肌少癥與非酒精性脂肪性肝病的關系及機制

王子璇 范建高

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是以肝臟脂肪沉積為病理特征的慢性肝病，疾病譜包括非酒精性單純性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，以及相關肝硬化和肝細胞癌(HCC)。全球NAFLD患病率逐年升高，未來NAFLD可能成為終末期肝病的首位病因[1]。NAFLD的發病機制尚未完全清楚，目前被普遍接受的理論是“多重打擊”學說，腸道菌群、肝臟、脂肪組織、骨骼肌、下丘腦等多器官之間的交互作用共同導致NAFLD的發生和發展[2-3]。肌少癥原用于定義與年齡增加相關的肌肉丟失，現在也包括慢性疾病中骨骼肌含量的減少。骨骼肌是促進機體在胰島素刺激狀態下攝取葡萄糖的主要組織，其在調節胰島素敏感度中起著重要作用[4]。當骨骼肌的正常生理狀態發生改變時，可能會對肝臟糖脂代謝產生不良影響，并參與NAFLD的發病機制，從而誘發NASH和進展性肝纖維化。本文就肌少癥與NAFLD關系的相關臨床研究，以及肝臟-骨骼肌軸的潛在調控因素作一綜述，以期為NAFLD的預防和治療提供參考。

1 肌少癥是NAFLD的危險因素

1989年Rosenberg[5]在描述機體組成和功能改變時，提出了肌少癥的概念，2010年歐洲老年肌少癥工作組(EWGSOP)將其定義為“與年齡增長相關的進行性、全身肌量的減少和(或)肌肉強度下降，或肌肉生理功能減退”[6]。大量研究發現，肌少癥與營養不良性肝損傷、酒精性肝病及各種類型的肝硬化關系密切，其不僅是肝硬化的常見并發癥，也是影響肝硬化患者生活質量和遠期生存率的重要因素[7]。2014年一項韓國的前瞻性隊列研究通過雙能X線吸收法測定骨骼肌含量，并以骨骼肌總量與體質量的比值表示骨骼肌質量指數(SMI)，將SMI低于對照組均數的1個標準差作為肌少癥的診斷截點，結果顯示，在校正了胰島素抵抗等混雜因素后，肌少癥患者的NAFLD發病風險仍顯著增高[8]。其后Lee等[9]的研究發現，肌少癥是進展期肝纖維化的獨立危險因素，存在肌少癥的NAFLD患者發生肝纖維化的風險增高了2倍。

肌少癥既可發生在肥胖癥患者(少肌性肥胖)，也常見于非肥胖或體質量指數(BMI)正常的人群。有研究使用生物電阻抗分析法測定四肢骨骼肌含量，發現非肥胖的NAFLD患者的骨骼肌含量和SMI比肥胖的NAFLD患者更低，提示低肌肉含量是NAFLD發病的獨立危險因素[10]。盡管肌少癥與NAFLD之間的因果關系有待闡明，但兩者經常合并存在且互為影響。肌少癥與NAFLD有許多共同的病理生理特征，如胰島素抵抗、維生素D缺乏、慢性低度炎性反應等[11]。

2 老齡化對肌肉和肝臟的不良影響

肌少癥原指伴隨年齡增長而出現的肌肉不自主性丟失，表現為骨骼肌細胞體積減小和數量減少、肌力下降、結締組織和脂肪增多。肌少癥是嚴重影響中老年人正常生活和自理能力的一個突出問題，可導致軀體功能減低、虛弱及不同程度殘疾[12]。隨著年齡的增長，身體結構也會發生變化，包括骨骼肌含量的下降、腹型肥胖和異位脂肪沉積的增加、胰島素抵抗的增加和代謝綜合征的發生。研究顯示，老齡化對少肌性肥胖的影響更大，并會導致NASH和肝纖維化[9,13]。隨著年齡的增長，肝臟會發生實質性變化，包括肝臟血流量減少、體積減小、功能下降，膽汁酸合成減少和膽固醇代謝改變，線粒體數量減少，氧化呼吸增加，以及細胞衰老。NAFLD的患病率、肝內和肝外并發癥的發生風險，以及總體和特定疾病病死率都隨著年齡的增長而升高。

3 血氨介導肝臟-骨骼肌軸誘發肌少癥和肝損傷

3.1 血氨對骨骼肌的影響

血氨、生長激素等多種物質參與調控肝臟-骨骼肌器官間“對話”[14-15]，其中研究較多的是高氨血癥。肝硬化患者常因肝細胞功能減退、尿素循環受損及門體分流而導致高氨血癥。對有門體分流的肝硬化患者來說，骨骼肌對血氨的攝取量增加，可能成為重要的氨解毒器官[16]。肝臟尿素循環是哺乳動物排泄氨離子、維持正常血氨水平的主要方式。尿素循環由5步組成，其中第1步和第2步分別由線粒體內氨基甲酰磷酸合成酶(CPS)和鳥氨酸氨甲酰基轉移酶(OTC)介導。高脂飲食誘導的NASH大鼠肝臟CPS和OTC基因表達顯著減少，伴肝臟尿素合成能力下降及高氨血癥，而此時肝纖維化尚未進展至肝硬化階段[17]。有研究發現NASH患者的血氨水平和肝臟組織中氨水平均升高[18]，轉錄組學研究顯示NAFLD患者的肝臟尿素循環的關鍵酶水平下調，其中CPS1水平較肝臟功能正常者下降，提示NASH患者在非肝硬化階段就已存在高氨血癥[19]。

