引用本文： 高伟博, 魏九峰, 刘家仁, 刘明. 植物化学物质对乙醇性肝病预防及治疗作用的研究进展. 中国普外基础与临床杂志, 2019, 26(12): 1505-1510. doi: 10.7507/1007-9424.201905104 复制
乙醇是一种具有肝脏毒性的物质，在全世界范围内有大量的人饮用乙醇相关产品[1]。据估计，全球有 3.8% 的死亡率是由于饮酒造成的[2]。乙醇性肝病（alcoholic liver disease，ALD）是由于长期大量饮酒所致的慢性肝病，可以分为：轻症 ALD、乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎和乙醇性肝硬变。因为 ALD 早期的病变是可逆的，所以对于 ALD 的预防就显得格外重要。笔者现对 ALD 的发病机制与植物化学物质对 ALD 预防及治疗作用的研究进展作一综述。
1 ALD 的发病机制
1.1 肠道屏障功能障碍及内毒素血症
在动物模型中观察到，连续乙醇灌胃可以使肠道抗菌分子的表达下调[3]，并且增加肠道上皮细胞膜的通透性，破坏上皮细胞之间的紧密连接[4]，造成肠道细菌大量繁殖、菌群失调以及细菌相关成分的明显异位，但乙醇诱导的肠道屏障功能障碍的具体机制还有待进一步研究阐明。已有报道，乙醛通过酪氨酸磷酸化依赖机制破坏了正常人结肠黏膜细胞间的紧密连接与粘附连接，表明乙醇的代谢产物同样可以引起肠道屏障功能障碍，导致内毒素的吸收[5]。连续乙醇灌胃小鼠的肠道内需氧菌和厌氧菌的数量增加，并且这一现象在小肠中更为明显[3]。对小鼠盲肠内细菌的定性分析显示，厚壁菌类总体减少（乳酸杆菌明显下降），拟杆菌和疣状杆菌的数量明显增加[3]。同时，长期饮酒会增加门静脉血中由肠道衍生的内毒素的含量，导致内毒素血症的发生。革兰阴性菌细胞壁的成分之一—脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）具有很强的诱导炎症作用。由于循环中的大多数 LPS 都经过肝脏的 Kupffer 细胞和肝细胞摄取代谢，从而激活 Kupffer 细胞产生多种促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）等[6]，进而对肝脏造成损伤，诱发 ALD。此外，血浆中内毒素水平与乙醇所致肝脏损伤的严重程度有明显的相关性[7]。
1.2 代谢紊乱
肝脏是乙醇代谢的主要器官，乙醇通过一系列酶促反应转换成乙酸，这一过程主要由乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）和乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）催化的两步反应组成。辅酶Ⅰ（NAD+）是这些酶的辅助因子，在代谢过程中，消耗 NAD+，并且生成还原型辅酶Ⅰ（NADH），使 NAD+/NADH 下降。这一结果让体内依赖 NAD+的生化反应减弱，而依赖 NADH 的反应增强，涉及到的反应有：糖异生、糖酵解、脂肪酸氧化、三羧酸循环等[8-9]。这类代谢紊乱可能是引起高脂血症与脂肪肝的一个原因。
乙醛作为乙醇的中间代谢产物，对肝脏同样具有严重的破坏作用。乙醛能够与蛋白质、DNA 和脂质结合形成加合物[10-13]。这些加合物的作用十分广泛，它们能改变蛋白质结构、引起 DNA 损伤和突变[11]并破坏肝细胞。乙醛还会上调固醇调节元件结合蛋白-1c（sterol regulatory element-binding protein- 1c，SREBP-1c）的表达。SREBP-1c 是一种转录因子，通过上调脂肪生成相关基因来促进脂肪酸的合成，造成脂质在肝脏内蓄积。
微粒体乙醇氧化系统（microsomal ethanol oxidizing system，MEOS）是乙醇的另一套代谢系统，主要由细胞色素 P450（cytochromeP450，CYP450）超家族组成。这些酶主要参与许多内源性底物的氧化，如类固醇、脂肪酸等[14]。其中 CYP2E1 是一种参与乙醇代谢的重要的酶，在生理条件下，CYP2E1 的基础表达量仅能把少量的乙醇氧化为乙醛[15]，但是在慢性酗酒期间，CYP2E1 蛋白的表达量明显增加，进一步诱导 MEOS 这一系统的开启[16]。CYP2E1 不但能将乙醇催化氧化为乙醛，还会在反应中产生大量的活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），如 H2O2、羟乙基自由基等[17-18]。
1.3 氧化应激
