本期执行主编
第二期
廖勇教授力荐：《Nrf2与非酒精性脂肪肝及慢性肝损伤》
本文作者：中国医科大学公共卫生学院富景奇皮静波重庆医科大学附二院廖勇
正文如下
一、慢性肝脏疾病是我国重大的公共卫生问题之一肝脏是人体的重要代谢器官，参与营养代谢和能量平衡，以及机体铁代谢、胆红素代谢、肠道病原体清除和免疫调节等多种生理过程。非酒精性脂肪性肝病（Non-alcoholicfattyliverdisease，NAFLD）是一种常见的慢性进行性肝脏疾病，特指排除饮酒和其他明确肝损害因素所致的，以弥漫性肝细胞大泡性脂肪变为主要特征的临床病理综合征，包括单纯性脂肪性肝病以及由其演变的脂肪性肝炎、脂肪性肝纤维化和脂肪性肝硬化。NAFLD在我国成人患病率高达29%，已成为我国第一大肝病。另外，由饮酒、肝炎病毒和其他明确病因导致的慢性进行性肝损伤，同样可以进展为慢性肝功能不全，甚至肝纤维化、肝硬化甚或肝癌。二、肝脏组织的细胞构成及其在NAFLD和慢性肝损伤中的作用肝脏组织由肝脏实质细胞和非实质细胞构成。实质细胞（即肝细胞）通过与其他能量代谢器官协同完成葡萄糖、脂肪酸、氨基酸合成和分解代谢而精密维持机体营养和能量平衡。机体代谢产生的很多副产物的解毒过程也主要在肝细胞中完成，因此肝细胞是实现肝脏正常生理功能的主要细胞类型。
肝脏非实质细胞主要包括枯否细胞、肝星状细胞和肝窦内皮细胞。枯否细胞是定植于肝脏的巨噬细胞，在肝脏胆红素代谢、肠道病原体清除和免疫监视等方面都发挥着重要作用。血液中的单核细胞也可以进入肝脏，分化为巨噬细胞，与枯否细胞协同发挥功能。肝脏内过多的脂质蓄积或慢性肝细胞损伤会导致枯否细胞活化，过量分泌炎性细胞因子，激活静止期的肝星状细胞。肝星状细胞激活、增殖后，合成和分泌细胞外基质增多，启动纤维化等系列修复过程。上述病理过程同时伴随肝组织内血管和胆管网络系统的新生和重构，以肝窦内皮细胞介导的肝窦毛细血管新生为代表的病理过程也参与肝脏纤维化过程。
NAFLD是一类以肝细胞脂肪变性为主要特征的一组疾病，其中单纯性脂肪肝是NAFLD的起始阶段，肝细胞中甘油三酯（TG）合成增加和/或分解利用障碍，会导致肝脏内脂质蓄积，形成肝性脂肪性变。为了实现肝脏脂代谢的动态平衡，TG在肝细胞合成后参与构成细胞内脂膜结构、线粒体β氧化供能，或与载脂蛋白偶联形成极低密度脂蛋白分泌入血。肝细胞内脂质合成和分解代谢间的动态平衡受到体内激素水平和多种关键调节因子的精密调控，比如：过氧化物酶体增殖剂激活受体家族（PPARα、PPARγ）、甾体应答元件结合蛋白家族（SREBPs）、碳水化合物应答元件结合蛋白（ChREBP）和代谢性核受体FXR/LXR等。巨噬细胞活化存在M1和M2两种不同的极化形式，M1极化后分泌促炎因子，助推炎症反应；而M2极化则起到终止炎症反应并诱发纤维化的作用。肝脏内枯否细胞处于静止、活化和极化的动态平衡以维持肝脏正常生理功能。随着单纯性脂肪肝持续进展，肝细胞内脂质蓄积加重，甚至出现肝细胞死亡，此阶段的肝细胞分泌趋化因子诱导肝内源枯否细胞和/或肝外源巨噬细胞M1极化。活化的巨噬细胞分泌IL1β、IL6、IL10和TNF等促炎因子，加重炎症反应并诱导细胞凋亡、程序性坏死、焦亡等病理过程，进入脂肪性肝炎阶段。肝星状细胞在生理条件下处于静止期，受到促炎因子等的刺激而活化并产生纤维蛋白，促发肝脏纤维化。
以酒精、肝炎病毒或其他原因导致的肝细胞慢性损伤，一方面可直接导致肝脏功能障碍，另一方面通过与NAFLD类似的方式启动肝细胞增殖过程和全身的炎症反应以及局部纤维化修复。综上所述，肝脏组织中的各类细胞与肝外免疫细胞在NAFLD以及慢性肝损伤的不同病理进展阶段共同调控糖脂代谢、炎症反应、免疫监视和纤维化等生理病理过程，推动NAFLD和慢性肝损伤的进展和转归。
