AMP依賴的蛋白激酶調節脂質積累治療非酒精性脂肪肝病的治療研究進展

孫鵬帥 朱峰 鄭麗紅 王海強

1黑龍江中醫藥大學第一臨床醫學院（哈爾濱 150040）；2黑龍江中醫藥大學（哈爾濱 150040）；3黑龍江中醫藥大學附屬第四醫院消化內科（哈爾濱 150001）；4黑龍江中醫藥大學附屬第一醫院消化二科（哈爾濱 150040）

非酒精性脂肪肝?。∟AFLD）作為連續進展的代謝相關性肝病，也是慢性肝病最主要的患病原因［1］。世界上約有25%成年人患有NAFLD，且接近10%患者會出現相關肝病進展。非酒精性脂肪肝病已經對全球的公共健康衛生與醫療帶來了巨大挑戰［2］。目前對于非酒精性肝病的發病機制尚不明確，這些機制包括脂代謝異常、胰島素抵抗、線粒體應激、炎癥因子、腸道菌群等“多重打擊”。其中脂代謝異常在NAFLD中扮演重要角色，肝臟作為脂質穩態的主要調節者，負責協調脂肪酸攝取、合成和氧化分解、脂質輸出和再分配［3］。當肝臟發生損害后，首先會出現脂代謝紊亂誘發脂質積累，隨后會繼發胰島素抵抗、線粒體應激以及炎癥分子的釋放等相關反應［4］。由于非酒精性脂肪肝病疾病的復雜性，目前FDA 批準有效藥物作為NAFLD 的治療藥物較少，NAFLD 的治療手段需要完善［2，5］。

1 NAFLD中的脂質積累異常相關作用機制

脂質積累是NAFLD 發病與進展的最主要病因之一［5］。脂質積累導致脂肪變性過程的發生，同時產生脂毒性物質造成了肝細胞的損傷［6-7］。在脂質代謝紊亂的背景下，脂肪積累導致相應信號分子的激活，隨后發展為胰島素抵抗和肝脂肪變性［8］。動物實驗表明［9］，由于脂肪積累，肝臟炎癥標志物與內臟脂肪在一定程度上存在相關性，且肝炎的發生是由內臟脂肪積累所介導。由于脂質積累與NAFLD 中的其他機制，氧化應激，炎癥反應，胰島素抵抗相互作用，導致脂毒性物質合成加劇，脂毒性物質積累后會通過其他途徑會進一步加劇NAFLD 疾病發生與進展［10-11］。脂毒性物質對NAFLD 疾病影響主要集中于肝內及肝腸軸兩部分。根據脂毒性物質的不同進而通過炎癥，肝星狀細胞等加重肝臟損害形成惡性循環［12］。脂毒性物質使腸道通透性發生改變，引起腸道內菌群移位最終導致腸道細菌進入肝細胞中引起損傷，加速了疾病的發展過程［13］。

所以尋找相關信號通路的靶向藥物改善NAFLD脂質積累對治療NAFLD 有著重大意義，單磷酸腺苷激活的原蛋白激酶（AMPK）相關信號通路能夠從多途徑影響脂質積累，減輕脂質積累負擔，為治療NAFLD 提供了可能。

2 AMPK 通過改善脂質積累治療NAFLD的相關機制

2.1 AMPK 結構 AMPK 作為蛋白激酶家族中的一種，其分子結構是由3 個亞基構成的復合體結構，即α亞基，β亞基與γ亞基。其中，α亞基由α1、α2 構成，β 亞基由β1、β2 構成，γ 亞基由γ1、γ2 和γ3 構成［14］。根據亞基的編碼基因不同，AMPK 分子的啟動方式、活化程度與異構體的結構具有相關性。在AMPK 分子中α 亞基主要為催化基因，作為上游啟動分子的結合位點調控AMPK 激活方式。β 亞基和為γ 亞基為調節亞基，此外β 亞基還具有連接功能。β-亞基C 端結構域（β-CTD）與α-CTD 和γ 亞基相互作用，構成復合物的核心。γ 亞基可以通過與ATP16 競爭AMP/ADP 的相應位點來感知能量變化，并與上游分子對α 亞基的激酶結構域進行調節，使其變為磷酸化狀態［15-16］。γ 亞基中包含的四個重復基因序列，其配體突變多與代謝性相關疾病存在相關性。