自由基是具有不成对电子的分子或原子，通常具有不稳定性和高反应性[19]。在生物体内的自由基主要由氧基自由基与氮基自由基构成。在肝脏中，ROS 与活性氮簇（reactive nitrogen species，RNS）均能够促进脂质过氧化，引起 DNA 链断裂，并且氧化生物膜和组织中的绝大多数分子，在大多数情况下通过坏死和（或）凋亡的机制诱导细胞死亡，进一步导致肝细胞和组织的损伤[18]。前已提及，长期饮酒可上调肝细胞中 CYP2E1 的表达，从而增加自由基的产生。此外，还有研究[20]表明，Kupffer 细胞中的氧化剂还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶在早期 ALD 的发病机制中起着关键作用。在细胞实验中，乙醇可以使诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）上调，增加一氧化氮的产生[21]。一氧化氮与超氧化物阴离子反应形成过氧亚硝酸盐，可氧化性损伤微管，导致肠道屏障功能障碍[22]，服用 iNOS 抑制剂可显著减轻乙醇喂养小鼠的肠道氧化应激、肠道渗漏和肝脏损伤。乙醇摄入会增加体内的铁含量[23]。即使中等水平的乙醇摄入也能提高血清铁蛋白的水平，增加转铁蛋白的饱和度。铁离子（Fe2+）与过氧化氢可以通过 Fenton 反应生成活性氧和羟自由基，而活性氧的增加导致了 ALD 的发展。
1.4 营养不良
在酗酒的人群中，常会出现叶酸、维生素 B6、维生素 B12 等营养物质的缺乏，同时这些物质缺乏会减少肝脏中 S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）的含量，进而影响肝脏的功能[24]。而补充 SAM 能明显降低乙醇造成的大鼠肝脏的缺氧程度，改善线粒体功能，提高细胞色素 C 氧化酶（cytochrome c oxidase）的活性[25]。另外，乙醇暴露还可以刺激脂肪脂解以及脂肪酸从白色脂肪组织中释放[26]。由于长期摄入乙醇，脂肪酸在肝脏中的氧化作用受到抑制，同时影响极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）的释放入血，以上机制都能够促进肝细胞的脂肪变性。在小鼠模型中，高脂饮食可以加重乙醇导致的肝脏脂肪变性[27]。在细胞实验中发现，缺锌可以导致细胞单层紧密连接蛋白显著减少及屏障功能障碍[28]，乙醇处理后这些作用有不同程度的增强，提示缺锌可以加重乙醇引起的肠道屏障功能紊乱。
1.5 其他
缺氧也是 ALD 发病机制中的一环。由于乙醇的代谢途径需要更多的氧，所以摄入乙醇后会提高肝细胞的耗氧量[29]。乙醇主要在肝脏组织的小叶中心区代谢，所以这些区域对氧气的需求增加，导致局部相对缺氧，肝细胞坏死[30]。此外，乙醇注入门静脉会导致大鼠肝脏的血管收缩，可进一步加重小叶中心区域缺氧[31]。目前认为，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]，二者之间的协同作用可加重肝脏内的炎症反应，加快肝硬变的进展，引起肝细胞癌的发生[33]。
以上介绍的是 ALD 常见的发病机制，各机制之间并非彼此独立而是相互影响，具有密切的联系，可见乙醇性肝损伤的发病是复杂的、多原因的且多原因相互作用。因此，对于 ALD 的预防及治疗也可以从多层次、多角度来进行研究，如抗氧化、促进乙醇代谢、Ⅱ相反应酶等。
2 植物化学物质的预防及治疗作用
2.1 植物根的提取物
从黄芩当中提取的木蝴蝶素 A（oroxylin A）能够减少摄入乙醇引起的肝脏脂质蓄积与细胞凋亡，通过下调 SREBP-1、脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）、硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 1（steroyl-coA desaturase 1，SCD1）等脂质生成相关基因的表达，上调脂质氧化相关基因肉碱棕榈酰转移酶 1（carnitine palmitoyl transferase 1，CPT1）和过氧化物酶体增殖物激活受体-α（peroxisome proliferator-activated receptor-alpha，PPAR-α）的表达来调节脂质代谢；在细胞实验中，木蝴蝶素 A 可以下调缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1alpha，HIF-1α）在细胞核中的表达[34]。HIF-1α 不但可以增加肝脏的脂质蓄积[35]，还可以削弱木蝴蝶素 A 对 IL-6、IL-8、TNF-α 等炎症因子的抑制作用。由此可见，木蝴蝶素 A 可以通过调节脂质代谢、抗炎等作用来保护肝脏，且 HIF-1α 可能是保护作用的关键靶点。
春榆（Ulmus davidiana var. japonica）根皮的提取物可以降低饮酒所致的天门冬氨酸转氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和丙氨酸转氨酶（alanine aminotransferase，ALT）的升高，并且减少肝脏中的脂肪蓄积，同时抑制 SREBP-1、FAS、乙酰辅酶 A 羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）等脂质生成相关基因的表达，提高去乙酰化酶 1（sirtuin 1，SIRT1）、AMP 依赖的蛋白激酶 α（adenosine 5´-monophosphate-activated protein kinase α，AMPKα）、过氧化物酶体增殖激活受体 γ 协同激活因子 1α（peroxisome proliferative activated receptor gamma coactivator 1α，PGC1α）等脂质氧化相关基因的活性[36]。根皮提取物可以通过抑制丝裂原活化蛋白激酶/核因子-κB（MAPK/NF-κB）通路来降低 TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18 等炎性细胞因子的含量，还可降低乙醇引起的肝脏中丙二醛（malondialdehyde，MDA）、4-羟基壬烯醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）、ROS 和 RNS 的升高，从而减弱氧化应激，减轻乙醇对肝脏的损伤。