高氨血癥可導致肌少癥，其機制包括：(1)高氨血癥可引起肌細胞線粒體功能紊亂和骨骼肌能量障礙[20]。谷氨酸代謝可產生充足的中間產物α-酮戊二酸(α-KG)，從而參與三羧酸循環并促進三磷酸腺苷(ATP)的生成。其中谷氨酸脫氫酶催化谷氨酸生成α-KG和氨是可逆反應，當組織中氨水平升高時會抑制α-KG的產生，導致三羧酸循環因中間產物的缺失而進入低通量狀態，并引起ATP生成減少和線粒體功能受損，最終骨骼肌蛋白合成因供能不足而減少。(2)高氨血癥時肌肉生長抑制素(MSTN)的表達升高[15]。高氨血癥會誘發核因子-κB(NF-κB)抑制物(IκB)激酶(IKK)活化，從而促進NF-κB向細胞核內移位，入核的NF-κB與MSTN基因啟動子結合并上調MSTN基因表達。(3)高氨血癥可引起骨骼肌自噬增加。肝硬化患者骨骼肌的蛋白免疫印跡實驗顯示，有多種自噬標志物增多，包括LC3脂化、Beclin-1表達和p62降解增多。骨骼肌含量由細胞蛋白質穩態來維持，這是一個包含蛋白質合成、折疊、轉運和分解的過程[21]。當機體存在高氨血癥時，蛋白質合成減少，自噬增加，骨骼肌蛋白質內穩態受損，最終導致肌少癥的發生[15,22]。

Kumar等[21]的動物實驗研究發現，降低血氨的治療措施可逆轉肌少癥。該實驗使用門冬氨酸鳥氨酸(LOLA)對高氨血癥大鼠模型進行降氨治療，研究結果顯示，與對照組相比，高氨血癥大鼠肌小管直徑減小、蛋白質合成受損、自噬流增加；而LOLA干預可使大鼠血液和骨骼肌中氨含量顯著降低，瘦體質量增加，握力改善，肌肉質量、直徑及Ⅱ型肌纖維均顯著增多。盡管目前關于NAFLD與高氨血癥關系的研究較少，但肝功能受損時血氨水平升高是確定的。早期研究指出，輸注LOLA可修復肝硬化患者骨骼肌蛋白質合成反應，改善肌肉功能[23]。因此，LOLA有可能通過逆轉肌少癥而具有間接改善代謝紊亂和保護肝臟的作用[24]。

3.2 血氨對肝臟的影響

血氨升高不僅影響骨骼肌含量和功能，對肝臟也有損傷作用。肝星狀細胞(HSC)是肝臟合成細胞外基質的主要細胞，當機體受到各種病理刺激時，HSC由靜息狀態轉變為活化形式，并參與肝臟損傷修復[25]。HSC活化是肝纖維化的中心事件，而進展期肝纖維化是NASH患者殘疾率和病死率升高的重要因素。體外實驗發現，病理狀態下的氨水平(50～300 μmol/L)會引起HSC結構功能改變和活性氧生成增加；在電子顯微鏡下可見，氨水平升高時HSC形態變得細長，細胞質內有空泡形成，內質網擴大，但是氨并未導致線粒體結構改變，也沒有自噬小體形成[26]。由于NAFLD發病機制非常復雜，故尚未研發出有效的治療藥物。小樣本臨床試驗顯示，LOLA可減輕NAFLD患者的肝臟損傷[27]，可能的作用機制包括LOLA可降低血氨水平，并可轉化為谷氨酰胺和谷胱甘肽，有助于對抗肝臟的氧化應激和脂質過氧化反應，并可能通過增加一氧化氮(NO)的合成來改善肝臟微循環[28]。近年來多項研究發現，NAFLD患者肝臟尿素循環的關鍵酶CPS和OTC因甲基化增加而活性下降，導致肝臟尿素合成功能降低，從而出現高氨血癥[18]，進而激活HSC導致肝纖維化的發生和發展[26]，使用鳥氨酸苯乙酸鹽治療高氨血癥可有效防治模型動物的肝纖維化[29]。

4 肌因子對機體糖脂代謝的影響

早在2009年就有學者提出骨骼肌可被視為一個內分泌器官，其收縮時分泌多種肌因子，既可調控局部肌肉組織的代謝活動，也可以激素的形式對肝臟、大腦、脂肪組織等其他器官產生特定的內分泌作用[30]。

