二、脂代谢失常

二、脂代谢失常

高脂血症及胆固醇代谢失常与骨质疏松、脱齿以及中枢神经系统损伤及修复机制均密切相关。高脂血症患者可同时发生骨丢失和骨质疏松性骨折,骨质疏松及骨量减少也常并发脂代谢异常。此外,脂质代谢异常可引起神经病变。脂代谢中的脂肪细胞和骨质疏松症中的成骨细胞均由骨髓间充质干细胞分化而来,长期的高脂饮食可促进MSCs的脂肪生成,抑制骨形成,增加骨质疏松症的发病风险。高脂饮食可加重卒中小鼠的脑梗死、出血性转化和神经炎症,导致小鼠体重增加并损害葡萄糖耐受性。高脂饮食后,小鼠缺血半球的白细胞介素-6 (IL-6)、单核细胞趋化蛋白-1 (MCP-1)水平明显升高,从而证实急性脑缺血期间高脂饮食可诱发局部神经炎症的恶化。同时有研究表明,他汀类药物的降脂治疗可通过改善施万细胞和多元醇途径的功能、改善神经元血液供应,发挥神经保护作用,从而预防2型糖尿病并发的周围感觉神经病变。

髓系祖细胞是红细胞、血小板、粒细胞、单核细胞/巨噬细胞、干细胞、肥大细胞和破骨细胞的前体。髓系祖细胞的增殖和分化之间的平衡受到严格控制。当出现异常时,骨髓前体细胞群的平衡就会发生变化,骨髓源性抑制细胞(MDSC)就是其中一员,它们在肥胖期间会扩增并具有强大的免疫抑制功能。骨微环境触发MDSC分化为功能性破骨细胞,而破骨细胞的主要作用就是促进骨质吸收,增加骨质流失。最新研究表明,高脂饮食组小鼠出现肥胖、炎症以及骨髓和脾脏中MDSC的显著增加,使破骨细胞的生成能力显著增强,这也就加速了牙周病中牙槽骨(固定牙齿的骨头)的流失。此外,与破骨细胞生成相关的27个基因的表达在高脂肪饮食组小鼠中明显升高。因此,肥胖诱导的MDSC扩张与牙周炎期间破骨细胞与牙槽骨破坏增加有关。该研究高度支持脂代谢紊乱是骨髓-骨-齿之间关联的重要生物学基础。

有研究表明,神经元自身的脂代谢合成调控亦与轴突损伤后的生长出芽有着密切关系。其中,神经元内的甘油二酯作为前体基础,可通过不同代谢途径,分别合成甘油三酯或磷脂,从而实现能量储存和轴突生长之间的平衡转化。而这种调控与脂素1(Lipin1)基因表达密切相关。Lipin1作为脂质代谢的关键调控因子,在脂质代谢调节中具有双向调控作用。一方面,Lipin1作为甘油合成所必需的一种磷脂酸磷酸酶(PAP),催化磷脂酸的去磷酸化,促进脂质的合成;另一方面,Lipin1可作为一种转录协同共刺激因子,结合过氧化物酶增生激活受体Y(PPARy)协同激活因子(PGC-1 a)和PPARa共同促进脂肪酸的氧化。研究表明,Lipin1基因表达降低,可致甘油三酯合成降低,磷脂合成增多,从而促进损伤神经元轴突的再生;反之,则会制约轴突的再生。同时,甘油三酯水解酶(ATGL)和激素敏感脂肪酶(HSL)被认为是甘油三酯分解代谢过程当中最为关键的酶系,已被证实可被上游cAMP-PKA信号通路调控。Yang C等研究则表明,中枢神经系统的轴突损伤,可致Lipin1基因表达上调,从而导致甘油三酯增多,磷脂合成减少,进而抑制轴突的再生;周围神经系统损伤后Lipin1基因表达恰恰相反;而通过抑制Lipin1表达,可以增强ATGL和HSL活性,降低神经元内的甘油三酯含量,同时增强磷脂合成关键酶——PCYT1活性,促进磷脂合成,从而有效启动神经元轴突再生,这不仅从脂代谢的角度阐释了中枢神经系统较之周围神经再生困难的原因,而且与中医液-髓关系认知极为相似。作为“泛髓关系”的关键基础,对“肾-髓”关系的认识一直以来却限于“肾藏精生髓”,制约着从肾治髓,也是重在补肾填精生髓,相关治法的机制研究也多立足于“补”,但另一种对“髓”有充养功能的重要物质却一直被忽略。《灵枢·五癃津液别》云:“五谷之津液,和合而为膏者,内渗入于骨空,补益脑髓”,《灵枢·决气》则云:“谷入气满,淖泽注于骨,骨属屈伸,泄泽,补益脑髓,皮肤润泽,是谓液”,均反复强调“液”对髓的滋养作用。据此,笔者首重“液髓关系”,正常情况下,液可充养诸髓,异常情况下,液不养髓,可化而为痰,而《素问·上古天真论》云“肾者主水”,肾为水之下源,与液的代谢有着极为密切的关系。年老肾虚,液无所归,化以为痰,髓失其养,髓海失充,故“肾”为“液”生髓抑或化痰的关键所在,而补肾益髓的关键不仅在于填精生髓,更在于“归液生髓”。因此,加强脑髓损伤后,液“生髓”或“化痰”这种双向转化代谢模式研究,有助于跳出简单的“精生髓”认知模式,丰富、拓展中医“髓”生化来源的认识,深入阐释中医“肾-髓”关系的关键生物学基础。

胆固醇是髓磷脂的主要成分,对突触和树突的发育至关重要。大脑是最富含胆固醇的器官,约为20%,像其他组织一样,大脑需要促进胆固醇外流,以促进体内平衡。而且大脑中脂质水平的变化与各神经系统疾病的发病机制有关。随着胆固醇代谢控制机制的研究不断深入,胆固醇代谢对中枢神经系统的修复具有重要意义。研究发现,胆固醇的流出必须依赖载脂蛋白E(ApoE)与细胞膜上的ATP结合盒转运体A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)和ATP结合盒转运体G1(ATP-binding cassette transporter G1,ABCG1)结合逆转运,而肝X受体(liver X receptors,LXRs)可调控ABCA1、ABCG1及ApoE的转录,进而调节胆固醇的转运。脊髓组织的ApoE以及吞噬细胞的ABCA1和ABCG1的表达因小鼠年龄的增大而下调,从而降低了胆固醇的流出转运能力,致使胞内蓄积的胆固醇形成胆固醇结晶,导致溶酶体膜破裂,刺激半胱氨酸天冬氨酸特异蛋白酶-1活化的NLRP3炎症小体过度活化,引发持续炎症,诱发中枢神经系统慢性炎症,从而抑制神经髓鞘合成,这大大阻碍了老龄小鼠中枢神经功能修复。当动物被置于富含胆固醇的饮食中时,会出现皮质损伤和衰老。而皮质损伤后,并未观察到高脂血症野生型小鼠的BBB通透性增加,这表明需要过高的胆固醇水平或预先存在的动脉粥样硬化才能诱发血管通透性的变化。