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数及血清中 ALT 的升高，明显减轻乙醇对肝脏结构的损伤与破坏；花青素还可以降低 MDA 含量并且提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）的活性，来减弱乙醇引起的氧化应激，保护肝脏[37]。
2.2 植物茎的提取物
蝉翼藤（Securidaca inappendiculata Hasskarl）中提纯的单体物质甲基阿魏酸（methyl ferulic acid）可以降低乙醇所致的升高的血清总胆固醇（total cholesterol，TC）和甘油三酯（trilaurin，TG）水平，并且可以减少大鼠肝脏组织中的脂质蓄积及炎细胞浸润；甲基阿魏酸可以通过 AMPK 与叉形头转录因子 O1（forkhead box O1，FoxO1）通路降低脂质的合成，以及上调 SIRT1、PPAR-α、CPT-1α 等脂质氧化相关基因的表达来改善乙醇所致的肝细胞脂肪变性[38]。
青楷槭（acer tegmentosum）提取物中的 HIMH0021 是一种类黄酮化合物，能减轻乙醇引起的肝细胞凋亡，减少乙醇引起的肝脏脂肪蓄积。HIMH0021 可以使升高的 ALT 和 AST 下降，提高血浆脂联素水平；下调 ACC，上调 CPT-1α、PPAR-α等脂质代谢相关基因的表达，并且降低 TNF-α、单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）和 IL-1β 的表达量；可能通过激活 AMPK 信号通路来抵抗细胞凋亡、改善脂质代谢及抗炎，从而实现保护肝脏的作用[39]。
西蓝花幼芽（broccoli sprout）提取物可以降低乙醇引起的血清 TG 升高和 MDA 的浓度，提高 GSH、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）与 SOD 的活性；减轻乙醇引起的肝细胞内质网水肿，恢复内质网应激特异性蛋白的表达，如葡萄糖调节蛋白 78（glucose-regulation protein 78，GRP78）和转录激活因子 6（activating transcription factor 6，ATF6），通过增强肝细胞的抗氧化能力和减弱内质网应激来体现对肝脏的保护作用；在小鼠肝组织切片当中也能观察到西蓝花幼芽提取物可以改善乙醇引起的细胞变性与坏死[40]。
虎杖苷（polydatin）是从虎杖（Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.）当中分离出来的单体物质，可以降低摄入乙醇引起的升高的 ALT、AST、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）和乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）水平，通过增加 ADH 和 ALDH 的活性来促进乙醇的代谢，使降低的 CAT、SOD 和 GSH-Px 的活性恢复，并且通过调节 CYP2E1/ROS/核因子红系 2 相关因子 2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）通路来降低 ROS 的生成和 MDA 的水平，减轻肝脏受氧化应激的影响[41]。虎杖苷可以通过抑制 toll 样受体 4（toll-like receptor 4，TLR4）/NF-κB/p65 通路降低 TNF-α、IL-1、IL-6 等炎性因子的表达水平，发挥其抗炎作用，减轻肝脏因乙醇引起的炎症反应。
2.3 植物叶的提取物
人参果（pepino）叶的水提取物能降低乙醇摄入所致的血清中 AST、ALT、TG、TC、低密度脂蛋白（low densith lipoprotein，LDL）和 VLDL 的升高；能下调 SREBP-1、FAS、ACC 等脂质生成相关基因的表达，并且上调磷酸化 AMP 依赖的蛋白激酶（phospho-adenosine monophosphate-activated kinase，p-AMPK）、PPAR-α、CPT-1 等脂质氧化相关基因的表达来改善肝脏功能[42]。水提取物能下调 CYP2E1 的表达并且恢复摄入乙醇引起的降低的 SOD、过氧化氢酶和 GPx 水平，表明水提取物可以通过调节脂质代谢和抑制氧化应激来保护肝脏。