三、Nrf2与慢性肝脏疾病核转录因子NF-E2相关因子2（Nuclearfactorerythroid-derived2-like2，NFE2L2，俗称Nrf2）是碱性亮氨酸拉链蛋白家族中的一员，其介导的适应性抗氧化反应是机体对抗氧化损伤和代谢解毒的重要防御机制之一。Keap1是细胞内活性氧及亲电子物质的分子感受器，非应激生理状态下，Keap1与Nrf2偶联介导其泛素化，并通过蛋白酶体途径降解，使Nrf2维持在较低的蛋白水平。当细胞受到以氧化应激原为代表的内外源性刺激时，Keap1蛋白发生巯基氧化及构象改变而使Nrf2与Keap1解偶联并转移到细胞核内，与小Maf蛋白形成异二聚体后识别并结合于靶基因启动子区的抗氧化反应元件（ARE），启动下游基因表达。Nrf2的下游基因包括抗氧化酶和II相解毒酶，如：NAD(P)H:醌氧化还原酶1（Nqo1）、血红素加氧酶1（Ho-1）、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶催化亚基（Gclc）和调节亚基（Gclm）等。在以酒精、肝炎病毒、重金属和亲电子化合物为代表的诱导肝细胞损伤的体内和体外实验均发现，Nrf2缺失加重各种暴露导致的急慢性肝细胞损伤，机制主要与Nrf2参与调控抗氧化和解毒功能相关酶类表达直接相关。因此，天然植物来源的多种小分子Nrf2激动剂被尝试用于保护各种氧化应激所致的急慢性肝损伤。但由于绝大多数Nrf2激动剂的分子作用机制不清，再加上干预时机选择等诸多问题，直接或间接造成临床转化停滞不前，鲜有实质进展。
Nrf2除了介导抗氧化酶和II相解毒酶的表达，还直接正向调控糖脂代谢相关基因（如Pparγ、Cebpβ和Cd36等）的表达。本课题组近期应用高脂肪饮食建立单纯性肝脏脂肪化模型，在肝细胞特异性Nrf2敲除小鼠中发现肝脏增重减缓，肝细胞内脂肪化程度降低，表明肝细胞内Nrf2在单纯性肝脏脂肪化初期是一个关键的致病因素，其原因与Nrf2对Pparγ的直接调控有关。肝细胞内的脂肪酸转运蛋白CD36也参与脂肪酸摄取和脂肪肝的进展，研究发现Cd36基因表达也很大程度上依赖Nrf2的存在，这也是肝细胞特异性Nrf2敲除小鼠单纯性脂肪化程度减轻的另外一个重要原因。
目前有关Nrf2对炎症反应的调控作用莫衷一是。一方面，应用脂多糖诱导全身Nrf2敲除小鼠的炎症模型，发现Nrf2通过负向调节NF-κB通路的活性抑制Il6，Il1β，Tnf等促炎因子的表达；另一方面，也有体外研究发现Nrf2作为转录因子直接结合Il6启动子区的ARE正向调控其基因表达。这些研究结论的差异可能源于所用模型的炎症水平、所处炎症进展阶段以及参与细胞种类和多寡的不同等，提示Nrf2参与炎症反应存在时空特异性。但关于Nrf2在肝星状细胞和肝血管及胆管网络相关细胞中的作用尚无系统性的研究报道。
四、展望既往有关Nrf2与慢性肝脏疾病关系的研究主要应用全身Nrf2基因敲除小鼠模型，再加上脂肪肝造模方式和高脂饲料暴露时间的差异，导致Nrf2缺失小鼠在肝脏慢性疾病中的表型不尽相同，甚至结论截然相反。另外，在机制探索中，尽管有研究发现Nrf2参与调控糖脂代谢中关键调控因子PPARγ、SREBP1c和FXR/LXR等，但由于应用系统性Nrf2缺失模型，无法分清Nrf2在慢性肝脏疾病的进展中主要在哪类细胞和疾病哪个阶段发挥作用，更不能有效排除其他相关组织的间接影响，一定程度上阻碍了以Nrf2为靶点的精准预防策略的提出和应用。
理清Nrf2在慢性肝脏疾病中的时空特异性作用是实现以其为分子靶点进行精准防治的瓶颈问题（如图1）。基于Nrf2对适应性抗氧化反应、糖脂代谢和炎症反应等诸多生理病理过程的调控及其在慢性肝脏疾病发病进程中作用的研究发现，肝细胞、枯否细胞、肝星状细胞和肝外免疫细胞等种类细胞中Nrf2在慢性肝脏疾病发生发展和转归中的作用尚需深入。为解析Nrf2在维持肝细胞糖脂代谢稳态和解毒功能、枯否细胞免疫平衡及肝星状细胞纤维化中调控机制，细胞特异性Nrf2缺失和过表达模型的应用是必要的。结合Nrf2活性调节剂在特定疾病进展阶段的干预效果评价，将为慢性肝脏疾病的精准防治策略和方法的提出提供依据。
未完待续，敬请期待廖勇教授组稿·第三期
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