代谢相关脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD)是一类排除过量饮酒和其他继发原因,且至少满足一项代谢综合征组分的慢性代谢应激性肝病。该疾病既往被称为非酒精性脂肪性肝病,其疾病谱涵盖单纯性脂肪肝、代谢相关脂肪性肝炎(metabolic associated steatohepatitis,MASH),以及由MASH进展而来的肝纤维化(hepatic fibrosis,HF)及肝硬化等病理阶段
[1]。目前,MAFLD已成为全球范围内慢性肝病最主要的病因
[2]。流行病学数据
[3]显示,全球MAFLD患病率为25.24%,并呈现持续上升趋势。现代医学针对此疾病尚无特效治疗药物,西医治疗方案多集中于护肝、降脂及促进胆汁酸排泄等对症治疗,疗效较为局限
[4]。因此,探求MAFLD的有效防治方法已成为当下肝病研究领域的重要挑战。本文对近五年来中药干预MAFLD及PTEN诱导激酶1(PTEN-induced putative kinase 1,PINK1)/Parkin通路的相关文献进行检索,并进一步追溯所获文献的参考文献以扩充资料来源,系统归纳了中药基于PINK1/Parkin通路调控MAFLD发生发展的关联机制,揭示了中药在防治MAFLD中的潜在作用,以期为该方向的中医临床研究提供理论依据与思路借鉴。
1 PINK1/Parkin通路与线粒体自噬
PINK1蛋白作为核基因编码的线粒体定位蛋白,其前体在胞质中合成后转运至线粒体,经蛋白水解剪切形成具有激酶活性的成熟形式,定位在线粒体外膜,可与胞质中的多种蛋白质发生相互作用
[5]。Parkin蛋白是一种由465个氨基酸组成的E3泛素连接酶,参与泛素-蛋白酶体降解途径
[6]。
在细胞正常生理状态中,PINK1具有线粒体状态监测功能,它在线粒体外膜转位酶与内膜转位酶复合物的协同作用下转运到线粒体内膜,蛋白酶将其切割分解,随后被泛素-蛋白酶体系统降解,因此细胞内的PINK1始终维持低水平。Parkin凭借自身功能结构域,以自抑制构象保持失活状态,这时PINK1/Parkin通路未被激活,线粒体自噬不会启动。当线粒体出现损伤时,内膜转位酶复合物功能紊乱,导致PINK1向线粒体内膜的转运受阻,无法正常降解,进而积累在线粒体外膜并触发自身磷酸化;被激活的PINK1招募胞质中的Parkin迁移至受损线粒体,直接磷酸化Parkin及与Parkin结合的泛素分子,解除Parkin的沉默状态并激活其E3泛素连接酶活性。活化的Parkin会对线粒体外膜蛋白进行广泛泛素化修饰,招募微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein light chain 3,LC3)、选择性自噬接头蛋白(sequestosome 1,p62)等自噬相关蛋白启动选择性自噬,最终清除受损线粒体。PINK1与Parkin通过该级联反应共同调控线粒体自噬,在维持线粒体质量控制与细胞能量稳态中发挥核心作用
[7-9]。
2 线粒体自噬与MAFLD
肝细胞内游离脂肪酸等脂质的异常蓄积引发脂毒性应激,干扰线粒体脂肪酸β-氧化过程,诱导神经酰胺等毒性脂质生成,同时破坏线粒体电子传递链稳态,促使活性氧(reactive oxygen species,ROS)过量产生;过量ROS可直接氧化损伤线粒体膜磷脂、线粒体DNA及呼吸链酶复合体,诱发脂质过氧化反应,并通过激活NOD样受体蛋白3(NLR family pyrin domain containing 3,NLRP3)炎症小体,放大炎症信号介导的线粒体损伤效应。MAFLD状态下,线粒体自噬功能紊乱,导致受损线粒体无法通过选择性自噬及时清除而持续蓄积。此外,胰岛素抵抗、肠道菌群失调等“多重打击”因素进一步加剧脂质代谢紊乱与氧化应激,干扰线粒体生理功能,最终导致线粒体出现嵴缺失、肿胀等结构缺陷及呼吸功能障碍,而线粒体损伤反过来会加重肝细胞代谢失衡,形成病理恶性循环,推动MAFLD从单纯性肝脂肪变性向MASH、HF逐步进展
