慢性HBV感染与代谢功能障碍基础研究： 当前进展与争议

余博容， 陈源文

复旦大学附属华东医院消化内科， 上海 200040

慢性乙型肝炎（CHB）为由HBV持续性感染引起的肝脏慢性炎症性疾病。因HBV感染与宿主代谢之间存在密切关系，HBV也被称为“代谢病毒”［1］。根据感染病程是否超过6个月，可将乙型肝炎分为急性乙型肝炎和CHB。流行病学调查［2］显示，全世界有超过2.4亿人为慢性HBV感染。CHB相比急性乙型肝炎症状较轻，但常迁延不愈、反复发作，感染病程超6个月后HBsAg仍为阳性，患者常携带HBV数十年甚至终生。CHB迁延不愈使免疫反应长期过度活跃，自然杀伤（nature killer，NK）细胞与T淋巴细胞持续释放活性氧和促炎细胞因子，反复发作的炎症导致肝纤维化的发生［2］。在未经治疗的慢性HBV感染者中，15%～40%会发展为肝硬化，并向肝衰竭、原发性肝癌进展［2］。

代谢是维持生命活动的一系列必要的生化反应和物质转化过程。当机体在调节和维持正常生理活动所需的代谢过程中出现异常时，即可出现代谢功能障碍，如胰岛素抵抗、糖尿病、脂代谢紊乱、肥胖、高血压和代谢综合征等［3］。尽管CHB的相关研究已有多年历史，代谢功能的各项机制亦得到较详尽阐述，但是二者的相关性仍存在较大争议，因此，本研究将重点阐述慢性HBV感染与代谢功能障碍之间的相互影响，探究HBV感染对各类型代谢功能障碍作用机制的最新研究进展，为临床HBV感染相关代谢功能障碍的治疗和预防提供新参考。

1 慢性HBV感染与代谢综合征

代谢综合征是指人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态，可明显增加心血管疾病、2型糖尿病及脂肪肝、肝纤维化发病风险，并促进肝脏向肝硬化、原发性肝癌进展［4-5］。世界范围内成年人代谢综合征患病率为20%～25%［6］。

目前CHB与代谢综合征患病率之间尚无明确关系。部分研究表明CHB与代谢综合征存在负相关，Li等［7］研究显示，血清HBsAg阳性与代谢综合征患病率呈明显负相关，在代谢综合征主要临床指标中，HBsAg阳性与甘油三酯水平呈较强负相关，对空腹血糖的负影响次之，对中心性肥胖、HDL降低及高血压无明显影响。该研究认为，HBV作为一种代谢病毒，可通过HBx蛋白激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）的转录，参与对肝脏葡萄糖和脂质代谢控制系统的调节，并促进循环脂联素水平升高，诱导肝细胞脂质积累并降低血清甘油三酯水平，支持HBsAg阳性与代谢综合征患病率存在负相关的结果［7-8］。此外亦有研究［9-10］发现，在血清HBeAg阳性的HBV携带者中，HBV载量与BMI呈负相关，BMI较低（＜23 kg/m2）的HBV携带者更容易触发雄激素的合成，通过雄激素轴上调HBV复制水平。

然而，Zhou等［11］在上海进行的20年随访回顾性队列研究得出相反结果，研究显示慢性HBV感染与代谢综合征之间呈正相关。亦有部分研究者［12］认为，HBV感染和非HBV感染患者的代谢综合征患病率没有差异；更进一步，Tan等［13］的前瞻性队列研究显示，在代谢综合征合并HBV感染者中，原发性肝癌发生风险显著增加，其中，向心性肥胖与2型糖尿病亦与HBV感染人群中原发性肝癌风险的增加独立相关。HBV感染与代谢综合征之间关联的潜在机制尚不完全清楚，有多种机制参与对代谢综合征各组分（如糖、脂代谢等）生理过程的调节，将在下文展开详述。

