肾素-血管紧张素系统在药物性肝损伤中的研究进展

周霞 刘鸿凌

药物性肝损伤(DILI)是一个全球性的健康问题,其发病率逐年升高,是急性肝衰竭(ALF)的最常见病因,也是药物退市最常见原因。对乙酰氨基酚(APAP)过量是药物诱导的ALF的主要因素,其他如抗菌药物、草药和膳食补充剂及抗肿瘤药物(如酪氨酸激酶抑制剂或免疫检查点抑制剂)最为常见。DILI临床表现多样,从无症状肝脏生化指标升高到出现肝细胞性或胆汁淤积性黄疸、肝衰竭或慢性肝炎。DILI相关肝衰竭预后较差,亦是死亡和肝移植的重要原因,未移植患者死亡率高达 60%～90%[1]。DILI的致病药物种类很多,其代谢产物和损伤机制复杂,尚无特异性药物治疗。最近的研究强调肾素-血管紧张素系统(RAS)和脂质代谢在氧化应激反应中的协同作用,可能为DILI提供新的治疗靶位[2]。

一、RAS的作用机制

RAS主要由一个酶级联反应组成,其中血管紧张素原分别通过肾素和血管紧张素转换酶(ACE)作用转化为血管紧张素(Ang)I,随后转化为Ang II。除Ang II外,其他Ang肽如Ang-(1-7)也可能具有重要的生物活性。Ang-(1-7)源于Ang I和Ang II,是原癌基因 Mas(Mas)受体的配体,可激活广泛表达的G蛋白偶联受体Mas,拮抗 Ang II 在RAS中的作用。RAS是血压和水电解质平衡的有效调节器,它还参与多种生理作用,包括调节与葡萄糖稳态和脂肪酸代谢相关的关键代谢途径。然而,由于Ang-(1-7)拮抗Ang II的作用多样, RAS功能也异常复杂[3]。

二、RAS影响脂质代谢

在不同啮齿动物模型中, RAS成分如肾素、ACE、Ang II型1受体和Ang II型2型受体的基因敲除,可使其免受饮食诱导肥胖的影响,并减轻肝脂肪变性。因此,在肥胖症和2型糖尿病患者中可观察到Ang II水平升高;相反,通过Ang-(1-7)/Mas轴,可改善脂质代谢,防止饮食诱导小鼠肝脏脂肪变性和炎症反应。缺乏Mas受体小鼠表现为腹部脂肪增加、血脂异常、葡萄糖耐受不良和胰岛素敏感性降低[4]。Ang-(1-7)正向作用机制涉及激活肝细胞中IRS-1/Akt/AMPKa通路,从而恢复饮食诱导肥胖小鼠肝细胞线粒体功能和糖脂代谢[5]。

目前研究表明,RAS在非酒精性脂肪肝病(NAFLD)的发生、发展中也发挥关键作用,而血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)和Ang II受体拮抗剂可减缓NAFLD病程进展,预防脂肪肝相关肝硬化、肝细胞癌及其他并发症[6]。DILI和NAFLD有一些共同之处,某些药物可通过模仿 NAFLD 的病理生理机制来触发脂肪肝和肝脏炎症,包括线粒体功能障碍和脂肪吞噬缺陷。线粒体功能障碍是DILI的主要机制,根据其性质和严重程度,线粒体改变能够引起轻度至暴发性的肝细胞溶解和脂肪变性(脂质积累)。RAS可通过对脂质代谢及氧化应激机制的调节作用于DILI[7]。

三、自噬对肝细胞的保护机制

自噬是指细胞吞噬自身蛋白或细胞器并使其包裹进入囊泡,溶酶体再将这些物质吞噬、降解,从而实现细胞代谢和细胞器更新的过程。真核细胞较为保守,对保持细胞内能量平衡至关重要,是一种细胞面临营养缺乏或氧化应激状态时的保护机制。在肝细胞损伤中,自噬可以通过选择性去除肝细胞中受损的线粒体(线粒体自噬)、脂滴(脂肪吞噬)、蛋白质聚集体和加合物,在酒精相关性肝病和 DILI 中发挥保护作用[8]。

线粒体自噬是一种针对受损线粒体降解的选择性自噬形式。线粒体吞噬已被证明对DILI和酒精诱导的肝损伤和脂肪变性有保护作用。选择性地去除受损线粒体可减少氧化应激,防止细胞死亡,有助于维持线粒体群体健康,维持细胞内稳态。此外,维持健康的线粒体群体可以保持线粒体的生物能学和呼吸链功能。最后,健康的线粒体允许β氧化和去除脂滴(LDs),以防止脂肪变性。最典型线粒体吞噬途径是Parkin和磷酸酶和紧张素同源物(PTEN)诱导的激酶(PINK1)途径[8]。

脂噬也是一种特殊类型的自噬,可选择性地识别LDs,并有效地将其整合到自噬体中,降解胆固醇和甘油三酯(TG)并释放游离脂肪酸(FFAs),为脂肪酸氧化(FAO)提供底物[9]。长期饥饿和脂质超载反应时脂噬表达上调,抑制自噬可导致细胞内胆固醇和TG的储存增加,并降低脂肪酸氧化率。诱导脂噬的确切机制尚不清楚,可能涉及选择性自噬受体,如p62、OPTN或NDP52,用于自噬小体识别LDs[9]。

