) 及BSCL2脂滴生成蛋白Seipin[4-5]。

2.萌芽期：ER的磷脂酰酸再分布与ER膜成形蛋白RTN、ALT/atlastin及LD外被蛋白，构成膜脂质双层结构的萌芽LD进入ER胞质。

3.成长期：LD表面可合成TG，LD的结构蛋白进一步组装，使LD成熟扩伸为0.4～100 μm大小的伸展型LD (eLDs)，<10 nm的为小LD，>1 μm的为大LD。

(二)LD的蛋白质[6]

依蛋白质在LD所处部位，LD蛋白质分两大类：

1.膜双层蛋白质：包括PNPLA3，为TG脂酶；二乙酰甘油乙酰基转移酶(DGAT)，介导TG由脂肪酸 (FA) 从头合成 (DNL)；长链FA CoA脂酶3(ACSL3)，为激活FA氧化的脂酶；甘油-3-磷酸乙酰转移酶4 (GPAT4)，介导甘油-3-磷酸合成TG。其中PNPLA3可表达在肝细胞、脂肪细胞 (AC)、肝星状细胞 (HSC)，DGAT2可表达在心脏。

2.胞质蛋白质：包括磷脂胆碱柠檬酸转移酶 (CTP)、结构蛋白1～5(PLIN1～5)、缺氧诱生因子2α (HIF2α)、死亡细胞诱致的DNA碎片效应物 (CIDE)。CTP介导磷酸胆碱的合成；PLIN1可抑制脂解，对大LD起稳定作用，主要表达在AC，但FL时明显增高；PLIN2主要表达在肝细胞，可促进LD生成并抑制脂解；PLIN3的表达呈普遍性，主要是PLIN2的作用起补偿效应；PLIN4对LD起稳定作用，主要表达在AC；PLIN5介导LD与线粒体(Mt)对运，促进FA在Mt氧化；CIDE表达在肝细胞和AC，它促进LD生长融合，并使LD-LD接触位产生小孔与PLIN1相互作用；HIF2α表达也呈普遍性，它可抑制脂肪TG脂酶(ATGL)，并增加PLIN2的表达。

二、LD的降解[3.5-6]

(一) LD脂解 主要靶向大LD。肝细胞LD可表达ATGL、激素敏感性脂酶(HSL)及单乙酰甘油脂酶(MGL)介导TG分解，产生FA和甘油由LD孔释出。ATGL是关键酶，其活性受PLIN1及胰岛素调控，其表达增加FA氧化，减少TG含量。

(二) LD自噬 主要靶向小LD。通过溶酶体降解脂质、蛋白集合物、细胞膜及损伤的细胞器。伴侣分子介导的自噬(CMA)是LD自噬类型。此型自噬经ATGL、PLIN1、PLIN2启动溶酶体-微管相关蛋白轻链3 (LC3) 反应形成自噬体，在LD和溶酶体均具有LC3与PLIN5的表达。自噬受mTOR、SIRT1、AMPK及许多转录网络的调节[8]。

(三)脂解与自噬/CMA的关连[3.7]脂解释放FA，可被邻近细胞器摄取促进LD增长。PLIN2和PLIN3是CMA底物，它们促进脂解和CMA对话，LC3补充ATGL和HSL入LD，又重复LD两个降解通路关连。

三、LD存在的细胞类型及其异质性

(一)细胞类型[3.5.9]肝内LD可表达于肝细胞、HSC、成纤维细胞、库普弗细胞(KC)、肝窦内皮细胞(LSEC)；肝外可见于AC、产胰岛素细胞、肠壁上皮细胞、T细胞、骨骼肌细胞、心肌细胞、肾上腺皮质、乳腺、神经元和神经胶质等。

(二)细胞间异质性[8.10]LD的大小、数量、形状、分布、细胞核LD、胞质LD出现胆固醇结晶、细胞器之间膜接触、氧应激(OS)、ER应激(ERS)、DNL、新蛋白质的合成及LD降解等参数的差异。

四、LD生物学功能[8-9.11-12]