赤竹（Sasa quelpaertensis）叶的提取物可以减少摄入乙醇后肝脏中 ROS 和 RNS 生成的同时，下调 CYP2E1 的表达，提高 GPX-1 与过氧化氢酶的活性，降低肝脏内脂质过氧化的水平，并且具有潜在的抑制细胞凋亡的作用；在小鼠肝脏的病理切片中发现，赤竹叶可以减轻乙醇引起的小鼠肝脏病理损伤，包括使脂质积聚减少、气球样变减轻、超微结构恢复等[43]。
2.4 植物果实及种子的提取物
柚皮苷（naringin）广泛存在于葡萄柚和柑橘类植物中，在斑马鱼幼虫的模型中可以显著减轻乙醇引起的肝脏肿大、肝细胞的脂肪蓄积以及细胞凋亡，并且可以使升高的 CYP2Y3 与 FABP10α 降低至接近正常水平（有研究[44]表明，斑马鱼的 CYP2Y3 与 CYP2E1 具有同源性）；还能下调摄入乙醇后肝脏中超氧自由基的水平。柚皮苷可以通过调节脂质代谢、抑制氧化应激、抗细胞凋亡等方面实现对乙醇性肝损伤的保护作用[45]。
从五味子（schisandra chinensis）当中提取的酸性多糖（acidic polysaccharide）可以降低摄入乙醇引起的 ALT、AST、TG 及 MDA 升高，并且升高 SOD 的水平；还可以通过抑制 CYP2E1 来减轻肝脏中的氧化应激；在动物实验中，酸性多糖可以改善乙醇引起的肝脏气球样变和脂肪变性[46]。
枸杞多糖（lycium barbarum polysaccharide）是一种枸杞中的活性成分，乙醇灌胃后雌性小鼠血清转氨酶比雄性升高得更明显，且 caspase-3/7 活性、MDA 含量、TNF-α 和 IL-6 蛋白的表达水平也高于雄性；切除卵巢的雌性小鼠与对照组雌性小鼠相比，枸杞多糖对于肝脏的保护作用减弱。在对机制的研究中发现，枸杞多糖直接与雌激素受体 α（estrogen receptor α，ERα）而非雌激素受体 β（estrogen receptor β，ERβ）相互作用后，通过 SCD1-AMPK 通路发挥抑制乙醇性肝损伤的作用，这种作用在雌性小鼠当中更明显[47]。
石榴（pomegranate）富含多种植物多酚，能明显减少乙醇引起的肝脏脂肪蓄积和降低血浆中 ALT 的水平[48]。石榴可以通过降低 CYP2E1 的蛋白表达水平、ROS 和过氧化氢的含量，以及恢复 SOD 的活性等方面减弱氧化应激。石榴还可以降低与内质网应激相关蛋白的表达，如磷酸蛋白激酶样内质网激酶（PERK）、磷酸-真核翻译起始因子2α（PEIF2α）和蛋白质二硫键异构酶（PDI），并且降低肝脏 Bax、裂解 caspase-3 等与凋亡相关蛋白的表达。同时石榴具有一定的抗炎作用，可以降低肝脏中 TNF-α 和 MCP-1 的含量，减轻乙醇引起的肝脏炎症反应。
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、丙氨酸和脯氨酸组成，可以降低乙醇所致的血清 AST 和 ALT 的升高，降低 TG 的水平；在模型组小鼠肝脏中降低了 MDA 的含量，提高 SOD、CAT 及 GSH 的含量；在实验组小鼠肝脏切片中发现，白蛋白多肽可以减轻乙醇引起的肝细胞的异常改变，如恢复紊乱的肝索、减轻脂质在细胞内的蓄积和恢复细胞核的形态[49]。
肥皂草苷（saponarin）是大麦芽提取物的主要成分。大麦芽提取物能够降低乙醇摄入后肝脏中升高的 MDA 浓度，并且在实验组小鼠的肝组织中未检测出 4-羟基壬醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）的表达[50]。在细胞实验中，大麦芽提取物可以有效地改善线粒体功能、诱导 Nrf2 的转录激活及促进 GSH 的合成，通过减弱乙醇引起的氧化应激进而保护肝脏组织。
3 小结与展望
ALD 的发病机制已有大量的研究报道，肠道屏障功能障碍、内毒素血症、代谢紊乱、氧化应激、营养不良、缺氧、病毒感染等均可造成 ALD 的发生与发展。对 ALD 的进一步探索将为该疾病的预防与治疗提供更明确的方向。植物化学物质可以从改善代谢、减弱氧化应激、减轻炎症反应等多方面缓解乙醇对肝脏的破坏作用，同时具有广泛的来源、普遍的受众面等多种优势，在预防及治疗 ALD 方面拥有良好的前景，这也将为保肝、护肝药品及保健品的产品研发提供一个新的思路。许多植物化学物质来源于中草药（herbal medications），而近些年中草药导致的药物性肝损伤（drug induced liver injury，DILI）的案例也越来越多。在一项韩国[51]的全国性调查中发现，中草药引起的 DILI 占所有 DILI 的 27.5%，药用植物（medicinal herbs or plants）引起的 DILI 占 9.4%。所以在探究植物化学物质对肝脏的保护作用的同时，不能认为其完全无害而忽视其对肝脏的损伤作用。目前，对于 ALD 表型的检测实验已经有很多报道，只有少部分实验研究了相关的分子机制，对于具体的信号分子间的调控还有待进一步实验验证，这将为治疗 ALD 提供更多的有效靶点，以到达精准治疗的目的，也可以为制药和用药奠定更加稳固的基础。同时，植物化学物质当中的成分最有效果的配伍比例也是一个值得进一步研究的方向。我国传统中草药以及其他天然产物如菌类[52-53]和海藻类[54]也可以作为研究目标，值得进一步探索。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：刘明，负责文章内容的审阅及提出修改意见；魏九峰和刘家仁，参与文章审核；高伟博，负责文章的初稿撰写，以及根据刘明教授的修改意见修改初稿得出终稿。
