引用本文： 高偉博, 魏九峰, 劉家仁, 劉明. 植物化學物質對乙醇性肝病預防及治療作用的研究進展. 中國普外基礎與臨床雜志, 2019, 26(12): 1505-1510. doi: 10.7507/1007-9424.201905104 復制
乙醇是一種具有肝臟毒性的物質，在全世界范圍內有大量的人飲用乙醇相關產品[1]。據估計，全球有 3.8% 的死亡率是由于飲酒造成的[2]。乙醇性肝病（alcoholic liver disease，ALD）是由于長期大量飲酒所致的慢性肝病，可以分為：輕癥 ALD、乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎和乙醇性肝硬變。因為 ALD 早期的病變是可逆的，所以對于 ALD 的預防就顯得格外重要。筆者現對 ALD 的發病機制與植物化學物質對 ALD 預防及治療作用的研究進展作一綜述。
1 ALD 的發病機制
1.1 腸道屏障功能障礙及內毒素血癥
在動物模型中觀察到，連續乙醇灌胃可以使腸道抗菌分子的表達下調[3]，并且增加腸道上皮細胞膜的通透性，破壞上皮細胞之間的緊密連接[4]，造成腸道細菌大量繁殖、菌群失調以及細菌相關成分的明顯異位，但乙醇誘導的腸道屏障功能障礙的具體機制還有待進一步研究闡明。已有報道，乙醛通過酪氨酸磷酸化依賴機制破壞了正常人結腸黏膜細胞間的緊密連接與粘附連接，表明乙醇的代謝產物同樣可以引起腸道屏障功能障礙，導致內毒素的吸收[5]。連續乙醇灌胃小鼠的腸道內需氧菌和厭氧菌的數量增加，并且這一現象在小腸中更為明顯[3]。對小鼠盲腸內細菌的定性分析顯示，厚壁菌類總體減少（乳酸桿菌明顯下降），擬桿菌和疣狀桿菌的數量明顯增加[3]。同時，長期飲酒會增加門靜脈血中由腸道衍生的內毒素的含量，導致內毒素血癥的發生。革蘭陰性菌細胞壁的成分之一—脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）具有很強的誘導炎癥作用。由于循環中的大多數 LPS 都經過肝臟的 Kupffer 細胞和肝細胞攝取代謝，從而激活 Kupffer 細胞產生多種促炎細胞因子，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素-1（interleukin-1，IL-1）等[6]，進而對肝臟造成損傷，誘發 ALD。此外，血漿中內毒素水平與乙醇所致肝臟損傷的嚴重程度有明顯的相關性[7]。
1.2 代謝紊亂
肝臟是乙醇代謝的主要器官，乙醇通過一系列酶促反應轉換成乙酸，這一過程主要由乙醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase，ADH）和乙醛脫氫酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）催化的兩步反應組成。輔酶Ⅰ（NAD+）是這些酶的輔助因子，在代謝過程中，消耗 NAD+，并且生成還原型輔酶Ⅰ（NADH），使 NAD+/NADH 下降。這一結果讓體內依賴 NAD+的生化反應減弱，而依賴 NADH 的反應增強，涉及到的反應有：糖異生、糖酵解、脂肪酸氧化、三羧酸循環等[8-9]。這類代謝紊亂可能是引起高脂血癥與脂肪肝的一個原因。
乙醛作為乙醇的中間代謝產物，對肝臟同樣具有嚴重的破壞作用。乙醛能夠與蛋白質、DNA 和脂質結合形成加合物[10-13]。這些加合物的作用十分廣泛，它們能改變蛋白質結構、引起 DNA 損傷和突變[11]并破壞肝細胞。乙醛還會上調固醇調節元件結合蛋白-1c（sterol regulatory element-binding protein- 1c，SREBP-1c）的表達。SREBP-1c 是一種轉錄因子，通過上調脂肪生成相關基因來促進脂肪酸的合成，造成脂質在肝臟內蓄積。
微粒體乙醇氧化系統（microsomal ethanol oxidizing system，MEOS）是乙醇的另一套代謝系統，主要由細胞色素 P450（cytochromeP450，CYP450）超家族組成。這些酶主要參與許多內源性底物的氧化，如類固醇、脂肪酸等[14]。其中 CYP2E1 是一種參與乙醇代謝的重要的酶，在生理條件下，CYP2E1 的基礎表達量僅能把少量的乙醇氧化為乙醛[15]，但是在慢性酗酒期間，CYP2E1 蛋白的表達量明顯增加，進一步誘導 MEOS 這一系統的開啟[16]。CYP2E1 不但能將乙醇催化氧化為乙醛，還會在反應中產生大量的活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），如 H2O2、羥乙基自由基等[17-18]。
1.3 氧化應激
