駱云晨 彭永德

上海交通大學醫(yī)學院附屬第一人民醫(yī)院內(nèi)分泌代謝科 200080

隨著肥胖癥和體重相關代謝性疾病發(fā)病率的增加，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)已成為慢性肝病的最常見原因之一。NAFLD通常被描述為代謝綜合征的肝臟表現(xiàn)，包括一系列癥狀，從肝脂肪變性到非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、肝纖維化和肝硬化，其特征是無其他肝臟疾病病因(如藥物、病毒性肝炎和大量飲酒)的患者肝細胞中脂質(zhì)積聚。NAFLD影響全球約四分之一的成年人口，對全社會造成重大的健康和經(jīng)濟負擔，盡管在不久的將來有望出現(xiàn)藥物療法，但迄今為止尚未獲得批準。近日，由于發(fā)病機制的異質(zhì)性以及定義的不精確性，國際專家小組提出以代謝相關脂肪性肝病(MAFLD)取代NAFLD，更好地反映對代謝功能障礙相關脂肪肝疾病的理解[1]。

NAFLD發(fā)生、發(fā)展的潛在機制是復雜和多因素的。目前多重打擊假說已經(jīng)取代了過時的“二次打擊學說”。此假說認為，飲食習慣、環(huán)境和遺傳因素會導致胰島素抵抗、肥胖伴脂肪細胞增殖以及腸道微生物群的改變。代謝失衡與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激、過度的氧化應激、脂毒性以及病原體相關分子模式(PAMPs)共同作用，導致肝細胞損傷和死亡。慢性壞死性炎性反應的發(fā)生啟動了適應性免疫反應，最終導致肝細胞應激、DNA損傷、表觀遺傳修飾和染色體畸變[2-3]。表觀遺傳學的發(fā)展為NAFLD的發(fā)生以及肝細胞癌進展提供了新的視角。DNA甲基化被認為是從簡單脂肪變性到NASH過程中重要的決定因素之一，5-羥甲基胞嘧啶(5hmC)是NAFLD中基因轉錄和細胞狀態(tài)的標志物，其動態(tài)變化可能在肝臟疾病的發(fā)病機制中起重要作用[4]。由組蛋白去乙?；负徒M蛋白乙酰轉移酶介導的組蛋白乙酰化的改變是另一種常見的修飾，也是研究最多的修飾之一。沉默信息調(diào)節(jié)因子家族(SIRTs)是一類具有去乙?；富钚缘牡鞍踪|(zhì)，特別是SIRT1，可調(diào)節(jié)參與代謝過程的蛋白質(zhì)，如葡萄糖穩(wěn)態(tài)、氧化應激、脂代謝和炎性反應。最近的研究表明，通過抑制CD36表達和核因子κB信號通路，SIRT1的激活減弱了高脂飲食誘導的肝脂肪變性和炎性反應[5]。微小RNAs(miRNAs)是調(diào)節(jié)轉錄后基因沉默的非編碼RNA，miRNA-29和miRNA-122在調(diào)控NAFLD相關胰島素抵抗中發(fā)揮重要作用[6]。最近的研究表明，m6A甲基化修飾對NAFLD的發(fā)展具有重要的調(diào)控作用。

