脂肪肝的影响因素

脂肪肝是以肝脏脂肪样变性为主要的病理改变。不论是营养过剩,还是酒精性、中毒性、化学性等原因,其病理所见大致相同:肝大呈弥漫性,色泽较苍白或带灰黄色,表面光滑,质地柔软,边缘圆钝,切面微带油光;镜检见肝细胞肿大,充盈着脂肪颗粒,脂肪球大者可将细胞核推向一边,数个脂肪肝球的肝细胞可破裂,形成脂肪囊肿,囊肿破裂后引起炎症反应。脂肪消失后,仍可遗留局灶性淋巴细胞浸润及纤维化。脂肪肝是脂肪在肝细胞内的过多积聚,这种变化是肝脏对损伤产生的最常见的反应。

肝脏是脂质代谢的中心器官,从食物中吸收以及由乳糜微粒或脂肪细胞释放入血的游离脂肪酸(FFA)构成了一个小的可迅速被利用的脂池,而且由此可为空腹动物提供机体所需的全部能量。一些FFA通过肝脏摄取,并与肝脏合成的一部分脂肪酸共同构成肝内的脂池,其中少部分在肝内被氧化成CO2,而大多数则被迅速掺入到合成脂中去(如三酰甘油、磷脂、糖酯及胆固醇酯)。这些合成脂部分进入缓用脂池,即由细胞的结构脂和储存脂所构成,大部分三酰甘油则进入一个用于脂蛋白合成的活动脂池,在那儿它们与特异的载脂蛋白结合,合成后的脂蛋白(如极低密度脂蛋白)被分泌入血浆。肝脏对脂肪降解也起作用(如低密度脂蛋白和乳糜微粒残余物)。

当肝内脂肪积累超过肝脏正常重量的5%时则为脂肪肝。在大脂滴型脂肪肝中,大的脂肪滴充满肝细胞,使细胞核向周边移位,显微镜下观察肝细胞呈脂肪细胞样,肝内脂质积聚通常是三酰甘油,这是因为肝内所有的脂肪酸构成的脂中三酰甘油的转化率最高。肝脏从脂肪组织和食物中摄取FFA无限制性,但肝细胞通过氧化作用,脂化作用及极低密度脂蛋白的分泌代谢FFA有限制性。

在小脂滴型脂肪肝中,小的脂滴在肝内积聚,细胞呈泡沫样,细胞核居中。三酰甘油在细胞器(如内质网)中积聚,表明存在广泛的代谢障碍。由于线粒体的损伤阻碍了FFA的氧化及极低密度脂蛋白分泌所必需的载脂蛋白的合成受抑制,导致了三酰甘油的积聚。

在磷脂沉积症中,磷脂的积聚与服用一些药物(如胺碘酮)有关。肝细胞肿大,呈泡沫样,肝细胞内脂滴是三酰甘油合成和脂蛋白分泌两者之间失去平衡所致。肝细胞内脂滴的大小取决于脂肪堆积的程度和时间,急性妊娠期脂肪肝、Rop综合征的脂滴较小,酒精性脂肪肝、糖尿病并发肥胖症的脂滴较大。较小的脂滴可融合成较大的脂滴,细胞核因而常偏一边,大的脂滴又可融合成微脂囊肿,后者破裂的其类脂质被巨噬细胞吞噬或成为脂肪肉芽肿。由于肝细胞被脂滴所占,肝窦受压,阻力增加,可引起肝门静脉高压。