(一)能量储库 非酯化FFA在LD储存为TG，使其他细胞免受FA过负荷，从而起保护性作用。但LD异质性改变和脂解作用，又使其成为FA转运中心。

(二)LD为核功能调节器 细胞核对维持细胞稳态起重要作用，LD可通过表达核LD，LD与核之间的蛋白质交换，汇集转录因子、酶、染色体成分及许多其他蛋白质分子成为核功能调节器。

(三) LD为脂质信号调节器 LD可被用作许多脂质代谢下游通路的作用底物，而LD也同样可产生这些脂质分子，LD可通过脂质分子架接细胞信号网络，诱致对代谢应激的敏感性。

(四) LD与其他细胞器的膜接触 两个细胞器的膜接触可形成10～30 nm的膜接触位(MCS)。同型MCS为两个相同的细胞器形成，如LD-LD; 异种型包括LD-ER、LD-Mt、LD-溶酶体、ER-Mt、ER-溶酶体、ER-过氧化物酶等。MCS介导信号分子、脂质转运、效应物蛋白相互关连的细胞对话。

(五) LD的抗病原体功能 由干扰素诱生的Veperin是一种病毒抑制物，可抑制病毒复制，Veperin可表达于ER表面和胞质中。LD含有的组蛋白具有抗菌活性，可通过固有免疫机制发挥其功效。

五、LD与非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)

(一)大泡性/小泡性FL[8.14-15]大泡性FL表现为大LD为主，也可兼有小LD呈混合型，单个LD占据细胞大小一半以上，并使核位移到细胞外围，大LD常表达PLIN1和PLIN2；小泡性FL为均匀存在小LD造成泡沫状表现，小LD常表达PLIN3和PLIN5。非酒精性脂肪性肝炎(NASH)时，肝细胞和非实质性细胞内LD数量增多，大LD增多明显，可出现细胞核LD，肝细胞和KC胞质LD可含胆固醇结晶。

(二) LD与NAFLD的遗传风险[4.7-8]LD可表达PNPLA3、PLIN2、17羟类固醇脱氢酶(17βHSD13)、膜结合乙酰转移酶(MBOAT)、透膜6超家族成员2(TM6SF2)等基因。这些基因过度表达或变异可促进脂质负荷、减少脂降解、诱致胰岛素抵抗(IR)、激活HSC。

(三)LD的自噬障碍与NASH[3，5，7，16]IR影响下的LD自噬减少在NASH早期即发生，可减少70%以上，LD出现的自噬体有认为是NASH病变严重度的判别标志。不仅是肝细胞，HSC、KC和LSFC都普遍存在自噬降低现象。自噬障碍介导毒性脂质产生、炎症/纤维化进展，还促使损害相关分子模式(DAMP)产生扩大系统性损伤。

(四) LD外被蛋白与NASH[8]LD外被蛋白有上百种，按照促进或抑制NASH及其伴随疾病(如IR及CVD等)发生作用分两大类别。起抑制作用的包括ATGL、PLIN5、CCI-58、17β-HSD13(r.s6834314)、DGAT2；起促进作用的包括CIDE、MAGL、MBOAT2、PLIN1、PLIN2、PLIN3、PLIN5、TMGSF2、STK25、17β-HSD13等。它们通过对细胞信号、IR、炎症及纤维化等关键病理生理机制的影响起作用。

(五)LD与选择性IR[4]选择性IR为胰岛素通过固醇调节元件结合蛋白1(SREBP1)通路促进脂质生成，但不能抑制糖异生。LD介导的选择性肝性IR系LD作为脂质信号来源及其具有的MCS功能，通过二酰甘油(DAG)-蛋白激酶C(PKC)通路引起的，FFA、棕榈酸、神经酰胺等毒性脂质参与诱发IR。

(六)LD与肝窦毛细血管化[5-6.8]LD积聚常首发在中央静脉周围区。LSEC构成肝窦壁，其周围环绕HSC。LSEC缺乏基底膜且具有窗孔，窗孔周围包绕微丝样结构调控窗孔大小。随着肝细胞LD增多增大及细胞骨架损伤出现的肝细胞气球样变，它们可压迫Disse腔和肝窦毛细血管，并激活HSC和KC，促使LSEC基底膜形成和窗孔缩小，发生肝窦毛细血管化。由于血流和氧供的减少，缺氧可诱致HIF2α、血管内发生长因子(VEGF)、TNFα、TGFβ等产生，参与促成窦周纤维化的发生。

