慢性乙型肝炎(CHB)为由HBV持续性感染引起的肝脏慢性炎症性疾病。因HBV感染与宿主代谢之间存在密切关系,HBV也被称为代谢病毒。根据感染病程是否超过6个月,可将乙型肝炎分为急性乙型肝炎和CHB。流行病学调查显示,全世界有超过2.4亿人为慢性HBV感染。CHB相比急性乙型肝炎症状较轻,但常迁延不愈、反复发作,感染病程超6个月后HBsAg仍为阳性,患者常携带HBV数十年甚至终生。CHB迁延不愈使
慢性乙型肝炎(CHB)为由HBV持续性感染引起的肝脏慢性炎症性疾病。因HBV感染与宿主代谢之间存在密切关系,HBV也被称为“代谢病毒”。根据感染病程是否超过6个月,可将乙型肝炎分为急性乙型肝炎和CHB。流行病学调查显示,全世界有超过2.4亿人为慢性HBV感染。CHB相比急性乙型肝炎症状较轻,但常迁延不愈、反复发作,感染病程超6个月后HBsAg仍为阳性,患者常携带HBV数十年甚至终生。CHB迁延不愈使免疫反应长期过度活跃,自然杀伤(NK)细胞与T淋巴细胞持续释放活性氧和促炎细胞因子,反复发作的炎症导致肝纤维化的发生。在未经治疗的慢性HBV感染者中,15%~40%会发展为肝硬化,并向肝衰竭、原发性肝癌进展。
代谢是维持生命活动的一系列必要的生化反应和物质转化过程。当机体在调节和维持正常生理活动所需的代谢过程中出现异常时,即可出现代谢功能障碍,如胰岛素抵抗、 、脂代谢紊乱、肥胖、高血压和代谢综合征等。尽管CHB的相关研究已有多年历史,代谢功能的各项机制亦得到较详尽阐述,但是二者的相关性仍存在较大争议,因此,本研究将重点阐述慢性HBV感染与代谢功能障碍之间的相互影响,探究HBV感染对各类型代谢功能障碍作用机制的最新研究进展,为临床HBV感染相关代谢功能障碍的治疗和预防提供新参考。
1慢性HBV感染与代谢综合征
代谢综合征是指人体的蛋白质、脂肪、碳水化合物等物质发生代谢紊乱的病理状态,可明显增加心血管疾病、2型 及脂肪肝、肝纤维化发病风险,并促进肝脏向肝硬化、原发性肝癌进展。世界范围内成年人代谢综合征患病率为20%~25%。
目前CHB与代谢综合征患病率之间尚无明确关系。部分研究表明CHB与代谢综合征存在负相关,Li等研究显示,血清HBsAg阳性与代谢综合征患病率呈明显负相关,在代谢综合征主要临床指标中,HBsAg阳性与甘油三酯水平呈较强负相关,对空腹血糖的负影响次之,对中心性肥胖、HDL降低及高血压无明显影响。该研究认为,HBV作为一种代谢病毒,可通过HBx蛋白激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的转录,参与对肝脏葡萄糖和脂质代谢控制系统的调节,并促进循环脂联素水平升高,诱导肝细胞脂质积累并降低血清甘油三酯水平,支持HBsAg阳性与代谢综合征患病率存在负相关的结果。此外亦有研究发现,在血清HBeAg阳性的HBV携带者中,HBV载量与BMI呈负相关,BMI较低(<23 kg/m2)的HBV携带者更容易触发雄激素的合成,通过雄激素轴上调HBV复制水平。
然而,Zhou等在上海进行的20年随访回顾性队列研究得出相反结果,研究显示慢性HBV感染与代谢综合征之间呈正相关。亦有部分研究者认为,HBV感染和非HBV感染患者的代谢综合征患病率没有差异;更进一步,Tan等的前瞻性队列研究显示,在代谢综合征合并HBV感染者中,原发性肝癌发生风险显著增加,其中,向心性肥胖与2型 亦与HBV感染人群中原发性肝癌风险的增加独立相关。HBV感染与代谢综合征之间关联的潜在机制尚不完全清楚,有多种机制参与对代谢综合征各组分(如糖、脂代谢等)生理过程的调节,将在下文展开详述。
