從沉默CNNM4后鎂離子積累分析NAFLD的治療方向*

蔣康偉 聶紅明

1.上海中醫藥大學附屬曙光醫院肝病科 (上海市，200000) 2.上海中醫藥大學附屬上海市中醫院肝病科

近20年來，隨著人們生活方式的巨大變化，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)已成為我國最常見的肝臟疾病，但尚未引起人們足夠的重視。來自武漢大學人民醫院的研究團隊使用系統性回顧和Meta分析方法揭示了我國1999～2018年的NAFLD流行病學特征。該研究表明2018年我國NAFLD患病率32.9%，且與美國相比，中國的低BMI水平人群患有NAFLD的風險更高，并呈年輕化趨勢[1]。NAFLD患病率在不斷升高，其發病機制也在不斷更新。本文將結合最新的學術進展，重點論述細胞周期蛋白M4(CNNM4)通過對Mg2+的調控實現對NAFLD的治療作用，以期為進一步的科研研究方向及臨床診療提供新思路。

1 NAFLD的形成

肝細胞內脂質過度積聚是NAFLD發展的第一步，通常與代謝綜合征密切相關。從病理學角度出發，機體內肝臟脂質累積過多至少有3種機制可以解釋：患者自身攝入過多的高熱量和(或)高脂肪飲食；體內脂肪組織脂肪分解增加；肝細胞過度攝取體循環和(或)門靜脈循環中的游離脂肪酸(FFA)，引起肝臟從頭脂肪合成(DNL)增加[2]。體內脂肪組織分解增加是肝細胞內脂質過度積累的主要原因，約占59%。生理狀態下，胰島素可以抑制脂肪組織的分解，防止肝細胞內脂質過度積累。當發生胰島素抵抗(IR)時，胰島素抑制脂肪分解的能力減弱，脂肪組織大量水解，形成FFA和甘油，其中FFA被肝臟大量吸收，肝細胞內甘油三酯(TG)累積加快[3]。在肝細胞內，DNL也是促進肝細胞內TG累積的重要路徑，約占總合成的26%。DNL主要受固醇調節元件結合蛋白1c(SREBP-1c)和碳水化合物反應元件結合蛋白兩種轉錄因子調控。IR可以通過刺激這兩種轉錄因子，進而促進DNL，加快葡萄糖轉化為FFA的進程[4,5]，使得FFA酯化形成的TG也隨之上漲，TG合成增多與極低密度脂蛋白(VLDL)合成不足或分泌能力下降加劇了肝細胞內脂肪的累積，進而激發了負反饋即脂肪變性，加劇了高血糖和高胰島素血癥，進一步惡化脂肪變性。

高熱量和(或)高脂肪飲食引起的脂肪堆積雖然只占總體的15%，但對NAFLD的發展起著至關重要的作用。臨床研究也表明，生活方式的改變可以顯著改善機體代謝異常及肝臟內脂肪堆積變性[6]。

2 Mg2+的功能及其動態平衡

鎂是一種必需的微量元素，在人體內以離子化和生物活性的形式存在，參與各種重要的代謝過程，包括依賴于腺苷三磷酸(ATP)的生化反應、DNA與RNA的表達合成、肌肉和神經中的信號傳遞以及血糖和血壓的控制。

Mg2+是腺嘌呤核苷酸的輔助因子，而腺嘌呤核苷酸是糖酵解過程中許多酶的重要調節因子；此外，Mg2+-ATP或Mg2+是許多酶激活的必需品，這意味著 Mg2+對DNA復制、RNA轉錄、氨基酸合成和蛋白質合成是必不可少的[7]。Mg2+也是DNA二、三級結構的重要組成部分，因為它結合了多核苷酸鏈內帶負電荷的氧和氮原子，以此來穩固天然DNA的結構，保護DNA免受氧自由基的損害[8]。Mg2+還在鈣和鉀離子跨細胞膜的主動運輸中發揮關鍵作用，這一過程對維持神經沖動傳導、肌肉收縮、血管舒張性和正常心律非常重要。

作為天然的鈣拮抗劑，Mg2+是N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體復合體的有效拮抗劑，參與抑郁癥的病理生理過程，一些抗抑郁藥與NMDA受體拮抗劑的藥效可以與Mg2+聯合給藥而加強[9]。