1 m6A甲基化

m6A甲基化于1974年首次被發(fā)現(xiàn)，是高等真核生物RNA的主要內(nèi)部修飾，近年來引起了人們的極大興趣。真核生物m6A修飾在干細胞生物學、免疫學和癌癥生物學過程中發(fā)揮重要作用。m6A甲基化可在不同環(huán)節(jié)調(diào)控mRNA，包括結構、成熟、穩(wěn)定性、剪接、輸出、翻譯和衰變[7]。m6A修飾在哺乳動物細胞中是動態(tài)的并具有可逆性。甲基轉移酶-3(METTL3)、甲基轉移酶-14(METTL14)和Wilms腫瘤1相關蛋白(WTAP)構成甲基轉移酶復合物[8]。METTL3是S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的一種結合亞基，與mRNA甲基化有關[9]。METTL3和METTL14可形成穩(wěn)定的異二聚體，作為甲基化酶復合物的核心。由于存在甲基轉移酶結構域，因此METTL3或METTL14的沉默均可降低m6A的表達水平[10]。WTAP作為調(diào)節(jié)亞基是形成METTL3-METTL14-m6A甲基轉移酶復合物所必需的，它在調(diào)節(jié)基因表達和選擇性剪接中起關鍵作用[11]。脂肪與肥胖相關蛋白(FTO)和ALKB同源蛋白5(ALKBH5)作為去甲基化酶來逆轉甲基化。FTO可在體內(nèi)外催化m6A殘基去甲基化[12]。FTO參與m6A在不同細胞環(huán)境下的修飾，如紫外線誘導的DNA損傷應答、脂肪生成及急性髓系白血病細胞轉化和白血病發(fā)生[13-14]。此外，ALKBH5對mRNA輸出和RNA代謝有顯著影響[15]。作為m6A相互作用蛋白的最重要成員，YTH結構域家族蛋白(包括YTHDF1、YTHDF2、YTHDF3、YTHDC1和YTHDC2)通過識別m6A修飾來調(diào)節(jié)各種基因表達[16]。YTHDF1和YTHDF3促進mRNA的翻譯，YTHDF2和YTHDF3促進mRNA的降解，YTHDF1、YTHDF2和YTHDF3促進mRNA在細胞質(zhì)中的代謝[16]。YTHDC1則介導m6A修飾mRNA，影響其核輸出和剪接[17]。

2 m6A甲基化與NAFLD

2.1 m6A甲基轉移酶復合物促進脂質(zhì)沉積 甲基轉移酶在脂肪形成中起著重要作用。METTL3通過促進脂肪酸合成酶(FASN)的m6A甲基化，促進脂肪酸代謝，降低肝臟胰島素敏感性。Xie等[18]發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)的小鼠m6A RNA甲基化和METTL3水平上調(diào)，METTL3基因沉默可降低FASN的m6A甲基化和總mRNA水平，進而抑制脂肪酸代謝。METTL3基因敲除小鼠中FASN過表達可改善胰島素敏感性，使脂肪酸合成降低。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，由WTAP、METTL3和METTL14組成的甲基轉移酶復合物在脂肪生成過程中通過促進有絲分裂克隆擴增(MCE)期間的細胞周期轉變，在脂肪分化中起重要作用。WTAP與METTL3和METTL14在RNA中結合，在脂肪細胞分化中激活轉錄后調(diào)控。在MCE過程中，敲除這3種蛋白基因中的任一種都會導致細胞周期停滯和脂肪生成受損，從而抑制MCE中細胞周期蛋白A2(CCNA2)上調(diào)，抑制脂肪生成[19]。Zhong等[20]發(fā)現(xiàn)，METTL3通過減少過氧化物酶體增殖物活化受體α(PPARα)表達，增加脂質(zhì)沉積。敲除METTL3基因可抑制m6A甲基化，使PPARα m6A甲基化含量減少，PPARα mRNA表達增加，脂質(zhì)沉積減少。

2.2 m6A去甲基化酶促進脂肪生成 m6A去甲基化在脂肪生成的調(diào)控中發(fā)揮重要作用。FTO可通過改變肝臟中m6A修飾狀態(tài)和脂代謝相關基因的表達在脂代謝調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。FTO在NAFLD患者肝臟及動物模型中表達增加[21-22]。Chen等[23]在高脂飲食喂養(yǎng)小鼠肝臟中發(fā)現(xiàn)，脂肪生成基因[乙酰輔酶A羧化酶1(ACC1)和FASN]的表達增加，而脂解基因(激素敏感性脂肪酶和甘油三酯水解酶)的表達減少。這些變化伴隨著FTO水平升高和mRNA中m6A水平降低。在體外實驗中也得到了類似的結果，F(xiàn)TO表達增強導致HepG2細胞中m6A水平降低，脂肪生成基因[FASN、硬脂酰-CoA去飽和酶(SCD)和單?；视蚈-酰基轉移酶1]和細胞內(nèi)甘油三酯水平升高[24]。