2.2 AMPK 及其相關信號通路對NAFLD 脂質積累的調控作用

2.2.1 AMPK 對NAFLD 脂質代謝的調控作用 AMPK 與其信號通路對細胞正常的生理功能發揮著重要調控作用，作為維持能量穩態和營養代謝的穩態傳感器，其發揮作用以及激活途徑主要依賴與對AMP 與ADP 的比值感知［17-18］。當AMPK 激活后，其可通過上下游信號通路調節基礎物質代謝、自噬、線粒體發生與細胞生長。AMPK 對NAFLD 患者的脂質代謝調節包括對脂肪積累的改善和脂毒性物質的清除兩大方面。首先AMPK 能夠通過限速酶和脂肪合成酶減輕脂肪積累，抑制脂肪合成，加強脂肪分解改善脂肪積累，從而調控NAFLD 脂質代謝的穩態［19］。另外AMPK 也可通過調節其下游基因表達，調控脂肪合成相關基因表達，減少對脂質的合成。AMPK 通過直接間接保護線粒體穩態和調節氧化還原反應增強對脂質的氧化分解，促進β-氧化（FAO）的發生。AMPK 在激活后可通過自噬予以清除，恢復NAFLD 患者的脂質代謝穩態，防止疾病相關進展的發生。

2.2.2 AMPK改善脂肪的合成與分解機制 AMPK激活后抑制頭部脂肪（DNL）的合成減少脂肪積累，改善NAFLD 的脂代謝情況。DNL 信號通路在儲存脂肪分子過程中還經乙酰輔酶A 羧化酶（ACC）催化，且受到固醇調節元件結合蛋白1c（SREBP1c）表達的影響［3，20］。AMPK 對DNL 的合成的抑制作用，主要調控ACC 酶來抑制DNL 的生成。當AMPK 相關酶激活后可以通過AMPK—乙酰輔酶A 羧化酶1 （ACC1）通路通過抑制乙酰輔酶A 轉化為丙二酰輔酶抑制DNL 的生成，調節脂肪堆積。當AMPK 激活后可直接影響AMPK-SREBP1c 信號通路，影響SREBP-1c 的活性，SREBP-1c 與多種脂肪酶的合成直接相關，包括ACC1。AMPK激活后可抑制SREBP1c活性，從而恢復對ACC1的磷酸化，從而抑制肝臟對TG 和膽固醇的轉化與生成［18，21］。CHEN 等［22］實驗表明，通過抑制AMPK-ACC 通路活性，會增加脂肪積累導致NAFLD 疾病進展。

AMPK 激活后能夠促進β-氧化和脂肪分解。線粒體β-氧化［23］作為脂質代謝氧化的一部分，其中部分脂肪酸分子需要借助CPT1 相關酶在線粒體膜上完成。而CPT1 的活性直接影響了線粒體β-氧化的進程。當AMPK 被激活后，可作用于ACC2 蛋白上，通過AMPK-ACC2 途徑抑制ACC2 的表達，而CPTA1 作為ACC2 的下游分子，當ACC2受抑制后，同樣可以使丙二酰輔酶ɑ（MCD）減少。MCD 既是脂肪酸合成的前體，也是CPT1 的變構抑制劑［24］，MCD 減少后CPT1 活性上升，從而增加對脂肪的氧化分解，減少脂肪積累對NAFLD 造成的損害，起到防治作用（圖1）。

圖1 AMPK 減少NAFLD 脂質積累相關機制Fig.1 Mechanisms of AMPK reducing lipid accumulation in NAFLD

