第二节 分子机制
IR通过促使外周脂肪分解增加和高胰岛素血症引起肝细胞脂肪蓄积，同时也诱导肝细胞对内、外源性损害因子的敏感性增高，并引发血液中FFA及各种细胞因子等升高。细胞因子通过多个复杂的环节，不仅直接参与“一次打击”脂肪肝的形成，而且在“二次打击”NASH、肝纤维化、肝硬化的启动和发生中起重要作用，NAFL与细胞因子的作用异常密切相关。胰岛素抵抗、脂肪酸代谢、氧化应激、肿瘤坏死等因子对NAFL有重要的影响，它们的相关基因对NAFL也有重要的调控作用。
一、影响胰岛素抵抗的基因
所有的NAFL患者都存在周围组织和肝脏的IR。在高脂饮食状态下，血浆FFA浓度升高，进入肝脏的FFA增多，过多的FFA在肝内积聚是肝脏发生脂肪变性的激发因素。过多的FFA使IR发生的危险性增加。目前颇受关注的与IR相关的基因有脂联素、瘦素和过氧化物酶体增殖活化受体γ（peroxisome proliferator-activated receptorsγ，PPARγ）等。研究发现，脂联素能减轻IR，其基因多态性可增加胰岛素敏感性，影响BMI和血脂，它与NAFL及2型糖尿病、肥胖和高脂血症关系密切。瘦素作为脂肪细胞分泌的一种激素，与IR有明显的相关性。瘦素通过与主要分布在下丘脑的受体结合，调节食物的摄取和能量的消耗。有研究发现，瘦素受体的多态性与TC和LDL胆固醇水平相关。PPARγ是配体激活的转录因子核受体超家族成员，在脂肪生成、脂质代谢、能力代谢、胰岛素敏感性、炎性反应、细胞生长和分化中起重要作用，它的常见多态性影响胰腺B细胞功能，导致胰岛素分泌及外周组织对胰岛素敏感性的改变。
二、影响脂肪酸代谢的基因
肝脏TG的合成、贮存、转运的基因多态性会影响脂肪变性的强度及脂肪型肝炎和肝硬化的进程。脂肪酸氧化在NAFL发病机制中起着重要作用。适度的脂肪酸氧化可防止肝脏脂肪的聚积。当脂肪酸氧化不足时，脂肪就会在肝脏沉积，引起脂肪变性。高效的脂肪酸β氧化对减少肝脏中的脂肪堆积和肝外组织的能量储存是必要的。介导脂肪酸进入肝脏细胞的结合蛋白和转运蛋白、脂肪酸代谢关键调控因子及其控制的关键酶在脂肪酸氧化中起到重要作用。
三、脂肪酸结合蛋白
长链脂肪酸需与脂肪酸结合蛋白（fatty acid binding protein, FABP）结合后进行代谢。过氧化物酶体增殖活化受体α（peroxidase proliferation activated receptorα，PPARα）启动FABP的基因转录，促进脂肪酸代谢。
（一）PPARα
PPARα是调节线粒体和过氧化酶体β氧化的基因转录的转录因子，它参与了许多生物学过程的调节，包括脂质代谢、能量动态平衡、炎症、血压调节和胰岛素敏感性调节等。其机制可能有：①与脂肪酸代谢。PPARα作为脂肪酸氧化酶基因的主要转录调控子，可维持正常的脂质和能量代谢。PPARα在肝脏中增加脂蛋白脂肪酶（LPL）的活性，LPL可以使乳糜微粒（chylomicron, CM）和VLDL中的TG分解。Everett等用PPARα基因敲除的鼠模型研究发现，该种鼠出现了严重的脂质代谢紊乱。②抑制肝脏炎症。PPARα活化能抑制与炎症反应有关的基因转录，PPARα可以在细胞水平与NF-κB互相作用，通过抑制NF-κB亚单位P56/ReLA的转录活性，抑制NF-κB的信号转录，调控炎性因子的表达，从而抑制局部的炎症反应。③参与心肌代谢。肉碱棕榈酰转移酶（carnitine palmitoyl transferase 1，CPT-1）是决定脂肪酸β氧化循环的主要因素，其基因在转录水平上受PPARα调控。