2. 江苏省中药功效物质重点实验室，南京中医药大学，江苏 南京 210023;
3. 中药品质与效能国家重点实验室(培育)，南京中医药大学，江苏 南京 210023
2. Jiangsu Key Laboratory of Therapeutic Material of Chinese Medicine, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China;
3. State Key Laboratory Cultivation Base for TCM Quality and Efficacy, Nanjing University of Chinese Medicine, Nanjing 210023, China
酒精性脂肪肝疾病(alcoholic liver disease, ALD)和非酒精性脂肪肝疾病(nonalcoholic fatty liver disease, NAFLD)系指在肝脏由于各种原因(长期大量饮酒或无饮酒史的代谢应激性肝脏损伤)发生肝细胞内脂质代谢紊乱，进而演变成肝细胞脂肪变性的临床症状，如不得到及时有效的治疗，脂肪肝疾病将进一步发展为肝炎、肝纤维化、肝硬化，甚至是肝癌[1]。随着人们消费水平和饮食结构的改变，脂肪肝已经成
为全球流行病，严重威胁着人类健康的重要疾病，因此深入阐明脂肪肝的发病机制并寻求有效的治疗策略已经刻不容缓。最新研究发现，在ALD中，长期酗酒会刺激脂多糖的生成，进而激活toll样受体4所介导的枯否细胞的活化。激活的枯否细胞会释放多种促炎症因子的产生，其中最重要的是白介素1(interleukin-1, IL-1)。从而导致单纯性脂肪肝向肝炎的发展。另外，IL-1刺激肝星状细胞的活化并大量分泌细胞外基质，推动肝炎向肝纤维化甚至肝硬化的发展[2-3]。在NAFLD中，IL-1参与胰岛素抵抗、脂肪组织炎症以及动脉粥样硬化等并发症的形成[4]。因此IL-1炎症因子家族(interleukin-1 family, IL-1F)在ALD和NAFLD中发挥重要作用。这里我们总结了IL-1F和炎症小体在ALD和NAFLD中的作用，并且探讨了作用于相关炎症信号通路对治疗这些疾病的意义。
1 IL-1F概述IL-1是一种具有多功能的免疫调节因子，在很多自发性炎症、自身免疫和感染性疾病中发挥主要作用[5-6]。IL-1F和IL-1受体成员包括IL-1α、IL-1β、IL-1受体拮抗剂(interleukin-1 receptor antagonist, IL-1Ra)、IL-18、IL-33、IL-36、IL-37、IL-38[6]。这些调节因子是主要的促炎症和抗炎症因子，在几乎所有炎症中通过和IL-1受体1~10相互作用发挥各自独特的作用。他们也参与了固有免疫细胞和淋巴细胞的分化和功能，在急性相反应中发挥重要的调节作用[6]。
2 IL-1F在ALD中的作用 2.1 IL-1F在正常肝脏中的作用大多数正常组织不会产生炎症因子，虽然肝脏长期暴露在细菌内毒素和其它细菌因子中，但是由于肝脏强大的解毒功能，正常肝脏中并未检测到IL-1β的表达。肝细胞中表达IL-1α的前体，这可能和急性肝损伤的发病机制有关[7]。在肝损伤致急性肝衰竭中，坏死的肝细胞会释放IL-1α前体，进而激活下游的炎症因子[7]。IL-1Ra在正常肝脏中高表达，可能与机体抑制IL-1α介导的炎症反应相关。有趣的是，IL-1Ra在急性炎症肝组织中也明显上调，推测可能是肝脏为避免过度炎症反应而采取的自我保护措施。因此IL-1F的动态平衡可能与正常肝脏的稳态有关[7]。
2.2 IL-1F在ALD实验模型中的作用在固有免疫系统的调节下，有多种细胞类型和调节因子参与酒精诱导的实验性肝损伤，包括肝硬化和急性酒精性肝炎(acute alcoholic hepatitis, AAH)。
在酒精致肝损伤模型中，肝脏的枯否细胞发挥重要作用。急性和慢性的酒精喂饲都会通过“脂多糖-toll样受体4”信号轴激活枯否细胞[8]，促进多种促炎症调节因子例如IL-1β和TNF-α的产生，最终导致肝细胞功能失调、凋亡、坏死，星状细胞分泌细胞外基质推动肝纤维化和肝硬化的形成[1, 9]。在酒精致肝损伤的小鼠模型中使用3种IL-1β缺失的小鼠，或酒精造模成功后给予IL-1Ra，肝脏损伤情况明显改善，提示IL-1β信号通路参与调控酒精肝的发生发展。IL-1β信号通路调节脂肪变性、炎症和肝纤维化[9]。在酒精喂食造模两周后给药，IL-1Ra能够减轻肝损伤和脂肪变性。小鼠酒精模型中激活的枯否细胞和自然杀伤T细胞分泌IL-1β，诱发肝损伤和炎症反应[10]。在酒精致小鼠肝损伤模型中，NLRP3敲除减轻了脂肪变性和炎症反应，同时观察到激活的自然杀伤T细胞数量降低及其IL-1β表达受到抑制[11]。