2慢性HBV感染与
胰岛素抵抗被认为是代谢综合征和NAFLD的生理基础,其特征是靶组织对胰岛素的敏感性降低,导致机体对葡萄糖利用受损,引起血糖升高和 的发生。早前Wang等的研究显示,CHB患者的胰岛素抵抗患病率与健康受试者相比无明显差异。然而,此后的研究发现,慢性HBV感染者发生胰岛素抵抗的风险有所增加。目前认为在源自HBV基因组的4种病毒蛋白(聚合酶、表面蛋白、核心蛋白和HBx蛋白)中,HBx蛋白可能与胰岛素抵抗和 的关系最为密切,HBx可通过上调SREBP1的表达,诱发肝脂肪变性和炎症,并损伤胰岛素信号通路,导致胰岛素抵抗患病风险的增加。此外有试验显示,HBx可通过C/EBPα,激活STAT3-SOCS3路径,该路径的激活可诱导IRS1降解,由于IRS蛋白构成了肝脏胰岛素信号传导的关键环节,肝脏中IRS蛋白表达的减少可能导致胰岛素信号传导的抑制,产生胰岛素抵抗,抑制降糖过程的激活。因此,目前慢性HBV感染与 的相关性机制仍不明确,但HBx可能是慢性HBV感染导致胰岛素抵抗及 患病风险提高的中心因素,HBx可通过对SREBP1及C/EBPα等的调节,对机体的控糖过程产生影响,导致了胰岛素抵抗和 的发病率增加。
值得注意的是,近年研究发现,HBsAg阳性是妊娠期 的独立危险因素,HBV DNA载量高(>106IU/mL)的HBsAg阳性女性比病毒载量低(<103IU/mL)的HBsAg阳性女性出现妊娠期 的风险更高。然而,目前HBsAg阳性与妊娠期 之间相关性的潜在机制尚不明确,一种解释是与HBV引起的肝脏疾病和炎症导致的胰岛素敏感性降低相关,另一种解释是感染HBV的孕妇会自发增加TNF-α的产生,导致胰岛素抵抗,进而诱导妊娠期 的发生。
3慢性HBV感染与代谢相关脂肪性肝病
非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是营养过剩和代谢障碍在肝脏的具体表现形式。近年来有研究者提出将NAFLD更名为代谢相关脂肪性肝病或代谢功能障碍相关脂肪性肝病,为了同多年来学术界的相关基础及临床研究相匹配,本文将沿用NAFLD之定义。由于NAFLD与HBV感染均累及肝脏,二者在肝损伤中的相互影响一直受到学术界重视。
NAFLD与脂质代谢密切相关,脂质及游离脂肪酸流入与流出肝脏的平衡,以及脂质生物合成和氧化分解的稳定,在NAFLD的发生发展中发挥着关键作用。目前众多研究均表明,慢性HBV感染可降低患者血清总胆固醇、甘油三酯等脂质水平,使肝脂肪变性的患病率降低。因此,笔者首先详述各类脂质在合并慢性HBV感染时的变化情况,再综述慢性HBV感染与NAFLD的基础研究现状,探究二者的相关性机制。
3.1 脂质代谢
3.1.1 甘油三酯代谢
HBV感染可对甘油三酯的合成及脂滴的形成产生抑制。Yasumoto等对HBV感染细胞及HBV产生细胞(HepG2.2.15和HBV诱导型Hep38.7-Tet)的研究发现,HepG2.2.15和HBV诱导型Hep38.7-Tet细胞(HBV产生细胞)中的甘油三酯含量明显低于HepG2和缺乏HBV的Hep38.7-Tet细胞(缺乏HBV的细胞);脂滴由甘油三酯和胆固醇酯组成,是瞬时储存脂质的动态细胞结构,该试验亦显示在HepG2.2.15细胞中,平均脂滴大小亦明显小于HepG2细胞。该试验发现,在HBV感染细胞中,促细胞凋亡DFF45样效应因子B(CIDEB)的表达被明显抑制,从而抑制脂滴的扩增并减少甘油三酯贮存,使细胞中甘油三酯含量明显降低。