[10]。PINK1/Parkin通路在线粒体自噬过程中起关键作用
[11-12]。
在MAFLD病理状态下,氧化应激、脂质毒性诱导的受损线粒体因无法被有效清除而异常蓄积,既破坏线粒体网络稳态,又通过呼吸链电子渗漏放大ROS生成,引发脂质过氧化并产生丙二醛(malondialdehyde,MDA)等毒性产物。这些病理信号相互叠加,一方面加剧肝细胞内三酰甘油(triglyceride,TG)沉积,另一方面通过肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)等促炎因子释放、胰岛素信号传导受阻,破坏肝脏代谢与炎症调控平衡,最终推动疾病从单纯性脂肪肝向MASH进展,且持续的线粒体损伤与炎症反应会进一步诱发肝纤维化
[13]。UNDAMATLA等
[14]以mito-Keima小鼠及肝脏特异性Parkin敲除小鼠为模型,经西方饮食(Western diet,WD)干预发现:WD喂养6周后,mito-Keima小鼠肝脏线粒体自噬通量呈性别非依赖性降低25%,且与MAFLD代谢特征相关;LKO雄性小鼠非酒精性脂肪性肝病活动度(NAFLD Activity Score,NAS)评分升高,脂肪变性及肝细胞气球样变加重,炎症、纤维化相关基因表达上调,并伴随肝胰岛素抵抗;20周WD喂养后,WT与LKO小鼠炎症、纤维化指标无差异,但LKO雄性小鼠肝脏三酰甘油水平仍高出30%。该研究证实,Parkin介导的线粒体自噬通过清除受损线粒体,抑制MAFLD早期病理改变,是维持肝脏代谢稳态、延缓疾病进展的核心保护机制。
3 PINK1/Parkin信号通路调控MAFLD作用机制
3.1 抗脂质沉积
在MAFLD病理进程中,脂质过载引发的氧化应激是导致线粒体损伤的关键因素
[15]。从药用植物柴胡根际真菌中分离出的化合物,可通过改善线粒体功能、诱导自噬体形成,上调线粒体稳态及自噬标志蛋白的表达,选择性激活PINK1/Parkin通路,在LO2肝细胞和斑马鱼MAFLD模型中显著缓解脂质堆积
[16]。
3.2 抗炎及抗氧化作用
活性氧在线粒体功能中具有双重作用,细胞内过量的ROS会损害细胞内部结构,激活细胞死亡过程
[17]。促进PINK1/Parkin通路相关的线粒体自噬,能有效抑制由ROS及线粒体DNA触发的炎症反应,从而减轻肝组织损伤
[18]。ZHANG等
[19]发现在高脂饮食诱导的MASH晚期阶段,小鼠肝脏组织中LC3-II/β-actin比值降低,同时p62、NLRP3、白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-18的蛋白表达水平及血清IL-1β水平均显著升高。体外实验中,棕榈酸可触发肝细胞产生线粒体氧化应激。延长棕榈酸的处理时间后,p62蛋白表达水平升高,提示线粒体自噬受损。线粒体自噬功能受损会进一步触发肝脏NLRP3炎症小体的异常激活,加剧肝细胞损伤与炎症反应。采用MCC950、N-乙酰半胱氨酸或乙酰左旋肉碱对肝细胞进行干预后,上述病理反应可被有效逆转,同时肝细胞的线粒体自噬通量得到部分恢复,具体表现为LC3-II/线粒体外膜蛋白20(translocase of outer mitochondrial membrane 20,Tomm20)比值升高,线粒体自噬核心蛋白Parkin、PINK1表达上调,p62表达下调,进而改善线粒体功能、减轻炎症损伤。HE等
[20]以400 µmol·L