2.2.3 AMPK 清除脂毒性物質改善脂質積累機制 研究［25］證明肝臟自噬在脂質代謝中起著關鍵作用，自噬缺乏會引起肝臟脂肪變性的加重。雷帕霉素靶蛋白（mTOR）作為磷酸肌醇3-激酶（PI3K）相關激酶家族成員，與多種蛋白相互作用形成兩個功能和生化成分不同的復合物，即mTOR復合物1（mTORC1）和mTOR 復合物2 （mTORC2），它們在控制細胞生長、代謝、自噬方面有著重要作用。SHI等［26］證實AMPK-mTOR信號通路通過影響自噬在非酒精性脂肪病發揮了積極作用，當應用AMPK-mTOR 受體抑制時，觀察到肝臟脂肪積累和脂肪變性加劇。AMPK 激活后通過AMPK-mTOR受體增加自噬小體與溶酶體的產生增加自噬發生，選擇性對脂毒性物質進行清除。當AMPK 激活后可直接作用在mTOR 受體Ser722 和Ser792 膜蛋白中抑制mTOR 受體活性，也可通過蛋白復合體（TSC2）間接抑制mTORC1 的活性，使其自噬底物ULK1（絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶 ）升高，當ULK1酶活性升高后，其會招募beclin-1與3類和相應激酶（PI3KC3）相互作用，生成PI3，4，5-磷酸來實現自噬體的激活。此外AMPK可誘導自噬體相關蛋白ATG表達升高，促進自噬小體生成。另一方面TFEB（調控溶酶體的關鍵轉錄因子）受到mTOR受體的調控，當mTOR 受體被抑制后使得TFEB 表達升高，促進溶酶體的形成。兩者融合形成自噬溶酶體，完成對脂毒性物質（LDS）的清除［27-28］。通過激活AMPK 相關信號通路增加自噬，減少脂毒性物質積累對NAFLD 造成的損傷，控制繼發的炎癥反應和胰島素抵抗的加重，阻礙疾病的后續發展（圖1）。

3 AMPK 通過調節脂質積累治療NAFLD的相關藥物研究進展

3.1 AMPK 改善脂肪的合成與分解治療研究進展 AMPK 在改善脂肪積累，可通過抑制乙酰輔酶A 羧化酶（ACC）家族相關酶活性控制脂肪合成速率，加速脂肪氧化分解來改善機體的脂肪積累。經實驗［29］證實由HFD 誘導的NAFLD 大鼠模型中，維生素E 聯合有氧運動可以激活AMPK-ACC、AMPK-SREBP-1C-ACC、AMPK-ACC-CPT1 通路減少甘油三酯合成，減輕脂肪堆積，減少氧化應激反應治療NAFLD。通過小鼠實驗及細胞實驗［30］表明CoQ10 可以通過AMPK-ACC1 通路減少脂肪合成，并通過AMPK-ACC2-CPT1 通路增加脂肪氧化分解調節脂質代謝。另外基因治療也可能成為AMPK 相關治療潛在的治療方式，據報道，嘌呤能受體（P2Y2R）的激活可促進肥胖小鼠脂肪組織的脂肪形成和血脂異常，當敲除P2Y2R 后可激活AMPK 相關信號通路使CPT1 表達上升，促進脂肪的氧化分解［31］。負責煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）生物合成的煙酰胺磷酸核糖基轉移酶（NAMPT）在細胞代謝中具有調節作用，當敲除（NAMPT）相關基因后，發現HePG2 細胞脂質積累升高，而AMPK 表達降低，SREBP-1c 和ACC 表達升高，提示NAMPT 在保護NAFLD 中可能通過參與AMPK-ACC 相關通路實現抑制DNL 合成減少脂質積累的作用，即NAMPT 可作為AMPK-ACC 通路的激活劑治療NAFLD［32］。