FTO增加氧化應激水平，促進脂肪生成[21]。體外研究表明，F(xiàn)TO可能在脂毒性條件下對肝細胞產(chǎn)生損傷作用，敲除FTO基因可保護機體免受氧化應激、線粒體功能障礙、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激和細胞凋亡的影響，提示抑制FTO可能是NASH的治療選擇之一[22]。Kang等[24]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO在體內(nèi)外下調(diào)m6A的水平，降低線粒體DNA含量，增加甘油三酯的沉積。然而缺乏去甲基化活性的FTO突變體不能調(diào)節(jié)線粒體DNA和甘油三酯含量，表明FTO通過調(diào)節(jié)肝細胞中m6A水平來影響脂肪代謝。

FTO通過調(diào)控MCE過程來影響脂肪形成。Merkestein等[25]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)TO過表達(FTO-4)小鼠的原代脂肪細胞和小鼠胚胎成纖維細胞(MEFs)具有更高的脂肪分化潛能，而來自FTO基因敲除(FTO-KO)小鼠的MEFs則顯示出脂肪生成減少。Wu等[26]發(fā)現(xiàn)沉默F(xiàn)TO可通過在脂肪生成早期破壞細胞周期進程，抑制前脂肪細胞的脂肪生成。FTO沉默顯著降低了細胞周期調(diào)節(jié)因子CCNA2和細胞周期蛋白依賴性激酶2(CDK2)的表達，從而導致細胞周期延遲和脂肪形成抑制。

2.3 m6A相互作用蛋白逆轉脂肪生成 在m6A相互作用蛋白中，YTHDF2通過m6A甲基化逆轉FTO介導的脂肪生成。在3T3-L1細胞中，CCNA2和CDK2在MCE中起重要作用，F(xiàn)TO過表達和YTHDF2沉默顯著增加了CCNA2和CDK2蛋白水平，改善了綠茶提取物(EGCG)抑制脂肪生成的作用[27]。敲除FTO基因后，CCNA2和CDK2 mRNA的m6A水平顯著上調(diào)。m6A結合蛋白YTHDF2識別并降解CCNA2和CDK2的甲基化mRNA，導致蛋白表達下降，延長細胞周期，抑制脂肪生成[26]。此外，敲除YTHDF2基因?qū)е翽PARα mRNA的表達增加，脂質(zhì)積累減少，提示PPARα的m6A甲基化是由YTHDF2介導的mRNA降解的關鍵調(diào)控機制[20]。

3 m6A甲基化在NAFLD中的臨床意義

m6A甲基化在肝臟疾病的維持和進展中起重要作用，可能是一種潛在的治療靶點。姜黃素是一種低分子量的多酚類天然化合物，存在于根莖植物姜黃中[28]。Lu等[29]發(fā)現(xiàn)姜黃素可降低脂多糖誘導的斷奶仔豬中相對肝重的增加，使總膽固醇和甘油三酯水平降低，并且影響了METTL3、METTL14、FTO、YTHDF2 mRNA的表達，增加了仔豬肝臟中m6A的豐度，對肝損傷和肝脂代謝紊亂具有保護作用，具體機制仍需進一步研究。甜菜堿作為一種甲基供體的補充劑在NAFLD中也有一定作用。最近的研究表明，甜菜堿通過降低FTO的表達，改善肝臟m6A的甲基化狀態(tài)，降低FASN和SCD mRNA以及甘油三酯水平，從而在NAFLD中起到保護肝臟的作用[24]。Zhang等[30]發(fā)現(xiàn)，甜菜堿通過介導FTO抑制肝臟脂肪積累并增加線粒體DNA含量和活性，表明甜菜堿參與脂質(zhì)和能量代謝的調(diào)節(jié)。研究還發(fā)現(xiàn)，甜菜堿對小鼠肝臟脂肪變性的抑制作用與肝臟中AMP活化蛋白激酶的活化增加，調(diào)節(jié)肝臟葡萄糖和脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)有關[31]。m6A修飾在與姜黃素或甜菜堿相關的肝臟疾病治療中的作用和效果還需進一步研究。

綜上所述，m6A甲基化修飾在NAFLD發(fā)生、發(fā)展中起著關鍵作用，m6A甲基化水平可能是早期診斷NAFLD的潛在指標，為未來該疾病在臨床中的精確診斷和治療提供一條新途徑。