④与肿瘤的关系。过氧化物酶体增殖体（PP）是非基因毒性致癌剂，对啮齿类动物，PP可使其心、肝、肾中的过氧化物酶体增殖，从而活化库普弗细胞，再激发氧化应激，导致肝细胞增生和肝癌，而PP所诱导的肝细胞增生和癌变需活化的PPARα参与。目前研究认为，PPARα活化对控制NAFL的发生发展是有益的，其作用表现在多方面。它可以降低中性脂质在HDL和VLDL之间的交换；增加脂蛋白酶的活性，促进TG的分解；调控β氧化过程中脂肪酸代谢酶的基因转录，上调脂肪酸氧化相关蛋白的基因表达，下调脂质合成的基因。高胰岛素血症会使PPARα表达下调或活性受抑，从而引起一系列与脂质代谢有关的蛋白质和酶基因的转录水平降低，进一步加重肝脏脂肪酸沉积，再加之各种细胞因子释放，从而促进脂肪性肝炎、脂肪性肝纤维化的形成和发展。在NAFL的实验模型中（尤其是在病变早期）可观察到PPARα低表达的现象。
（二）固醇调节元件结合蛋白1c（SREBP-1c）
固醇调节元件结合蛋白（sterol regulatory element binding protein, SREBP）属于碱性螺旋—环—螺旋—亮氨酸链转录因子，对糖脂代谢具有重要的意义。并且该蛋白具有3种异构体，分别为SREBP-1a、SREBP-1c及SREBP-2。然而每种异构体在体内分布不同，由不同启动子转录产生。其中SREBP-1c在人和鼠组织表达部位相近，并且该蛋白在肝脏中有高水平表达。研究发现，SREBP-1c通过羟甲戊二酰辅酶A（HMG-Co A）合成酶、HMG-CoA还原酶及脂肪酸合酶等表达基因，调控胆固醇、TG等脂质的合成与吸收，在NAFL的形成中起到至关重要的作用。但SREBP-1c属于无活性前蛋白，在肝组织内调控脂质需要进一步转录活化。目前能确定多个因子参与其活化过程，其中胰岛素和胰高血糖素均可促进SREBP-1c在肝组织中表达增加，导致肝组织脂质堆积，造成肝损伤。SREBP-1c是一种核转录因子，又称脂肪细胞定向和分化因子1，直接参与调控有关脂肪酸、TG合成和葡萄糖代谢相关酶的基因表达。其中SREBP-1c在TG形成中起关键作用，是肝脏脂肪酸和TG合成的几乎所有基因的转录活化因子，它可增加乙酰辅酶A（acetyl-COA, A-CoA）合成酶的表达，从而启动脂肪生成，并能抑制线粒体转运蛋白，促进TG正平衡，减少VLDL合成。SREBP-1c在胰岛素对许多基因表达的调控中起介导作用，它的过度表达将引起糖脂代谢紊乱，引发非脂肪组织性肝脏和胰岛等的脂质积聚。
（三）硬脂酰辅酶A脱氢酶1
硬脂酰辅酶A脱氢酶1（stearoyl-CoA desaturase-1，SCD-1）是单不饱和脂肪酸（monounsaturated fatty acid, MUFA）生物合成的限速酶，与细胞色素b 5还原酶、细胞色素b5构成复合酶系催化MUFA的形成，在脂肪酸代谢中起重要的调节作用。已有的研究提示SCD-1在脂质代谢、体重控制和能量生成中起关键作用。对高脂饮食引起的脂肪肝动物模型的研究发现，NAFL大鼠肝脏SCD-1表达下调和ATP储存下降。SCD-1表达下调使得肝细胞内游离的饱和脂肪酸（free saturated fatty acid, SFA）增加，SFA增加诱发脂质凋亡和脂质过氧化，造成肝细胞功能障碍和炎症反应。SCD-1是催化单不饱和脂肪酸形成的限速酶，可将饱和游离脂肪酸转化成单不饱和脂肪酸。SCD-1在脂肪酸代谢和能量平衡中有着重要的调节作用，与肥胖、脂肪肝和胰岛素抵抗等一系列的代谢综合征密切相关。研究表明，SCD-1表达下调可使脂肪在肝内蓄积形成NAFL，也会引起FFA增加，对线粒体产生脂毒性，引起线粒体结构和功能损伤，ATP生成减少，加重了氧化应激对肝细胞的损伤。SCD-1在高脂饮食引起的NAFL的形成和治疗中起着中枢调节的作用。