自由基是具有不成對電子的分子或原子，通常具有不穩定性和高反應性[19]。在生物體內的自由基主要由氧基自由基與氮基自由基構成。在肝臟中，ROS 與活性氮簇（reactive nitrogen species，RNS）均能夠促進脂質過氧化，引起 DNA 鏈斷裂，并且氧化生物膜和組織中的絕大多數分子，在大多數情況下通過壞死和（或）凋亡的機制誘導細胞死亡，進一步導致肝細胞和組織的損傷[18]。前已提及，長期飲酒可上調肝細胞中 CYP2E1 的表達，從而增加自由基的產生。此外，還有研究[20]表明，Kupffer 細胞中的氧化劑還原型輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶在早期 ALD 的發病機制中起著關鍵作用。在細胞實驗中，乙醇可以使誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）上調，增加一氧化氮的產生[21]。一氧化氮與超氧化物陰離子反應形成過氧亞硝酸鹽，可氧化性損傷微管，導致腸道屏障功能障礙[22]，服用 iNOS 抑制劑可顯著減輕乙醇喂養小鼠的腸道氧化應激、腸道滲漏和肝臟損傷。乙醇攝入會增加體內的鐵含量[23]。即使中等水平的乙醇攝入也能提高血清鐵蛋白的水平，增加轉鐵蛋白的飽和度。鐵離子（Fe2+）與過氧化氫可以通過 Fenton 反應生成活性氧和羥自由基，而活性氧的增加導致了 ALD 的發展。
1.4 營養不良
在酗酒的人群中，常會出現葉酸、維生素 B6、維生素 B12 等營養物質的缺乏，同時這些物質缺乏會減少肝臟中 S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）的含量，進而影響肝臟的功能[24]。而補充 SAM 能明顯降低乙醇造成的大鼠肝臟的缺氧程度，改善線粒體功能，提高細胞色素 C 氧化酶（cytochrome c oxidase）的活性[25]。另外，乙醇暴露還可以刺激脂肪脂解以及脂肪酸從白色脂肪組織中釋放[26]。由于長期攝入乙醇，脂肪酸在肝臟中的氧化作用受到抑制，同時影響極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）的釋放入血，以上機制都能夠促進肝細胞的脂肪變性。在小鼠模型中，高脂飲食可以加重乙醇導致的肝臟脂肪變性[27]。在細胞實驗中發現，缺鋅可以導致細胞單層緊密連接蛋白顯著減少及屏障功能障礙[28]，乙醇處理后這些作用有不同程度的增強，提示缺鋅可以加重乙醇引起的腸道屏障功能紊亂。
1.5 其他
缺氧也是 ALD 發病機制中的一環。由于乙醇的代謝途徑需要更多的氧，所以攝入乙醇后會提高肝細胞的耗氧量[29]。乙醇主要在肝臟組織的小葉中心區代謝，所以這些區域對氧氣的需求增加，導致局部相對缺氧，肝細胞壞死[30]。此外，乙醇注入門靜脈會導致大鼠肝臟的血管收縮，可進一步加重小葉中心區域缺氧[31]。目前認為，乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染是 ALD 的伴同因素，并且 ALD 可以提高肝炎病毒感染的易感性[32]，二者之間的協同作用可加重肝臟內的炎癥反應，加快肝硬變的進展，引起肝細胞癌的發生[33]。
以上介紹的是 ALD 常見的發病機制，各機制之間并非彼此獨立而是相互影響，具有密切的聯系，可見乙醇性肝損傷的發病是復雜的、多原因的且多原因相互作用。因此，對于 ALD 的預防及治療也可以從多層次、多角度來進行研究，如抗氧化、促進乙醇代謝、Ⅱ相反應酶等。
2 植物化學物質的預防及治療作用
2.1 植物根的提取物
從黃芩當中提取的木蝴蝶素 A（oroxylin A）能夠減少攝入乙醇引起的肝臟脂質蓄積與細胞凋亡，通過下調 SREBP-1、脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）、硬脂酰輔酶 A 去飽和酶 1（steroyl-coA desaturase 1，SCD1）等脂質生成相關基因的表達，上調脂質氧化相關基因肉堿棕櫚酰轉移酶 1（carnitine palmitoyl transferase 1，CPT1）和過氧化物酶體增殖物激活受體-α（peroxisome proliferator-activated receptor-alpha，PPAR-α）的表達來調節脂質代謝；在細胞實驗中，木蝴蝶素 A 可以下調缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor-1alpha，HIF-1α）在細胞核中的表達[34]。HIF-1α 不但可以增加肝臟的脂質蓄積[35]，還可以削弱木蝴蝶素 A 對 IL-6、IL-8、TNF-α 等炎癥因子的抑制作用。由此可見，木蝴蝶素 A 可以通過調節脂質代謝、抗炎等作用來保護肝臟，且 HIF-1α 可能是保護作用的關鍵靶點。
春榆（Ulmus davidiana var. japonica）根皮的提取物可以降低飲酒所致的天門冬氨酸轉氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和丙氨酸轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）的升高，并且減少肝臟中的脂肪蓄積，同時抑制 SREBP-1、FAS、乙酰輔酶 A 羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）等脂質生成相關基因的表達，提高去乙酰化酶 1（sirtuin 1，SIRT1）、AMP 依賴的蛋白激酶 α（adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase α，AMPKα）、過氧化物酶體增殖激活受體 γ 協同激活因子 1α（peroxisome proliferative activated receptor gamma coactivator 1α，PGC1α）等脂質氧化相關基因的活性[36]。根皮提取物可以通過抑制絲裂原活化蛋白激酶/核因子-κB（MAPK/NF-κB）通路來降低 TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18 等炎性細胞因子的含量，還可降低乙醇引起的肝臟中丙二醛（malondialdehyde，MDA）、4-羥基壬烯醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）、ROS 和 RNS 的升高，從而減弱氧化應激，減輕乙醇對肝臟的損傷。
