酒精性肝病的发病机制
酒精性肝病(ＡＬＤ)是因长期、大量饮用各种含乙醇的饮料所致肝脏损害性病变。
在组织病理学上主要表现为三种形式:酒精性脂肪肝、酒精性肝炎和酒精性肝硬化,这三种形式可单独或混和存在。
酒精性肝病的发病机制相当复杂,涉及到酒精及其代谢产物对肝脏的直接和间接损伤,同时酒精性肝病的发生和进展还与营养状态及遗传易感性密切相关。
酒精及其代谢产物对肝脏的损伤
摄入的酒精主要在十二指肠和上段回肠通过单纯扩散吸收,胃也能缓慢吸收少量的酒精。
进入血循环中的酒精随着血流分布迅速扩散,在肝、肺及脑部等血管分布较多的器官很快达到平衡。
酒精不能储存,必须被代谢,肝脏是体内酒精代谢的最主要器官,其中90%～95%酒精在肝脏通过乙醇脱氢酶(ＡＤＨ)和微粒体乙醇氧化酶系统(ＭＥＯＳ)进行氧化代谢。
人类ＡＤＨ基因位于4号染色体,为含锌的金属酶, 具有4个同工酶,其中ＡＤＨ2与酒精代谢有重要关系。
当血循环中乙醇含量较低时,主要由ＡＤＨ参加酒精代谢。
ＭＥＯＳ与ＡＤＨ有着明显不同的特点,其功能依赖于细胞色素Ｐ450。
当乙醇水平很高时或长期饮酒者,则主要由ＭＥＯＳ起作用,乙醇诱导的细胞色素Ｐ450称为Ｐ450ＩＩＥ1或ＣＹＰ2Ｅ1。
乙醇如何诱导ＣＹＰ2Ｅ1的表达相当复杂,涉及到转录、转录后和翻译后的调节。
大部分学者认为在低浓度乙醇诱导ＣＹＰ2Ｅ1增加并不是通过转录增强,而是在翻译后水平减少ＣＹＰ2Ｅ1 的降解实现的。
但当酒精的浓度高于3ｇ/Ｌ时,ＣＹＰ2Ｅ1ｍＲＮＡ则明显增加。
酒精经上述酶解途径代谢后的主要代谢物是乙醛,同时还产生氧应激产物(详见后) 。
乙醛随后又被乙醛脱氢酶(ＡＬＤＨ)氧化代谢乙酸,最终的产物是二氧化碳和水。
哺乳动物有几种ＡＬＤＨ,ＡＬＤＨ存在于各种细胞,但在肝细胞中活性最高。
根据其催化活性、结构特点和亚细胞分布,ＡＬＤＨ可分成三类,目前认为只有Ⅰ和Ⅱ类与相应基因位点的ＡＬＤＨ1和ＡＬＤＨ2具有乙醛氧化作用。
长期酒精摄入也能致ＡＬＤＨ活性减低,因此,大量饮酒的患者体内ＡＬＤＨ不足以及时处理体内产生的乙醛,因而导致过多的乙醛在体内(主要在肝脏局部)储溜。
肝静脉血乙醛的浓度与肝组织的损伤程度具有相关性。
乙醇对肝脏的影响表现在:乙醇对组织和细胞直接损伤作用;乙醇在肝脏代谢过程,可使2分子的ＮＡＤ+(氧化型辅酶Ⅰ)转变为ＮＡＤＨ(还原型辅酶Ⅰ),于是ＮＡＤＨ/ＮＡＤ+的比值明显改变,使细胞的氧化还原状态改变,对葡萄糖合成、脂质代谢及蛋白质的分泌有广泛的影响。
乙醇的主要代谢产物乙醛对肝脏的毒性作用更大,主要表现在:(1)降低肝脏对脂肪酸的氧化;(2)损伤线粒体、抑制三羧酸循环;(3) 影响肝脏的微管系统,使微粒蛋白分泌减少,造成脂质和蛋白质在肝脏细胞中沉积;
(4)与细胞膜结合,改变其通透性及流动性,从而导致肝细胞的损伤;(5)抑制ＤＮＡ的修复和ＤＮＡ中胞嘧啶的甲基化,从而抑制细胞的分化及损伤组织的再生、修复;(6)乙醛能增加胶原的合成及ｍＲＮＡ的合成,促进肝纤维化的形成。
另一方面,上述的级联氧化过程导致ＮＡＤＨ形成明显减少,ＮＡＤ+/ＮＡＤＨ比值明显改变,进
而出现氧化还原作用的改变。
氧化应激与脂质过氧化作用
氧化应激和膜磷脂过氧化作用对ＡＬＤ的发生和发展起关键作用。
酒精在肝细胞内通过细胞色素Ｐ4502Ｅ1(ＣＹＰ2Ｅ1)并在铁离子参与下的氧化作用,会产生过多的氧应激产物,如ＯＨ、Ｏ2 、Ｈ2Ｏ2等自由基,这些自由基可激活磷脂酶及脂质过氧化反应,降低膜磷脂,改变其通透性和流动性,从而改变与膜结合的酶、受体和离子通道的微环境,影响其功能。
此外脂质过氧化还影响ＤＮＡ和蛋白质的结构和功能。
肝脏ＣＹＰ2Ｅ1在中央静脉周围肝细胞内呈高表达,此处氧化应激最活跃和组织氧供不足,因此是酒精性肝损伤的好发部位。
近年来,氧化应激在酒精肝病中作用受到重视[1,2]。
正常肝内存在具有保护性抗氧化反应物质,如谷胱甘肽(ＧＳＨ)和维生素Ａ、Ｃ、Ｅ等。