乙醇是一种具有肝脏毒性的物质，在全世界范围内有大量的人饮用乙醇相关产品[1]。据估计，全球有 3.8% 的死亡率是由于饮酒造成的[2]。乙醇性肝病（alcoholic liver disease，ALD）是由于长期大量饮酒所致的慢性肝病，可以分为：轻症 ALD、乙醇性脂肪肝、乙醇性肝炎和乙醇性肝硬变。因为 ALD 早期的病变是可逆的，所以对于 ALD 的预防就显得格外重要。笔者现对 ALD 的发病机制与植物化学物质对 ALD 预防及治疗作用的研究进展作一综述。
1 ALD 的发病机制
1.1 肠道屏障功能障碍及内毒素血症
在动物模型中观察到，连续乙醇灌胃可以使肠道抗菌分子的表达下调[3]，并且增加肠道上皮细胞膜的通透性，破坏上皮细胞之间的紧密连接[4]，造成肠道细菌大量繁殖、菌群失调以及细菌相关成分的明显异位，但乙醇诱导的肠道屏障功能障碍的具体机制还有待进一步研究阐明。已有报道，乙醛通过酪氨酸磷酸化依赖机制破坏了正常人结肠黏膜细胞间的紧密连接与粘附连接，表明乙醇的代谢产物同样可以引起肠道屏障功能障碍，导致内毒素的吸收[5]。连续乙醇灌胃小鼠的肠道内需氧菌和厌氧菌的数量增加，并且这一现象在小肠中更为明显[3]。对小鼠盲肠内细菌的定性分析显示，厚壁菌类总体减少（乳酸杆菌明显下降），拟杆菌和疣状杆菌的数量明显增加[3]。同时，长期饮酒会增加门静脉血中由肠道衍生的内毒素的含量，导致内毒素血症的发生。革兰阴性菌细胞壁的成分之一—脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）具有很强的诱导炎症作用。由于循环中的大多数 LPS 都经过肝脏的 Kupffer 细胞和肝细胞摄取代谢，从而激活 Kupffer 细胞产生多种促炎细胞因子，如肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-1（interleukin-1，IL-1）等[6]，进而对肝脏造成损伤，诱发 ALD。此外，血浆中内毒素水平与乙醇所致肝脏损伤的严重程度有明显的相关性[7]。
1.2 代谢紊乱
肝脏是乙醇代谢的主要器官，乙醇通过一系列酶促反应转换成乙酸，这一过程主要由乙醇脱氢酶（alcohol dehydrogenase，ADH）和乙醛脱氢酶（aldehyde dehydrogenase，ALDH）催化的两步反应组成。辅酶Ⅰ（NAD+）是这些酶的辅助因子，在代谢过程中，消耗 NAD+，并且生成还原型辅酶Ⅰ（NADH），使 NAD+/NADH 下降。这一结果让体内依赖 NAD+的生化反应减弱，而依赖 NADH 的反应增强，涉及到的反应有：糖异生、糖酵解、脂肪酸氧化、三羧酸循环等[8-9]。这类代谢紊乱可能是引起高脂血症与脂肪肝的一个原因。
乙醛作为乙醇的中间代谢产物，对肝脏同样具有严重的破坏作用。乙醛能够与蛋白质、DNA 和脂质结合形成加合物[10-13]。这些加合物的作用十分广泛，它们能改变蛋白质结构、引起 DNA 损伤和突变[11]并破坏肝细胞。乙醛还会上调固醇调节元件结合蛋白-1c（sterol regulatory element-binding protein- 1c，SREBP-1c）的表达。SREBP-1c 是一种转录因子，通过上调脂肪生成相关基因来促进脂肪酸的合成，造成脂质在肝脏内蓄积。
微粒体乙醇氧化系统（microsomal ethanol oxidizing system，MEOS）是乙醇的另一套代谢系统，主要由细胞色素 P450（cytochromeP450，CYP450）超家族组成。这些酶主要参与许多内源性底物的氧化，如类固醇、脂肪酸等[14]。其中 CYP2E1 是一种参与乙醇代谢的重要的酶，在生理条件下，CYP2E1 的基础表达量仅能把少量的乙醇氧化为乙醛[15]，但是在慢性酗酒期间，CYP2E1 蛋白的表达量明显增加，进一步诱导 MEOS 这一系统的开启[16]。CYP2E1 不但能将乙醇催化氧化为乙醛，还会在反应中产生大量的活性氧簇（reactive oxygen species，ROS），如 H2O2、羟乙基自由基等[17-18]。
1.3 氧化应激
