
肝移植是治疗终末期肝病的最有效手段。然而供肝短缺是目前制约肝移植发展的瓶颈难题。因此,扩大标准供肝逐渐被用于肝移植。脂肪变性供肝是其重要组成部分,且所占比重正不断上升。有效的肝脏脱脂手段可以在一定程度上降低供肝脂肪变性程度,从而提升供肝质量,最终实现供肝来源的拓展,使更多终末期肝病患者受益。供肝的大泡性脂肪变性(细胞内脂滴体积较大进而产生核占位)是肝移植术后发生早期移植物功能障碍的危险因素之一。一项大型研究表明,供肝大泡性脂肪变性程度>30% 会显著降低术后1 年移植物存活率,增加早期同种异体移植物功能障碍发生率和患者术后死亡率,因而多数移植中心会放弃使用此类供肝。导致这一现象的重要原因是脂肪变性供肝在缺血再灌注后通常会引发更为严重的炎症反应和脂质过氧化,脂质占位效应对线粒体和肝窦微循环的损害也会加剧移植后损伤。正因为脂肪变性降低供肝质量和移植后效果,肝脏脱脂策略被不断探索。目前相关研究主要聚焦于两方面,一是针对肝脏代谢通路上重要分子的药物开发,二是不同模式的供肝离体机械灌注。本文将对这两方面的肝脏脱脂策略及其应用前景进行综述。一、肝脏脂质代谢通路及降脂药物肝脏中的脂质主要为脂肪酸及甘油三酯。生理状态下,肝脏内脂质的合成与分解代谢相互平衡,但当其中某一过程出现病理性改变,平衡就会被打破,进而出现脂质的过度积聚,导致肝脏脂肪变性。以下将从脂质合成、分解及与之紧密相关的糖代谢三方面总结相应降脂药物。所列举药物均在肝脏体外脱脂中有研究报道或已进入临床试验阶段,是在供肝脱脂方面具有潜力的药物选择。1. 脂质合成代谢:在肝脏脂质合成代谢中,脂肪酸被肝细胞从血中摄取或从头合成。而后,其主要通过磷脂酸途径形成甘油三酯或进一步汇集成脂滴在肝细胞内贮存。目前靶向该过程的降脂药物多为脂肪酸从头合成途径中各关键酶的抑制剂。乙酰辅酶A 羧化酶(acetyl-CoA carboxylase,ACC)负责催化脂肪酸合成原料乙酰辅酶A 向丙二酰辅酶A 的转化。一项包括126 例非酒精性脂肪性肝炎(nonalcoholic steatohepatitis,NASH)患者的Ⅱ a 期临床试验表明,12 周20 mg 的ACC 抑制剂GS-0976治疗减少了29% 的肝脏脂肪。另一项Ⅱ期临床试验发现,16 周的PF-05221304 治疗有效抑制ACC 功能并降低非酒精性脂肪性肝病(nonalcoholic fattyliver disease,NAFLD)患者50%~65% 的肝脏脂质含量。脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)进一步将丙二酰辅酶A 合成饱和长链脂肪酸,是脂质从头合成的关键酶。其抑制剂TVB-2640 在一项Ⅰ期临床试验中被证明可显著降低脂质从头合成速率和肝酶水平。硬脂酰辅酶A 去饱和酶1(stearoyl-CoA desaturase 1,SCD1)可催化饱和脂肪酸形成单不饱和脂肪酸,有研究证实其敲除可显著减少大鼠肝脏脂质含量。其抑制剂Aramchol 可降低NASH 患者肝脏甘油三酯含量,并实现纤维化的降期。二酰基甘油酰基转移酶(diacylglycerolacyltransferase,DGAT)负责催化甘油三酯形成的最终反应。加利福尼亚大学的Ⅱ期临床试验证实了反义寡核苷酸制剂IONIS-DGAT2Rx 可通过抑制DGAT2 安全并高效地发挥对NAFLD 的治疗作用。剑桥大学Roberto 团队则证明其抑制剂PF-06865571 可与ACC 抑制剂PF-05221304 联用,降低肝脏脂肪含量的同时减弱PF-05221304 单独使用时对血脂的升高作用。