3.1.2 脂肪酸代谢
脂肪酸是中性脂肪、磷脂和糖脂的主要成分,是细胞能量储存、胞膜增殖和信号传导的必要物质,其代谢以肝脏为中心器官。一项临床研究表明,在CHB患者的血清中,饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸含量明显增加,而多不饱和脂肪酸总量和游离形式均出现减少。此外,CHB患者的尿液中棕榈酸、硬脂酸、油酸及胆固醇的水平均明显高于对照组。
在动物实验方面,Lamontagne等使用表达HBV基因组及HBx蛋白的腺病毒感染原代大鼠肝细胞,对24 h及48 h内感染HBV及HBx诱导的369种大鼠肝细胞代谢物进行分析,代谢组学和转录组学数据集协同显示,脂类代谢物中豆蔻酸盐、廿(烷)酸、3-羟基丁酸酯、肌醇、2-棕榈酰甘油等长链脂肪酸的表达均有明显提高。此外,在体外细胞试验方面,Li等发现,与HepG2细胞系相比,HepG2.2.15细胞系中总脂肪酸水平较高,而必需脂肪酸α-亚麻酸和亚油酸的含量较低,这表明慢性HBV感染存在诱发脂肪肝的可能,且亦可能诱发必需脂肪酸缺乏相关性疾病。
近年来,脂肪酸转位酶(CD36)与HBV感染的关系引起了学术界的关注。CD36是长链脂肪酸运输和其他生物活性脂质(例如ox-LDL)的促进剂,与代谢综合征、动脉粥样硬化和NAFLD等代谢相关疾病的发生发展密切相关。CD36过表达可促进HepG2.215细胞中HBV的复制,而CD36敲除则可抑制HBV复制,同时研究者通过水动力注射法成功建立了急性HBV感染小鼠模型,发现CD36敲除小鼠的HBV复制水平明显低于野生型小鼠。综上所述,HBV感染可促进脂肪酸的合成和表达,同时脂肪酸合成旺盛,CD36过表达时亦可能促进HBV的复制,二者呈现相互正相关。
3.1.3 磷脂代谢
磷脂酰胆碱(PC)是生物膜生物合成的前体,胆碱、磷酸胆碱和脂肪酸构成磷脂酰胆碱合成的底物。Li等发现,与HepG2相比,HepG2.2.15可上调磷酸胆碱表达水平,通过激活胆碱激酶α的表达,从而上调磷脂酰胆碱的生物合成,提示HBV感染可能起促进磷脂合成代谢的作用。此外,在HBV感染的免疫耐受期内,可观察到磷脂、溶血磷脂和鞘磷脂水平相比健康人群均有所降低。
3.1.4 胆固醇代谢
Wang等向雄性FVB/Ncrl小鼠流体动力注射pGEM-4Z-1.3HBV载体,并配合乙醇流质饮食,构建酒精性脂肪肝合并HBV感染小鼠模型,结果显示,与空白对照相比,单独递送HBV(无乙醇饮食)会导致小鼠血清和肝脏中胆固醇水平升高,乙醇与HBV联合摄入将进一步协同升高血清和肝脏中的总胆固醇水平;该研究体外试验表明,在HepG2细胞中,乙醇联合HBV递送组中核SREBP-2的表达明显增强,HMGCR mRNA和蛋白的表达也显著上调,提示HBV可通过增强胆固醇合成相关基因SREBP-2和HMGCR的表达,增加肝脏胆固醇沉积。肝细胞中胆固醇合成胆汁酸对于脂质的消化和吸收至关重要,提示HBV可能存在一定的降脂作用。
3.1.5 载脂蛋白代谢
