FTONAFLD的候选新基因

1、 fto-nafld 的候选新基因？ 张洁蕾1 郑丽丽2曹剑英 3 ( 1.郑州大学第一附属医院内分泌科, 河南,郑州,45000; 2. 郑州大学第一附属医院内分泌科, 河南，郑州,45000；3. 郑州大学第一附属医院心内科, 河南，郑州,45000) 【摘要】：肥胖症易感基因 (fat mass and obesity associated gene fto) ，其在人体组织分布广泛，与多种内分泌及代谢性疾病的发病有关。非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,nafld)通常原发于与ir相关的超重、肥胖、2型糖尿病和高脂血症等代谢紊乱，是胰岛素抵

2、抗综合征(代谢综合征)的组成部分。fto可能通过影响胰岛素抵抗（insulin resistance,ir)肥胖等进一步在非酒精性脂肪肝的发病机制中起到重要作用。本文对fto与nafld直接与间接的关系作一综述。【关键词】肥胖易感基因；非酒精性脂肪肝 ；胰岛素抵抗；肥胖 fto - - a new candidate gene of nafld？zhang jielei, zheng li-li, department of endocrinology, the first affiliated hospital of zhengzhou university, henan, 45000; c

3、ao jianying, department of cardiology，the first affiliated hospital of zhengzhou university, henan, 45000.corresponding author: zheng li-li; cao jian-ying.【abstract】fto (fat mass and obesity associated) is an obesity susceptibility gene, widely distributes in the human body tissue which is associate

4、d with the onset of a variety of endocrine and metabolic diseases. nafld (nonalcoholic fatty liver disease) always origins in ir is highly related with overweight, obesity, type 2 diabetes and hyperlipidemia and other metabolic disorders,and is part of the insulin resistance syndrome (metabolic synd

5、rome).fto may affect ir, obesity etc,and plays an important role in the further pathogenesis of nonalcoholic fatty liver. in this study , the direct and indirect relationship between fto and nafld will be reviewed.【key words】fto; nafld; ir; fat非酒精性脂肪肝(nafld),是一种无过量饮酒史，以肝细胞脂肪变性和脂质贮积为特征的临床病理综合征，包括单纯性脂

6、肪肝、脂肪性肝炎、脂肪性肝纤维化和脂肪性肝硬化4个病理过程1。关于nafld发病机制的解释目前占主导地位的观点是day提出的“二次打击假说"2：太多数情况下，由于肥胖或是糖尿病等其他因素(诸如遗传、药物等原因)会导致体内胰岛素过多引发胰岛素抵抗(ir)作为首次打击，引发脂肪变性。脂肪变性的肝细胞活力下降，这时增多的氧化代谢产物引发了氧化应激作为二次打击，使得脂肪变性的肝细胞发生炎症、坏死甚至纤维化。在这一过程中ir可能不仅参与首次打击还参与了二次打击之中。肥胖是多种内分泌疾病及代谢性疾病的高危因素。随着对肥胖疾病聚焦研究，2007年，frayling 等在欧洲人群中发现发现了第一个与

7、普通人群肥胖相关的可靠候选基因-fto基因。，它能编码核酸去甲基化酶，调节食欲和能量代谢。人fto基因定位于16q12一q24普遍表达于胎儿和成人各组织尤其在下丘脑，垂体，肾上腺和胰岛中。且与ft(并指突变小鼠基因序列高度同源)3。fto 基因编码蛋白是依赖fe(ii)和2一酮戊二酸的非血红素双加氧酶超家族的一员4。它在细胞核中催化单链dna中的3- 甲基胸腺嘧啶(3-met ) 发生脱甲基反应且对单链rna(ssrna ) 中的3- 甲基尿嘧啶(3-meu ) 脱甲基作用更为明显5。胰岛素是体内的内分泌激素，由胰岛b细胞分泌，与其受体结合后，通过一系列信号传递的网络级联反应，引起基因表达改变

8、，生成效应蛋白，参与体内多种物质的代谢调节，胰岛素要实现正常生物学效应必须具备以下条件：1细胞分泌正常结构和数量的胰岛素，胰岛素释放的脉冲频率及振幅正常；2所分泌的胰岛素转运至胰岛素靶细胞；3胰岛素与靶细胞膜上的特异受体相结合； 4胰岛素与受体结合后，胰岛素信号向细胞内传导，激活一系列细胞内的下游级联过程和网络途径。所以胰岛素的作用涉及到胰岛素与受体结合，及活化的胰岛素受体复合物下游的一系列级联反应，在级联反应中的任何一个环节发生障碍都能引起胰岛素抵抗（ir）6。ir是高血压，肥胖，血脂紊乱，动脉粥样硬化，非酒精性脂肪肝，t2dm等疾病发病的“共同土壤”。本文就fto与胰岛素抵抗和肥胖之间相互

