乙醇引起的线粒体功能障碍的研究进展
摘要：乙醇是近年来引发慢性肝疾病的主要原因之一，且随着乙醇摄入量和摄入时间增加，肝损伤也呈加重趋势。近年来研究表明，线粒体可能是乙醇引起肝毒性的主要靶点。文章简述了近年来从线粒体形态、线粒体转录、线粒体膜通道、等几个方面的乙醇引发的线粒体功能障碍的研究进展。
关键词：酒精性肝病；线粒体功能障碍；活性氧生成
过量饮酒是全球慢性肝病的主要原因，可引起一系列的疾病，包括脂肪变性，脂肪性肝炎(ASH)，肝硬化，和肝细胞癌。乙醇能渗透人体的所有组织，并可引起细胞器的应激性改变。大量研究表明，乙醇引起的线粒体功能障碍和乙醇性肝病有关，线粒体可能是乙醇引起毒性的主要靶点。因此分析乙醇引起线粒体功能障碍的机制，对进一步探讨治疗酒精性肝病的新方法和寻求新的治疗靶点具有重要意义。本文就对近年来乙醇引起的线粒体功能障碍的研究做一综述。
1 乙醇引起的线粒体形态改变
动物实验表明，过量乙醇摄入后，小鼠肝线粒体出现明显的变成圆形、肿胀、线粒体双层膜结构的破坏、膜破裂以及无组织嵴[1]，并且会引起线粒体数量明显减少，多个线粒体断裂甚至转化为大线粒体[2]。而且乙醇引起的肝脂肪变性也会引起线粒体中游离胆固醇升高，这是因为乙醇刺激线粒体胆固醇载体的表达而引起线粒体胆固醇积累[3]。研究表明，乙醇会引起线粒体的超微结构改变，导致线粒体肿胀和膜破裂。线粒体延伸增加线粒体嵴数，这与ATP合酶的二聚作用和更高的ATP合成活性有关，很多研究证明，过量乙醇可引起氧化磷酸化受损和线粒体DNA受损，这两种情况下都可以出现线粒体结构改变，如嵴组织改变和肿胀[4]。
2 乙醇对线粒体转录的影响
线粒体中大约有1000种蛋白质存在，大多数都由核编码，在细胞质中翻译并传送到线粒体。一小部分线粒体蛋白质由线粒体基因组编码，并在线粒体中合成和折叠[5]。慢性乙醇喂养的动物模型表明，慢性饮酒会增加肝脏HSP 60，hsp 60是一种线粒体特异性伴侣蛋白，Hsp 60的重新表达表明线粒体蛋白存在折叠障碍，可能导致线粒体蛋白质降解增加。此外，有报道称，纯合子NRF 1-空囊胚损伤线粒体膜电位，严重降低mtDNA水平。因此，NRF 1水平的降低可能在乙醇诱导的线粒体呼吸减少和线粒体生物发生调节中起着重要的作用，是慢性饮酒引起线粒体生物发生和呼吸减少的关键机制。乙醇还可引起IL-6的减少，导致线粒体修复酶的失活，如neil1，诱导细胞周期阻滞[8]。
3 乙醇引起的锌缺乏与线粒体缺陷
有研究表明，长期喂食含乙醇饲料的大鼠肝脏线粒体锌水平显著下降，因此锌缺乏与线粒体之间可能存在联系。锌在维持多种金属酶和锌蛋白的正常结构和功能中起着重要的作用，锌缺乏可导致活性氧的产生和线粒体膜电位的丧失，从而导致肝细胞凋亡。缺锌对hsp 60有显著影响，而且锌缺乏也降低了线粒体呼吸复合物I、III、IV和V的表达，还可降低线粒体生物发生调节因子PGC 1α、NRF 1、TFAM和线粒体DNA的表达，从而導致线粒体呼吸复合物蛋白的减少。乙醇对小鼠肝脏锌转运蛋白有干扰作用，这可能是ROS增加的结果。而给予补充锌可减少ROS的积累。乙醇引起的肝锌缺乏可能是由于雌激素受体和线粒体锌的减少，以及雌激素受体和线粒体锌含量的降低所致。
4 乙醇诱导CYP2E1和活性氧(ROS)生成
乙醇引起的线粒体损伤的一个潜在机制是增加反应性代谢物，种类包括活性氧氮和脂类(ROS、RNS或RLS)，慢性乙醇干预增加了线粒体活性氧的产生，因此，线粒体既是活性性物质的来源，又是氧化损伤的靶点。ROS通过激活Bcl-2家族的促凋亡成员激活固有通路，该家族在线粒体外膜上寡聚，并导致线粒体功能障碍。乙醇诱导的内在凋亡机制包括CYP2E1诱导，它氧化乙醇为产生ROS使线粒体通透性增加，之后，细胞色素c招募并激活启动者Caspase-9，进而启动效应caspase(即：，caspases 3，6，7)引起细胞亚层的降解。细胞色素c释放和通过Caspase-9诱导细胞凋亡。除了CYP2E1和线粒体电子传递链(等)，NADPH氧化酶NOX家族是另一个活性氧的来源。
目前对于乙醇引起的线粒体功能障碍机制尚未完全阐明，需要更多的研究来提高对酒精性肝病中线粒体功能障碍的重要性的理解及其与其它关键过程的进一步分析，如锌等微量元素在酒精性肝病中的作用、自噬等。我们必须继续研究线粒体功能紊乱的重要性，目的是为乙醇性肝病提供新的治疗方法和新的治疗靶点。