Wang等使用5 μmol/L DNA甲基转移酶抑制剂5-aza-dC处理HepG2.2.15细胞48 h,试验结果表明,HBV可通过上调DNA甲基转移酶1(DNMT1)、DNMT3A和DNMT3B活性,使ApoA1启动子高度甲基化,实现对ApoA1 mRNA和蛋白表达的抑制,减少ApoA1的合成。Zhu等试验结果亦显示,HepG2.2.15细胞中ApoC3 mRNA和蛋白的表达水平低于HepG2细胞,表明HBV可抑制体内外ApoC3的合成和分泌。值得注意的是,Qiao等发现,载脂蛋白ApoE与HBV有效感染相关,且ApoE单克隆抗体可以有效阻断HBV感染,使HBV感染性降低90%以上。因此,HBV感染可抑制部分载脂蛋白的表达,减少其合成,同时部分载脂蛋白的存在亦可抑制HBV复制。
3.1.6 脂联素与脂质代谢
脂联素是脂肪细胞分泌的一种内源性生物活性多肽或蛋白质,属于胰岛素增敏激素,脂联素水平可预示2型 和冠心病的发展,并在临床试验中表现出抗 、抗动脉粥样硬化和炎症的潜力。在肝脏中,脂联素可通过多种机制减轻脂质沉积,包括提高肉碱棕榈酰转移酶-1(CPT-1)活性,增强肝脂肪酸氧化,或降低乙酰辅酶A羧化酶和脂肪酸合成酶活性等。Yoon等试验结果表明,在HepG2-HBV稳定细胞中,PPARγ可激活脂联素的表达以增强HBV DNA的表达,而用脂联素siRNA转染HepG2-HBV稳定细胞可使脂联素表达沉默,该沉默可使HBV DNA合成减少80%。此外,在HepG2-HBx稳定细胞中也可观察到脂联素表达的上调,提示HBx在促进脂联素表达方面具有潜在作用。综上所述,HBV可通过对脂联素表达产生影响,激活脂联素的合成,通过脂联素对肝脂质代谢的影响,减轻肝脂质沉积。
3.2 慢性HBV感染与NAFLD的相互影响与机制
3.2.1 NAFLD对HBV感染的影响
目前已有较多动物实验表明,NAFLD在一定程度上可抑制HBV的复制,存在一定抗HBV效应。Zhang等通过卵母细胞显微注射法结合高脂饮食处理HBV B基因型转基因小鼠,构建NAFLD-HBV感染小鼠,研究者发现与单纯HBV感染小鼠相比,NAFLD-HBV感染组小鼠血清HBV DNA、HBsAg及HBeAg水平显著降低。Hu等亦获得相似结论,通过尾静脉高压注射法构建携带HBV病毒B型DNA复制子的FVB/N小鼠,并进行高脂饮食处理获得合并NAFLD-CHB的小鼠模型,进一步发现,与CHB组小鼠相比,NAFLD-CHB组小鼠血清HBeAg、HBsAg、HBcAg及HBV DNA水平均显著降低,提示NAFLD存在对HBV复制的抑制。值得注意的是,两种小鼠模型均有其缺点,前者(HBV转基因小鼠)具有免疫耐受性,且HBV基因组已整合至小鼠基因组中,小鼠无法自发清除HBV,后者通过尾静脉高压注射法可有效将外源HBV基因转移至肝细胞中,但病毒血症在6天后达到峰值,此后迅速下降。
在体外细胞试验方面,亦有研究得出相似结果。Liu等使用硬脂酸和油酸诱导HepG2.2.15细胞(可稳定分泌HBsAg、HBeAg和完整的Dane颗粒的重组人肝癌细胞)脂肪变性进行体外试验,并通过Rt-PCR、ELISA等测定细胞内及上清液HBV DNA、HBsAg及HBeAg水平,结果提示肝细胞脂肪变性可诱导肝细胞内质网应激,从而抑制HBsAg和HBV DNA。
3.2.2 NAFLD在HBV感染中的可能机制