-1油酸孵育24 h的人肝癌细胞SMMC-7721构建MAFLD模型,研究发现Parkin正向调控PINK1表达,该通路激活可增强LC3与线粒体共定位、增加线粒体自噬体数量,高效清除受损线粒体,降低ROS及TNF-α、IL-8水平,恢复线粒体β-氧化功能以减少总胆固醇(total cholesterol,TC)、TG堆积,Parkin沉默则抑制通路,阻碍线粒体自噬,加重脂质代谢紊乱与炎症,推动MAFLD病理进程。
3.3 抗肝纤维化
理化因素诱导肝细胞产生ROS等损伤因子,引发肝细胞脂肪变性、凋亡,加剧肝损伤与炎症反应,进而激活肝星状细胞向肌成纤维细胞转化,大量合成Ⅰ型胶原等细胞外基质成分,并通过调控基质金属蛋白酶/组织金属蛋白酶抑制剂系统平衡,导致细胞外基质代谢紊乱
[21]。以高脂饮食诱导的MAFLD小鼠、油酸诱导的LO2肝细胞及LX2肝星状细胞为模型,文献研究
[22]显示:MAFLD中脂毒性肝细胞来源的小细胞外囊泡富集LIM结构域肌动蛋白结合蛋白1(LIM domain and actin binding 1,LIMA1),可递送该蛋白至LX2细胞,通过与PINK1直接相互作用促进其降解,抑制PINK1/Parkin介导的线粒体自噬,导致LX2细胞线粒体功能异常、ATP生成增多,进而促进肝星状细胞活化及肝纤维化,LIMA1敲低可削弱该效应,乌洛托品可逆转该效应,而莲心碱则加剧纤维化。Xu等
[23]对转染si-PINK1和si-NC的C57BL/6小鼠原代肝星状细胞进行circRNA测序,经差异表达及生物信息学分析,筛选出circ608/miR-222/PINK1调控轴,证实该轴通过调控线粒体自噬参与代谢相关脂肪性肝病肝纤维化进程。
4 中药有效成分对MAFLD的作用
4.1 核苷类
虫草素
[24]是从蛹虫草培养物中分离出的核苷类代谢产物,具备抗脂肪生成、调节血脂血糖、延缓衰老,以及抗肝纤维化、抗动脉粥样硬化等多种生物活性。徐梦霞等
[25]证实虫草素可调控脂质代谢相关蛋白及基因的表达,降低P65蛋白表达及TNF-α、ROS水平,上调Parkin蛋白表达及线粒体靶向定位,提高LC3-II/LC3-I比值、增强LC3与线粒体共定位,促进受损线粒体泛素化降解以恢复线粒体自噬稳态、富集功能活性线粒体,敲低Parkin基因则完全阻断其线粒体保护及脂质代谢调控效应。
4.2 生物碱类
木兰花碱存在于多种双子叶植物中,具有抗炎、抗氧化、调节免疫、抗肝纤维化等作用
[26]。研究
[27]显示,木兰花碱通过促进PINK1/Parkin介导的线粒体自噬改善MAFLD,进一步研究表明,木兰花碱可上调PINK1、Parkin,下调NLRP3、caspase-1、含CARD结构域的凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD,ASC),降低血清IL-1β、TC、TG和低密度脂蛋白(low-density lipoprotein,LDL),升高高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL),证明木兰花碱可改善MAFLD。荷叶提取物在调节糖脂代谢、抑制肿瘤细胞、抗炎以及降低尿酸水平等方面具有显著潜力
[28],崔换天等
[29]研究发现荷叶碱可上调肝细胞磷脂酰乙醇胺N-甲基转移酶(phosphatidylethanolamine n-methyltransferase,PEMT)表达、调节磷脂酰胆碱(phosphatidylcholine,PC)/磷脂酰乙醇胺(phosph-atidylethanolamine,PE)比值以稳定甘油磷脂代谢,激活PINK1/Parkin通路,清除受损线粒体并改善线粒体功能,缓解脂质堆积。
4.3 黄酮类