9、作用进而与非酒精性脂肪肝的关系的最新研究作一综述。1 nafld 的发病机制及与ir的关系（1）“二次打击学说” “一次打击”胰岛素抵抗，初次打击主要是由于胰岛素抵抗导致肝细胞脂肪变性，形成单纯性脂肪肝。nafld为遗传-环境-代谢应激相关性疾病，是以ir为基础的代谢综合征的组成部分。ir引起脂肪在肝内积聚的可能机制：一方面胰岛素是促进合成代谢，调节血糖稳定的主要激素，可以抑制脂肪分解，降低血液中游离脂肪酸（ffa）,一旦出现ir，则会导致外周脂肪分解增强和血液ffa增加，肝内合成脂肪增加超过了肝细胞将其氧化利用和合成脂蛋白运输出去的能力，脂肪则在肝细胞内蓄积，进而参与脂肪肝的形成。另一方面，

10、升高的ffa可以在胰岛素受体或受体后水平引起抵抗，如：亲和受体数目减少，胰岛素受体酶联系统的信号转导受干扰等，导致高胰岛素血症。高胰岛素血症能增加糖降解而增加脂肪酸的合成，这些代谢改变均可使肝脏脂肪代谢障碍，从而使肝细胞内合成tg增加而输出减少，肝细胞内脂肪异位沉积，导致肝细胞脂肪变性7,8加重了ir。“二次打击”研究显示从脂肪肝到脂肪性肝炎的进展过程是前炎症因子与抗炎因子失衡触发氧应激和脂质过氧化反应的结果。氧化应激在nafld中起重要作用，不断增强的氧应激和前炎症因子的介入导致nafld发病的“二次打击”。 瘦素，tnf-a,细胞性内毒素等细胞因子均可加速导致脂肪肝患者肝脏的炎症及纤维化进

11、程9总之“二次打击”学说的关键在于一次打击并不会使单纯脂肪肝发展到肝硬化 ， 但一次打击使肝脏对氧化应激、内毒素等二次打击变得更敏感10。（2）脂质代谢紊乱与nafld 在nafld患者中，脂质代谢紊乱较为常见， 但究竟是非酒精性脂肪肝的病因还是结果目前尚不清楚。研究表明，脂质代谢紊乱的患者约50%伴有脂肪肝。严重的高甘油三酯血症和混合性高脂血症的患者脂肪肝的发病率较正常人高5-6倍11其可能作用机制如下:肝细胞内非脂化游离脂肪酸(ffas)增多,肝内三酰甘油(tg)合成原料增加。一方面,ir增强外周脂组织的tg降解,同时抑制ffas的酯化作用,因此外周循环中的ffas水平增高,肝脏摄取的ff

12、as相应增多;另一方面,高胰岛素血症的作用增加肝细胞内经“从头合成”途径合成ffas,并抑制其氧化,肝细胞内ffas因而蓄积增多,肝内脂质合成亦加强。高胰岛素血症上调相关脂肪酶的表达。ffas及其代谢产物是过氧化物酶体增生物激活受体(ppar-)的配体,这一转录因子调节很多酶的编码基因,这些酶涉及过氧化物酶体、线粒体、微粒体的脂肪酸氧化。极低密度脂蛋白(vldl)输出减少。以上因素均可破坏脂肪组织、脂肪细胞与肝细胞之间脂肪代谢的动力循环平衡,引起脂肪肝。 （3）铁超载与nafld moon等12在研究39例nafld患者血清铁指数与肝铁沉积和肝纤维化与炎症的关系时显示，肝铁沉积不是nafld患

13、者肝损伤的独立预测因子。而肝铁超载可能与胰岛素抵抗密切相关，称为胰岛素抵抗相关铁超载(insulin resistance-associated iron overload ，irhio)13。对于胰岛素抵抗相关铁超载在nash的发病中的机制仍不清楚。(4)多种细胞因子与nafld1）tnf-a 与nafld 各种原因所致肝脏损伤过程中最早出现的细胞因子是tnf-a ，tnf-a 还可以引起其他细胞因子的释放。tnf-a 被认为是脂肪肝进展为nash的主要细胞因子，其产生伴随着游离脂酸合成的增加和ir的出现。hui等14研究显示与肝酶活性正常的对照人群（年龄、性别和体质量指数相匹配）相比，na

14、sh患者血清tnf-a及可溶性tnf-a 受体2水平显著升高。另一项研究15发现tnf-a、il-6可能通过改变胰岛素敏感性在nafld的发生、发展中发挥重要作用，并有助于nafld患者代谢综合征的形成。林克荣等16研究发现，nafld患者tnf-a与脂联素、胰岛素敏感性指数呈显著负相关，与ir呈显著正相关。perez-carreras等17研究发现，nash患者线粒体的失活伴随着血清tnf-a 水平的上升，说明tnf-a 可能在线粒体失活中起一定的作用；致使nash患者肝脏中线粒体呼吸链酶复合物的活性比对照组下降了30%-50%。tnf-a不仅能介导内毒素的多种生物学作用，且能诱生其他促炎性