乙醇、糖尿病、肥胖症所致的脂肪肝,其脂肪沉积首先发生于小叶中央区即肝腺泡的3区,以后弥漫分布。蛋白质能量不足等疾病,其脂肪沉积首先发生于周边区,即肝腺泡的1区。脂肪沉积可为局部性,亦可限于1叶,甚或满布于全肝,三酰甘油的含量可达正常的5～6倍。肉眼可见肝大,外观和剖面均呈淡黄色。光镜下肝细胞充满脂滴。除酒精性脂肪肝其脂滴下有胶原沉积,汇管区呈星状增大,可发展为汇管区纤维化、肝硬化外,其余疾病的脂肪肝不发展为肝硬化。肝脏弥漫性的脂肪变常呈区带性分布,而且与许多临床上所见的疾病有关。在发达国家,酗酒、肥胖、糖尿病是大脂滴型脂肪肝最常见的原因,其他原因包括营养不良(尤其是伴Kwashiorkor病的儿童进食蛋白质缺乏饮食),先天性代谢紊乱(糖原、半乳糖、酪氨酸或高半胱氨酸),药物(如皮质激素)及伴发热的系统性疾病。小脂肪滴型脂肪肝可发生于妊娠急性脂肪肝、Reye综合征、一些肝脏毒性药物(丙戊酸、四环素、水杨酸盐)中毒及先天性代谢缺陷(如尿素循环酶缺乏或FFA在线粒体中的氧化障碍)。

局灶性脂肪肝很少见,对它的了解也不够。这种脂肪变呈结节性,而且常位于肝包膜下,在超声或CT下,呈多发性占位特征病变。在肥胖或酒精性肝病患者中,这种局灶性脂肪变很常见。

肝脏中三酰甘油的堆积是由于从FFA合成过多或以极低密度脂蛋白方式从肝细胞中输出减少所致。三酰甘油合成的增加可能与FFA的运输增加或来源增加(从食物或脂肪组织代谢),乙酰辅酶A合成增加或FFA在肝脏氧化减少有关。三酰甘油的清除降低,与载脂蛋白、磷脂及胆固醇结合减少,导致极低密度脂蛋白分泌减少。

与脂肪肝发病有关的几种可能的机制,既可单独作用,也可共同发挥作用。在肥胖症中,来源于饮食或从脂肪组织中动员的脂肪增加,FFA氧化降低可能与四氯化碳、黄磷、缺氧及某些维生素缺乏(如烟酸、维生素B2及泛酸)引起的脂肪肝有关。脂蛋白产生或分泌受阻常常是三酰甘油在肝脏中积聚的主要原因,而载脂蛋白合成降低是几种中毒性脂肪肝和蛋白质-热量营养不良性脂肪肝的最主要的发病因素,蛋白质合成的中毒性抑制,通过mRNA合成或翻译的抑制导致脂肪肝。

在小脂滴型脂肪肝中,三酰甘油、FFA、胆固醇及磷脂以小脂滴形式在亚细胞器中积聚,虽然不同原因引起的病理及临床特征在某种程度上相一致,但基本致病机制不清,其生化基础可能是线粒体氧化途径的破坏,抑制FFA的氧化及极低密度脂蛋白装配所需的脂蛋白的合成。

脂肪肝也可由其他中性脂肪的积聚而形成,在Wolman病及胆固醇酯贮积症中可发现脂肪及胆固醇(偏振显微镜下的菱形双折射结晶),小到中等的脂肪空泡。在Niemann-Pick病中可见肝细胞及库普弗(Kupffer)细胞中神经鞘磷脂的堆积,细胞呈泡沫样。

当脂质堆积明显时,肉眼观肝增大,表面平滑且苍白。显微镜下观,肝脏总体结构可正常,三酰甘油沉积并相互融合形成大的脂滴而将细胞核推至周边。在典型的病例中,如酒精性脂肪变性,肝细胞内充满脂肪空泡,将细胞核推至周边,肝细胞外形像大的脂肪细胞。在小脂滴型脂肪变性,内质网及未融合的次级溶酶体内可见小的脂滴,肝细胞胞质呈泡沫样,胞核位于中央。肝毒性物质主要影响蛋白质的合成,蛋白质营养不良导致的肝内脂质聚集主要发生在1带(外周),小脂滴型肝内脂质聚集主要发生于3带(中央)。总之,脂肪肝的发病机制至今尚未十分明确,但下列因素可能起一定的作用。