（四）影响氧化应激的基因
氧化应激是指来自分子氧的游离基或活性氧（ROS）及其代谢物的产生超过了人体抗氧化防御系统对其清除的能力及氧化物与抗氧化物之间的动态平衡失调。研究表明，当肝细胞氧化应激反应所产生的损害超过肝脏自身防御能力时，肝脏就会从单纯脂肪变发展成为脂肪性肝炎和肝纤维化。其相关基因有线粒体锰超氧化物歧化酶（manganese superoxide dismutase, MnSOD）、铁超载和HFE基因突变和线粒体解耦联蛋白2（uncoupling protein, UCP2）等。MnSOD是线粒体内清除氧自由基的关键酶，它可使线粒体抵御氧化应激损伤能力下降，氧自由基生成增多，造成肝细胞损伤；铁超载和血色素沉积症基因突变造成氧化应激，从而引起肝细胞损伤；线粒体UCP2在肝细胞中脂肪酸供给过多并诱发ROS大量生成时发生作用，线粒体UCP2表达上调，从而抑制ROS产生。
（五）细胞因子与NAFL
细胞因子作为一类多功能蛋白分子，在调节脂质代谢、IR、肝脏炎症以及氧化应激等方面都发挥着重要作用，在NAFL发病的各个阶段发挥着重要作用。随着科研的深入，人们认识到脂肪组织不仅是一个庞大的能量储存库，更是一个复杂的、高度活跃的代谢和内分泌器官，受到日益广泛的关注。脂肪组织可合成和分泌瘦素、脂联素、抵抗素、内脂素等多种脂肪细胞因子来调节全身的能量代谢平衡。除此之外脂肪组织还能分泌TNF-α和IL-6等一些经典的细胞因子，它们不仅参与了各种类型肝损伤及炎症的初始反应，还能对糖脂代谢具有调控作用。大量研究显示，脂肪细胞因子可能参与了NAFL的病理过程，并且已成为NAFL发病机制研究中的一个新热点，为临床研究和治疗提供了潜在靶点。
1．瘦素与NAFL
瘦素是肥胖基因（ob基因）编码的一种多肽类激素，主要在白色脂肪组织中表达。正常情况下，其受机体体脂量影响，并随着能量摄入的改变有所波动。瘦素由脂肪细胞分泌进入血液后，通过血脑屏障，作用于下丘脑弓状核，与Lep Rb结合，抑制神经肽Y（neurop eptide, NPY）分泌，发挥抑制食欲、增加耗能等效应。脂肪细胞合成分泌廋素，瘦素负反馈作用于下丘脑瘦素受体，抑制增食欲肽或刺激抑食欲肽，导致食物摄入减少及耗能增加，从而维持人体脂质平衡。当循环瘦素通过血脑屏障受阻，瘦素受体表达神经元不能充分感知循环瘦素水平或瘦素信号转导障碍时，机体对瘦素不敏感或者无反应，则称为瘦素抵抗。瘦素水平升高可加重胰岛素抵抗，引起高胰岛素血症和（或）肝内胰岛素信号转导改变，使外周脂肪分解，血中FFA增加，促使肝细胞内FFA堆积，导致NAFL的发生。血清瘦素的浓度在NAFL大鼠脂肪组织中逐渐升高，提示高瘦素血症可能是由于脂肪组织瘦素基因高表达所造成的。NAFL存在瘦素抵抗，而瘦素抵抗又能加速IR的形成。瘦素受体也在NAFL形成过程中呈现出高表达，因此瘦素及其受体在NAFL肝脏脂代谢乱的发生、发展中具有重要意义。
2．脂联素与NAFL