紫甘薯（purple sweet potatoes）中提取的花青素（anthocyanins）能降低乙醇所致的小鼠肝指數及血清中 ALT 的升高，明顯減輕乙醇對肝臟結構的損傷與破壞；花青素還可以降低 MDA 含量并且提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）的活性，來減弱乙醇引起的氧化應激，保護肝臟[37]。
2.2 植物莖的提取物
蟬翼藤（Securidaca inappendiculata Hasskarl）中提純的單體物質甲基阿魏酸（methyl ferulic acid）可以降低乙醇所致的升高的血清總膽固醇（total cholesterol，TC）和甘油三酯（trilaurin，TG）水平，并且可以減少大鼠肝臟組織中的脂質蓄積及炎細胞浸潤；甲基阿魏酸可以通過 AMPK 與叉形頭轉錄因子 O1（forkhead box O1，FoxO1）通路降低脂質的合成，以及上調 SIRT1、PPAR-α、CPT-1α 等脂質氧化相關基因的表達來改善乙醇所致的肝細胞脂肪變性[38]。
青楷槭（acer tegmentosum）提取物中的 HIMH0021 是一種類黃酮化合物，能減輕乙醇引起的肝細胞凋亡，減少乙醇引起的肝臟脂肪蓄積。HIMH0021 可以使升高的 ALT 和 AST 下降，提高血漿脂聯素水平；下調 ACC，上調 CPT-1α、PPAR-α等脂質代謝相關基因的表達，并且降低 TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）和 IL-1β 的表達量；可能通過激活 AMPK 信號通路來抵抗細胞凋亡、改善脂質代謝及抗炎，從而實現保護肝臟的作用[39]。
西藍花幼芽（broccoli sprout）提取物可以降低乙醇引起的血清 TG 升高和 MDA 的濃度，提高 GSH、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）與 SOD 的活性；減輕乙醇引起的肝細胞內質網水腫，恢復內質網應激特異性蛋白的表達，如葡萄糖調節蛋白 78（glucose-regulation protein 78，GRP78）和轉錄激活因子 6（activating transcription factor 6，ATF6），通過增強肝細胞的抗氧化能力和減弱內質網應激來體現對肝臟的保護作用；在小鼠肝組織切片當中也能觀察到西藍花幼芽提取物可以改善乙醇引起的細胞變性與壞死[40]。
虎杖苷（polydatin）是從虎杖（Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.）當中分離出來的單體物質，可以降低攝入乙醇引起的升高的 ALT、AST、堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）和乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）水平，通過增加 ADH 和 ALDH 的活性來促進乙醇的代謝，使降低的 CAT、SOD 和 GSH-Px 的活性恢復，并且通過調節 CYP2E1/ROS/核因子紅系 2 相關因子 2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）通路來降低 ROS 的生成和 MDA 的水平，減輕肝臟受氧化應激的影響[41]。虎杖苷可以通過抑制 toll 樣受體 4（toll-like receptor 4，TLR4）/NF-κB/p65 通路降低 TNF-α、IL-1、IL-6 等炎性因子的表達水平，發揮其抗炎作用，減輕肝臟因乙醇引起的炎癥反應。
2.3 植物葉的提取物
人參果（pepino）葉的水提取物能降低乙醇攝入所致的血清中 AST、ALT、TG、TC、低密度脂蛋白（low densith lipoprotein，LDL）和 VLDL 的升高；能下調 SREBP-1、FAS、ACC 等脂質生成相關基因的表達，并且上調磷酸化 AMP 依賴的蛋白激酶（phospho-adenosine monophosphate-activated kinase，p-AMPK）、PPAR-α、CPT-1 等脂質氧化相關基因的表達來改善肝臟功能[42]。水提取物能下調 CYP2E1 的表達并且恢復攝入乙醇引起的降低的 SOD、過氧化氫酶和 GPx 水平，表明水提取物可以通過調節脂質代謝和抑制氧化應激來保護肝臟。