矢车菊素-3-O-葡萄糖苷(cyanidin-3-O-glucoside,C3G)作为一种膳食花青素,在多种水果和蔬菜中均存在,具备抗氧化、抗炎以及抗肿瘤等功效
[30]。LI等
[31]研究发现,C3G上调过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ,PPARγ)、核呼吸因子1(nuclear respiratory factor 1,NRF1)、核因子红细胞2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2,NRF2)和线粒体转录因子A(mitochondrial transcription factor A,TFAM)的表达,上调PINK1、Parkin和LC3-II表达,增强肝细胞的自噬流,促进线粒体自噬。此外,C3G可降低caspase-1活性及IL-1β、IL-18、MDA、ROS的含量,减轻炎症及氧化应激,抑制NLRP3炎性小体的激活、改善脂肪变性并修复糖稳态。上述效应在AML-12细胞及MAFLD患者样本中也得到观察。而PINK1敲减可完全阻断上述效应,证明C3G通过PINK1/Parkin介导的线粒体自噬缓解MAFLD。橙皮素是一种天然黄酮类化合物,具有抗炎、抗氧化、调节脂代谢及肠道菌群等药理活性
[32]。LI等
[33]以棕榈酸构建MAFLD模型,证明橙皮素干预可激活PINK1/Parkin通路,促进线粒体自噬功能恢复,减轻NLRP3炎性小体的激活与细胞凋亡,降低IL-1β和IL-18的mRNA表达,缓解脂质代谢异常。而采用环孢素A抑制线粒体自噬或通过PINK1-siRNA沉默该通路后,橙皮素的保护效应消失,证实其通过调控PINK1/Parkin介导的线粒体自噬改善MAFLD。王潇等
[34]发现,胡柚皮黄酮干预棕榈酸诱导的HepG2细胞,可上调LC3和Beclin1,下调p62,改善肝细胞脂肪变性、降低ROS水平。因此推测胡柚皮黄酮可能通过调控PINK1/Parkin线粒体自噬途径,保护线粒体功能,发挥抗炎、抗肝细胞脂肪变性作用,从而改善MASH。
4.4 多酚类
绿原酸作为金银花、山楂、杜仲、菊花及咖啡等天然产物中的主要活性成分,已被证实具有显著的抗氧化与抗炎生物学特性
[35]。绿原酸
[36]可降低脂肪酸(fatty acids,FAs)诱导的犊牛肝细胞ROS水平,调控线粒体功能相关蛋白(CypD)、Parkin、LC3表达,调控内质网应激信号通路,抑制线粒体自噬异常激活,进而防治MAFLD。姜黄素
[37]是一种多酚类活性单体,具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、代谢调节等药理作用,可激活AMPK/Sirt1信号轴,上游调控PINK1/Parkin线粒体自噬通路。MAFLD模型中该通路受抑,PINK1、Parkin等关键分子表达下调,自噬活性降低,p62堆积,TNF-α及α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)表达上调,而姜黄素干预可逆转上述异常,恢复线粒体自噬流,降低炎症与纤维化相关标志物,多靶点调控MASH病理进程。
4.5 萜类
山莴苣素属于倍半萜内酯类化合物,研究
[38]表明其具有调节肝脏脂质代谢、保肝、抗疟疾及抗癌等药理活性。雷毅等
[39]研究表明,山莴苣素通过协同调控过氧化物酶体增殖物激活受体α(peroxisome proliferator-activated receptor α,PPARα)/肉碱棕榈酰转移酶1A(carnitine palmitoyltransferase 1A,CPT1A)脂质代谢通路及PINK1/Parkin线粒体自噬通路,改善MAFLD的脂质代谢紊乱与线粒体损伤。在游离脂肪酸诱导的HepG2细胞模型中,其下调固醇调节元件结合蛋白1(sterol regulatory element-binding protein 1,SREBP1),上调AMPK及PPARα/CPT1A通路相关分子,减少脂质累积,同时剂量依赖性提升线粒体活性、抑制超氧化物生成,上调PINK1/Parkin mRNA表达以激活线粒体自噬,维持线粒体稳态。莪术为姜科姜黄属植物的干燥根茎,具有抗肿瘤、抗纤维化、抗氧化、抗炎等药理作用