此外,Aoudjehane 等利用人脂肪肝原代细胞和人肝脏切片揭示了雷帕霉素也可通过抑制脂质合成来实现脱脂。雷帕霉素作为mTOR 通路抑制剂可降低ACC 和线粒体甘油磷酸酰基转移酶的表达,从而降低脂质的合成。脂肪生成转录因子固醇调节元件结合蛋白(sterol regulatory elementbinding protein,SREBP)1 的分解、核转位和转录活性也可被其调控,从而减少了脂质合成相关基因的转录。另有研究表明成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)19 被证明可通过促进脂肪酸合酶等脂质合成基因的甲基化,从而抑制其表达,减少脂质合成。一项包含82 例NASH患者的多中心临床Ⅱ期试验表明FGF19 的人工合成类似物NGM282 可在1 年内使超过70% 的NASH 患者肝脏脂肪含量降低5%。另有临床试验结果表明,连续16 周使用FGF21 同源物BIO89-100 可减轻NASH 患者肝脏脂质变性程度和损伤情况。2. 脂质分解代谢:在脂质的分解代谢中,脂滴中的甘油三酯被分解为脂肪酸和甘油。脂肪酸而后进入线粒体进行β 氧化。β 氧化相关基因主要由过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferatoractivated receptor,PPAR)家族调控。其是一系列配体激活的转录因子,控制许多生物过程,包括能量代谢、细胞增殖和炎症通路,尤其在脂质分解代谢中发挥着重要作用。大量药物可通过干预脂质分解过程减轻肝脏脂质蓄积。围脂滴蛋白介导了脂滴的分解,而毛喉素促进蛋白激酶A 对围脂滴蛋白5 的磷酸化,加速甘油三酯分解成为脂肪酸。毛喉素还可增加胞内c-AMP 数量,进而解除丙二酰辅酶A 对肉碱棕榈酰转移酶Ⅰ的抑制作用,增强脂肪酸向脂酰肉碱的转化,促使其进入线粒体进行β 氧化。此外,左旋肉碱作为脂酰肉碱的合成原料也可加速脂肪酸进入线粒体,从而实现有效的脱脂以及更快的肝细胞功能恢复。β 氧化相关基因也可被药物促进,例如金丝桃素可加强促β 氧化细胞色素P450 氨基加氧酶的转录,从而加强甘油三酯的β 氧化作用。此外,哈佛大学的一项临床研究表明,MGL-3196 可通过激活在调控肝脏代谢中发挥重要作用,且在NASH患者中表达下降的甲状腺激素受体促进脂质氧化,降低NASH 患者肝脏脂质含量。另有大量药物靶向对β 氧化起重要调控作用的PPAR 家族成员发挥降脂功效。例如滨蒿内酯可激活PPAR 通路,值得一提的是,它作为一种传统中药方的主要成分在抑制肝脏脂肪变性、细胞凋亡、坏死以及抗炎和免疫调节等方面均发挥了一定的作用。另外,W501516 和GW7647 作为PPARs 激动剂,在与其他多种药物联用后可在24 h 内减轻高脂刺激下肝脏细胞35% 的脂质含量。由于PPAR 是治疗NAFLD/NASH 的有效靶点,多种针对性药物接连问世。泛PPAR 激动剂Lanifibranor 的临床Ⅱ期试验表明24 周的治疗可显著减轻脂肪变性肝炎的严重程度,同时还可改善肝纤维化、血脂和血糖状况。PPARα/δ 激动剂Elafibranor 可在1 年内缓解NASH 患者病情,减慢肝纤维化进程并表现出较好的患者耐受性。16 周4 mg 的PPARα/γ 激动剂Saroglitazar 治疗也被证明可改善NAFLD/NASH 患者肝内脂质蓄积,减轻组织损伤。3. 糖代谢:另有一些药物并非针对脂质代谢本身,而是通过调控糖代谢实现肝脏降脂。例如己酮糖激酶是催化果糖生成乙酰辅酶A 的关键酶,其抑制剂PF-06835919 对NAFLD 患者的降脂作用已被证实。