参考文献：
[1]Fengjie H，Francisco Javier Cubero1，Pierluigi Ramadori，et al.Inhibition of Caspase-8 does not protect from alcohol-induced liver apoptosis but alleviates alcoholic hepatic steatosis in mice. Cell Death Dis. 2017 Oct 26；8(10)：e3152.
[2]Pengcheng Z，Xiaoyan Q，Miao Z，Demethyleneberberine，et al.a Natural Mitochondria-Targeted Antioxidant，Inhibits Mitochondrial Dysfunction，Oxidative Stress，and Steatosis in Alcoholic Liver Disease Mouse Model.The American Society for Pharmacology and Experimental Therapeutics.January 2015，352：139–147，[3]Montserrat Marí a，Albert Morales a，Anna Colell，et al.Mitochondrial cholesterol accumulation in alcoholic liver disease：Role of ASMase and endoplasmic reticulum stress，Redox .Biology 3(2014)100–108
[4]Carmen G R，Neil K，José C .Role of Mitochondria in Alcoholic Liver Disease . Curr Pathobiol Rep. 2013 September 1；1(3)：159–168, http://www.100md.com(张凯琴 金武丕)
关键词：酒精性肝病；线粒体功能障碍；活性氧生成
过量饮酒是全球慢性肝病的主要原因，可引起一系列的疾病，包括脂肪变性，脂肪性肝炎(ASH)，肝硬化，和肝细胞癌。乙醇能渗透人体的所有组织，并可引起细胞器的应激性改变。大量研究表明，乙醇引起的线粒体功能障碍和乙醇性肝病有关，线粒体可能是乙醇引起毒性的主要靶点。因此分析乙醇引起线粒体功能障碍的机制，对进一步探讨治疗酒精性肝病的新方法和寻求新的治疗靶点具有重要意义。本文就对近年来乙醇引起的线粒体功能障碍的研究做一综述。
1 乙醇引起的线粒体形态改变
动物实验表明，过量乙醇摄入后，小鼠肝线粒体出现明显的变成圆形、肿胀、线粒体双层膜结构的破坏、膜破裂以及无组织嵴[1]，并且会引起线粒体数量明显减少，多个线粒体断裂甚至转化为大线粒体[2]。而且乙醇引起的肝脂肪变性也会引起线粒体中游离胆固醇升高，这是因为乙醇刺激线粒体胆固醇载体的表达而引起线粒体胆固醇积累[3]。研究表明，乙醇会引起线粒体的超微结构改变，导致线粒体肿胀和膜破裂。线粒体延伸增加线粒体嵴数，这与ATP合酶的二聚作用和更高的ATP合成活性有关，很多研究证明，过量乙醇可引起氧化磷酸化受损和线粒体DNA受损，这两种情况下都可以出现线粒体结构改变，如嵴组织改变和肿胀[4]。
2 乙醇对线粒体转录的影响
线粒体中大约有1000种蛋白质存在，大多数都由核编码，在细胞质中翻译并传送到线粒体。一小部分线粒体蛋白质由线粒体基因组编码，并在线粒体中合成和折叠[5]。慢性乙醇喂养的动物模型表明，慢性饮酒会增加肝脏HSP 60，hsp 60是一种线粒体特异性伴侣蛋白，Hsp 60的重新表达表明线粒体蛋白存在折叠障碍，可能导致线粒体蛋白质降解增加。此外，有报道称，纯合子NRF 1-空囊胚损伤线粒体膜电位，严重降低mtDNA水平。因此，NRF 1水平的降低可能在乙醇诱导的线粒体呼吸减少和线粒体生物发生调节中起着重要的作用，是慢性饮酒引起线粒体生物发生和呼吸减少的关键机制。乙醇还可引起IL-6的减少，导致线粒体修复酶的失活，如neil1，诱导细胞周期阻滞[8]。