15、细胞因子协同作用，从而扩大内毒素的生物学效应，故为内毒素所致肝损害的关键介质。2)nf-kb 与nafld sen 等18首先从b淋巴细胞核抽提物中检测到一种能与免疫球蛋白k链基因启动子序列特异性结合的核蛋白，称之为nf-kb。kim19 等在ob/ob小鼠和其他ir模型中发现，ikb激酶b（ikkb)被慢性激活，通过基因重组抑制ikkb的活性后，ir被消除，故ikkb很可能在ir的分子机制中具有重要作用。ikkb主要被循环中tnf-a激活，而tnf-a为nf-kb所诱导，形成一个自我增强的反馈机制，从而维持慢性ir。3) 脂联素与nafld 脂联素作为一种新发现主要由脂肪细胞分泌的脂肪激素，

16、与体质量指数呈反比。脂联素能减少脂肪，促进肝脏和外周胰岛素的敏感性，并通过增加肌肉脂肪酸氧化而减少血清脂肪酸水平20。临床研究发现21，nafld患者血浆脂联素水平低于正常对照组，提示脂联素与nafld的发病存在相关性。脂联素能够增加胰岛素敏感性，减轻脂肪蓄积和肝脏脂肪变性，还具有抗炎症特性，能有效抑制nash引起的肝脏损伤。同时研究还发现脂联素与ir存在着密切的关系，当ir发生时，脂联素表达减少，胰岛素呈剂量和时间依赖性地抑制脂联素基因的表达22。因此改善肝脏的ir状态，可以延缓nafld的发病进程。4）瘦素与nafld 瘦素是主要由脂肪细胞分泌的一种肽类激素，作用主要是参与肝脏糖类及脂肪的

17、代谢调节与nafld有着密切关系。张妲21等研究发现nafld患者血清瘦素水平明显高于对照组，且以瘦素为因变量，多项指标作为自变量，进行多元逐步回归分析，发现体质量指数及稳态模型ir与瘦素关系密切，提示nafld患者瘦素升高与肥胖，ir有关。2 fto的作用机制(1) fto与 ir 的直接关系 chen g 23等得出了与gwas结果相一致的结论，在欧洲人群中，与t2dm发病有关的4个基因fto,irs1，klf14和pparg都是通过调节胰岛素抵抗起作用。通过对智利美洲印第安人的儿童研究证实了fto单核苷酸多态性rs9939609与肥胖之间的关系，而且也认为青春期前的肥胖女孩风险等位基因a

18、与胰岛素抵抗的代谢特征有关联24。有研究显示，在日本人群体内rs1121980与血浆胰岛素抵抗指数和稳态模型评估法的胰岛素抵抗有很大的关联，并且在对混杂因素例如年龄，性别，体重指数进行校正之后结果依旧如此，三个snps的单体型及含有rs1121980的单体型在日本受试者的胰岛素抵抗进程中起着重要作用25。prakash j等研究证实，fto的第一个snp的rs17817449与肥胖症的许多参数都有紧密联系，而且与血浆胰岛素水平，胰岛素抵抗，体脂百分比，体脂量等都有关系26。amelie bravard 27等研究发现在2型糖尿病期间肌肉组织中fto含量增加，fto在肌小管中的过量表达改变胰岛素

19、信号，促进脂肪和活性氧生成，导致线粒体功能紊乱，提示fto与ir有紧密联系。目前，已知约有40多种不同的因素可以降低胰岛素的敏感性，其中年龄，饮食，肥胖，bmi，药物，吸烟等起主要作用。fto 基因与肥胖相关的snp多位于内含子区，位于第一个内含子区的与肥胖关系最为密切，可能是通过调节基因的转录水平从而参与肥胖的发生。fto 与下丘脑中与能量平衡及摄食过量的区域中高表达，这些活动都与snp有关。通过对487例特别肥胖的青年个体和442例健康的对照组作了全基因组关联研究，更加凸显了作为肥胖敏感基因fto的重要性28。(2)fto与肥胖的关系 fto基因是普通人群的肥胖候选基因 对不同种族和地区人

20、群的研究发现29，fto基因的不同snp变异与不同地区的人群肥胖之间存在相关性，并且发现fto基因变异与肥胖患者全身脂肪总量相关，而与内脏和皮下脂肪之间无相关性"。2007年，frayling等30率先报道了位于fto基因第l内含子的rs9939609与成人和儿童肥胖具高度相关性，随后在欧洲几项独立研究中，也分别报道了该基因多态性与高加索人群、西班牙人群bmi和肥胖的相关性。目前在中国仅见台湾、北京和上海地区的成年人群ffo基因多态性与肥胖的关联报道。在日本人群的研究结果也不尽相同.我们猜测出现不同结果的原因可能是亚洲人群的bmi值小于欧洲人群。（3）fto 与 bmi的关系 fto