(一)脂肪代谢异常

食物脂肪经水解酶消化后,其乳糜微粒(主要成分是三酰甘油)被小肠上皮吸收入血。入血的乳糜微粒有3条去路:一是分解后作为肌肉活动的能源;二是储存在脂肪组织作为潜在能源;三是转运至肝脏进行代谢。转运至肝脏的三酰甘油与载脂蛋白结合成极低密度脂蛋白(VLDL)颗粒泌入血液。如果三酰甘油产生量多,或极低密度脂蛋白量少,造成三酰甘油在肝内堆积,而形成脂肪肝。其关键的障碍主要发生在以下步骤:①游离脂肪酸输送入肝增多;②肝合成游离脂肪酸或由糖类合成三酰甘油增加;③脂肪酸在肝线粒体β氧化减少;④极低密度脂蛋白合成减少,三酰甘油转运障碍。

(二)激素影响

雌激素、皮质醇、生长激素、胰高血糖素、胰岛素及胰岛素样生长因子等,可能通过改变能量代谢来源,促使胆固醇(CHO)转成脂肪、产生FFA、抑制脂肪酸氧化、减少膜磷脂组成、增加对致病因素敏感性等诱发脂肪肝形成。业已证明,激素及其伴随的营养状态的改变,可使肝脂肪生成酶基因表达显著高于脂肪组织,这是组织特异性反应决定的。

(三)环境因素

饮食、营养状态、食物污染及乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)感染等因素与脂肪肝及其并发脂肪性肝炎、肝硬化有关,约30%的丙型肝炎有大滴型肝脂变。脂变程度与丙型肝炎组织学进展无关,即使HCV混合HBV感染,肝脂肪变性也无明显差别。Carreau等认为,HCV与乙醇对酒精性肝炎(ALD)的发展仅是添加而不是相乘促进关系。1986年Lieber-Decarli建立含乙醇(占热量36%)流质饮食诱发鼠脂肪肝模型,已证明营养成分的质及其组成比例有辅助致病作用。低蛋白、鱼油和富含亚油酸的玉米油均易诱发脂肪肝伴炎症和纤维化。CHO可明显增加乙醇代谢速率,而蛋白质和脂肪缺乏此作用,鼠喂饲乙醇加不同量CHO,观察到血乙醇水平和脂肪肝程度在低CHO组最高,高CHO组却相反。

(四)遗传因素

肥胖和糖尿病的脂肪肝大多为可逆性,但如并发基底膜胶原沉着及微血管病变则例外。遗传因素参与后者的致病,常见于HLA-DR4、B8和B15表型者。ALD是多基因遗传性疾病,乙醇脱氢酶(ADH)、细胞色素P4502E1(CYP2E1)或称微粒体乙醇氧化系(MEOS)、醛脱氢酶(ALDH)均有遗传多态性。当存在高活性ADH同工酶、高活性CYP2E1或低活性ALDH时,可致乙醛产生率增加而氧化率减退。亚洲人ADH12/ADH12基因型频率在嗜酒者明显高于正常人,而ADH12/ADH22频率在肝硬化者明显高于非肝硬化者。ADH22等位基因的频率在嗜酒者低于非嗜酒者,ADH22基因纯合子或杂合子者不善饮,大量酗酒者多见于ADH12基因杂合子,肝硬化者ADH12/ADH22杂合子明显较ADH12/ADH12纯合子为低。此外,肝硬化也见HLAB8、BW40、B13、A2、DR3和DR2检出率增加。