2 慢性HBV感染与糖尿病

胰岛素抵抗被认为是代谢综合征和NAFLD的生理基础，其特征是靶组织对胰岛素的敏感性降低，导致机体对葡萄糖利用受损，引起血糖升高和糖尿病的发生［14］。早前Wang等［15］的研究显示，CHB患者的胰岛素抵抗患病率与健康受试者相比无明显差异。然而，此后的研究［16］发现，慢性HBV感染者发生胰岛素抵抗的风险有所增加。目前认为在源自HBV基因组的4种病毒蛋白（聚合酶、表面蛋白、核心蛋白和HBx蛋白）中，HBx蛋白可能与胰岛素抵抗和糖尿病的关系最为密切，HBx可通过上调SREBP1的表达，诱发肝脂肪变性和炎症，并损伤胰岛素信号通路，导致胰岛素抵抗患病风险的增加［16-17］。此外有试验［18］显示，HBx可通过C/EBPα，激活STAT3-SOCS3路径，该路径的激活可诱导IRS1降解，由于IRS蛋白构成了肝脏胰岛素信号传导的关键环节，肝脏中IRS蛋白表达的减少可能导致胰岛素信号传导的抑制，产生胰岛素抵抗，抑制降糖过程的激活。因此，目前慢性HBV感染与糖尿病的相关性机制仍不明确，但HBx可能是慢性HBV感染导致胰岛素抵抗及糖尿病患病风险提高的中心因素，HBx可通过对SREBP1及C/EBPα等的调节，对机体的控糖过程产生影响，导致了胰岛素抵抗和糖尿病的发病率增加。

值得注意的是，近年研究［19］发现，HBsAg阳性是妊娠期糖尿病的独立危险因素，HBV DNA载量高（＞106IU/mL）的HBsAg阳性女性比病毒载量低（＜103IU/mL）的HBsAg阳性女性出现妊娠期糖尿病的风险更高。然而，目前HBsAg阳性与妊娠期糖尿病之间相关性的潜在机制尚不明确，一种解释是与HBV引起的肝脏疾病和炎症导致的胰岛素敏感性降低相关［20］，另一种解释是感染HBV的孕妇会自发增加TNF-α的产生［21］，导致胰岛素抵抗，进而诱导妊娠期糖尿病的发生。

3 慢性HBV感染与代谢相关脂肪性肝病

非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是营养过剩和代谢障碍在肝脏的具体表现形式。近年来有研究者提出将NAFLD更名为代谢相关脂肪性肝病或代谢功能障碍相关脂肪性肝病，为了同多年来学术界的相关基础及临床研究相匹配，本文将沿用NAFLD之定义。由于NAFLD与HBV感染均累及肝脏，二者在肝损伤中的相互影响一直受到学术界重视。

NAFLD与脂质代谢密切相关，脂质及游离脂肪酸流入与流出肝脏的平衡，以及脂质生物合成和氧化分解的稳定，在NAFLD的发生发展中发挥着关键作用［22］。目前众多研究均表明，慢性HBV感染可降低患者血清总胆固醇、甘油三酯等脂质水平，使肝脂肪变性的患病率降低。因此，笔者首先详述各类脂质在合并慢性HBV感染时的变化情况，再综述慢性HBV感染与NAFLD的基础研究现状，探究二者的相关性机制。

3.1 脂质代谢

3.1.1 甘油三酯代谢 HBV感染可对甘油三酯的合成及脂滴的形成产生抑制。Yasumoto等［23］对HBV感染细胞及HBV产生细胞（HepG2.2.15和HBV诱导型Hep38.7-Tet）的研究发现，HepG2.2.15和HBV诱导型Hep38.7-Tet细胞（HBV产生细胞）中的甘油三酯含量明显低于HepG2和缺乏HBV的Hep38.7-Tet细胞（缺乏HBV的细胞）；脂滴由甘油三酯和胆固醇酯组成，是瞬时储存脂质的动态细胞结构［24］，该试验［23］亦显示在HepG2.2.15细胞中，平均脂滴大小亦明显小于HepG2细胞。该试验发现，在HBV感染细胞中，促细胞凋亡DFF45样效应因子B（cell death-inducing DFF45-like effectors B，CIDEB）的表达被明显抑制，从而抑制脂滴的扩增并减少甘油三酯贮存，使细胞中甘油三酯含量明显降低［23］。

