中國醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化內(nèi)科 王炳元 趙迎慶

　　肝臟不僅是脂肪酸代謝的重要場所,而且也是調(diào)節(jié)體內(nèi)整個(gè)脂肪酸供應(yīng)的中心,任何影響肝細(xì)胞代謝的因素均可影響這一調(diào)節(jié),導(dǎo)致脂肪酸代謝紊亂,繼而發(fā)生脂肪肝、肝纖維化、甚至發(fā)生肝硬化。影響肝臟對脂肪酸代謝的因素有很多,其機(jī)制也非常復(fù)雜,但氧應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化損傷似乎占據(jù)著非常重要的地位。

　　一、氧應(yīng)激與脂質(zhì)過氧化

　　氧是維持生物機(jī)體活性的一種必需元素,但是分子氧在氧化代謝過程中形成的中間產(chǎn)物--活性氧,如:超氧陰離子自由基(O₂^-)、羥基自由基(·OH)、過氧化氫(H₂O₂)、單線態(tài)氧(¹O2)等,以及在體內(nèi)參與各種自由基形成過程的一些非自由基組分,如HOCl、LOOH等。

　　機(jī)體在生理狀態(tài)下,具有完善的抗氧化機(jī)制,包括超氧化物歧化酶(SOD)等酶類和谷胱甘肽等非酶類活性氧清除劑。但是活性氧與生物膜的磷脂、酶和膜受體相關(guān)的多價(jià)不飽和脂肪酸及核酸等大分子物質(zhì)起脂質(zhì)過氧化反應(yīng),生成過氧化自由基及丙二醛(MDA)和4-hydroxynonenal等過氧化脂質(zhì)(LPO)。結(jié)果使細(xì)胞膜的流動(dòng)性和通透性發(fā)生障礙,引起細(xì)胞功能失調(diào),甚至破裂、死亡。

　　大多數(shù)生物有機(jī)分子都是以單線態(tài)形式存在,氧分子以三線態(tài)形式存在,它們之間一般不發(fā)生反應(yīng),這一點(diǎn)成為生物體在自然界中得以動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定存在的重要原因。金屬離子(尤其是鐵離子)能夠克服自旋能壘,為氧化反應(yīng)的發(fā)生提供低能量路徑,成為氧分子與生物分子之間反應(yīng)的橋梁。

　　由于鐵在大多數(shù)生物體內(nèi)的含量比其它微量元素的總和還多,所以被認(rèn)為是生物體內(nèi)非正常氧自由基產(chǎn)生的主要參與者。機(jī)體內(nèi)鐵儲(chǔ)存過多,無疑更增加了這種可能性。許多研究資料顯示,體內(nèi)鐵的營養(yǎng)和代謝狀況不但與許多疾病的發(fā)生、發(fā)展關(guān)系密切,而且與許多外來化合物的生物毒性有關(guān)。

　　二、肝細(xì)胞對鐵的代謝

　　體內(nèi)鐵的吸收和排泄保持著動(dòng)態(tài)平衡。轉(zhuǎn)鐵蛋白(Tf)、轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TfR)、鐵蛋白等是參與鐵代謝的主要蛋白;肝臟是體內(nèi)鐵代謝的重要器官,也是體內(nèi)最大的貯鐵器官,肝細(xì)胞是循環(huán)Tf的主要來源,肝臟通過對Tf及TfR的調(diào)節(jié),保持鐵代謝的平衡。

　　TfR通過與Tf特異性結(jié)合介導(dǎo)細(xì)胞對鐵的攝取。細(xì)胞攝鐵的一般機(jī)制是受體介導(dǎo)的內(nèi)吞模式(Receptor mediate endocytosis, RME)。即血漿中結(jié)合有鐵的Tf與細(xì)胞表面的TfR結(jié)合形成復(fù)合體,該部位的細(xì)胞膜內(nèi)陷,將復(fù)合體包裹呈內(nèi)吞小泡,即胞內(nèi)體(endosome),經(jīng)ATP供能使胞內(nèi)體腔內(nèi)pH迅速酸化到5-5.5,這時(shí)Tf攜帶的鐵移至胞內(nèi)體外,脫鐵的Tf與TfR的緊密結(jié)合,該復(fù)合體以一種尚未知曉的方式經(jīng)胞吐作用返回細(xì)胞膜表面,此時(shí)胞外的pH為中性,Tf與TfR的結(jié)合力下降,前者進(jìn)入胞漿進(jìn)行新一輪與鐵及TfR結(jié)合的轉(zhuǎn)運(yùn)循環(huán)。