肝脏中其他类型的细胞如中性粒细胞、肝细胞、肝星状细胞，可能也参与了IL-1F的产生[11]。在AAH临床样本中，中性粒细胞在肝脏中明显增多并表现出激活状态。急性和慢性酒精肝模型中，IL-1β和TNF-α都上调，炎症因子诱导内皮细胞选择素表达上调促进中性粒细胞的浸润[11]。大鼠的慢性酒精肝模型中肝细胞释放IL-1β说明肝细胞也可能参与了炎症反应过程[12]。IL-1β表达反过来加剧肝细胞损伤，促进白血球渗透和促纤维化因子如转化生长因子β和血小板源生长因子的释放，进而激活星状细胞。这些研究一致地表明IL-1F在酒精性肝损伤及其向肝纤维化转变过程中的重要作用，提示IL-1β信号通路可能成为治疗该疾病的治疗靶点[13]。
2.3 IL-1F在ALD临床治疗中的作用临床酒精饮用过量会引起一系列肝脏异常。每年导致超过两百万ALD患者的死亡。AAH是ALD最危险的阶段，具有突发性，高死亡率，易发生急性的代偿肝脏疾病的特点[14]。患者通常伴有轻微发热、肝肿大、厌食、白血球明显增多和肝损伤严重等AAH的主要临床症状，可能由IL-1α/β和其他IL-1F参与调节[15]。
IL-1会导致一系列的AAH临床代谢反应包括发热、中性粒细胞增多、单核巨噬细胞系统激活、厌食、无机盐代谢改变，成纤维细胞增生[16]。最初研究者发现在AAH患者血清中IL-1明显升高，相比正常人高出10倍。而且AAH患者血清中其他促炎症因子水平也有明显升高，例如TNFα和IL-18(IL-1调控的下游趋化因子)[17]。AAH患者血清中IL-18水平，肝脏CXC趋化因子表达和这些患者的预后情况密切相关[18]。ALD患者体内血清IL-18水平和外周单核细胞IL-18表达都有明显升高[18]。AAH患者血清中IL-18水平和IL-18的天然拮抗物IL-18绑定蛋白水平都有明显升高，并和死亡率的升高正相关。急性肝衰竭和肝炎患者都表现出血清IL-1β和IL-1Ra水平的明显升高。因此在急性和慢性酒精性肝脏疾病中，IL-1中促炎症因子和抗炎症因子的动态平衡受损可能是一个重要致病机制[19]。
3 IL-1F在NAFLD中的作用 3.1 IL-1F和NAFLD实验模型中的作用在动物NAFLD模型中IL-1F发挥了重要作用。饮食诱导的非酒精性脂肪肝炎(nonalcoholic steatohepatitis, NASH)模型中，肝组织IL-1α/β表达明显上升，说明IL-1α/β参与调控脂肪变性和脂肪性肝炎。尽管炎症反应减少，IL-1α-/-小鼠中肝脏胆固醇和血清胆固醇水平都有所上升，说明IL-1α可能通过不同途径影响肝脏脂肪堆积和炎症。但是研究者使用IL-1α和IL-1β敲除小鼠，发现饮食诱导的脂肪变性改善，因此IL-1F参与了NASH的形成[13]。而且肝脏和非骨髓源性的IL-1α/β缺失改善了饮食诱导的肝脏炎症和纤维化，说明肝源性的IL-1F在这一模型中起到重要作用[13]。下一步研究者可能需要使用肝细胞特异性、枯否细胞/巨噬细胞特异性或脂肪细胞特异性IL-1α和IL-1β敲除小鼠来探究不同细胞类型在NASH中的特殊作用。
在饮食诱导的肥胖模型中，TLR9也通过IL-1β影响脂肪性肝炎，在肝细胞中IL-1β上调导致脂肪聚集，肝脏炎症，胰岛素抵抗和肝纤维化增加[20]。研究者发现相比野生型小鼠，IL-1α敲除小鼠血糖水平和胰岛素水平降低，胰岛素敏感性升高[21]。在饮食诱导的动脉粥样硬化小鼠模型中，和野生小鼠相比，选择性敲除枯否细胞IL-1α小鼠肝脏炎症反应明显缓解，伴随着肝组织中低水平的IL-1β、TNFα和IL-6[21]。在高脂饮食(high-fat diet, HFD)条件下，IL-1β敲除小鼠相比野生型小鼠表现出脂肪组织的炎症明显减轻，这和肝脏变小、脂肪变性减少、胰岛素敏感性增多相一致，但脂肪酸沉积增多，脂肪生成基因上调(如PPARγ、脂肪酸绑定蛋白4)[3, 22]。给肥胖小鼠注射IL-Ra明显改善了肝脏脂肪变性，降低脂肪生成基因的表达，说明IL-1F在这一过程中发挥重要作用[3]。和临床研究一致，这些数据都共同说明了IL-1β可能促进脂肪组织炎症，增加肝脏和脂肪组织的脂肪聚集，“脂肪组织-肝脏交互作用”在脂肪肝疾病中至关重要。