脂联素是由脂肪细胞分泌的一种保护性蛋白质激素，通过与受体结合可以发挥多种重要的生物学作用，具有促进脂肪酸氧化、抑制肝糖生成、改善胰岛素敏感性、对抗异位脂肪沉积、抗动脉粥样硬化等作用。在肝脏损伤状态中，脂联素具有抗炎、抗脂肪变性及抗纤维化作用。在NAFL“二次打击”的发生发展过程中，脂联素水平下降可能是NAFL形成及肝功能障碍的独立危险因子。研究发现，在NASH患者中，脂联素水平降低至少50%，NAFL炎症及纤维化程度与血浆脂联素水平呈负相关。不同于其他脂肪因子的分泌，脂联素的血浆浓度随着脂肪组织容积的变大而下降，是目前发现唯一与肥胖呈负相关的脂肪细胞因子。脂联素可能通过促进脂质氧化或减少脂质生成来抑制肝中TG的沉积。脂联素通过与靶器官的Adipo R 1/2受体结合，激活腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine monophosphate activated protein kinase, AMPK）信号通路，同时通过PGC-1刺激PPARα活性，增加线粒体β氧化。脂肪氧化分解能改善肝脏内环境，起到了抗脂质沉积、抗脂质过氧化的作用，对脂质蓄积导致的肝脏损伤有一定的保护作用。脂联素还可通过下调调控脂肪酸合成的基因SREBP-1c及脂肪酸合成的限速酶（乙酰CoA羧化酶和脂肪酸合酶），从而使肝细胞合成FFA减少。当脂联素表达下调时，肝脏脂质沉积增加，导致线粒体β氧化损伤，随后可能导致ROS和脂质过氧化产物的生成。ROS和脂质过氧化上调促炎因子的表达，从而导致线粒体功能受损和氧化应激，进一步加速肝损伤过程。由此可见脂联素缺乏促进了氧化应激，从而又加重肝损害。研究发现，给肥胖小鼠重组脂联素不仅可以改善肝大、肝细胞脂肪变性和炎症，也能使ALT水平正常化，ALT是肝损伤的敏感指标。
在NASH患者的临床研究中发现脂联素对纤维化的形成也具有抑制作用，且纤维化程度与血清脂联素密切相关。另外，脂联素还能增加胰岛素抑制葡萄糖产生和输出的能力。在肝脏，还可通过抑制肝糖异生来降低血糖，或通过肌肉的能量释放和脂肪酸的燃烧，来降低大鼠肝脏和肌肉中TG含量，改善胰岛素抵抗。
综上，脂联素对NAFL患者具有一定保护作用。血清和肝组织中脂联素水平降低，其抗IR、抗脂肪变、抗炎、抗纤维化、抗氧化功能均有所减弱，这可能是引起NAFLD发病的原因之一。
3．抵抗素与NAFL
抵抗素是新近发现的一类多肽类激素细胞因子。多数研究证明，抵抗素主要由骨髓来源的细胞和炎性细胞分泌。与小鼠相比，人类的脂肪组织及血清中含有的抵抗素水平较低，当其在肝脏中表达升高时，对肝脏的损伤也随之增加。目前认为，抵抗素可能通过抑制AMPK在肝脏和骨骼肌中的活性，影响机体的糖代谢，减少肝胰岛素产生，阻碍胰岛素信号转导。如阻碍胰岛素信号的PI3K/Akt途径，或通过IRS磷酸化抑制胰岛素信号传导。抵抗素能影响肝脏脂代谢，增加肝脏脂质含量，诱导肝脏脂肪变性和岛素抵抗，增加TNF-α和IL-6的表达。在抵抗素高表达的实验动物模型中，抵抗素能使胰岛素对脂肪的分解减少，FFA在血中蓄积，直接抑制葡萄糖刺激胰岛素分泌能力，引起胰岛素抵抗。抵抗素还可通过干扰氨基末端激酶（JNK）信号转导通路，使肝细胞磷酸化抑制，导致IR发生。抵抗素可诱导激活多种炎症因子如TNF-α、L-6、IL-1β、IL-12等，导致炎症反应，引起肝细胞凋亡坏死。同时一些炎症因子也可以反过来作用于抵抗素，上调抵抗素表达从而加剧肝细胞损害。已有报道指出，NAFL患者抵抗素水平较正常人低，且与肝内脂肪含量负相关。但抵抗素的生物学效应还尚未完全阐明，有待展开深入研究。
4．TNF-α与NAFL