[40]。莪术醇上调PINK1与Parkin、LC3Ⅱ、Beclin1,下调线粒体内膜转位酶23(translocase of inner mitochondrial membrane 23,Timm23)、Tomm20,增加线粒体自噬小体的数量,降低线粒体膜电位,增加线粒体与溶酶体共定位,抑制肝星状细胞增殖并促进其凋亡,降低α-SMA、Ⅰ/Ⅲ型胶原表达,发挥抗MAFLD相关肝纤维化作用
[41]。
5 中药复方对MAFLD的作用
消木丹由白术、茯苓等10味药材组成,具有健脾化痰、行气活血等功效
[42]。消木丹对MCD饮食诱导的MASH大鼠具有显著治疗作用,其可通过上调PINK1与Parkin的mRNA及蛋白表达,激活线粒体自噬通路,清除受损线粒体、维持线粒体稳态,进而改善MASH相关脂质代谢紊乱、肝细胞损伤及炎症反应,打破脂质超负荷引发的线粒体损伤与脂肪变性这一恶性循环
[43]。健肝消脂方含茯苓、黄芪等12味药材,具有益气健脾、疏肝解郁等功效
[44]。其可激活PINK1/Parkin线粒体自噬通路,上调PINK1、Parkin等自噬相关蛋白表达,下调p62及线粒体标志物水平,发挥调节脂质代谢、缓解氧化损伤、抑制炎症及修复肝功能的综合疗效
[45]。以高脂饮食饲养的大鼠和游离脂肪酸诱导的HepG2细胞构建MASH模型,研究证实养肝降酶方可通过PINK1/Parkin通路调控线粒体自噬,改善线粒体功能、降低ROS水平,进而抑制NLRP3炎症小体以减轻肝细胞炎症
[46]。皂术茵陈方由皂角、炒白术、大黄、茵陈、栀子组成,可健脾补气、化痰祛瘀、清热祛湿,周志佳等
[47]构建MASH大鼠模型,经皂术茵陈方干预后,肝组织线粒体中相关自噬蛋白表达水平明显升高,而p62表达显著下降,肝脏脂肪变性、脂质代谢紊乱状态均明显好转,表明皂术茵陈方可激活该通路介导的线粒体自噬,以维持线粒体正常稳定状态,进而缓解MAFLD。石斛合剂含石斛、黄芪等9味药材,具有滋阴益气清热等功效,可改善2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)合并MAFLD大鼠的肝损伤及糖脂代谢,其机制可能与调控PINK1/Parkin线粒体自噬通路、恢复PINK1、Parkin、LC3-II、Beclin1蛋白表达及下调p62蛋白有关
[48]。加味大柴胡汤不仅能改善肝郁脾虚证候,降低体质量与血脂水平,减轻氧化应激及炎症反应,促进线粒体功能修复,还可抑制下丘脑-垂体-肾上腺轴过度亢进,进而改善胰岛素抵抗状态
[49]。二至丸由墨旱莲、女贞子两味药组成。《饲鹤亭集方》云:“二至丸,益肝阴,补肾精,暖腰膝,壮筋骨,调阴阳,乌须发。莫谓价廉,其功实大。”罗贝贝等
[50]发现,二至丸上调PINK1、Parkin、Beclin1、LC3-II、转铁蛋白受体1(transferrin receptor 1,TFR1)、铁蛋白重链1(ferritin heavy chain 1,FTH1)、谷胱甘肽过氧化物酶4(glutathione peroxidase 4,GPX4)蛋白及mRNA表达,下调Tomm20、p62、长链脂酰辅酶A合成酶4(acyl-CoA synthetase long-chain family member 4,ACSL4)蛋白。其机制可能是通过PINK1/Parkin线粒体自噬途径,缓解铁死亡,减轻脂质堆积,改善脂代谢紊乱及氧化应激,从而改善MAFLD。苓桂术甘汤具有抗炎、抗氧化、调节肝脏脂代谢、调节自噬等作用