4.1 MSTN

MSTN是轉化生長因子-β(TGF-β)超家族的一員，其基因高度表達于骨骼肌中。MSTN不僅負向調節骨骼肌生長，還是機體糖脂代謝的重要調控因子，與糖脂代謝紊亂及脂肪肝密切關聯[31]。在MSTN基因敲除小鼠中，無論是正常飲食還是高脂飲食飼養，都有糖代謝改善、胰島素敏感度升高的表現；抑制小鼠骨骼肌MSTN信號不僅可降低脂肪組織含量、增加瘦體質量，還能抵抗高脂飲食誘導的肥胖[32]。MSTN失活主要通過腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信號通路調節胰島素敏感度，MSTN基因敲除小鼠的肌肉、脂肪組織和肝臟AMPK信使RNA(mRNA)表達顯著上調，伴AMPK下游靶基因沉默信息調節因子1(SIRT1)和過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)共激活因子-1α(PGC-1α)表達升高[31]。肌肉和肝臟同為胰島素的靶器官，肌肉主要負責餐后血糖的處理[33]，MSTN通過調節肌肉代謝從而影響肝臟的糖脂代謝。有研究顯示，HSC存在MSTN受體和激活素受體ⅡB，MSTN可能以內分泌的方式作用于HSC，參與HSC活化及肝纖維化形成[34]。MSTN在NAFLD 患者及模型動物肝纖維化形成中的作用有待進一步研究探討。

4.2 肌聯素

肌聯素是一種營養反應性肌因子，其合成和分泌受機體代謝狀態的調節，當其釋放時又可反過來調節肝臟和其他組織的脂質代謝；肌聯素在不改變脂肪組織脂解作用的基礎上，可降低血液循環中游離脂肪酸(FFA)水平，其還可上調脂肪酸轉位酶(CD36)、脂肪酸轉運蛋白1(FATP1)等促脂質攝取相關基因的表達，進而促進脂肪細胞和肝細胞對FFA的攝取[35]。

4.3 鳶尾素

鳶尾素是一種由Ⅲ型纖維連接蛋白域蛋白5基因編碼產物裂解后產生的肌因子，其可作用于皮下脂肪組織，誘導白色脂肪組織向棕色脂肪轉化，進而促進機體產熱和能量消耗[36]。一項橫斷面研究比較了NAFL、NASH、瘦人(BMI正常的成人)及肥胖成人的血清鳶尾素水平，結果顯示瘦人組血清鳶尾素水平顯著高于其他3組；此外，血清鳶尾素水平與NAFLD患者匯管區炎性反應獨立相關，有匯管區炎性反應的NAFLD患者的血清鳶尾素水平高于無炎性反應的患者[37]。有研究發現血清鳶尾素水平與肝臟三酰甘油含量呈負相關，血清鳶尾素水平越低的成人的肝臟三酰甘油含量越高[38]。然而，血清鳶尾素水平與胰島素抵抗之間的關系至今仍存在爭議。

4.4 白細胞介素-6

骨骼肌收縮時產生的白細胞介素-6(IL-6)也是一種重要的肌因子，在運動時IL-6可維持葡萄糖穩態并促進肝臟糖原合成[39]。有研究在正常人群中進行高胰島素-正常血糖鉗夾試驗，并輸注重組人IL-6時，在不影響內源性葡萄糖輸出抑制的條件下，可增加組織對葡萄糖的消耗，提示IL-6可增加胰島素刺激下的葡萄糖利用；體外實驗顯示，IL-6可經AMPK依賴途徑增加基礎狀態和胰島素刺激狀態下骨骼肌的葡萄糖攝取，促進葡萄糖轉運蛋白4(GLUT4)由細胞質向細胞膜的移位[40]。敲除編碼IL-6的基因后會使小鼠發生成年型肥胖和葡萄糖耐量異常[41]。除了影響糖代謝外，IL-6還是人類脂肪代謝的有效調節劑，在不引起高三酰甘油血癥的情況下，可增加脂肪酸的氧化并促進其合成三酰甘油[42]。鑒于收縮的骨骼肌是血液循環中IL-6的主要來源[30]，當肌肉含量或骨骼肌收縮功能下降時，IL-6的生成也會減少，進而通過胰島素抵抗和脂代謝紊亂促進NAFLD的發生和發展。

5 結語

綜上所述，許多流行病學研究表明肌少癥與NAFLD密切相關，但兩者孰因孰果尚無定論。肌少癥可能是NAFLD的獨立危險因素，骨骼肌可能是NAFLD的潛在治療靶點。血氨作為肝臟-骨骼肌軸的重要調控因素，其合成代謝紊亂會對肝臟和骨骼肌產生許多不良影響。由于腸道菌群分解尿素產生的氨是血氨的主要來源，故血氨也可被視為腸道菌群的代謝產物。NAFLD時腸道菌群和血氨的改變，血氨在腸-肝臟-骨骼肌軸中扮演的角色及在骨骼肌功能行使和肝臟糖脂代謝中發揮的作用等，有待進一步研究揭示。