赤竹（Sasa quelpaertensis）葉的提取物可以減少攝入乙醇后肝臟中 ROS 和 RNS 生成的同時，下調 CYP2E1 的表達，提高 GPX-1 與過氧化氫酶的活性，降低肝臟內脂質過氧化的水平，并且具有潛在的抑制細胞凋亡的作用；在小鼠肝臟的病理切片中發現，赤竹葉可以減輕乙醇引起的小鼠肝臟病理損傷，包括使脂質積聚減少、氣球樣變減輕、超微結構恢復等[43]。
2.4 植物果實及種子的提取物
柚皮苷（naringin）廣泛存在于葡萄柚和柑橘類植物中，在斑馬魚幼蟲的模型中可以顯著減輕乙醇引起的肝臟腫大、肝細胞的脂肪蓄積以及細胞凋亡，并且可以使升高的 CYP2Y3 與 FABP10α 降低至接近正常水平（有研究[44]表明，斑馬魚的 CYP2Y3 與 CYP2E1 具有同源性）；還能下調攝入乙醇后肝臟中超氧自由基的水平。柚皮苷可以通過調節脂質代謝、抑制氧化應激、抗細胞凋亡等方面實現對乙醇性肝損傷的保護作用[45]。
從五味子（schisandra chinensis）當中提取的酸性多糖（acidic polysaccharide）可以降低攝入乙醇引起的 ALT、AST、TG 及 MDA 升高，并且升高 SOD 的水平；還可以通過抑制 CYP2E1 來減輕肝臟中的氧化應激；在動物實驗中，酸性多糖可以改善乙醇引起的肝臟氣球樣變和脂肪變性[46]。
枸杞多糖（lycium barbarum polysaccharide）是一種枸杞中的活性成分，乙醇灌胃后雌性小鼠血清轉氨酶比雄性升高得更明顯，且 caspase-3/7 活性、MDA 含量、TNF-α 和 IL-6 蛋白的表達水平也高于雄性；切除卵巢的雌性小鼠與對照組雌性小鼠相比，枸杞多糖對于肝臟的保護作用減弱。在對機制的研究中發現，枸杞多糖直接與雌激素受體 α（estrogen receptor α，ERα）而非雌激素受體 β（estrogen receptor β，ERβ）相互作用后，通過 SCD1-AMPK 通路發揮抑制乙醇性肝損傷的作用，這種作用在雌性小鼠當中更明顯[47]。
石榴（pomegranate）富含多種植物多酚，能明顯減少乙醇引起的肝臟脂肪蓄積和降低血漿中 ALT 的水平[48]。石榴可以通過降低 CYP2E1 的蛋白表達水平、ROS 和過氧化氫的含量，以及恢復 SOD 的活性等方面減弱氧化應激。石榴還可以降低與內質網應激相關蛋白的表達，如磷酸蛋白激酶樣內質網激酶（PERK）、磷酸-真核翻譯起始因子2α（PEIF2α）和蛋白質二硫鍵異構酶（PDI），并且降低肝臟 Bax、裂解 caspase-3 等與凋亡相關蛋白的表達。同時石榴具有一定的抗炎作用，可以降低肝臟中 TNF-α 和 MCP-1 的含量，減輕乙醇引起的肝臟炎癥反應。
玉米胚芽粉中的白蛋白多肽（albumin peptides from corn germ meal）主要由谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸和脯氨酸組成，可以降低乙醇所致的血清 AST 和 ALT 的升高，降低 TG 的水平；在模型組小鼠肝臟中降低了 MDA 的含量，提高 SOD、CAT 及 GSH 的含量；在實驗組小鼠肝臟切片中發現，白蛋白多肽可以減輕乙醇引起的肝細胞的異常改變，如恢復紊亂的肝索、減輕脂質在細胞內的蓄積和恢復細胞核的形態[49]。
肥皂草苷（saponarin）是大麥芽提取物的主要成分。大麥芽提取物能夠降低乙醇攝入后肝臟中升高的 MDA 濃度，并且在實驗組小鼠的肝組織中未檢測出 4-羥基壬醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）的表達[50]。在細胞實驗中，大麥芽提取物可以有效地改善線粒體功能、誘導 Nrf2 的轉錄激活及促進 GSH 的合成，通過減弱乙醇引起的氧化應激進而保護肝臟組織。
3 小結與展望
ALD 的發病機制已有大量的研究報道，腸道屏障功能障礙、內毒素血癥、代謝紊亂、氧化應激、營養不良、缺氧、病毒感染等均可造成 ALD 的發生與發展。對 ALD 的進一步探索將為該疾病的預防與治療提供更明確的方向。植物化學物質可以從改善代謝、減弱氧化應激、減輕炎癥反應等多方面緩解乙醇對肝臟的破壞作用，同時具有廣泛的來源、普遍的受眾面等多種優勢，在預防及治療 ALD 方面擁有良好的前景，這也將為保肝、護肝藥品及保健品的產品研發提供一個新的思路。許多植物化學物質來源于中草藥（herbal medications），而近些年中草藥導致的藥物性肝損傷（drug induced liver injury，DILI）的案例也越來越多。在一項韓國[51]的全國性調查中發現，中草藥引起的 DILI 占所有 DILI 的 27.5%，藥用植物（medicinal herbs or plants）引起的 DILI 占 9.4%。所以在探究植物化學物質對肝臟的保護作用的同時，不能認為其完全無害而忽視其對肝臟的損傷作用。目前，對于 ALD 表型的檢測實驗已經有很多報道，只有少部分實驗研究了相關的分子機制，對于具體的信號分子間的調控還有待進一步實驗驗證，這將為治療 ALD 提供更多的有效靶點，以到達精準治療的目的，也可以為制藥和用藥奠定更加穩固的基礎。同時，植物化學物質當中的成分最有效果的配伍比例也是一個值得進一步研究的方向。我國傳統中草藥以及其他天然產物如菌類[52-53]和海藻類[54]也可以作為研究目標，值得進一步探索。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：劉明，負責文章內容的審閱及提出修改意見；魏九峰和劉家仁，參與文章審核；高偉博，負責文章的初稿撰寫，以及根據劉明教授的修改意見修改初稿得出終稿。