3.1.2 脂肪酸代谢 脂肪酸是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分，是细胞能量储存、胞膜增殖和信号传导的必要物质，其代谢以肝脏为中心器官［25］。一项临床研究［26］表明 ，在CHB患者的血清中，饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量明显增加，而多不饱和脂肪酸总量和游离形式均出现减少。此外，CHB患者的尿液中棕榈酸、硬脂酸、油酸及胆固醇的水平均明显高于对照组［27］。

在动物实验方面，Lamontagne等［28］使用表达HBV基因组及HBx蛋白的腺病毒感染原代大鼠肝细胞，对24 h及48 h内感染HBV及HBx诱导的369种大鼠肝细胞代谢物进行分析，代谢组学和转录组学数据集协同显示，脂类代谢物中豆蔻酸盐、廿（烷）酸、3-羟基丁酸酯、肌醇、2-棕榈酰甘油等长链脂肪酸的表达均有明显提高。此外，在体外细胞试验方面，Li等［29］发现，与HepG2细胞系相比，HepG2.2.15细胞系中总脂肪酸水平较高，而必需脂肪酸α-亚麻酸和亚油酸的含量较低，这表明慢性HBV感染存在诱发脂肪肝的可能，且亦可能诱发必需脂肪酸缺乏相关性疾病。

近年来，脂肪酸转位酶（CD36）与HBV感染的关系引起了学术界的关注。CD36是长链脂肪酸运输和其他生物活性脂质（例如ox-LDL）的促进剂，与代谢综合征、动脉粥样硬化和NAFLD等代谢相关疾病的发生发展密切相关［30］。CD36过表达可促进HepG2.215细胞中HBV的复制，而CD36敲除则可抑制HBV复制，同时研究者通过水动力注射法成功建立了急性HBV感染小鼠模型，发现CD36敲除小鼠的HBV复制水平明显低于野生型小鼠［31］。综上所述，HBV感染可促进脂肪酸的合成和表达，同时脂肪酸合成旺盛，CD36过表达时亦可能促进HBV的复制，二者呈现相互正相关。

3.1.3 磷脂代谢 磷脂酰胆碱（PC）是生物膜生物合成的前体，胆碱、磷酸胆碱和脂肪酸构成磷脂酰胆碱合成的底物。Li等［29］发现，与HepG2相比，HepG2.2.15可上调磷酸胆碱表达水平，通过激活胆碱激酶α的表达，从而上调磷脂酰胆碱的生物合成，提示HBV感染可能起促进磷脂合成代谢的作用。此外，在HBV感染的免疫耐受期内，可观察到磷脂、溶血磷脂和鞘磷脂水平相比健康人群均有所降低［32］。

3.1.4 胆固醇代谢 Wang等［33］向雄性FVB/Ncrl小鼠流体动力注射pGEM-4Z-1.3HBV载体，并配合乙醇流质饮食，构建酒精性脂肪肝合并HBV感染小鼠模型，结果显示，与空白对照相比，单独递送HBV（无乙醇饮食）会导致小鼠血清和肝脏中胆固醇水平升高，乙醇与HBV联合摄入将进一步协同升高血清和肝脏中的总胆固醇水平；该研究体外试验表明，在HepG2细胞中，乙醇联合HBV递送组中核SREBP-2的表达明显增强，HMGCR mRNA和蛋白的表达也显著上调，提示HBV可通过增强胆固醇合成相关基因SREBP-2和HMGCR的表达，增加肝脏胆固醇沉积。肝细胞中胆固醇合成胆汁酸对于脂质的消化和吸收至关重要，提示HBV可能存在一定的降脂作用。