目前NALFD对HBV DNA复制和HBV相关抗原/抗体产生的影响机制尚不清楚,基础研究仍不丰富。众多动物基础研究均表明,与无NAFLD组相比,合并NAFLD的小鼠血清HBeAg、HBsAg、HBcAg及HBV DNA等HBV相关标志物的血清含量有所降低,然而,其作用机制并不十分明确,其中学术界较为认同的两种代谢相关机制如下:(1)代谢应激介导的共同免疫激活通路的抑制。NAFLD与HBV感染拥有共同的免疫激活途径,如TLR4-MyD88等。HBV可通过抑制TLR4-MyD88信号通路,限制干扰素的产生和干扰素刺激因子(ISG)的激活,导致慢性HBV感染发生;Zhang等通过HepG2.2.15细胞和NAFLD-CHB小鼠模型实验发现,饱和脂肪酸可通过激活TLR4信号通路抑制NAFLD-CHB小鼠中的HBV复制。因此,推测NAFLD相关的代谢应激可能通过TLR4,激活对HBV的先天免疫抑制,从而恢复内源性干扰素和TNF-α等抗病毒物质的产生,激活淋巴细胞,加速清除HBsAg和HBV DNA。(2)NAFLD对物质代谢途径的改变。以PPARγ共激活因子1α(PGC-1α)为例,PGC-1α是糖异生中的关键转录因子,HBV DNA的复制依赖于PGC-1α活性的增加,而NAFLD可能通过抑制PGC-1α的表达,改变机体的代谢状态,阻碍HBV的复制。
除代谢因素外,亦有部分非代谢因素的理论推测。NAFLD可能通过增加HBV感染细胞的自噬和凋亡来加速HBsAg和HBV DNA清除;同时,NAFLD相关基因的多态性也可能影响慢性HBV感染者的HBV复制,例如与NAFLD的严重程度和进展相关的TM6SF2基因,研究表明当其发生rs58542926 E167K突变后,可导致HBV DNA载量的降低。
3.2.3 HBV感染对NAFLD的影响
HBV感染对NAFLD的影响仍存在较大的争议,目前较多的临床研究均倾向于HBV感染与NAFLD的发展及预后呈负相关。我国香港的一项大型横断面研究显示,调整人口和代谢因素后,HBsAg阳性受试者患NAFLD、高脂血症和代谢综合征的风险均发生显著降低。然而,亦有部分临床研究表明,未发现HBV感染与NAFLD发病率之间存在关联。值得注意的是,HBV感染对NAFLD并非必然有利。Li等通过肝穿刺活检,对CHB和NASH组样本进行转录组芯片分析,结果显示CHB组肺腺癌转移相关转录物1(MALAT1)和硫氧还蛋白互作蛋白(TXNIP)的表达显著上调,提示HBV感染可能通过MALAT1/hsa-miR-20b-5p/TXNIP轴,启动炎症反应,加重NAFLD的发展。
近年来,有较多HBx蛋白在HBV对肝脂质代谢作用中的研究结果发表,笔者将重点阐述HBx在肝脂质代谢中的最新研究现状和进展。
3.2.4 HBx蛋白与NAFLD
HBx蛋白是一种重要的致癌性HBV调节蛋白,为启动和维持HBV复制所必需,目前已被证明与位于细胞质、细胞核和线粒体中的各种蛋白存在相互作用,主导细胞调节信号转导、转录、细胞周期进程、蛋白质降解、细胞凋亡和遗传稳定性等生理过程。多项研究已表明,HBV感染引起的肝脂质代谢变化的分子机制主要集中于HBx蛋白。