乙醇是一種具有肝臟毒性的物質，在全世界范圍內有大量的人飲用乙醇相關產品[1]。據估計，全球有 3.8% 的死亡率是由于飲酒造成的[2]。乙醇性肝病（alcoholic liver disease，ALD）是由于長期大量飲酒所致的慢性肝病，可以分為：輕癥 ALD、乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎和乙醇性肝硬變。因為 ALD 早期的病變是可逆的，所以對于 ALD 的預防就顯得格外重要。筆者現對 ALD 的發病機制與植物化學物質對 ALD 預防及治療作用的研究進展作一綜述。
1 ALD 的發病機制
1.1 腸道屏障功能障礙及內毒素血癥
在動物模型中觀察到，連續乙醇灌胃可以使腸道抗菌分子的表達下調[3]，并且增加腸道上皮細胞膜的通透性，破壞上皮細胞之間的緊密連接[4]，造成腸道細菌大量繁殖、菌群失調以及細菌相關成分的明顯異位，但乙醇誘導的腸道屏障功能障礙的具體機制還有待進一步研究闡明。已有報道，乙醛通過酪氨酸磷酸化依賴機制破壞了正常人結腸黏膜細胞間的緊密連接與粘附連接，表明乙醇的代謝產物同樣可以引起腸道屏障功能障礙，導致內毒素的吸收[5]。連續乙醇灌胃小鼠的腸道內需氧菌和厭氧菌的數量增加，并且這一現象在小腸中更為明顯[3]。對小鼠盲腸內細菌的定性分析顯示，厚壁菌類總體減少（乳酸桿菌明顯下降），擬桿菌和疣狀桿菌的數量明顯增加[3]。同時，長期飲酒會增加門靜脈血中由腸道衍生的內毒素的含量，導致內毒素血癥的發生。革蘭陰性菌細胞壁的成分之一—脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）具有很強的誘導炎癥作用。由于循環中的大多數 LPS 都經過肝臟的 Kupffer 細胞和肝細胞攝取代謝，從而激活 Kupffer 細胞產生多種促炎細胞因子，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細胞介素-1（interleukin-1，IL-1）等[6]，進而對肝臟造成損傷，誘發 ALD。此外，血漿中內毒素水平與乙醇所致肝臟損傷的嚴重程度有明顯的相關性[7]。
1.2 代謝紊亂
肝臟是乙醇代謝的主要器官，乙醇通過一系列酶促反應轉換成乙酸，這一過程主要由乙醇脫氫酶（alcohol dehydrogenase，ADH）和乙醛脫氫酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）催化的兩步反應組成。輔酶Ⅰ（NAD+）是這些酶的輔助因子，在代謝過程中，消耗 NAD+，并且生成還原型輔酶Ⅰ（NADH），使 NAD+/NADH 下降。這一結果讓體內依賴 NAD+的生化反應減弱，而依賴 NADH 的反應增強，涉及到的反應有：糖異生、糖酵解、脂肪酸氧化、三羧酸循環等[8-9]。這類代謝紊亂可能是引起高脂血癥與脂肪肝的一個原因。
乙醛作為乙醇的中間代謝產物，對肝臟同樣具有嚴重的破壞作用。乙醛能夠與蛋白質、DNA 和脂質結合形成加合物[10-13]。這些加合物的作用十分廣泛，它們能改變蛋白質結構、引起 DNA 損傷和突變[11]并破壞肝細胞。乙醛還會上調固醇調節元件結合蛋白-1c（sterol regulatory element-binding protein- 1c，SREBP-1c）的表達。SREBP-1c 是一種轉錄因子，通過上調脂肪生成相關基因來促進脂肪酸的合成，造成脂質在肝臟內蓄積。
微粒體乙醇氧化系統（microsomal ethanol oxidizing system，MEOS）是乙醇的另一套代謝系統，主要由細胞色素 P450（cytochromeP450，CYP450）超家族組成。這些酶主要參與許多內源性底物的氧化，如類固醇、脂肪酸等[14]。其中 CYP2E1 是一種參與乙醇代謝的重要的酶，在生理條件下，CYP2E1 的基礎表達量僅能把少量的乙醇氧化為乙醛[15]，但是在慢性酗酒期間，CYP2E1 蛋白的表達量明顯增加，進一步誘導 MEOS 這一系統的開啟[16]。CYP2E1 不但能將乙醇催化氧化為乙醛，還會在反應中產生大量的活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），如 H2O2、羥乙基自由基等[17-18]。
1.3 氧化應激
自由基是具有不成對電子的分子或原子，通常具有不穩定性和高反應性[19]。在生物體內的自由基主要由氧基自由基與氮基自由基構成。在肝臟中，ROS 與活性氮簇（reactive nitrogen species，RNS）均能夠促進脂質過氧化，引起 DNA 鏈斷裂，并且氧化生物膜和組織中的絕大多數分子，在大多數情況下通過壞死和（或）凋亡的機制誘導細胞死亡，進一步導致肝細胞和組織的損傷[18]。前已提及，長期飲酒可上調肝細胞中 CYP2E1 的表達，從而增加自由基的產生。此外，還有研究[20]表明，Kupffer 細胞中的氧化劑還原型輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶在早期 ALD 的發病機制中起著關鍵作用。在細胞實驗中，乙醇可以使誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）上調，增加一氧化氮的產生[21]。一氧化氮與超氧化物陰離子反應形成過氧亞硝酸鹽，可氧化性損傷微管，導致腸道屏障功能障礙[22]，服用 iNOS 抑制劑可顯著減輕乙醇喂養小鼠的腸道氧化應激、腸道滲漏和肝臟損傷。乙醇攝入會增加體內的鐵含量[23]。即使中等水平的乙醇攝入也能提高血清鐵蛋白的水平，增加轉鐵蛋白的飽和度。鐵離子（Fe2+）與過氧化氫可以通過 Fenton 反應生成活性氧和羥自由基，而活性氧的增加導致了 ALD 的發展。