中藥活性成分提?。?3］中發現黃連提取成分小檗堿能夠激活AMPK-ACC、AMPK-SREBP-1C-ACC、AMPK-ACC-CPT1 通路，增加p-AMPK、CTP1、p-ACC的表達，減少脂肪合成，促進脂肪分解。另有黃酮類提取物、異槲皮素、淫羊藿素等天然中藥成分，都可通過AMPK-ACC 相關信號通路改善脂質積累［34-35］。值得注意的是目前大量用于我國臨床中的保肝藥物異水飛薊賓，也被證實在TO901317 誘導的HepG2 脂肪變性的細胞中能夠通過AMPKSREBP-1C-ACC相關通路，降低FFAs誘導的HepG2細胞中的TG 水平，改善脂肪變性和脂質積累［36］。中藥方劑可以改善脂質代謝積累，高脂飲食誘導的小鼠體內實驗和HepG2 細胞中實驗已證實柴胡理中湯、苓桂術甘湯等可以通過AMPK-ACC 途徑減少脂質的合成［37-38］。且四妙散，參苓白術散也存在類似的作用機制。

3.2 AMPK 清除脂毒性物質改善脂質積累治療NAFLD 相關藥物研究進展 AMPK 通過激活AMPK-mTOR 細胞通路、提高ULK1 相關自噬底物清除脂毒性物質。SGLT2 抑制劑目前被廣泛應用于臨床治療糖尿病以及NAFLD 的治療中［1］，SGLT2 抑制劑被認為能夠減輕肝細胞損傷改善NAFLD。Empagliflozin 是一種SGLT2 抑制劑，經小鼠實驗證實［39］其可增加通過AMPK-mTOR 信號通路顯著增強肝巨噬細胞的自噬，小鼠AMPK-mTOR自噬通路被阻斷后，發現Empagliflozin 對肝損傷無幫助，提示Empagliflozn 通過AMPK-mTOR 增加自噬，減少肝損傷。經Ajay Krishnan U等實驗證實［40］，AMPK激活劑5-aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-D呋喃核糖苷（AICAR）對NAFLD 治療作用是通過AMPK-mTOR串擾而實現。最新研究指出［41］運用鎂補充劑治療NAFLD 的作用機制也與AMPK-mTOR相關信號分子有關，研究結果表明補充鎂通過激活AMPK-mTOR 通路激活自噬來減少肝細胞中的脂質沉積。GLP-1 受體激動劑，目前廣泛用于對于糖尿病患者的治療中，其也在治療NAFLD 中顯示了重要的作用［3］。利拉魯肽作為GLP-1 受體激動劑，可通過AMPK-mTOR 途徑上調自噬以減少脂質過度積聚達到治療目的［42］。

中藥活性物質五味子乙素（SCH-B）經實驗［43］證實可通過刺激AMPK-mTOR-ULK1 通路增加自噬通量，清除脂毒性物質，保護肝細胞。此外SCH-B 還可以通過激活AMPK-CTP1 相關通路激活對FAO 速率關鍵影響相關酶類，促進FAO 發生。中藥復方康止泰顆粒已在臨床中證明其可有效治療NAFLD 疾病，但其作用機制目前不清。經體內體外實驗證實［44］復方康止泰膠囊治療NAFLD 一種途徑為通過AMPK-mTOR 減輕脂毒性物質聚集，改善脂肪變性和脂肪積累。

4 展望與挑戰

NAFLD 因其疾病的復雜性目前在臨床治療藥物手段較少，而造成NAFLD 的“多重打擊”、致使疾病發展的主要原因就是脂質代謝異常而造成的脂質堆積。經多種細胞與動物實驗中證實，激活AMPK 相關通路可以改善NAFLD 的肝臟損傷，減少疾病后續進展。這使得AMPK成為了對于NAFLD的潛在的治療靶點。除了對脂質代謝的調控影響外，AMPK 也可通過抗炎及胰島素抵抗對NAFLD起到治療作用。最后對于AMPK 的研究應當在準備充分后進入臨床實驗，觀察其對于NAFLD 患者的治療效果差異，以此更好的為NAFLD 的治療提供指導作用。

【Author contributions】The following statements specify the contributions made by each author of this review article.SUN Pengshuai was responsible for conceptualizing and drafting the initial manuscript.ZHU Feng conducted the comprehensive literature search.ZHENG Lihong contributed to the analysis and interpretation of the collected literature.WANG Haiqiang played a significant role in revising the manuscript critically for important intellectual content.All authors read and approved the final manuscript as submitted.

【Conflict of interest】The authors declare no conflict of interest.