自由基是具有不成对电子的分子或原子，通常具有不稳定性和高反应性[19]。在生物体内的自由基主要由氧基自由基与氮基自由基构成。在肝脏中，ROS 与活性氮簇（reactive nitrogen species，RNS）均能够促进脂质过氧化，引起 DNA 链断裂，并且氧化生物膜和组织中的绝大多数分子，在大多数情况下通过坏死和（或）凋亡的机制诱导细胞死亡，进一步导致肝细胞和组织的损伤[18]。前已提及，长期饮酒可上调肝细胞中 CYP2E1 的表达，从而增加自由基的产生。此外，还有研究[20]表明，Kupffer 细胞中的氧化剂还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶在早期 ALD 的发病机制中起着关键作用。在细胞实验中，乙醇可以使诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）上调，增加一氧化氮的产生[21]。一氧化氮与超氧化物阴离子反应形成过氧亚硝酸盐，可氧化性损伤微管，导致肠道屏障功能障碍[22]，服用 iNOS 抑制剂可显著减轻乙醇喂养小鼠的肠道氧化应激、肠道渗漏和肝脏损伤。乙醇摄入会增加体内的铁含量[23]。即使中等水平的乙醇摄入也能提高血清铁蛋白的水平，增加转铁蛋白的饱和度。铁离子（Fe2+）与过氧化氢可以通过 Fenton 反应生成活性氧和羟自由基，而活性氧的增加导致了 ALD 的发展。
1.4 营养不良
在酗酒的人群中，常会出现叶酸、维生素 B6、维生素 B12 等营养物质的缺乏，同时这些物质缺乏会减少肝脏中 S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）的含量，进而影响肝脏的功能[24]。而补充 SAM 能明显降低乙醇造成的大鼠肝脏的缺氧程度，改善线粒体功能，提高细胞色素 C 氧化酶（cytochrome c oxidase）的活性[25]。另外，乙醇暴露还可以刺激脂肪脂解以及脂肪酸从白色脂肪组织中释放[26]。由于长期摄入乙醇，脂肪酸在肝脏中的氧化作用受到抑制，同时影响极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL）的释放入血，以上机制都能够促进肝细胞的脂肪变性。在小鼠模型中，高脂饮食可以加重乙醇导致的肝脏脂肪变性[27]。在细胞实验中发现，缺锌可以导致细胞单层紧密连接蛋白显著减少及屏障功能障碍[28]，乙醇处理后这些作用有不同程度的增强，提示缺锌可以加重乙醇引起的肠道屏障功能紊乱。
1.5 其他
缺氧也是 ALD 发病机制中的一环。由于乙醇的代谢途径需要更多的氧，所以摄入乙醇后会提高肝细胞的耗氧量[29]。乙醇主要在肝脏组织的小叶中心区代谢，所以这些区域对氧气的需求增加，导致局部相对缺氧，肝细胞坏死[30]。此外，乙醇注入门静脉会导致大鼠肝脏的血管收缩，可进一步加重小叶中心区域缺氧[31]。目前认为，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]，二者之间的协同作用可加重肝脏内的炎症反应，加快肝硬变的进展，引起肝细胞癌的发生[33]。
以上介绍的是 ALD 常见的发病机制，各机制之间并非彼此独立而是相互影响，具有密切的联系，可见乙醇性肝损伤的发病是复杂的、多原因的且多原因相互作用。因此，对于 ALD 的预防及治疗也可以从多层次、多角度来进行研究，如抗氧化、促进乙醇代谢、Ⅱ相反应酶等。
2 植物化学物质的预防及治疗作用
2.1 植物根的提取物
从黄芩当中提取的木蝴蝶素 A（oroxylin A）能够减少摄入乙醇引起的肝脏脂质蓄积与细胞凋亡，通过下调 SREBP-1、脂肪酸合酶（fatty acid synthase，FAS）、硬脂酰辅酶 A 去饱和酶 1（steroyl-coA desaturase 1，SCD1）等脂质生成相关基因的表达，上调脂质氧化相关基因肉碱棕榈酰转移酶 1（carnitine palmitoyl transferase 1，CPT1）和过氧化物酶体增殖物激活受体-α（peroxisome proliferator-activated receptor-alpha，PPAR-α）的表达来调节脂质代谢；在细胞实验中，木蝴蝶素 A 可以下调缺氧诱导因子-1α（hypoxia inducible factor-1alpha，HIF-1α）在细胞核中的表达[34]。HIF-1α 不但可以增加肝脏的脂质蓄积[35]，还可以削弱木蝴蝶素 A 对 IL-6、IL-8、TNF-α 等炎症因子的抑制作用。由此可见，木蝴蝶素 A 可以通过调节脂质代谢、抗炎等作用来保护肝脏，且 HIF-1α 可能是保护作用的关键靶点。
春榆（Ulmus davidiana var. japonica）根皮的提取物可以降低饮酒所致的天门冬氨酸转氨酶（aspartate aminotransferase，AST）和丙氨酸转氨酶（alanine aminotransferase，ALT）的升高，并且减少肝脏中的脂肪蓄积，同时抑制 SREBP-1、FAS、乙酰辅酶 A 羧化酶（acetyl-CoA carboxylase，ACC）等脂质生成相关基因的表达，提高去乙酰化酶 1（sirtuin 1，SIRT1）、AMP 依赖的蛋白激酶 α（adenosine 5´-monophosphate-activated protein kinase α，AMPKα）、过氧化物酶体增殖激活受体 γ 协同激活因子 1α（peroxisome proliferative activated receptor gamma coactivator 1α，PGC1α）等脂质氧化相关基因的活性[36]。根皮提取物可以通过抑制丝裂原活化蛋白激酶/核因子-κB（MAPK/NF-κB）通路来降低 TNF-α、IL-6、IL-1β、IL-18 等炎性细胞因子的含量，还可降低乙醇引起的肝脏中丙二醛（malondialdehyde，MDA）、4-羟基壬烯醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）、ROS 和 RNS 的升高，从而减弱氧化应激，减轻乙醇对肝脏的损伤。