炎症小体能促进IL-1F炎症因子释放，在代谢炎症中发挥重要作用。在饮食诱导和基因修饰的肥胖小鼠模型中caspase-1和L-1β水平升高。在该模型中caspase-1基因缺陷或者caspase-1抑制剂均能明显改善胰岛素抵抗。caspase-1能激活另一个IL-1F促炎症因子IL-18前体[23]。IL-18在肥胖症患者的脂肪组织中也上调。敲除模型小鼠NLRP3能够减轻肥胖症导致的肝脏和脂肪组织的炎症体激活，降低脂肪组织中IL-18的表达，改善代谢功能。蛋氨酸和胆碱缺陷饮食诱导的NASH模型中，骨髓源性和肝薄壁组织细胞会产生NLRP3炎症小体[24]。在高脂高胆固醇高糖饮食NASH模型小鼠中，NLRP3炎症小体激活会随着血清LPS水平增加而增加，说明NLRP3炎症小体和配体在NASH发挥重要作用。NLRP3下调能够改善饮食诱导的NASH，NLRP3炎症小体激活又会加剧肝脏疾病，导致严重的肝纤维化，并激活下游信号通路[25]。NLRP3在肝脏疾病中的作用学术界仍有争议，因为有研究者发现下调NLRP3会促进肠道失调和慢性炎症，加重脂肪肝疾病[24]。总的来说，越来越多的证据说明IL-1F和炎症小体在多种实验模型中能够导致NAFLD的发生。但是是否肝脏分泌或外源性的IL-1会导致NAFLD恶化，外源性的IL-1是否会导致肝脏和系统性的炎症仍有待研究。
3.2 IL-1F在NAFLD临床治疗中的作用越来越多证据显示脂肪细胞释放的脂肪细胞因子和经典细胞因子在NAFLD疾病进程中发挥重要作用[26-27]。肥胖症患者血清和白色脂肪组织中，IL-1Ra明显上调，与体重增加、胰岛素抵抗增加趋势一致[28-29]。研究者发现肥胖症患者相比肝组织、皮下和内脏的脂肪组织中IL-1β和IL-37明显高表达。而在体重降低后，IL-1β的mRNA水平明显降低，抗炎症因子IL-37水平明显升高[29]。IL-37能抑制巨噬细胞生成促炎症因子，IL-37转基因小鼠能够缓解LPS诱导的感染性休克[30]。这说明了在肥胖症相关的系统性疾病(包括肝脏疾病)中脂肪组织可能是炎症因子的重要来源[31]。我们需要进一步的体内研究去探究AHH或NASH中IL-1β和它的抑制物IL-1Ra上调的原因，探究是否有其他因素参与疾病机制中。
3.3 抑制IL-1F可能成为治疗NAFLD/NASH的有效策略多种化合物能够干预IL-1信号通路。在饮食诱导的肥胖症中，白藜芦醇能够降低血清和肝组织中IL-1β、甘油三酯水平，改善葡萄糖稳态，缓解肝脏炎症，说明白藜芦醇对NAFLD的潜在治疗作用[32]。PPAR核受体家族是NASH治疗的有效靶点。PPARγ拮抗剂表现出对NASH的有效治疗作用，激活PPARδ在肝脏中改善了脂肪酸氧化，抑制肝脏脂质从头合成和葡萄糖生成[33]。PPARδ拮抗剂通过抑制促炎症因子(包括IL-1β)的合成改善了肝脏炎症以及肝纤维化。PPARδ拮抗剂以其良好的抗炎症反应和调控代谢的作用被认为是治疗NASH的有效靶点。这些研究说明了IL-1F是炎症反应的重要调节因子。因此对IL-1进行药物中和或者干扰合成可能是治疗NAFLD的一个有效策略。
4 展望IL-1F和炎症小体推动着ALD和NAFLD发展中。IL-1F是重要的固有免疫的促炎症调节因子，对感染和非感染性的肝损伤如肥胖症和酒精肝起到初步的保护作用。机体自身释放的IL-1F中抗炎症因子如IL-1Ra和IL-37可能不能完全中和促炎症成分IL-1α/β。IL-1F是经典的多功能调节因子，调节ALD和NAFLD的多种表型，如发热、白血球增多、急性相蛋白合成、肝脏炎症、肝纤维化和代谢炎症。IL-1Ra和IL-1抑制剂很可能成为ALD和NAFLD特效药，目前在美国IL-1Ra已经进入到临床试验阶段。由于IL-1Ra即使在重症疾病中也有较高安全性，并且不会抑制免疫，在治疗脂肪肝疾病中表现出了很好的开发前景。康纳单抗被广泛用于治疗动脉粥样硬化和代谢炎症，进而阐明靶向IL-1β治疗相关疾病的潜在机制，为IL-1抑制剂开发为治疗ALD和NAFLD的临床药物提供实验依据。
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