线粒体丙酮酸载体(mitochondrial pyruvatecarrier,MPC)将丙酮酸转运进线粒体,是联系糖类化合物和脂质生成的关键酶,其抑制剂MSDC-0602K 在临床试验中虽未能改善NASH 患者的肝脏组织学表现,但显著降低了血糖、肝酶水平和纤维化程度,提示其在降脂方面仍具有潜在应用价值。内脂素可以通过类似胰岛素的方式降低胞内甘油三酯积聚。坏死磺酰胺则被发现可通过减轻胰岛素抗性和调节细胞坏死过程来发挥脱脂作用。胰高血糖素样肽(glucagon-like peptide,GLP)1 能够刺激胰岛素分泌,抑制胰高血糖素分泌,其受体激动剂被证明对NAFLD 有一定的缓解作用。钠- 葡萄糖协同转运蛋白(sodium-dependent glucosetransporter,SGLT)2 抑制剂可减少葡萄糖重吸收,抑制肾脏脂质向葡萄糖的转化,研究表明其对肝脏脂肪变性也有治疗作用。另有作用于糖脂代谢多过程的法尼醇X 受体(farnesoid X receptor,FXR)激动剂奥贝胆酸、MET409 和Cilofexor 等均在临床试验中被证明可以降低NAFLD 患者的肝脏脂质水平。肝脏降脂药物详见表1。
二、机械灌注为了进一步优化供肝离体后的保存模式以满足移植的现实需求,离体机械灌注应运而生。大量供肝因为脂肪变性程度严重而被弃用,如何结合机械灌注来实现此类供肝的脱脂最终达到移植标准值得研究者们思考。离体机械灌注主要包括低温和常温两种类型,它们在脂肪变性供肝保存中发挥的作用均有研究报道。低温灌注相比静态冷保存对于脂肪变性肝脏展现了更好的保护作用。Bessems 等对脂肪变性的大鼠肝脏分别进行了24 h 的冷保存和低温灌注,结果显示,低温灌注组胆汁、尿素生成及氧气消耗和ATP 水平均显著高于冷保存组,揭示了低温灌注能更好地保存脂肪变性肝脏。此外,发表于Journalof Hepatology 上的一项研究将脂肪变性的大鼠肝脏静态冷保存12h 后分别进行有氧低温灌注和继续静态冷保存1 h,最后进行原位肝移植,结果表明,虽然有氧低温灌注无法减轻肝脏的脂质蓄积情况,但显著减轻了其在移植后的再灌注损伤,提升了其功能。哥伦比亚大学的一项Ⅰ期临床试验发现相对于静态冷保存,对供肝进行体外低温机械灌注可显著减少胆道和血管并发症以及早期移植物功能障碍的发生,从而缩短住院时间。常温机械灌注对脂肪变性供肝的脱脂作用已有实验证实。牛津大学Jamieson 等对猪脂肪变性肝脏进行48 h 的常温灌注后,相比冷保存组其脂肪变性程度由28% 下降至15%。此外,胆汁分泌量、尿素生成量及白蛋白水平等肝功能指标也同非脂肪变性供肝接近。Liu 等将静态冷保存4~6 h 的废弃的人脂肪变性供肝继续常温灌注24 h。遗憾的是,尽管灌注液中甘油三酯水平有所上升,但肝脏脂肪变性程度并未减轻。实验者认为未能复现先前报道的动物实验结果是由于造模方式以及物种的区别,但是该研究表明常温灌注能够使人类肝脏进入代谢激活的状态,仍有潜力实现脱脂功效。正因为看到了常温机械灌注的广阔应用前景,不少研究者将其与脱脂药物结合开展实验。Nagrath等率先将他们的脱脂药物组合(GW501516、GW7647、金丝桃素、滨蒿内脂、毛喉素和内脂素)加入灌注液,脂肪变性大鼠肝脏在被灌注3 h 后,脂质含量降低了50%,同时CPT1α,PPARα/δ 等脂质分解相关酶和转录因子表达量有所升高。哈佛大学Raigani 等在上述药物基础上进一步加入左旋肉碱并延长灌注时间至6 h,最终肝脏展现出更低的乳酸水平和更高的胆汁质量,且促炎和促凋亡基因的表达在该种灌注后也有所降低。