3.1.5 载脂蛋白代谢 Wang等［34］使用5 µmol/L DNA甲基转移酶抑制剂5-aza-dC处理HepG2.2.15细胞48 h，试验结果表明，HBV可通过上调DNA甲基转移酶1（DNMT1）、DNMT3A和DNMT3B活性，使ApoA1启动子高度甲基化，实现对ApoA1 mRNA和蛋白表达的抑制，减少ApoA1的合成。Zhu等［35］试验结果亦显示，HepG2.2.15细胞中ApoC3 mRNA和蛋白的表达水平低于HepG2细胞，表明HBV可抑制体内外ApoC3的合成和分泌。值得注意的是，Qiao等［36］发现，载脂蛋白ApoE与HBV有效感染相关，且ApoE单克隆抗体可以有效阻断HBV感染，使HBV感染性降低90%以上。因此，HBV感染可抑制部分载脂蛋白的表达，减少其合成，同时部分载脂蛋白的存在亦可抑制HBV复制。

3.1.6 脂联素与脂质代谢 脂联素是脂肪细胞分泌的一种内源性生物活性多肽或蛋白质，属于胰岛素增敏激素，脂联素水平可预示2型糖尿病和冠心病的发展，并在临床试验中表现出抗糖尿病、抗动脉粥样硬化和炎症的潜力［37］。在肝脏中，脂联素可通过多种机制减轻脂质沉积，包括提高肉碱棕榈酰转移酶-1（CPT-1）活性，增强肝脂肪酸氧化，或降低乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶活性等［37］。Yoon等［38］试验结果表明，在HepG2-HBV稳定细胞中，PPARγ可激活脂联素的表达以增强HBV DNA的表达，而用脂联素siRNA转染HepG2-HBV稳定细胞可使脂联素表达沉默，该沉默可使HBV DNA合成减少80%。此外，在HepG2-HBx稳定细胞中也可观察到脂联素表达的上调，提示HBx在促进脂联素表达方面具有潜在作用［8］。综上所述，HBV可通过对脂联素表达产生影响，激活脂联素的合成，通过脂联素对肝脂质代谢的影响，减轻肝脂质沉积。

3.2 慢性HBV感染与NAFLD的相互影响与机制

3.2.1 NAFLD对HBV感染的影响 目前已有较多动物实验表明，NAFLD在一定程度上可抑制HBV的复制，存在一定抗HBV效应。Zhang等［39］通过卵母细胞显微注射法结合高脂饮食处理HBV B基因型转基因小鼠，构建NAFLD-HBV感染小鼠，研究者发现与单纯HBV感染小鼠相比，NAFLD-HBV感染组小鼠血清HBV DNA、HBsAg及HBeAg水平显著降低。Hu等［40］亦获得相似结论，通过尾静脉高压注射法构建携带HBV病毒B型DNA复制子的FVB/N小鼠，并进行高脂饮食处理获得合并NAFLDCHB的小鼠模型，进一步发现，与CHB组小鼠相比，NAFLDCHB组小鼠血清HBeAg、HBsAg、HBcAg及HBV DNA水平均显著降低，提示NAFLD存在对HBV复制的抑制。值得注意的是，两种小鼠模型均有其缺点［41］，前者（HBV转基因小鼠）具有免疫耐受性，且HBV基因组已整合至小鼠基因组中，小鼠无法自发清除HBV，后者通过尾静脉高压注射法可有效将外源HBV基因转移至肝细胞中，但病毒血症在6天后达到峰值，此后迅速下降。

在体外细胞试验方面，亦有研究得出相似结果。Liu等［42］使用硬脂酸和油酸诱导HepG2.2.15细胞（可稳定分泌HBsAg、HBeAg和完整的Dane颗粒的重组人肝癌细胞）脂肪变性进行体外试验，并通过Rt-PCR、ELISA等测定细胞内及上清液HBV DNA、HBsAg及HBeAg水平，结果提示肝细胞脂肪变性可诱导肝细胞内质网应激，从而抑制HBsAg和HBV DNA。