(五)氧应激及脂质过氧化损伤

促氧化物增多和抗氧化物减少的氧应激,可致来自分子氧的游离基或反应性氧(ROS)产生增加,ROS与多价不饱和脂肪酸起脂质过氧化反应生成过氧化脂质(LPO)。乙醇、缺血再灌注、胆淤及铁、铜等许多伴有ROS代谢物的药物,均可通过氧应激作为重要的发病机制。ROS可通过传递电子直接氧化细胞大分子物质,造成脂质、蛋白质、CHO及核酸等氧化或再氧化损害,破坏细胞功能及完整性。LPO不仅使内源性ROS增加,毒性增强,且可抑制抗氧化系,增加对外源性过氧化物毒害的敏感性。再生肝的脂肪肝中,LPO可反映其三酰甘油蓄积改变。LPO可诱使中性白细胞对脂质的趋化产生炎性浸润,还可激活库普弗细胞和Ito细胞促进肝纤维化。笔者通过高脂饮食和(或)乙醇、四氯化碳(CCl4)性大鼠肝损伤模型研究发现,肝内脂肪本身与贮脂细胞激活及肝胶原蛋白含量之间并无相关性,但其可通过增强乙醇、四氯化碳(CCl4)等对肝脏的脂质过氧化反应,促进肝纤维化的发生。

Nanji和Bonkovsky等的实验研究均显示,脂质过氧化反应可能是脂肪肝诱发脂肪性肝炎和肝纤维化的重要机制。

(六)免疫反应

1.新抗原的表达 LPO诱使膜蛋白变异,乙醛与异常肝蛋白和酶共价结合形成醛加合物。Mallory小体具抗原性,HLA-Ⅰ在肝细胞、内皮细胞、库普弗细胞和Ito细胞表达,HLA-Ⅱ在肝窦内皮细胞、小动脉和中央静脉内皮表达等。

2.淋巴细胞表型 脂肪肝肝组织内淋巴细胞数量明显减少,CD4/CD8,CD56/CD8和CD25/CD2均见升高。嗜酒者和AH的周围血淋巴细胞常表现CD8减少,CD4和CD4/CD8增高,但也有CD4和CD8均减少者,乙醇对体外淋巴细胞兴奋呈抑制作用。

3.体液抗体 非酒精性肝病抗新抗原的抗体主要是Ig M类,而酒精性肝病则主要是Ig A类。无论是酒精性还是非酒精性,均可见窦周Ig A沉着,但酒精性肝病的ALD呈特征性沿肝窦连续型Ig A沉积。脂肪肝时,血清Ig A升高仅见于ALD,但肝硬化不论其病因如何,Ig A均见升高。

4.细胞因子相关性损害 淋巴细胞和其他细胞(包括肝细胞)之间的联络需各种非依赖性附加因子,其中最重要又最具特征的为细胞间黏附分子-1(ICAM-1;CD54),大多数T细胞反应需通过ICAM-1与存在于白细胞的淋巴细胞功能伴随的抗原-1(LFA-1)相互作用。ALD的脂肪肝肝细胞未见ICAM-1表达增加,血清可溶性ICAM-1大致正常,但AH的ICAM-1表达增加与肝细胞损害及炎症程度明显相关。ICAM-1的表达增加与IFN-γ、TNF、IL-1、IL-6及IL-8等促炎症细胞因子的向上调节有关,这种调节可能通过改变蛋白激酶C活性介导。酒精性脂肪肝患者血浆中TNF-α、IL-6水平明显高于正常及慢性肝病患者。笔者等对CCl4、高脂饮食和(或)酒精性大鼠慢性肝损伤模型肝组织中ICAM-1表达的研究显示,CCl4、高脂饮食加乙醇所致肝纤维化可能是通过ICAM-1表达增加而引起的炎症及免疫反应有关。在大鼠酒精性肝损伤中,库普弗细胞来源的细胞因子TNF-α、IL-2、IL-6、TGF-β水平升高,而给予库普弗细胞功能抑制药或抗TNF抗体可减轻肝损伤的发生,提示细胞因子参与酒精性脂肪肝的肝细胞损害。EGF可促进高脂饮食诱发的实验动物血三酰甘油升高并储积肝内,FGF具有诱使血管新生,炎症反应及促使早期脂肪细胞分化为成熟的脂肪细胞等作用,也参与EGF刺激肝大及脂肪肝的形成。