1.4 營養不良
在酗酒的人群中，常會出現葉酸、維生素 B6、維生素 B12 等營養物質的缺乏，同時這些物質缺乏會減少肝臟中 S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）的含量，進而影響肝臟的功能[24]。而補充 SAM 能明顯降低乙醇造成的大鼠肝臟的缺氧程度，改善線粒體功能，提高細胞色素 C 氧化酶（cytochrome c oxidase）的活性[25]。另外，乙醇暴露還可以刺激脂肪脂解以及脂肪酸從白色脂肪組織中釋放[26]。由于長期攝入乙醇，脂肪酸在肝臟中的氧化作用受到抑制，同時影響極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）的釋放入血，以上機制都能夠促進肝細胞的脂肪變性。在小鼠模型中，高脂飲食可以加重乙醇導致的肝臟脂肪變性[27]。在細胞實驗中發現，缺鋅可以導致細胞單層緊密連接蛋白顯著減少及屏障功能障礙[28]，乙醇處理后這些作用有不同程度的增強，提示缺鋅可以加重乙醇引起的腸道屏障功能紊亂。
1.5 其他
缺氧也是 ALD 發病機制中的一環。由于乙醇的代謝途徑需要更多的氧，所以攝入乙醇后會提高肝細胞的耗氧量[29]。乙醇主要在肝臟組織的小葉中心區代謝，所以這些區域對氧氣的需求增加，導致局部相對缺氧，肝細胞壞死[30]。此外，乙醇注入門靜脈會導致大鼠肝臟的血管收縮，可進一步加重小葉中心區域缺氧[31]。目前認為，乙型肝炎病毒和丙型肝炎病毒感染是 ALD 的伴同因素，并且 ALD 可以提高肝炎病毒感染的易感性[32]，二者之間的協同作用可加重肝臟內的炎癥反應，加快肝硬變的進展，引起肝細胞癌的發生[33]。
以上介紹的是 ALD 常見的發病機制，各機制之間并非彼此獨立而是相互影響，具有密切的聯系，可見乙醇性肝損傷的發病是復雜的、多原因的且多原因相互作用。因此，對于 ALD 的預防及治療也可以從多層次、多角度來進行研究，如抗氧化、促進乙醇代謝、Ⅱ相反應酶等。
2 植物化學物質的預防及治療作用
2.1 植物根的提取物
從黃芩當中提取的木蝴蝶素 A（oroxylin A）能夠減少攝入乙醇引起的肝臟脂質蓄積與細胞凋亡，通過下調 SREBP-1、脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）、硬脂酰輔酶 A 去飽和酶 1（steroyl-coA desaturase 1，SCD1）等脂質生成相關基因的表達，上調脂質氧化相關基因肉堿棕櫚酰轉移酶 1（carnitine palmitoyl transferase 1，CPT1）和過氧化物酶體增殖物激活受體-α（peroxisome proliferator-activated receptor-alpha，PPAR-α）的表達來調節脂質代謝；在細胞實驗中，木蝴蝶素 A 可以下調缺氧誘導因子-1α（hypoxia inducible factor-1alpha，HIF-1α）在細胞核中的表達[34]。HIF-1α 不但可以增加肝臟的脂質蓄積[35]，還可以削弱木蝴蝶素 A 對 IL-6、IL-8、TNF-α 等炎癥因子的抑制作用。由此可見，木蝴蝶素 A 可以通過調節脂質代謝、抗炎等作用來保護肝臟，且 HIF-1α 可能是保護作用的關鍵靶點。
春榆（Ulmus davidiana var. japonica）根皮的提取物可以降低飲酒所致的天門冬氨酸轉氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和丙氨酸轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）的升高，并且減少肝臟中的脂肪蓄積，同時抑制 SREBP-1、FAS、乙酰輔酶 A 羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）等脂質生成相關基因的表達，提高去乙酰化酶 1（sirtuin 1，SIRT1）、AMP 依賴的蛋白激酶 α（adenosine 5′-monophosphate-activated protein kinase α，AMPKα）、過氧化物酶體增殖激活受體 γ 協同激活因子 1α（peroxisome proliferative activated receptor gamma coactivator 1α，PGC1α）等脂質氧化相關基因的活性[36]。根皮提取物可以通過抑制絲裂原活化蛋白激酶/核因子-κB（MAPK/NF-κB）通路來降低 TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18 等炎性細胞因子的含量，還可降低乙醇引起的肝臟中丙二醛（malondialdehyde，MDA）、4-羥基壬烯醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）、ROS 和 RNS 的升高，從而減弱氧化應激，減輕乙醇對肝臟的損傷。