3 乙醇引起的锌缺乏与线粒体缺陷
有研究表明，长期喂食含乙醇饲料的大鼠肝脏线粒体锌水平显著下降，因此锌缺乏与线粒体之间可能存在联系。锌在维持多种金属酶和锌蛋白的正常结构和功能中起着重要的作用，锌缺乏可导致活性氧的产生和线粒体膜电位的丧失，从而导致肝细胞凋亡。缺锌对hsp 60有显著影响，而且锌缺乏也降低了线粒体呼吸复合物I、III、IV和V的表达，还可降低线粒体生物发生调节因子PGC 1α、NRF 1、TFAM和线粒体DNA的表达，从而導致线粒体呼吸复合物蛋白的减少。乙醇对小鼠肝脏锌转运蛋白有干扰作用，这可能是ROS增加的结果。而给予补充锌可减少ROS的积累。乙醇引起的肝锌缺乏可能是由于雌激素受体和线粒体锌的减少，以及雌激素受体和线粒体锌含量的降低所致。
4 乙醇诱导CYP2E1和活性氧(ROS)生成
乙醇引起的线粒体损伤的一个潜在机制是增加反应性代谢物，种类包括活性氧氮和脂类(ROS、RNS或RLS)，慢性乙醇干预增加了线粒体活性氧的产生，因此，线粒体既是活性性物质的来源，又是氧化损伤的靶点。ROS通过激活Bcl-2家族的促凋亡成员激活固有通路，该家族在线粒体外膜上寡聚，并导致线粒体功能障碍。乙醇诱导的内在凋亡机制包括CYP2E1诱导，它氧化乙醇为产生ROS使线粒体通透性增加，之后，细胞色素c招募并激活启动者Caspase-9，进而启动效应caspase(即：，caspases 3，6，7)引起细胞亚层的降解。细胞色素c释放和通过Caspase-9诱导细胞凋亡。除了CYP2E1和线粒体电子传递链(等)，NADPH氧化酶NOX家族是另一个活性氧的来源。
目前对于乙醇引起的线粒体功能障碍机制尚未完全阐明，需要更多的研究来提高对酒精性肝病中线粒体功能障碍的重要性的理解及其与其它关键过程的进一步分析，如锌等微量元素在酒精性肝病中的作用、自噬等。我们必须继续研究线粒体功能紊乱的重要性，目的是为乙醇性肝病提供新的治疗方法和新的治疗靶点。
参考文献：
[1]Fengjie H，Francisco Javier Cubero1，Pierluigi Ramadori，et al.Inhibition of Caspase-8 does not protect from alcohol-induced liver apoptosis but alleviates alcoholic hepatic steatosis in mice. Cell Death Dis. 2017 Oct 26；8(10)：e3152.
[2]Pengcheng Z，Xiaoyan Q，Miao Z，Demethyleneberberine，et al.a Natural Mitochondria-Targeted Antioxidant，Inhibits Mitochondrial Dysfunction，Oxidative Stress，and Steatosis in Alcoholic Liver Disease Mouse Model.The American Society for Pharmacology and Experimental Therapeutics.January 2015，352：139–147，[3]Montserrat Marí a，Albert Morales a，Anna Colell，et al.Mitochondrial cholesterol accumulation in alcoholic liver disease：Role of ASMase and endoplasmic reticulum stress，Redox .Biology 3(2014)100–108
[4]Carmen G R，Neil K，José C .Role of Mitochondria in Alcoholic Liver Disease . Curr Pathobiol Rep. 2013 September 1；1(3)：159–168, http://www.100md.com(张凯琴 金武丕)