肌少癥與非酒精性脂肪性肝病的關(guān)系及機(jī)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(guān)肝硬化和肝細(xì)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(fā)病機(jī)制尚未完全清楚，目前被普遍接受的理論是“多重打擊”學(xué)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(dǎo)致NAFLD的發(fā)生和發(fā)展[2-3]。肌少癥原用于定義與年齡增加相關(guān)的肌肉丟失，現(xiàn)在也包括慢性疾病中骨骼肌含量的減少。骨骼肌是促進(jìn)機(jī)體在胰島素刺激狀態(tài)下攝取葡萄糖的主要組織，其在調(diào)節(jié)胰島素敏感度中起著重要作用[4]。當(dāng)骨骼肌的正常生理狀態(tài)發(fā)生改變時，可能會對肝臟糖脂代謝產(chǎn)生不良影響，并參與NAFLD的發(fā)病機(jī)制，從而誘發(fā)NASH和進(jìn)展性肝纖維化。本文就肌少癥與NAFLD關(guān)系的相關(guān)臨床研究，以及肝臟-骨骼肌軸的潛在調(diào)控因素作一綜述，以期為NAFLD的預(yù)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(jī)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(guān)的進(jìn)行性、全身肌量的減少和(或)肌肉強(qiáng)度下降，或肌肉生理功能減退”[6]。大量研究發(fā)現(xiàn)，肌少癥與營養(yǎng)不良性肝損傷、酒精性肝病及各種類型的肝硬化關(guān)系密切，其不僅是肝硬化的常見并發(fā)癥，也是影響肝硬化患者生活質(zhì)量和遠(yuǎn)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(zhì)量的比值表示骨骼肌質(zhì)量指數(shù)(SMI)，將SMI低于對照組均數(shù)的1個標(biāo)準(zhǔn)差作為肌少癥的診斷截點(diǎn)，結(jié)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(fā)病風(fēng)險仍顯著增高[8]。其后Lee等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，肌少癥是進(jìn)展期肝纖維化的獨(dú)立危險因素，存在肌少癥的NAFLD患者發(fā)生肝纖維化的風(fēng)險增高了2倍。

肌少癥既可發(fā)生在肥胖癥患者(少肌性肥胖)，也常見于非肥胖或體質(zhì)量指數(shù)(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(fā)現(xiàn)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(fā)病的獨(dú)立危險因素[10]。盡管肌少癥與NAFLD之間的因果關(guān)系有待闡明，但兩者經(jīng)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(yīng)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(xiàn)的肌肉不自主性丟失，表現(xiàn)為骨骼肌細(xì)胞體積減小和數(shù)量減少、肌力下降、結(jié)締組織和脂肪增多。肌少癥是嚴(yán)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(dǎo)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(jié)構(gòu)也會發(fā)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(fā)生。研究顯示，老齡化對少肌性肥胖的影響更大，并會導(dǎo)致NASH和肝纖維化[9,13]。隨著年齡的增長，肝臟會發(fā)生實(shí)質(zhì)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(shù)量減少，氧化呼吸增加，以及細(xì)胞衰老。NAFLD的患病率、肝內(nèi)和肝外并發(fā)癥的發(fā)生風(fēng)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(dǎo)肝臟-骨骼肌軸誘發(fā)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(zhì)參與調(diào)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(xì)胞功能減退、尿素循環(huán)受損及門體分流而導(dǎo)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(huán)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(huán)由5步組成，其中第1步和第2步分別由線粒體內(nèi)氨基甲酰磷酸合成酶(CPS)和鳥氨酸氨甲酰基轉(zhuǎn)移酶(OTC)介導(dǎo)。高脂飲食誘導(dǎo)的NASH大鼠肝臟CPS和OTC基因表達(dá)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(jìn)展至肝硬化階段[17]。有研究發(fā)現(xiàn)NASH患者的血氨水平和肝臟組織中氨水平均升高[18]，轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究顯示NAFLD患者的肝臟尿素循環(huán)的關(guān)鍵酶水平下調(diào)，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(dǎo)致肌少癥，其機(jī)制包括：(1)高氨血癥可引起肌細(xì)胞線粒體功能紊亂和骨骼肌能量障礙[20]。谷氨酸代謝可產(chǎn)生充足的中間產(chǎn)物α-酮戊二酸(α-KG)，從而參與三羧酸循環(huán)并促進(jìn)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(yīng)，當(dāng)組織中氨水平升高時會抑制α-KG的產(chǎn)生，導(dǎo)致三羧酸循環(huán)因中間產(chǎn)物的缺失而進(jìn)入低通量狀態(tài)，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(dá)升高[15]。高氨血癥會誘發(fā)核因子-κB(NF-κB)抑制物(IκB)激酶(IKK)活化，從而促進(jìn)NF-κB向細(xì)胞核內(nèi)移位，入核的NF-κB與MSTN基因啟動子結(jié)合并上調(diào)MSTN基因表達(dá)。(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(shí)驗顯示，有多種自噬標(biāo)志物增多，包括LC3脂化、Beclin-1表達(dá)和p62降解增多。骨骼肌含量由細(xì)胞蛋白質(zhì)穩(wěn)態(tài)來維持，這是一個包含蛋白質(zhì)合成、折疊、轉(zhuǎn)運(yùn)和分解的過程[21]。當(dāng)機(jī)體存在高氨血癥時，蛋白質(zhì)合成減少，自噬增加，骨骼肌蛋白質(zhì)內(nèi)穩(wěn)態(tài)受損，最終導(dǎo)致肌少癥的發(fā)生[15,22]。