(七)肝筛改变

肝窦内皮细胞层呈筛孔状结构(即肝筛),其对脂质代谢具有选择性,以维持肝脏结构的正常。肝筛结构和功能的变化可引起脂质代谢障碍导致脂肪肝、肝纤维化和肝硬化。Fraser等研究发现,在乙醇、CCl4等导致肝损伤之前,常先有内皮细胞窗孔变多变大,结果导致从肠道而来的大分子的脂质,如富含三酰甘油的乳糜微粒(CM)及其大的残核,不经外周处理直接进入Disse间隙与窦周肝细胞、Ito细胞等大量接触,肝细胞可能由此从血液中摄取大量三酰甘油,导致肝细胞脂肪变。同时,三酰甘油、极低密度脂蛋白、Ox-极低密度脂蛋白,特别是后者可刺激窦周细胞合成ECM,引起内皮细胞基底膜形成及其窗孔变小变少,导致肝窦周细胞脂质交换及代谢障碍,维生素A代谢异常和Ito细胞激活转化,形成肝纤维化。

大鼠酒精性、CCl4性脂肪肝肝内三酰甘油与饮食中脂肪酸组成的相似性高于脂肪细胞,以及笔者通过体外细胞培养研究发现,乳糜微粒、极低密度脂蛋白和Ox-极低密度脂蛋白可刺激人肝细胞、成纤维细胞株以及大鼠肝细胞、Ito细胞细胞外基质(ECM)的m RNA表达及翻译,均支持这一假说。因此,肝筛改变可能是脂肪肝和肝纤维化发生机制中的共同环节。

(八)游离脂肪酸的作用

肝脏脂肪氧化磷酸化和脂肪酸的β氧化受损在脂肪性肝疾病的形成过程中起着关键作用。脂肪氧化代谢主要在线粒体内进行,由于线粒体DNA(m DNA)缺乏组蛋白及非组蛋白保护,缺乏修复功能,易受细胞内氧自由基等侵袭,导致mDNA的碱基对缺失突变,从而影响肝细胞脂肪代谢和能量转换,诱发肝损伤。临床上,脂肪性肝炎时血液和肝细胞内FFA常增多,而FFA有很强的细胞毒性,可通过加强TNF等细胞因子的毒性,引起生物膜损伤,导致线粒体肿胀和变性及通透性增加,肝细胞变性、坏死和炎性细胞浸润。笔者通过体外细胞培养研究发现,油酸、亚油酸可促进肝细胞和成纤维细胞增殖及合成ECM。因此,肝细胞脂肪氧化功能下降和FFA增多与脂肪性肝炎和肝纤维化有关。

(九)缺氧和肝微循环障碍

长期严重的脂肪肝可因肝内代谢严重紊乱或因脂变的肝细胞压迫肝窦,引起肝细胞缺血坏死,从而诱发肝纤维化肝硬化。

酒精性和非酒精性脂肪肝发生肝硬化的进程和概率不同,可能与两者引起肝微循环障碍及缺氧的程度不同有关,肝脏血循环和氧耗改变在脂肪肝发展为肝硬化进程中起重要作用。Matsni等发现局灶性脂肪肝常有胃右静脉血流异常和门脉灌注减少。因此,局灶性脂肪肝和弥漫性脂肪肝伴正常肝岛可能与局部血流异常有关。

另外,脂肪肝发生脂肪性肝炎和肝硬化,还可能与并存慢性HBV、HCV感染、血色病、Wilson病、血卟啉病及肝脏铁负荷过重等有关。总之,脂肪性肝疾病的发病机制至今尚未完全明确,上述诸因素可能在脂肪肝发生发展的不同时期起一定作用。脂肪肝本身和肝纤维化可能是两种并无直接联系的病理学改变,致病因素的强度和作用时间共同决定脂肪肝和肝纤维化、肝硬化的显性表达。