紫甘薯（purple sweet potatoes）中提取的花青素（anthocyanins）能降低乙醇所致的小鼠肝指數及血清中 ALT 的升高，明顯減輕乙醇對肝臟結構的損傷與破壞；花青素還可以降低 MDA 含量并且提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、過氧化氫酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）的活性，來減弱乙醇引起的氧化應激，保護肝臟[37]。
2.2 植物莖的提取物
蟬翼藤（Securidaca inappendiculata Hasskarl）中提純的單體物質甲基阿魏酸（methyl ferulic acid）可以降低乙醇所致的升高的血清總膽固醇（total cholesterol，TC）和甘油三酯（trilaurin，TG）水平，并且可以減少大鼠肝臟組織中的脂質蓄積及炎細胞浸潤；甲基阿魏酸可以通過 AMPK 與叉形頭轉錄因子 O1（forkhead box O1，FoxO1）通路降低脂質的合成，以及上調 SIRT1、PPAR-α、CPT-1α 等脂質氧化相關基因的表達來改善乙醇所致的肝細胞脂肪變性[38]。
青楷槭（acer tegmentosum）提取物中的 HIMH0021 是一種類黃酮化合物，能減輕乙醇引起的肝細胞凋亡，減少乙醇引起的肝臟脂肪蓄積。HIMH0021 可以使升高的 ALT 和 AST 下降，提高血漿脂聯素水平；下調 ACC，上調 CPT-1α、PPAR-α等脂質代謝相關基因的表達，并且降低 TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）和 IL-1β 的表達量；可能通過激活 AMPK 信號通路來抵抗細胞凋亡、改善脂質代謝及抗炎，從而實現保護肝臟的作用[39]。
西藍花幼芽（broccoli sprout）提取物可以降低乙醇引起的血清 TG 升高和 MDA 的濃度，提高 GSH、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）與 SOD 的活性；減輕乙醇引起的肝細胞內質網水腫，恢復內質網應激特異性蛋白的表達，如葡萄糖調節蛋白 78（glucose-regulation protein 78，GRP78）和轉錄激活因子 6（activating transcription factor 6，ATF6），通過增強肝細胞的抗氧化能力和減弱內質網應激來體現對肝臟的保護作用；在小鼠肝組織切片當中也能觀察到西藍花幼芽提取物可以改善乙醇引起的細胞變性與壞死[40]。
虎杖苷（polydatin）是從虎杖（Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.）當中分離出來的單體物質，可以降低攝入乙醇引起的升高的 ALT、AST、堿性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）和乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）水平，通過增加 ADH 和 ALDH 的活性來促進乙醇的代謝，使降低的 CAT、SOD 和 GSH-Px 的活性恢復，并且通過調節 CYP2E1/ROS/核因子紅系 2 相關因子 2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）通路來降低 ROS 的生成和 MDA 的水平，減輕肝臟受氧化應激的影響[41]。虎杖苷可以通過抑制 toll 樣受體 4（toll-like receptor 4，TLR4）/NF-κB/p65 通路降低 TNF-α、IL-1、IL-6 等炎性因子的表達水平，發揮其抗炎作用，減輕肝臟因乙醇引起的炎癥反應。
2.3 植物葉的提取物
人參果（pepino）葉的水提取物能降低乙醇攝入所致的血清中 AST、ALT、TG、TC、低密度脂蛋白（low densith lipoprotein，LDL）和 VLDL 的升高；能下調 SREBP-1、FAS、ACC 等脂質生成相關基因的表達，并且上調磷酸化 AMP 依賴的蛋白激酶（phospho-adenosine monophosphate-activated kinase，p-AMPK）、PPAR-α、CPT-1 等脂質氧化相關基因的表達來改善肝臟功能[42]。水提取物能下調 CYP2E1 的表達并且恢復攝入乙醇引起的降低的 SOD、過氧化氫酶和 GPx 水平，表明水提取物可以通過調節脂質代謝和抑制氧化應激來保護肝臟。
赤竹（Sasa quelpaertensis）葉的提取物可以減少攝入乙醇后肝臟中 ROS 和 RNS 生成的同時，下調 CYP2E1 的表達，提高 GPX-1 與過氧化氫酶的活性，降低肝臟內脂質過氧化的水平，并且具有潛在的抑制細胞凋亡的作用；在小鼠肝臟的病理切片中發現，赤竹葉可以減輕乙醇引起的小鼠肝臟病理損傷，包括使脂質積聚減少、氣球樣變減輕、超微結構恢復等[43]。