许多代谢相关脂肪肝的自噬受损可能是疾病发生和发展的基础[10]。在小鼠模型中,参与自噬的蛋白质缺失加剧了脂质超载,而自噬上调则降低了酒精性脂肪肝的肝毒性和脂肪变性。诱导自噬可能是治疗某些肝病的一种有效方法。APAP是最常用的解热镇痛药之一,美国每年有5万例因口服APAP过量到急诊室就诊,1万名需住院治疗,约500人死亡[11]。线粒体功能障碍和损伤是APAP诱导细胞坏死的重要标志。增强自噬可去除受损线粒体,阻止活性氧产生。因此,自噬的肝保护作用可能在APAP诱导的肝损伤中具有重要价值。

四、RAS对自噬的调节

研究表明,在APAP诱导肝毒性中,增强的自噬具有保护性作用,其机制主要是通过去除受损的线粒体和APAP-蛋白加合物来减少活性氧产生,同时,FAO还可预防脂肪中毒[8]。值得关注的是,Ang-(1-7)/Mas轴参与自噬和脂质代谢。Mas的激活抑制了Akt信号和随后FOXO1信号的激活,导致脂肪吞噬和FAO的诱导,从而降低APAP诱导的ROS水平,防止APAP诱导肝毒性[5,12]。

Chen等[13]在动物模型、细胞和人体样本中,采用转录组、蛋白质组、非靶向代谢组及靶向脂质组等多组学联合分析,证明Mas激活对过量APAP具有保护作用,其作用在肝细胞尤为明显。在使用不同转基因动物以及药物干预研究中,尽管肝内Mas在DILI的患者和动物模型中表达增加,但Mas1缺乏会加重APAP毒性。此外,在Mas1缺陷动物模型肝受损过程中,通过特殊药物AVE0991激活Mas,诱导脂吞噬、脂解、FAO,可以改善APAP诱导的肝毒性(肝内炎症、细胞死亡、线粒体应激)。结果表明,AVE0991可增强TG分解和脂肪酸的体内转化。为证实自噬和FAO诱导在APAP引起肝损伤中的正向作用,以及自噬在FAO上游发挥作用,系列实验证明自噬诱导剂和拮抗剂、以及PPAR-α激活剂或抑制剂,可通过控制基因表达参与FAO[13]。

另外,当Mas1缺陷小鼠APAP过量时,FOXO1和PI3K-Akt信号通路发生失调。使用这些信号通路的激活剂和抑制剂进行体内和体外分析表明,Mas通过Akt和FOXO1依赖的途径调节肝细胞的脂吞噬和FAO。将Mas激活与增强自噬和FAO在急性肝损伤中的正向作用之间联系起来。Mas激活剂AVE0991在APAP过量后2 h发挥缓解作用,但在24～48 h却效果甚微,这表明需更多研究来延长增强脂吞噬和FAO的效果[11,13]。

五、RAS在DILI中的应用前景

目前结果是基于肝细胞的代谢研究得出。Xiao等[14]报道,Ang-(1-7)可能通过调节p38MAPK/AP-1信号通路在LPS诱导的肝细胞损伤中发挥抗炎作用,该作用可被BRL细胞中的Mas受体选择性拮抗剂A779逆转。然而,在肝纤维化背景下,Ang-(1-7)也被证明在其他肝脏细胞中发挥重要作用。Ang-(1-7)通过调节脂质代谢,更精确地降低丙二酰辅酶A脱羧酶,抑制脂肪酸合成,从而减轻肝脏中主要的纤维化细胞肝星状细胞的活化[15]。此外,Ang-(1-7)可增加肝脏中库普弗细胞数量[16]。因此,针对其他类型细胞靶向研究,是否可以增加和/或延长Mas对APAP诱导肝损伤的保护作用,可能有一定价值。

另一关键问题是,通过激活Ang-(1-7)/Mas轴来治疗不同肝脏疾病的优势,是否可以转化为可能治疗患者的药物。RAS临床相关性毫无疑问,因ACEI和Ang II受体拮抗剂已成为治疗高血压和高血压相关疾病患者最成功的药物之一。在动物和人类研究中,RAS拮抗剂也能减轻纤维化进展。Caveolin-1通过靶向Ang II,减轻AngⅡ诱导的氧化应激和炎症,并下调蛋白激酶 C(PKC)和 p-P38/P38表达,从而对APAP诱导的肝脏血管损伤发挥保护作用[17]。有报道龙胆泻肝汤可通过恢复ACE 2 蛋白水平和其下游靶标 Ang(1-7)含量,降低Mas受体表达,从而减轻奥氮平诱导的肝损伤和胰岛素抵抗[18]。

Ang-(1-7)/Mas轴作为一种对抗Ang II受体通路的反调节系统,Ang-(1-7)激动剂获得可能性较大。第一个发现的Ang-(1-7)类似物是AVE0991,已被证明对APAP诱导肝损伤有保护作用[13]。AVE0991是一种非肽和口服活性Mas激动剂,可模拟Ang-(1-7)在血管、肾脏和心脏等器官和组织中发挥作用,降低血压和保护肾脏功能,但尚未进行临床研究。其他Ang-(1-7)类似物和不同制剂正被研发,一些已批准用于某些临床研究。如TXA127用于Duchenne型肌营养不良或先天性肌营养不良症患者[19]; III期试验评估局部DSC127加速糖尿病足溃疡愈合的安全性和有效性[20]。Ang-(1-7)类似物真正用于临床仍需时日,因为Mas广泛表达,可能增加不良反应风险,治疗 DILI患者的有效性和安全性仍需评估。

利益冲突声明:所有作者均声明不存在利益冲突。