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数及血清中 ALT 的升高，明显减轻乙醇对肝脏结构的损伤与破坏；花青素还可以降低 MDA 含量并且提高超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GPx）、过氧化氢酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽（glutathione，GSH）的活性，来减弱乙醇引起的氧化应激，保护肝脏[37]。
2.2 植物茎的提取物
蝉翼藤（Securidaca inappendiculata Hasskarl）中提纯的单体物质甲基阿魏酸（methyl ferulic acid）可以降低乙醇所致的升高的血清总胆固醇（total cholesterol，TC）和甘油三酯（trilaurin，TG）水平，并且可以减少大鼠肝脏组织中的脂质蓄积及炎细胞浸润；甲基阿魏酸可以通过 AMPK 与叉形头转录因子 O1（forkhead box O1，FoxO1）通路降低脂质的合成，以及上调 SIRT1、PPAR-α、CPT-1α 等脂质氧化相关基因的表达来改善乙醇所致的肝细胞脂肪变性[38]。
青楷槭（acer tegmentosum）提取物中的 HIMH0021 是一种类黄酮化合物，能减轻乙醇引起的肝细胞凋亡，减少乙醇引起的肝脏脂肪蓄积。HIMH0021 可以使升高的 ALT 和 AST 下降，提高血浆脂联素水平；下调 ACC，上调 CPT-1α、PPAR-α等脂质代谢相关基因的表达，并且降低 TNF-α、单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）和 IL-1β 的表达量；可能通过激活 AMPK 信号通路来抵抗细胞凋亡、改善脂质代谢及抗炎，从而实现保护肝脏的作用[39]。
西蓝花幼芽（broccoli sprout）提取物可以降低乙醇引起的血清 TG 升高和 MDA 的浓度，提高 GSH、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）与 SOD 的活性；减轻乙醇引起的肝细胞内质网水肿，恢复内质网应激特异性蛋白的表达，如葡萄糖调节蛋白 78（glucose-regulation protein 78，GRP78）和转录激活因子 6（activating transcription factor 6，ATF6），通过增强肝细胞的抗氧化能力和减弱内质网应激来体现对肝脏的保护作用；在小鼠肝组织切片当中也能观察到西蓝花幼芽提取物可以改善乙醇引起的细胞变性与坏死[40]。
虎杖苷（polydatin）是从虎杖（Polygonum cuspidatum Sieb. et Zucc.）当中分离出来的单体物质，可以降低摄入乙醇引起的升高的 ALT、AST、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase，ALP）和乳酸脱氢酶（lactate dehydrogenase，LDH）水平，通过增加 ADH 和 ALDH 的活性来促进乙醇的代谢，使降低的 CAT、SOD 和 GSH-Px 的活性恢复，并且通过调节 CYP2E1/ROS/核因子红系 2 相关因子 2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）通路来降低 ROS 的生成和 MDA 的水平，减轻肝脏受氧化应激的影响[41]。虎杖苷可以通过抑制 toll 样受体 4（toll-like receptor 4，TLR4）/NF-κB/p65 通路降低 TNF-α、IL-1、IL-6 等炎性因子的表达水平，发挥其抗炎作用，减轻肝脏因乙醇引起的炎症反应。
2.3 植物叶的提取物
人参果（pepino）叶的水提取物能降低乙醇摄入所致的血清中 AST、ALT、TG、TC、低密度脂蛋白（low densith lipoprotein，LDL）和 VLDL 的升高；能下调 SREBP-1、FAS、ACC 等脂质生成相关基因的表达，并且上调磷酸化 AMP 依赖的蛋白激酶（phospho-adenosine monophosphate-activated kinase，p-AMPK）、PPAR-α、CPT-1 等脂质氧化相关基因的表达来改善肝脏功能[42]。水提取物能下调 CYP2E1 的表达并且恢复摄入乙醇引起的降低的 SOD、过氧化氢酶和 GPx 水平，表明水提取物可以通过调节脂质代谢和抑制氧化应激来保护肝脏。
赤竹（Sasa quelpaertensis）叶的提取物可以减少摄入乙醇后肝脏中 ROS 和 RNS 生成的同时，下调 CYP2E1 的表达，提高 GPX-1 与过氧化氢酶的活性，降低肝脏内脂质过氧化的水平，并且具有潜在的抑制细胞凋亡的作用；在小鼠肝脏的病理切片中发现，赤竹叶可以减轻乙醇引起的小鼠肝脏病理损伤，包括使脂质积聚减少、气球样变减轻、超微结构恢复等[43]。