3.2.2 NAFLD在HBV感染中的可能机制 目前NALFD对HBV DNA复制和HBV相关抗原/抗体产生的影响机制尚不清楚，基础研究仍不丰富。众多动物基础研究均表明，与无NAFLD组相比，合并NAFLD的小鼠血清HBeAg、HBsAg、HBcAg及HBV DNA等HBV相关标志物的血清含量有所降低，然而，其作用机制并不十分明确，其中学术界较为认同的两种代谢相关机制如下：（1）代谢应激介导的共同免疫激活通路的抑制。NAFLD与HBV感染拥有共同的免疫激活途径，如TLR4-MyD88等。HBV可通过抑制TLR4-MyD88信号通路，限制干扰素的产生和干扰素刺激因子（ISG）的激活，导致慢性HBV感染发生［43］；Zhang等［44］通过HepG2.2.15细胞和NAFLD-CHB小鼠模型实验发现，饱和脂肪酸可通过激活TLR4信号通路抑制NAFLD-CHB小鼠中的HBV复制。因此，推测NAFLD相关的代谢应激可能通过TLR4，激活对HBV的先天免疫抑制，从而恢复内源性干扰素和TNF-α等抗病毒物质的产生，激活淋巴细胞，加速清除HBsAg和HBV DNA。（2）NAFLD对物质代谢途径的改变。以PPARγ共激活因子1α（PGC-1α）为例，PGC-1α是糖异生中的关键转录因子，HBV DNA的复制依赖于PGC-1α活性的增加，而NAFLD可能通过抑制PGC-1α的表达，改变机体的代谢状态，阻碍HBV的复制［45］。

除代谢因素外，亦有部分非代谢因素的理论推测。NAFLD可能通过增加HBV感染细胞的自噬和凋亡来加速HBsAg和HBV DNA清除［39，46］；同时，NAFLD相关基因的多态性也可能影响慢性HBV感染者的HBV复制，例如与NAFLD的严重程度和进展相关的TM6SF2基因，研究［47］表明当其发生rs58542926 E167K突变后，可导致HBV DNA载量的降低。

3.2.3 HBV感染对NAFLD的影响 HBV感染对NAFLD的影响仍存在较大的争议，目前较多的临床研究均倾向于HBV感染与NAFLD的发展及预后呈负相关。我国香港的一项大型横断面研究［48］显示，调整人口和代谢因素后，HBsAg阳性受试者患NAFLD、高脂血症和代谢综合征的风险均发生显著降低。然而，亦有部分临床研究［49-50］表明，未发现HBV感染与NAFLD发病率之间存在关联。值得注意的是，HBV感染对NAFLD并非必然有利。Li等［51］通过肝穿刺活检，对CHB和NASH组样本进行转录组芯片分析，结果显示CHB组肺腺癌转移相关转录物1（MALAT1）和硫氧还蛋白互作蛋白（TXNIP）的表达显著上调，提示HBV感染可能通过MALAT1/hsa-miR-20b-5p/TXNIP轴，启动炎症反应，加重NAFLD的发展。

近年来，有较多HBx蛋白在HBV对肝脂质代谢作用中的研究结果发表，笔者将重点阐述HBx在肝脂质代谢中的最新研究现状和进展。

3.2.4 HBx蛋白与NAFLD HBx蛋白是一种重要的致癌性HBV调节蛋白，为启动和维持HBV复制所必需，目前已被证明与位于细胞质、细胞核和线粒体中的各种蛋白存在相互作用，主导细胞调节信号转导、转录、细胞周期进程、蛋白质降解、细胞凋亡和遗传稳定性等生理过程［52］。多项研究已表明，HBV感染引起的肝脂质代谢变化的分子机制主要集中于HBx蛋白。