Kumar等[21]的動物實(shí)驗研究發(fā)現(xiàn)，降低血氨的治療措施可逆轉(zhuǎn)肌少癥。該實(shí)驗使用門冬氨酸鳥氨酸(LOLA)對高氨血癥大鼠模型進(jìn)行降氨治療，研究結(jié)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(zhì)合成受損、自噬流增加；而LOLA干預(yù)可使大鼠血液和骨骼肌中氨含量顯著降低，瘦體質(zhì)量增加，握力改善，肌肉質(zhì)量、直徑及Ⅱ型肌纖維均顯著增多。盡管目前關(guān)于NAFLD與高氨血癥關(guān)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(fù)肝硬化患者骨骼肌蛋白質(zhì)合成反應(yīng)，改善肌肉功能[23]。因此，LOLA有可能通過逆轉(zhuǎn)肌少癥而具有間接改善代謝紊亂和保護(hù)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(xì)胞(HSC)是肝臟合成細(xì)胞外基質(zhì)的主要細(xì)胞，當(dāng)機(jī)體受到各種病理刺激時，HSC由靜息狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨问剑⑴c肝臟損傷修復(fù)[25]。HSC活化是肝纖維化的中心事件，而進(jìn)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(shí)驗發(fā)現(xiàn)，病理狀態(tài)下的氨水平(50～300 μmol/L)會引起HSC結(jié)構(gòu)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(tài)變得細(xì)長，細(xì)胞質(zhì)內(nèi)有空泡形成，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)擴(kuò)大，但是氨并未導(dǎo)致線粒體結(jié)構(gòu)改變，也沒有自噬小體形成[26]。由于NAFLD發(fā)病機(jī)制非常復(fù)雜，故尚未研發(fā)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(jī)制包括LOLA可降低血氨水平，并可轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺和谷胱甘肽，有助于對抗肝臟的氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，并可能通過增加一氧化氮(NO)的合成來改善肝臟微循環(huán)[28]。近年來多項研究發(fā)現(xiàn)，NAFLD患者肝臟尿素循環(huán)的關(guān)鍵酶CPS和OTC因甲基化增加而活性下降，導(dǎo)致肝臟尿素合成功能降低，從而出現(xiàn)高氨血癥[18]，進(jìn)而激活HSC導(dǎo)致肝纖維化的發(fā)生和發(fā)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(jī)體糖脂代謝的影響