2.4 植物果實及種子的提取物
柚皮苷（naringin）廣泛存在于葡萄柚和柑橘類植物中，在斑馬魚幼蟲的模型中可以顯著減輕乙醇引起的肝臟腫大、肝細胞的脂肪蓄積以及細胞凋亡，并且可以使升高的 CYP2Y3 與 FABP10α 降低至接近正常水平（有研究[44]表明，斑馬魚的 CYP2Y3 與 CYP2E1 具有同源性）；還能下調攝入乙醇后肝臟中超氧自由基的水平。柚皮苷可以通過調節脂質代謝、抑制氧化應激、抗細胞凋亡等方面實現對乙醇性肝損傷的保護作用[45]。
從五味子（schisandra chinensis）當中提取的酸性多糖（acidic polysaccharide）可以降低攝入乙醇引起的 ALT、AST、TG 及 MDA 升高，并且升高 SOD 的水平；還可以通過抑制 CYP2E1 來減輕肝臟中的氧化應激；在動物實驗中，酸性多糖可以改善乙醇引起的肝臟氣球樣變和脂肪變性[46]。
枸杞多糖（lycium barbarum polysaccharide）是一種枸杞中的活性成分，乙醇灌胃后雌性小鼠血清轉氨酶比雄性升高得更明顯，且 caspase-3/7 活性、MDA 含量、TNF-α 和 IL-6 蛋白的表達水平也高于雄性；切除卵巢的雌性小鼠與對照組雌性小鼠相比，枸杞多糖對于肝臟的保護作用減弱。在對機制的研究中發現，枸杞多糖直接與雌激素受體 α（estrogen receptor α，ERα）而非雌激素受體 β（estrogen receptor β，ERβ）相互作用后，通過 SCD1-AMPK 通路發揮抑制乙醇性肝損傷的作用，這種作用在雌性小鼠當中更明顯[47]。
石榴（pomegranate）富含多種植物多酚，能明顯減少乙醇引起的肝臟脂肪蓄積和降低血漿中 ALT 的水平[48]。石榴可以通過降低 CYP2E1 的蛋白表達水平、ROS 和過氧化氫的含量，以及恢復 SOD 的活性等方面減弱氧化應激。石榴還可以降低與內質網應激相關蛋白的表達，如磷酸蛋白激酶樣內質網激酶（PERK）、磷酸-真核翻譯起始因子2α（PEIF2α）和蛋白質二硫鍵異構酶（PDI），并且降低肝臟 Bax、裂解 caspase-3 等與凋亡相關蛋白的表達。同時石榴具有一定的抗炎作用，可以降低肝臟中 TNF-α 和 MCP-1 的含量，減輕乙醇引起的肝臟炎癥反應。
玉米胚芽粉中的白蛋白多肽（albumin peptides from corn germ meal）主要由谷氨酸、亮氨酸、丙氨酸和脯氨酸組成，可以降低乙醇所致的血清 AST 和 ALT 的升高，降低 TG 的水平；在模型組小鼠肝臟中降低了 MDA 的含量，提高 SOD、CAT 及 GSH 的含量；在實驗組小鼠肝臟切片中發現，白蛋白多肽可以減輕乙醇引起的肝細胞的異常改變，如恢復紊亂的肝索、減輕脂質在細胞內的蓄積和恢復細胞核的形態[49]。
肥皂草苷（saponarin）是大麥芽提取物的主要成分。大麥芽提取物能夠降低乙醇攝入后肝臟中升高的 MDA 濃度，并且在實驗組小鼠的肝組織中未檢測出 4-羥基壬醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）的表達[50]。在細胞實驗中，大麥芽提取物可以有效地改善線粒體功能、誘導 Nrf2 的轉錄激活及促進 GSH 的合成，通過減弱乙醇引起的氧化應激進而保護肝臟組織。
3 小結與展望
ALD 的發病機制已有大量的研究報道，腸道屏障功能障礙、內毒素血癥、代謝紊亂、氧化應激、營養不良、缺氧、病毒感染等均可造成 ALD 的發生與發展。對 ALD 的進一步探索將為該疾病的預防與治療提供更明確的方向。植物化學物質可以從改善代謝、減弱氧化應激、減輕炎癥反應等多方面緩解乙醇對肝臟的破壞作用，同時具有廣泛的來源、普遍的受眾面等多種優勢，在預防及治療 ALD 方面擁有良好的前景，這也將為保肝、護肝藥品及保健品的產品研發提供一個新的思路。許多植物化學物質來源于中草藥（herbal medications），而近些年中草藥導致的藥物性肝損傷（drug induced liver injury，DILI）的案例也越來越多。在一項韓國[51]的全國性調查中發現，中草藥引起的 DILI 占所有 DILI 的 27.5%，藥用植物（medicinal herbs or plants）引起的 DILI 占 9.4%。所以在探究植物化學物質對肝臟的保護作用的同時，不能認為其完全無害而忽視其對肝臟的損傷作用。目前，對于 ALD 表型的檢測實驗已經有很多報道，只有少部分實驗研究了相關的分子機制，對于具體的信號分子間的調控還有待進一步實驗驗證，這將為治療 ALD 提供更多的有效靶點，以到達精準治療的目的，也可以為制藥和用藥奠定更加穩固的基礎。同時，植物化學物質當中的成分最有效果的配伍比例也是一個值得進一步研究的方向。我國傳統中草藥以及其他天然產物如菌類[52-53]和海藻類[54]也可以作為研究目標，值得進一步探索。
重要聲明
利益沖突聲明：本文全體作者閱讀并理解了《中國普外基礎與臨床雜志》的政策聲明，我們沒有相互競爭的利益。
作者貢獻聲明：劉明，負責文章內容的審閱及提出修改意見；魏九峰和劉家仁，參與文章審核；高偉博，負責文章的初稿撰寫，以及根據劉明教授的修改意見修改初稿得出終稿。