Bai等［53］研究显示，HBx可抑制miR-384，从而增加致癌基因多效生长因子（pleiotrophin，PTN）的表达，PTN可通过N-syndecan/PI3K/Akt /mTORC1途径上调甾醇调节因子结合蛋白（SREBP-1c），以及肝脂肪生成基因的表达。Xu等［54］通过水溶性四氮唑盐1测定来分析HBx基因对Huh-7细胞生存能力的影响，结果显示，与Huh-7对照相比，Huh-7+myc-HBx细胞脂肪分化相关蛋白（adipophilin，ADFP）mRNA和PPARγ蛋白水平显著增加，证实HBx可诱导上调PPARγ表达，激活和增加ADFP的转录与表达，诱导肝细胞脂质积累。Wu等［17］试验结果显示，在HepG2-HBV3和HepG2.2.15中，HBx可增强HNF3β的表达并与C/EBPα和PPARα相互作用，使HNF3β、C/EBPα和PPARα结合至肝脂肪酸结合蛋白1（FABP1）启动子区域相应位点，上调FABP1转录，增加脂肪酸向细胞内运输，导致细胞脂质沉积，促进NAFLD的进展。

此外，脂肪酸转运蛋白2（fatty acid transport protein 2，FATP2）是参与肝脂肪生成的关键蛋白。最新研究［55］显示，FATP2 mRNA和蛋白在HepG2.2.15细胞系（表达HBV DNA的细胞）中表达水平显著升高，且HepG2-HBx细胞（表达HBx的细胞）中FATP2 mRNA和蛋白水平与HBx表达水平呈显著正相关；此外，试验者将EGFP-14-19和HBx-EGFP-14-19细胞分别注射至KM小鼠肝门静脉中，以构建载体组及HBx组小鼠，180天后结果显示HBx组小鼠HBx mRNA和蛋白水平显著高于野生型组和载体组，且与野生型组和载体组相比，HBx组中FATP2和下游蛋白（ACSL1和PPAR-γ）高表达，参与HBx诱导的小鼠肝脂质积累过程，提示HBx可通过对FATP2及其下游蛋白的调控作用，促进小鼠NAFLD的疾病进展。

值得注意的是，Wang等［33］将表达HBx、HBs、HBc的质粒或空载体转染至经乙醇处理的HepG2细胞中，结果显示HBc蛋白的过表达显著上调了SREBP-2的mRNA水平，而HBx和HBs的过表达并未显示出SREBP-2水平的显著上调，提示细胞内HBV可通过HBc蛋白增加酒精性脂肪肝的肝脏胆固醇沉积，是慢性HBV感染影响NAFLD进展的另一重要机制。

4 小结和展望

综上所述，目前慢性HBV感染与各种类型代谢功能障碍的关联性仍无明确定论。在代谢综合征与糖尿病方面，目前仍以临床研究为主，基础研究较为缺乏，目前认为HBx蛋白可能是HBV影响代谢综合征和糖尿病的重要因素之一，其余更深层次相关性机制仍有待进一步试验和探索。慢性HBV感染与脂质代谢和代谢相关脂肪性肝病有较为丰富的基础研究成果，多项试验均表明慢性HBV感染与甘油三酯、磷脂、载脂蛋白代谢等呈一定负相关，与脂肪酸代谢呈一定正相关，且亦有研究表明HBV可通过脂联素抑制脂质沉积。NAFLD在一定程度上可以降低HBV血清学标志物水平，但相反的是，存在HBV感染时或许可通过多种机制加重NAFLD的进展。此外，HBx亦为目前HBV与NAFLD相关性的研究重点，多项试验证据表明HBV可通过HBx蛋白，激活多种代谢通路，促进肝脂质沉积。因此，后续研究需利用多种新型工具，如肝脏人源化小鼠、人肝脏类器官等，进一步阐明HBV感染与代谢障碍及NAFLD等之间的细胞、分子与免疫机制，最终为临床干预提供新的理论基础。

利益冲突声明：本文不存在任何利益冲突。

作者贡献声明：余博容负责文献检索、撰写文章；陈源文负责设计文章框架、修改和审校文章。