Bai等研究显示,HBx可抑制miR-384,从而增加致癌基因多效生长因子(PTN)的表达,PTN可通过N-syndecan/PI3K/Akt /mTORC1途径上调甾醇调节因子结合蛋白(SREBP-1c),以及肝脂肪生成基因的表达。Xu等通过水溶性四氮唑盐1测定来分析HBx基因对Huh-7细胞生存能力的影响,结果显示,与Huh-7对照相比,Huh-7+myc-HBx细胞脂肪分化相关蛋白(ADFP)mRNA和PPARγ蛋白水平显著增加,证实HBx可诱导上调PPARγ表达,激活和增加ADFP的转录与表达,诱导肝细胞脂质积累。Wu等试验结果显示,在HepG2-HBV3和HepG2.2.15中,HBx可增强HNF3β的表达并与C/EBPα和PPARα相互作用,使HNF3β、C/EBPα和PPARα结合至肝脂肪酸结合蛋白1(FABP1)启动子区域相应位点,上调FABP1转录,增加脂肪酸向细胞内运输,导致细胞脂质沉积,促进NAFLD的进展。
此外,脂肪酸转运蛋白2(FATP2)是参与肝脂肪生成的关键蛋白。最新研究显示,FATP2 mRNA和蛋白在HepG2.2.15细胞系(表达HBV DNA的细胞)中表达水平显著升高,且HepG2-HBx细胞(表达HBx的细胞)中FATP2 mRNA和蛋白水平与HBx表达水平呈显著正相关;此外,试验者将EGFP-14-19和HBx-EGFP-14-19细胞分别注射至KM小鼠肝门静脉中,以构建载体组及HBx组小鼠,180天后结果显示HBx组小鼠HBx mRNA和蛋白水平显著高于野生型组和载体组,且与野生型组和载体组相比,HBx组中FATP2和下游蛋白(ACSL1和PPAR-γ)高表达,参与HBx诱导的小鼠肝脂质积累过程,提示HBx可通过对FATP2及其下游蛋白的调控作用,促进小鼠NAFLD的疾病进展。
值得注意的是,Wang等将表达HBx、HBs、HBc的质粒或空载体转染至经乙醇处理的HepG2细胞中,结果显示HBc蛋白的过表达显著上调了SREBP-2的mRNA水平,而HBx和HBs的过表达并未显示出SREBP-2水平的显著上调,提示细胞内HBV可通过HBc蛋白增加酒精性脂肪肝的肝脏胆固醇沉积,是慢性HBV感染影响NAFLD进展的另一重要机制。
4小结和展望
综上所述,目前慢性HBV感染与各种类型代谢功能障碍的关联性仍无明确定论。在代谢综合征与 方面,目前仍以临床研究为主,基础研究较为缺乏,目前认为HBx蛋白可能是HBV影响代谢综合征和 的重要因素之一,其余更深层次相关性机制仍有待进一步试验和探索。慢性HBV感染与脂质代谢和代谢相关脂肪性肝病有较为丰富的基础研究成果,多项试验均表明慢性HBV感染与甘油三酯、磷脂、载脂蛋白代谢等呈一定负相关,与脂肪酸代谢呈一定正相关,且亦有研究表明HBV可通过脂联素抑制脂质沉积。NAFLD在一定程度上可以降低HBV血清学标志物水平,但相反的是,存在HBV感染时或许可通过多种机制加重NAFLD的进展。此外,HBx亦为目前HBV与NAFLD相关性的研究重点,多项试验证据表明HBV可通过HBx蛋白,激活多种代谢通路,促进肝脂质沉积。因此,后续研究需利用多种新型工具,如肝脏人源化小鼠、人肝脏类器官等,进一步阐明HBV感染与代谢障碍及NAFLD等之间的细胞、分子与免疫机制,最终为临床干预提供新的理论基础。
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https://www.lcgdbzz.org/cn/article/doi/10.12449/JCH240302
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