　　肝細(xì)胞從Tf攝取鐵多以氧化還原模型來解釋:Tf與TfR結(jié)合仍同于RME,此后便不相同。Tf-TfR復(fù)合體成為內(nèi)吞小泡進(jìn)入細(xì)胞以前,還原系統(tǒng)NADH提供質(zhì)子與還原當(dāng)量,鐵氰氧化還原酶在TfR鄰近引起Tf與鐵結(jié)合的解離。3價(jià)鐵還原為2價(jià)鐵,與細(xì)胞膜表面特異性載體結(jié)合轉(zhuǎn)移至胞漿內(nèi),被該處的鐵受體(cytosoliciron acceptor)攝取。

　　在靜止的肝細(xì)胞中約有80%的TfR分布在細(xì)胞內(nèi),其中絕大多數(shù)貯存在胞內(nèi)體,形成內(nèi)源性受體池,僅20%存在于細(xì)胞膜表面,這些TfR與內(nèi)源性受體池內(nèi)的TfR不斷地相互交換,處于動(dòng)態(tài)平衡之中。無論內(nèi)源性或外源性的鐵增加,均可在肝臟沉著。

　　三、肝臟鐵超負(fù)荷的分類和組織學(xué)特征

　　從病因上肝臟鐵過度沉著可分為兩類:一類為肝細(xì)胞內(nèi)沉著,其主要疾病為原發(fā)性血色素沉著癥(primary hemochromatosis),系常染色體隱性遺傳性疾患。該病因腸道鐵吸收過多,導(dǎo)致肝、胰腺和心臟等細(xì)胞內(nèi)鐵過度沉著,引起肝細(xì)胞受損、肝功能異常、肝硬化乃至肝癌、糖尿病或心肌受損,若治療不當(dāng)則預(yù)后較差;其它原發(fā)性病變?nèi)绮《拘愿斡不�、酒精性肝硬化、血管�?nèi)溶血等病變,雖然也能造成肝細(xì)胞內(nèi)鐵含量增加,但程度較輕。另一類為網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)鐵沉著增多,其主要原因?yàn)樵谘�液病、腎功能衰竭等治療過程中反復(fù)大量輸血,導(dǎo)致鐵在肝、脾及骨髓的網(wǎng)狀內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)過度沉著(在肝臟沉著于Kupffer細(xì)胞內(nèi)),也稱繼發(fā)性鐵過度沉著,此類鐵沉著一般不會(huì)造成器官功能損害,故臨床意義不大。

　　Turlin B等在最近的研究中描述了胰島素抵抗相關(guān)的肝臟鐵超負(fù)荷(IR-HIO)的組織學(xué)特征,發(fā)現(xiàn)139例病人中有59.7%呈現(xiàn)脂肪變性,32.4%有炎性細(xì)胞浸潤,67.4%有門脈周圍的纖維化,這部分病人年齡較大、竇狀隙有大量的鐵沉著,脂肪變性和炎性浸潤更嚴(yán)重。說明IR-HIO和遺傳性血色病患者鐵超負(fù)荷在組織學(xué)上有明顯的不同。

　　MacDonald GA等對39例非酒精性脂肪肝患者肝活檢標(biāo)本進(jìn)行研究,測定丙二醛加合物(證明脂質(zhì)過氧化)、肝臟的鐵、炎癥、纖維化、肝儲(chǔ)脂細(xì)胞的活化(α-平滑肌的活性和TGF-beta的表達(dá))和I型膠原的合成等(前膠原α1(I)RNA)。結(jié)果可見,脂質(zhì)過氧化主要發(fā)生在肝小葉的zone 3、負(fù)載有脂肪的肝細(xì)胞中最明顯,纖維化與脂肪變性 (P<0.04)、脂質(zhì)過氧化(P<0.05)和肝臟鐵沉著(P<0.02)等均有關(guān)。

　　實(shí)驗(yàn)證明,長期飲食性鐵超負(fù)荷或注射性鐵超負(fù)荷,均可引起肝組織膠原基因表達(dá)增強(qiáng);鐵劑能明顯促進(jìn)肝匯管區(qū)結(jié)締組織增生,匯管區(qū)范圍擴(kuò)大,膠原形成增多和小葉間靜脈高度擴(kuò)張。丙二醛(MDA)是氧自由基的代謝產(chǎn)物,羥脯氨酸(Hyp)含量的變化代表組織內(nèi)膠原的消長情況。超劑量鐵劑喂養(yǎng)的大鼠,一個(gè)月后不僅血清鐵離子濃度升高(提示肝細(xì)胞內(nèi)自由基產(chǎn)生增加),而且MDA和Hyp的含量也明顯增加。說明鐵超負(fù)荷引起的脂質(zhì)過氧化與肝纖維化之間存在相互聯(lián)系,最終的結(jié)局是發(fā)展為纖維化或肝硬化。