而后Boteon等在废弃的人脂肪变性供肝上进一步探索上述药物组合联合常温机械灌注的脱脂效果,最终仅用6 h 就使肝脏内甘油三酯含量降低38%,严重脂肪变性程度降低40%,且加速了肝脏线粒体和胆汁分泌功能的修复。然而,将灌注温度降至20℃后,该脱脂药物组合就无法发挥其脱脂作用。这也揭示了使肝脏处于代谢激活状态对于脱脂的重要性。除上述脱脂药物组合外,胶质细胞源性神经营养因子被证实可加入灌注液通过影响PPAR 通路显著降低供肝甘油三酯水平。发表于权威杂志Liver Transplantation 上的一项研究则发现唾液素4和左旋肉碱的联合灌注也可使供肝内甘油三酯和低密度脂蛋白显著降低。来自瑞士苏黎世大学的研究团队开发出功能更为丰富的常温机械灌注仪器,其可模拟心、肺、肾、胰腺和肠道的功能,使对肝脏的灌注过程更符合体内正常生理状态。该团队对20 个人类脂肪变性肝脏进行最多12 d 的长期体外常温灌注。灌注过程中,该团队不额外补充葡萄糖以减少脂肪生成,利用葡萄糖传感器实现血糖水平调控的反馈回路,并将主要营养流入限制在与日常膳食对应的3 个时间段。此外,左旋肉碱和非诺贝特被每日补充至灌注液中以促进脂质氧化。结果显示10 个肝脏脂肪变性显著减轻,且器官活力得到了较好的维持。同时,该研究还揭示在灌注过程中,非实质细胞可能通过增强β
氧化部分替代肝实质细胞丢失的代谢功能,促进脂肪的去除。由此可见,常温机械灌注联合降脂药物对脂肪变性供肝具有良好的脱脂作用,极具研究前景(表2)。
三、展望脂肪变性供肝脱脂策略已被初步探索,但还需要更为深入的研究以满足临床肝移植的需求。目前可用于供肝脱脂的药物数量有限,众多可减轻NAFLD/NASH 患者肝脏脂质蓄积的药物能否用于供肝脱脂还亟待验证。此类药物的筛选依赖体外模型的构建,当前被广泛使用的细胞高脂培养模型与人体肝脏实际状况仍存在一定差距,可能会使筛选所得药物不具临床应用价值。肝脏脂肪变性是由甘油三酯合成与分解的失衡导致。脱脂药物的研究需要致力于实现更高效的甘油三脂分解,相关副产物的胞外分泌以及最小化甘油三酯的合成。因此,靶向多个脂质代谢过程的药物组合有待进一步的探索。为了更好的移植效果,肝脏通常无法在体外保存过长时间。因此,药物的设计应更多靶向翻译后修饰的过程,对转录过程的调控通常存在一定的滞后。满足上述条件的药物需要通过大量筛选获得,建立大泡性脂肪变性肝细胞培养系统,加入肝脏间质细胞共培养等手段均可使体外细胞模型更符合脂肪变性供肝的真实状况,有助于筛选出应用价值高的脱脂药物。总之,虽然很多药物已被证实对肝脏细胞有可观的脱脂效果,但还未与机械灌注相结合,其安全性以及对肝脏功能长远的影响也缺乏研究。因此,未来机械灌注的研究可致力于灌注液的优化,使灌注过程符合肝脏正常生理状态,同时有效减轻脂肪变性。机械灌注对供肝体外保存时间的延长使得各种基因疗法和细胞疗法成为可能。未来或可在灌注液中加入siRNA 或各类干细胞以实现脱脂和移植物损伤的减轻。此外,目前多数灌注设备功能仍比较单一,且不方便转运,无法满足供肝的远距离运输需求。因此,还应注重机械灌注设备相关技术创新,使其功能得到优化提升,满足移植的现实需求。例如实时监测灌注肝脏各项参数,并及时作出反馈调整,从而保障肝脏的功能和活力。我国已成为肝移植大国,脂肪变性供肝作为拓展标准供肝的重要组成部分扩大了供肝池,具有重要的临床价值。为最大化此类供肝的利用率,需致力于逆转脂肪变性,改善移植损伤。为此应加强脂质代谢关键机制和干预靶点的探索,通过多中心联合研究,研发供肝脱脂药物,创新机械灌注技术,建立完善的脂肪供肝脱脂及功能修复体系,进而推动临床肝移植高质量发展。