早在2009年就有學(xué)者提出骨骼肌可被視為一個內(nèi)分泌器官，其收縮時分泌多種肌因子，既可調(diào)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(chǎn)生特定的內(nèi)分泌作用[30]。

4.1 MSTN

MSTN是轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)超家族的一員，其基因高度表達(dá)于骨骼肌中。MSTN不僅負(fù)向調(diào)節(jié)骨骼肌生長，還是機(jī)體糖脂代謝的重要調(diào)控因子，與糖脂代謝紊亂及脂肪肝密切關(guān)聯(lián)[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(yǎng)，都有糖代謝改善、胰島素敏感度升高的表現(xiàn)；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(zhì)量，還能抵抗高脂飲食誘導(dǎo)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(diào)節(jié)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(dá)顯著上調(diào)，伴AMPK下游靶基因沉默信息調(diào)節(jié)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(dá)升高[31]。肌肉和肝臟同為胰島素的靶器官，肌肉主要負(fù)責(zé)餐后血糖的處理[33]，MSTN通過調(diào)節(jié)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(nèi)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(jìn)一步研究探討。

4.2 肌聯(lián)素

肌聯(lián)素是一種營養(yǎng)反應(yīng)性肌因子，其合成和分泌受機(jī)體代謝狀態(tài)的調(diào)節(jié)，當(dāng)其釋放時又可反過來調(diào)節(jié)肝臟和其他組織的脂質(zhì)代謝；肌聯(lián)素在不改變脂肪組織脂解作用的基礎(chǔ)上，可降低血液循環(huán)中游離脂肪酸(FFA)水平，其還可上調(diào)脂肪酸轉(zhuǎn)位酶(CD36)、脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1(FATP1)等促脂質(zhì)攝取相關(guān)基因的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)脂肪細(xì)胞和肝細(xì)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(chǎn)物裂解后產(chǎn)生的肌因子，其可作用于皮下脂肪組織，誘導(dǎo)白色脂肪組織向棕色脂肪轉(zhuǎn)化，進(jìn)而促進(jìn)機(jī)體產(chǎn)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(jié)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(qū)炎性反應(yīng)獨(dú)立相關(guān)，有匯管區(qū)炎性反應(yīng)的NAFLD患者的血清鳶尾素水平高于無炎性反應(yīng)的患者[37]。有研究發(fā)現(xiàn)血清鳶尾素水平與肝臟三酰甘油含量呈負(fù)相關(guān)，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(guān)系至今仍存在爭議。

4.4 白細(xì)胞介素-6

骨骼肌收縮時產(chǎn)生的白細(xì)胞介素-6(IL-6)也是一種重要的肌因子，在運(yùn)動時IL-6可維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)并促進(jìn)肝臟糖原合成[39]。有研究在正常人群中進(jìn)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(nèi)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(shí)驗顯示，IL-6可經(jīng)AMPK依賴途徑增加基礎(chǔ)狀態(tài)和胰島素刺激狀態(tài)下骨骼肌的葡萄糖攝取，促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(GLUT4)由細(xì)胞質(zhì)向細(xì)胞膜的移位[40]。敲除編碼IL-6的基因后會使小鼠發(fā)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(diào)節(jié)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(jìn)其合成三酰甘油[42]。鑒于收縮的骨骼肌是血液循環(huán)中IL-6的主要來源[30]，當(dāng)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(jìn)而通過胰島素抵抗和脂代謝紊亂促進(jìn)NAFLD的發(fā)生和發(fā)展。

5 結(jié)語

綜上所述，許多流行病學(xué)研究表明肌少癥與NAFLD密切相關(guān)，但兩者孰因孰果尚無定論。肌少癥可能是NAFLD的獨(dú)立危險因素，骨骼肌可能是NAFLD的潛在治療靶點(diǎn)。血氨作為肝臟-骨骼肌軸的重要調(diào)控因素，其合成代謝紊亂會對肝臟和骨骼肌產(chǎn)生許多不良影響。由于腸道菌群分解尿素產(chǎn)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(chǎn)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(fā)揮的作用等，有待進(jìn)一步研究揭示。