TNF-α是NAFL发病的独立危险因素，与坏死性炎症和纤维化呈正相关，在NAFL的发生、发展中起着重要作用。TNF-α能抑制脂肪酶的产生，以此来减少外周组织脂肪分解，并促进肝细胞TG的合成及聚集，与NAFL密切相关。肝细胞内脂肪沉积是发生NAFL的标志性病理改变，肝细胞中的脂肪滴主要由TG组成。肝细胞中脂肪沉积原因一方面是TG生成增加，另一方面则是TG分解或转运减少。TNF-α有抑制载脂蛋白基因的表达，促使TG在肝细胞内沉积的作用。Kupffer细胞是肝内主要产生TNF-α的细胞，在LPS诱导下，Kupffer细胞分泌TNF-α显著增加。肝星形细胞（HSC）表达的TIMP-1在肝纤维化过程中起重要作用，并且TIMP-1可通过抑制caspase-3活性来抑制HSC的凋亡，形成恶性循环。在饮食诱导的脂肪肝小鼠中，TNF-α受体1和TNF-α受体2基因缺失小鼠的HSC活性降低，α1胶原和TIMP-1 mRNA表达量减少。抑制TNF-α信号通路可减少胶原沉积，能防止肝纤维化的进一步发展。提示TNF-α受体1对HSC的增殖、细胞外基质的形成和肝纤维化均有重要作用。
5．视黄醇结合蛋白4与NAFL
视黄醇结合蛋白4（retino-binding protein4，RBP4）是一种主要来源于肝脏和脂肪细胞的脂肪细胞因子，与IR、肥胖、糖脂代谢等密切相关。作为一种脂肪因子，RBP4可能通过降低PI3K的活性，抑制IRS1的酪氨酸磷酸化，并直接诱导磷酸烯醇或丙酮酸激酶基因表达，来增加肝糖输出，从而参与IR的发生。NAFL患者血浆RBP4水平显著升高，说明RBP4可能与肝脏脂质沉积有很大关系。然而，关于RBP4对NAFL的具体影响机制尚无定论。但有研究发现，RBP4可能通过二次打击参与NAFL的发生发展。关于RBP4对肝纤维化的作用仍存在很大争议，RBP4是NAFL研究中的一个较有前景的标志物。
6．Apelin与NAFL
Apelin是脂肪组织分泌的小肽。研究发现：①在肥胖及IR转折和动物的脂肪细胞及血浆中，apelin表达量较高。②高脂饮食大鼠肝脏中apelin表达水平和瘦素、氧化应激及炎症呈正相关。③在肝硬化大鼠和患者肝脏中apelin水平显著上升，且显示其可能具有促纤维化的作用，apelin的受体在活化的HSC中过表达，且它的受体拮抗剂可减少肝纤维化，改善肾功能及腹水。其作用机制尚未阐明，目前认为可能与PI3K/Akt信号通路有关。可见，apelin主要作用于代谢性疾病，尤其在维持能量平衡和改善胰岛素敏感性方面。Apelin在NAFL的作用及相关机制仍需更深入的研究与探讨。
7．内脂素与NAFL
内脂素（visfatin）是一种新近发现、主要由内脏组织分泌的脂肪细胞因子。目前有研究表明，内脂素具有不依赖胰岛素的类胰岛素样作用，它能够诱导PPAR-γ、脂联素等脂肪细胞分化相关基因的表达，促进脂肪细胞对葡萄糖的摄取并转化为TG沉积，通过自分泌或旁分泌途径作用于内脏脂肪组织，促进其分化合成和积聚，引起内脏脂肪堆积，加重IR。内脂素与组织炎症也密切相关，内脂素能刺激产生炎症因子，如TNF-α、IL-6、IL-1β等。但目前关于内脂素在NAFL中的研究数据不尽一致：有研究认为NAFL患者内脂素的表达量与脂肪沉积程度和小叶性炎症的严重程度可能呈正相关，然而又可能通过改善胰岛素抵抗，对肝脂肪变具有保护作用。还有研究表明，与单纯性脂肪肝或肥胖患者相比，NASH患者的内脂素水平较低，但所有肥胖患者的内脂素水平均高于正常。因此，目前对内脂素生物学作用及机制研究结论还有待进一步探讨。
综上，虽然NAFL发病机制尚未完全清楚，但细胞因子在整个发病过程中起着至关重要的作用，具体的机制与作用，尚需要大量的基础与临床实验验证。