　　四、鐵離子損傷肝細(xì)胞的機(jī)理

　　鐵離子作為一種催化劑與肝細(xì)胞中的有機(jī)化合物結(jié)合,產(chǎn)生有高度反應(yīng)性的羥基,或者和氧結(jié)合產(chǎn)生有高度反應(yīng)作用的超鐵或高鐵粒子,致溶酶體膜和線粒體膜損傷。Sharma等以過量的鐵飼料喂養(yǎng)的動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn),肝內(nèi)鐵含量達(dá)2000～4000μg/g時(shí),可使線粒體電子傳遞失調(diào),微粒體細(xì)胞色素P450、b5選擇性減少、氨基吡啉脫甲級酶活性降低,肝細(xì)胞不規(guī)則壞死。當(dāng)肝內(nèi)鐵含量進(jìn)一步增加(>8000μg/g)則出現(xiàn)肝纖維超微結(jié)構(gòu)的改變。實(shí)驗(yàn)中還發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞生存力下降之前,LPO迅速增加。鐵對肝細(xì)胞膜脂質(zhì)引發(fā)的過氧化損害可使磷脂酶A2活性增強(qiáng),而溶血磷脂的增加可能在細(xì)胞生存力下降中起重要作用。

　　肝臟是人體代謝的樞紐,在物質(zhì)代謝及其它生理活動(dòng)中可產(chǎn)生少量自由基。由于機(jī)體健全的抗氧化系統(tǒng)的存在,一般不會(huì)造成肝細(xì)胞的損傷。但在某些病理狀態(tài)下,肝組織因缺血、缺氧及乙醇和某些肝毒物質(zhì),可致自由基產(chǎn)生增加,缺乏某些微量元素(如硒和鋅等),或銅、鐵的異常沉積等均可導(dǎo)致肝臟抗氧化系統(tǒng)受抑制和(或)慢性消耗,從而造成氧應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化損傷。

　　非酒精性脂肪肝或脂肪性肝炎(NASH)患者,常有血清鐵水平的增加和肝臟鐵染色的陽性。Loguercio C等研究了意大利南部地區(qū)84例經(jīng)臨床和活檢證實(shí)的非酒精性脂肪肝患者,發(fā)現(xiàn)氧應(yīng)激參數(shù)(malonyldialdehyde, 4-hydroxynonenal和總血漿抗氧化劑水平)均增高,90%以上有脂質(zhì)過氧化水平增高。

　　鐵離子誘發(fā)的氧應(yīng)激、脂質(zhì)過氧化損傷等可導(dǎo)致肝小葉內(nèi)炎癥細(xì)胞浸潤及纖維化:MDA可使包括細(xì)胞骨架蛋白在內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián),形成Mallory小體,后者可誘發(fā)自身免疫反應(yīng);4-hydroxynonenal可直接趨化中性粒細(xì)胞,導(dǎo)致炎性細(xì)胞浸潤;脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物本身可激活肝巨噬細(xì)胞和肝星狀細(xì)胞,誘發(fā)肝纖維化;活性氧可刺激花生四烯酸代謝,產(chǎn)生白三烯等類脂質(zhì)以趨化中性粒細(xì)胞;活性氧通過激活轉(zhuǎn)錄因子KB(NF-KB)調(diào)節(jié)參與炎癥應(yīng)答的一些細(xì)胞因子和黏附分子的基因表達(dá),從而啟動(dòng)和擴(kuò)大炎癥反應(yīng)。

　　五、鐵超負(fù)荷與基因多態(tài)性

　　最近的研究認(rèn)為,肝臟內(nèi)鐵超負(fù)荷與基因遺傳的多態(tài)性有關(guān)。Bonkovsky HL等提出肝臟內(nèi)鐵超負(fù)荷與遺傳性血色病相關(guān)基因HFE的突變有關(guān)。在經(jīng)臨床實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)和組織學(xué)最后確認(rèn)的36例NASH高加索人(23例男性)和348例正常高加索人的HFE基因突變對比研究中,有1例NASH患者有C282Y純合子的突變(2.8%),6例為雜合子突變(16.7%),而對照組分別為0%和11.2%。H63D的純合子和雜合子突變在NASH分別為2例(5.6%)和16例(44.4%),對照組分別為2.9% 和 26.4%。雜合狀況比較高(61.1%)而且明顯高于對照組(37.6%,P=0.008)。NASH純合子和雜合子的總突變率(68.5%)也明顯高于對照組(40.5%, P=0.001)。NASH患者年齡和性別在HFE基因突變上無差異,但有H63D的基因突變的男性比女性明顯增高(15/23 vs 3/13, P<0.05),而且有HFE突變的NASH的患者血清鐵、轉(zhuǎn)鐵蛋白飽和度、肝組織鐵染色等均較無突變者明顯增高(P<0.05)。