[51]。武锐等
[52]发现,苓桂术甘汤可上调PINK1、Parkin、LC3Ⅱ、Beclin1,下调p62,且能降低线粒体特异性标志物Tomm20、细胞色素c氧化酶亚基4(cytochrome c oxidase subunit 4,COXⅣ)、电压依赖性阴离子通道蛋白1(voltage-dependent anion channel 1,VDAC1)的表达,促进受损线粒体降解,缓解MASH小鼠炎症和氧化应激。
理中汤、扶脾柔肝方、柔肝化纤颗粒则基于MAFLD肝纤维化阶段线粒体过度自噬的病理特点,调控PINK1/Parkin通路发挥治疗作用。PINK1和Parkin的相互作用对线粒体自噬的启动与调控十分关键,适度自噬对细胞具有即时保护作用,近期研究表明,线粒体自噬增多或许会损害细胞的能量代谢,从长远来看可能是有害的,抑制PINK1/Parkin介导的线粒体过度自噬可能对细胞起到保护作用。理中汤由人参、白术、干姜、炙甘草四味药组成,具有温中散寒、健脾补气的功效。孙东琪等
[53]证实,MAFLD大鼠的PINK1/Parkin自噬通路相关蛋白表达水平下降,理中汤干预后,上述各项指标均有好转。祛痰活血方能上调肝细胞PINK1、Parkin表达,从而缓解炎症、减少脂质沉积,发挥MASH治疗作用
[54]。安祯祥等
[55]以肝纤维化大鼠为模型,探讨扶脾柔肝方及其拆方对MAFLD的作用机制,研究表明,扶脾柔肝方及其拆方均能减轻大鼠肝纤维化程度,减少胶原沉积,改善肝功能及肝组织超微结构,且能下调上述线粒体自噬相关分子的表达以抑制过度线粒体自噬,其中全方疗效最佳,表明其抗肝纤维化机制与PINK1/Parkin通路相关的线粒体自噬有关。PINK1/Parkin通路是肝纤维化的关键通路,在线粒体自噬过程中发挥重要作用。柔肝化纤颗粒可抑制miR-135a的表达,进而激活叉头框蛋白O1(forkhead box protein O1,FoxO1)/PINK1信号通路,上调FoxO1、PINK1、Parkin、LC3-II,改善线粒体膜电位稳定性,减轻细胞氧化应激损伤、减少Ⅰ/Ⅲ型胶原等细胞外基质沉积及TNF-α、转化生长因子β
1(transforming growth factor Beta 1,TGF-β
1)介导的炎症反应,显著抑制肝星状细胞株HSC-T6的活化进程,发挥抗肝纤维化作用
[56]。
6 小结
MAFLD是全球高发的慢性肝病,PINK1/Parkin介导的线粒体自噬是调控其发生发展的关键靶点,可通过调节脂质沉积、炎症反应、氧化应激及肝纤维化进程参与疾病进程。中医药凭借多组分、多靶点特性,对该通路呈现阶段特异性双向调控:在MAFLD早期脂质沉积阶段,中药上调PINK1、Parkin表达以清除受损线粒体、改善脂质代谢;在肝纤维化阶段则抑制线粒体过度自噬,减轻能量代谢紊乱与炎症损伤,此调控模式与中医“辨证论治”理念高度契合。部分中药还可通过上游AMPK/Sirt1信号轴间接调控PINK1/Parkin通路,提示其存在多通路协同作用的网络调控机制。
现有研究仍存在不足:一是对PINK1/Parkin通路上下游协同调控机制探讨尚不深入,对该通路与其他信号通路的交叉作用,以及与铁死亡、脂自噬等病理过程的相互作用挖掘不充分;二是研究多基于细胞与动物模型,缺乏临床数据支撑;三是中药复方的核心活性成分及配伍协同作用机制尚未明确。未来需结合组学、网络药理学技术解析通路调控靶点,并构建更贴近人体病理特征的模型,开展多中心临床研究,以推动中医药治疗MAFLD的机制研究与临床转化。
甘肃省联合科研基金(25JRRA1211)