2.4 植物果实及种子的提取物
柚皮苷（naringin）广泛存在于葡萄柚和柑橘类植物中，在斑马鱼幼虫的模型中可以显著减轻乙醇引起的肝脏肿大、肝细胞的脂肪蓄积以及细胞凋亡，并且可以使升高的 CYP2Y3 与 FABP10α 降低至接近正常水平（有研究[44]表明，斑马鱼的 CYP2Y3 与 CYP2E1 具有同源性）；还能下调摄入乙醇后肝脏中超氧自由基的水平。柚皮苷可以通过调节脂质代谢、抑制氧化应激、抗细胞凋亡等方面实现对乙醇性肝损伤的保护作用[45]。
从五味子（schisandra chinensis）当中提取的酸性多糖（acidic polysaccharide）可以降低摄入乙醇引起的 ALT、AST、TG 及 MDA 升高，并且升高 SOD 的水平；还可以通过抑制 CYP2E1 来减轻肝脏中的氧化应激；在动物实验中，酸性多糖可以改善乙醇引起的肝脏气球样变和脂肪变性[46]。
枸杞多糖（lycium barbarum polysaccharide）是一种枸杞中的活性成分，乙醇灌胃后雌性小鼠血清转氨酶比雄性升高得更明显，且 caspase-3/7 活性、MDA 含量、TNF-α 和 IL-6 蛋白的表达水平也高于雄性；切除卵巢的雌性小鼠与对照组雌性小鼠相比，枸杞多糖对于肝脏的保护作用减弱。在对机制的研究中发现，枸杞多糖直接与雌激素受体 α（estrogen receptor α，ERα）而非雌激素受体 β（estrogen receptor β，ERβ）相互作用后，通过 SCD1-AMPK 通路发挥抑制乙醇性肝损伤的作用，这种作用在雌性小鼠当中更明显[47]。
石榴（pomegranate）富含多种植物多酚，能明显减少乙醇引起的肝脏脂肪蓄积和降低血浆中 ALT 的水平[48]。石榴可以通过降低 CYP2E1 的蛋白表达水平、ROS 和过氧化氢的含量，以及恢复 SOD 的活性等方面减弱氧化应激。石榴还可以降低与内质网应激相关蛋白的表达，如磷酸蛋白激酶样内质网激酶（PERK）、磷酸-真核翻译起始因子2α（PEIF2α）和蛋白质二硫键异构酶（PDI），并且降低肝脏 Bax、裂解 caspase-3 等与凋亡相关蛋白的表达。同时石榴具有一定的抗炎作用，可以降低肝脏中 TNF-α 和 MCP-1 的含量，减轻乙醇引起的肝脏炎症反应。
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、丙氨酸和脯氨酸组成，可以降低乙醇所致的血清 AST 和 ALT 的升高，降低 TG 的水平；在模型组小鼠肝脏中降低了 MDA 的含量，提高 SOD、CAT 及 GSH 的含量；在实验组小鼠肝脏切片中发现，白蛋白多肽可以减轻乙醇引起的肝细胞的异常改变，如恢复紊乱的肝索、减轻脂质在细胞内的蓄积和恢复细胞核的形态[49]。
肥皂草苷（saponarin）是大麦芽提取物的主要成分。大麦芽提取物能够降低乙醇摄入后肝脏中升高的 MDA 浓度，并且在实验组小鼠的肝组织中未检测出 4-羟基壬醛（4-hydroxynonenal，4-HNE）的表达[50]。在细胞实验中，大麦芽提取物可以有效地改善线粒体功能、诱导 Nrf2 的转录激活及促进 GSH 的合成，通过减弱乙醇引起的氧化应激进而保护肝脏组织。
3 小结与展望
ALD 的发病机制已有大量的研究报道，肠道屏障功能障碍、内毒素血症、代谢紊乱、氧化应激、营养不良、缺氧、病毒感染等均可造成 ALD 的发生与发展。对 ALD 的进一步探索将为该疾病的预防与治疗提供更明确的方向。植物化学物质可以从改善代谢、减弱氧化应激、减轻炎症反应等多方面缓解乙醇对肝脏的破坏作用，同时具有广泛的来源、普遍的受众面等多种优势，在预防及治疗 ALD 方面拥有良好的前景，这也将为保肝、护肝药品及保健品的产品研发提供一个新的思路。许多植物化学物质来源于中草药（herbal medications），而近些年中草药导致的药物性肝损伤（drug induced liver injury，DILI）的案例也越来越多。在一项韩国[51]的全国性调查中发现，中草药引起的 DILI 占所有 DILI 的 27.5%，药用植物（medicinal herbs or plants）引起的 DILI 占 9.4%。所以在探究植物化学物质对肝脏的保护作用的同时，不能认为其完全无害而忽视其对肝脏的损伤作用。目前，对于 ALD 表型的检测实验已经有很多报道，只有少部分实验研究了相关的分子机制，对于具体的信号分子间的调控还有待进一步实验验证，这将为治疗 ALD 提供更多的有效靶点，以到达精准治疗的目的，也可以为制药和用药奠定更加稳固的基础。同时，植物化学物质当中的成分最有效果的配伍比例也是一个值得进一步研究的方向。我国传统中草药以及其他天然产物如菌类[52-53]和海藻类[54]也可以作为研究目标，值得进一步探索。
重要声明
利益冲突声明：本文全体作者阅读并理解了《中国普外基础与临床杂志》的政策声明，我们没有相互竞争的利益。
作者贡献声明：刘明，负责文章内容的审阅及提出修改意见；魏九峰和刘家仁，参与文章审核；高伟博，负责文章的初稿撰写，以及根据刘明教授的修改意见修改初稿得出终稿。