　　六、MR對鐵超負(fù)荷沉積診斷的意義

　　鐵并不直接產(chǎn)生MR低信號,但它的順磁性作用能明顯地縮短其周圍氫質(zhì)子的T2弛豫時(shí)間,從而產(chǎn)生T2WI低信號。無論原發(fā)或繼發(fā)性肝臟鐵過度沉著,在T2WI均表現(xiàn)為彌漫均勻的低信號。結(jié)合胰腺和脾臟的信號還可區(qū)別不同的疾病,當(dāng)胰腺信號正常而肝、脾信號較低時(shí),應(yīng)考慮為血液系統(tǒng)疾病所致;肝臟低信號而胰腺、脾信號均正常時(shí),多因尿毒癥反復(fù)輸血所致;肝、胰腺信號均低,脾臟信號正常時(shí),多為肝病,脂肪肝、肝硬化或肝癌。應(yīng)用肝臟/肌肉信號強(qiáng)度比、肝臟T2值等與血清鐵或肝組織鐵含量進(jìn)行相關(guān)性研究表明,MR在定量方面有一定的意義。是目前較為理想的無創(chuàng)傷性檢查方法,可用于追蹤觀察和評價(jià)預(yù)后。
　　Lwakatare F等使用超磁性氧化鐵(SPIO)增強(qiáng)MRI檢查,分析T2-加權(quán)快速低角度發(fā)射(FLASH)序列和T2-加權(quán)渦輪旋轉(zhuǎn)回聲序列(TSE),計(jì)算正常肝臟實(shí)質(zhì)和損傷強(qiáng)度信號損失的百分比。結(jié)果所有脂肪肝損害都展現(xiàn)不同程度的SPIO攝取,同時(shí)有T2-加權(quán)序列上信號強(qiáng)度的明顯降低,SPIO增強(qiáng)后損傷處信號強(qiáng)度損失的百分比遠(yuǎn)高于正常肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞,提示局灶性脂肪肝損害SPIO的高攝取超過正常的肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞。

　　七、目前清除氧自由基的方法

　　牛黃酸具有抗氧自由基、穩(wěn)定生物膜系統(tǒng)和抗纖維化的作用;精氨酸可作為NO的供體,能增加細(xì)胞內(nèi)NO的含量,拮抗某些生長因子的促細(xì)胞增生作用。實(shí)驗(yàn)表明,牛黃酸和精氨酸具有明顯降低血清鐵離子濃度的作用。提示這兩種氨基酸能促進(jìn)體內(nèi)鐵代謝和降低血清鐵離子濃度,抑制Hyp增加的作用。

　　維生素E能抑制LP作用且能較好地維持鐵負(fù)荷鼠肝細(xì)胞的生存力和超微結(jié)構(gòu)。Omara的研究發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)鐵貯積和肝重增加的同時(shí),維生素E的貯存減少。若每周一次皮下注射(20mg/kg鼠),可阻止鐵誘導(dǎo)的肝損害和ALT釋放。維生素E的治療并不影響鐵貯存和肝重,其保護(hù)作用不是通過增加鐵的排除,而是與它的抗氧化性能有關(guān),并能抑制鐵催化的脂肪酸的非酶性自動(dòng)氧化。另一項(xiàng)研究表明,高鐵喂養(yǎng)組肝臟非血紅素鐵含量明顯升高,肝臟脂質(zhì)過氧化水平明顯高于對照組;同時(shí)喂養(yǎng)維生素E和β-胡蘿卜素者,肝臟脂質(zhì)過氧化水平明顯低于對照組。說明維生素E和β-胡蘿卜素均有調(diào)節(jié)脂質(zhì)過氧化的作用,減輕體內(nèi)氧化應(yīng)急狀態(tài)。

　　Brown發(fā)現(xiàn)NO具有抑制過氧化氫酶活性的作用,Schropoulous報(bào)道NO和O₂^-的衍生物ONOO-可通過對超氧化物歧化酶(SOD)進(jìn)行共價(jià)修飾而抑制其活性。外源性NO能夠降低肝臟苯氨羥化酶(AH)的活性和細(xì)胞色素P450的含量。