21、基因影响bmi 的机制目前存在许多争议.fto 蛋白具有 2-酮戊二酸加氧酶的活性，能使2- 酮戊二酸脱羧.fto 蛋白这种活性受硫酸亚铁 和抗坏血酸的激活，受三羧酸循环中间底物的抑制。2 -酮戊二酸加氧酶能参与dna修复 脂肪酸代谢和转录后修饰如脯氨酸羟基化组蛋白赖氨酸的甲基化等过程，fto 蛋白在去甲基化过程中的优先底物是 甲 基 化 胸 腺 嘧 啶，而不作用于甲基化鸟嘌呤31,32gerken等31认为，fto 催化活性可能是通过去甲基化的作用调节代谢相关基因的转录，进而影响肥胖; 也可能是与其同源蛋白 abh2一样，fto 蛋白充当核酸修复酶的作用 基因的变异可能损伤了基因组的修复过程

22、，从而导致了肥胖和代谢综合征另外，fto 基因的表达受营养调节，与自由摄食状态下相比，fto 基因的表达在禁食48h 后降低60%.fto基因在下丘脑中高度表达，可能预示其影响着下丘脑功能，进而影响能量平衡过程，最终导致肥胖.(4)fto与能量平衡的关系 fisher等33研究发现,fto基因缺失的小鼠出生后生长迟缓，体重明显下降 尽管自发性活动减少而且相对贪食，但是fto 基因缺陷小鼠消瘦是由于能量消耗的增加和系统交感神经激活所致.dina等34认为 fto的功能是控制能量消耗.在其他实验中发现，高表达的fto还能导致位于弓状核激发进食的肝丙素样肽减少，从而起到降低食欲的作用35。然而，禁食

23、后下丘脑中的fto表达量是否改变目前还存在争议36。詹姆斯等人发现fto基因或蛋白的表达量并不受短期内禁食的调节。其表达水平在短期禁食时不会改变37。除此之外，也有人证实禁食后的下丘脑fto mrna表达水平在小鼠体内时降低的，而在大鼠体内却是上调的38。3 fto与nafld的关系在对从swiss3t3小鼠胚胎中分离克隆获得的3t3-l1前体脂肪细胞株的研究中发现39，fto基因随着细胞分化而呈上调趋势。3t3-l1前体脂肪细胞有fto基因表达（0天），第二天fto基因表达显著高于0天（p<0.05).第4、6天fto基因表达明显上调（p<0.05 );第6、8天fto基因的表达

24、保持在较高水平并趋于稳定。提示fto基因可能参与到3t3-l1脂肪细胞的成脂分化过程，进而参与nafld的发病机制中。fto通过影响肥胖，bmi，ir等进一步影响nafld的发病，众所周知，t2dm是nafld的高危因素，fto也可通过影响t2dm间接促进nafld的发生发展，来自16号染色体上fto基因的snprs9939609变异变异与2型糖尿病呈现强相关性（or=1.27，95%ci=1.16-1.37，p=5×10-8）40。有研究表明位于fto基因第一个内含子中的cpg位点呈现低甲基化水平（3.35%）与对照组相比却具有显著统计学意义（p=0.00002),该位点的低甲基化

25、水平是t2dm的早期标志物，因而提示了2型糖尿病的另一种发病机制即独立的非启动子的基因组位点的甲基化突变易于促使t2dm的发生41虽然fto基因与2型糖尿病存在显著的相关性，但其与1型糖尿病并没有相关性42间接提示了fto与ir及nafld有着紧密联系。jianjin guo43等研究发现fto在nafld中表达上调，且通过增多mda和sod氧化应激标志物进而参与到nafld的发病机制中。展望 fto在人体组织分布广泛，不仅其snp本身与肥胖及胰岛素抵抗有着紧密联系，而且通过影响bmi,能量与摄食平衡t2dm等多个方面参与到nafld的发病机制中，ir是多种内分泌及代谢性疾病发病的“共同土壤”

26、，我们暂且可以称fto是这些疾病的种子，nafld的主要危险因素是饮食及bmi等，其发病的关键因素是胰岛素抵抗，而胰岛素抵抗又与肥胖及游离脂酸等多种细胞因子有关，我们是否可以通过对fto深入研究，来进一步探讨nafld的发病机制。这也为以后的临床科研工作指明了方向。【参考文献】1 brunt em. no0nzlcoholic stestohepatitis j. semia liver dis,2006;24;3-202. ruhl ce;everhart je determinants of the association of overweight with elevated serum

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