(七)LD与ER/Mt对话[6.13]ER与Mt之间存在Mt相关ER膜(MAM)。ER与Mt生理功能联系主要靠Ca2+水平和氧化环境实现。ER产生的LD使葡萄糖调节蛋白78(GRP78)与非折叠蛋白(UPR)结合，ERS的激活破坏肌浆网Ca2+-ATP酶(SERCA)、肌醇3磷酸受体(IP3R)及贮存操作Ca2+进入(SOCE)转运器，使ER释出的Ca2+经MAM进入Mt。Mt的Ca2+单向转运蛋白(MCU)介导Ca2+摄取进入基质，诱致OS使活性氧(ROS)产生增高及ATP下降、Mt膜通透性转换孔(MPTD)开放促进凋亡蛋白释放。Mt功能不全和Mt损伤进一步激活ERS，使ER的LD、UPR、ROS聚积，Ca2+耗竭加重，促使ER-Mt对话失调呈恶性循环，介导NASH进展多重打击的发生与发展。

六、LD相关的其他疾病

(一)HCV[1.4.9]LDs与LD蛋白可促成HCV核心蛋白与HCV的非结构蛋白(NSSA)装配、病毒成熟与复制。另一方面，HCV可定位于ER和LD表面，转移LD的PLIN2，使ER的LD增多并重新分布于核周围，脂滴结合的病毒蛋白还可抑制脂解从而诱致FL生成。

(二)肥胖[3]肥胖类型和程度不仅取决于多种细胞的LD产生，还直接关连于细胞的脂噬活性。脂肪组织(AT)的细胞重塑中，产eLD的AC增多，巨噬细胞浸润和脂噬活性上调；而肝脏摄取来自AC释放的FA增多，产LD的细胞类型增多，自噬活性下调，这些机制促成慢性炎症状态和FL形成。

(三)动脉粥样硬化[3]过量胆固醇积聚于动脉壁的巨噬细胞泡沫状细胞。巨噬细胞的LD存在调节胆固醇酯化的LD相关蛋白ACAT1和ABCA1，高脂血症者ACAT1缺乏使ABCA1依赖性胆固醇流出障碍。LD的结构蛋白PAT和AC分化相关蛋白(ADFP)强相关于泡沫细胞形成，自噬的缺陷可引起动脉壁巨噬细胞重塑成为泡沫细胞。

(四)中性脂质贮聚病(NLSD)[3]为常染色体隐性异种组病，表现为LD异常积聚多种组织和淋巴细胞。本病主要为LD表面ATGL辅激活物CD158基因变异，可出现脂解障碍和磷脂代谢障碍，诱发心肌病和皮肤通透性屏障缺陷。

(五)脂营养不良[3]为细胞缺乏LD，主要是白色AT的中性脂质合成缺乏引起LD形成减少，引起AT退行性改变。在部分肌营养不良患者中，已发现许多与LD合成、贮存及调节的相关基因缺陷。其中包括AGPAT2、Seipin、Caveolin、LMNA、PPARG、AKT2等。AT的LD生成缺乏可引起FL和代谢综合征。

六、结语和展望

有蛋白质组分参与构成的LD是一种富有代谢活力的细胞器。脂质储聚是土壤，LD生成和脂解/自噬降低是FL生成的根。LD通过细胞器之间的对话及其所形成的分子信号网络，介导细胞间LD异质性改变和系统性适应性反应，这使我

们从生物学发展的视野上拓展对FL的认识。目前正以调控与LD相关结构蛋白的改变及刺激自噬为靶向发展新药研发，这是值得关注的动向。有关LD的基础和临床研究亟需深入，LD与IR、LD与ERS/Mt功能不全、LD与窦周纤维化、LD与HCC发生的关系等仍有许多空白点需探讨。转化医学的发展将有助于我们打开迷雾，澄清对FL的再认识。