长期饮酒者,肝细胞内谷胱甘肽含量明显降低或耗竭, 肝中谷胱甘肽减少在线粒体最为明显,从而加剧对线粒体结构和功能的损害。
长期饮酒造成的营养吸收不良也使食物中抗氧化剂吸收减少。
因此,长期饮酒导致机体内促氧化物质产生明显增多和抗氧化物质的减少,促发氧化应激最终导致肝细胞死亡或凋亡。
内毒素、炎症介质和细胞因子
炎症介质和(或)细胞因子对酒精性肝病的形成具有重要的作用。
酒精的摄入可致炎症细胞对炎症刺激过度的反应产生大量的炎症介质和(或)细胞因子,即所谓的激发和致敏。
一方面,肝细胞损伤后,可发生肝实质细胞的凋亡和坏死,激活肝内的Ｋｕｐｆｆｅｒ细胞和血循环中的单核细胞。
另一方面,酒精性肝病时,因肠细菌过度生长、肠粘膜通透性增加、肠细菌移位以及正常的免疫功能受抑制等,导致肠源性内毒素血症[3]。
内毒素不仅可直接损伤肝细胞,更重要的是内毒素还与Ｋｕｐｆｆｅｒ细胞特异受体ＣＤ14及ＴＬＲ4(Ｔｏｌｌｌｉｋｅｒｅｃｅｐｔｏｒ4)结合激活该细胞。
进而可释放大量的氧自由基、细胞因子和炎症介质,如ＴＮＦβ, ＩＬ 6、ＩＬ 10、ＩＬ 12,ＩＦＮβ,ＴＧＦβ,ＰＤＧＦ等。
不仅如此,细胞粘附分子和细胞因子受体表达也增加。
多种细胞因子和炎症介质可引起肝细胞进一步坏死、凋亡、炎症和肝纤维化形成。
尤其是肠源性内毒素血症在ＡＬＤ的形成过程中的作用至关重要,内毒素可使Ｋｕｐｆｆｅｒ细胞释放ＴＮＦβ和ＮＯ,诱发肝细胞坏死与凋亡,并发现ＴＮＦα与各种细胞膜上的受体结合可增加细胞内活性氧形成,诱导细胞死亡。
不仅如此,对酒精性肝病时Ｋｕｐｆｆｅｒ细胞ＴＮＦβ表达上调的进一步研究发现,慢性酒精的摄入能增加内毒素刺激的细胞外受体活性激酶1/2(ＥＲＫ1/2)的活性,促进早期生长反应因子 1(Ｅｇｒ 1)的表达,并使Ｅｇｒ 1与ＴＮＦβ启动子结合力增加。
临床和动物实验均表明ＡＬＤ血循环中ＴＮＦα明显升高,运用ＴＮＦα中和抗体能减轻酒精所致大鼠的肝损伤。
通过饮食含乳酸杆菌食物或用多粘菌素Ｂ或新霉素等抗生素,改善肠粘膜的屏障功能、抑制肠道细菌过度生长以减少内毒素的生成等措施,均能明显减轻实验性酒精性肝病的严重程度。
应用氯化钆(ＧｄＣｌ3)选择性破坏枯否细胞,可在很大程度上阻断酒精性肝病的发生,阻断内毒素的信号转导,均能减轻酒精性肝损伤[4,5]。
免疫因素
酒精可促使Ｔ细胞功能失常,进而损伤肝细胞;酒精对Ｋｕｐｆｆｅｒ细胞的功能有抑制作用;酒精在体内代谢物可作为半抗原,与肝细胞蛋白反应基团或小分子物质(如半胱氨酸)结合形成“加和物”,使其成为抗原,刺激机体产生抗体,从而触发自身免疫反应,导致肝脏的免疫损伤。
在酒精性肝病患者和动物模型中均可检测到针对加和物的抗体[6]。
另外,乙醛蛋白加和物可刺激肝脏胶原合成直接导致酒精性肝纤维化。
危险因素
在长期过量饮酒的人群中,只有10%～35%发展至酒精性肝炎和仅有8%～20%可发展致酒精性肝硬化,ＡＬＤ的严重程度往往并不与酒精的摄入成正比。
这提示其他因素如遗传、环境、营养和激素等因素在酒精性肝病的发生和演变中也起一定的作用[7]。
(1)遗传易感性:酒精性肝病的发生常有家族倾向,所以遗传因素也与酒精代谢有关。
有些患者存在乙醇的氧化障碍,现认为与酒精代谢有关的酶,乙醇脱氢酶( ＡＤＨ)、乙醛脱氢酶(ＡＬＤＨ)和细胞色素Ｐ450ＩＩＥ1编码基因的多态性在酒精性肝病的遗传倾向中具有重要意义。
乙醇在酗酒者体内的代谢过程与非酗酒者的代谢过程是否不同尚不明确。
但毫无疑问,长期饮酒会引起肝脏的一些适应性反应,如滑面内质网肥大和肝脏药物代谢酶活性增强。
(2)性别:酒精性肝病易感性存在明显的性别差异性,而且女性更易患;(3)合并乙型或丙型病毒性肝炎;(4)饮食习惯与营养不良:肝脏铁的含量可能与ＡＬＤ的严重程度有关,铁参与酒精多肝脏的损伤[8]。
鉴于ＡＬＤ患者肝组织铁含量较正常人群高,因此,许多学者认为肝脏铁含量的增加有助于ＡＬＤ的形成。
然而,饮食摄入铁增加或铁代谢遗传性障碍对于增加酒精的肝毒性程度目前仍不清楚。