Mg2+的動態平衡是由腸道、骨骼和腎臟共同維持的。雖然小腸是鎂元素吸收的主要場所，但是腸道吸收與鎂的攝入量不成正比，且影響吸收的主要因素是鎂元素的狀態，礦物質中Mg2+含量越低，礦物質在腸道中的吸收率越高，因此攝入量低時，Mg2+的相對吸收率就高，反之亦然。Mg2+的排泄主要由腎中完成。血清Mg2+被腎小球過濾后，被腎單位重吸收。然而，重吸收的方式和效率在每一段都是不同的。近端小管和Henle′s環的粗大升支是細胞通過被動轉運實現對Mg2+重吸收的部位，而遠端曲管(DCT)是細胞通過主動轉運對Mg2+重吸收的主要部位[10]。其中，Mg2+大部分(>60%)被Henle′s環的粗大升支重吸收；相比之下，只有不到5%的Mg2+在DCT中被重新吸收，但這對于微調血清中Mg2+的濃度有著關鍵性的作用[10]。骨骼是Mg2+的主要儲存場所，人體中50%～60%的Mg2+儲存于骨骼中，還有一部分殘留在軟組織中，僅有1%的Mg2+駐留在細胞外，骨骼中Mg2+并不是一成不變的，它可以通過與外界其他陽離子的置換，來達到血清Mg2+的穩態[11]。

3 Mg2+在NAFLD中的作用

低鎂血癥存在于NAFLD的幾種共病中，如IR、2型糖尿病、心血管并發癥及肥胖，且Mg2+的缺乏與炎癥反應、線粒體功能障礙和抗氧化系統活性減低等病理變化密切相關，這些變化都是肝病的特征[12]。

已有充分的研究表明Mg2+與IR密切相關。Mg2+是細胞攝取葡萄糖并將其轉化為能量所必須的礦物質，尤其在肌肉和脂肪組織中其中關鍵性作用。Mg2+通過增加酪氨酸激酶的活性來增加ATP受體的敏感性；同時影響葡萄糖轉運蛋白活性4向質膜的轉運。從而降低了血糖濃度[13]。Mg2+低水平導致酪氨酸激酶活性缺陷、胰島素作用的受體損害、細胞葡萄糖轉運方式改變和細胞葡萄糖利用率降低，從而促進外周IR[13]。臨床研究表明，口服鎂補充劑可以降低2型糖尿病患者的IR,改善血糖控制指標[14]。

一般來說，脂質穩態是通過調節脂肪生成和脂肪分解來維持的，實驗研究表明，Mg2+治療后可以降低肝臟脂質含量，這可能歸因于脂解的上調和脂生成的下調。過氧化物增殖活體受體α(PPARα)可以通過上調控制脂肪酸動員和氧化的梯度從而促進脂解，而Mg2+濃度增加與PPARα表達呈正相關[13]。因此，缺乏Mg2+可能會抑制PPARα的表達，減少脂肪分解，進而促進肝臟脂質沉積。此外，有動物實驗表明，補充Mg2+可以降低SREBP-1c水平[15]。

Mg2+還通過阻斷脂肪細胞對鈣的吸收來控制L型鈣通道的開放，從而抗氧化。然而，當細胞內Mg2+濃度降低時，Mg2+對鈣通道阻斷功能受到損害，脂肪細胞中Ca2+進入的增加可促進氧化應激和炎癥反應，引起IR；同樣，Mg2+還負責抑制Ca2+流入神經元細胞的NMDA[16]。因此，在Mg2+缺乏的情況下，受體阻斷功能減弱，從而允許細胞內Ca2+不斷積累，促進炎癥遞質釋放，加劇細胞內氧化應激。

4 CNNM家族

2003年CNNM首次被學者作為一類結構域的膜蛋白而發現，且這些結構域從細菌進化以來，至今仍舊未明確其特征，其最初被命名為“古代保守結構域蛋白”，但現在通常被稱為“CNNM”，但在細胞周期中沒有觀察到CNNM蛋白水平的周期性波動[17]。目前，在人體內CNNM4家族包括4個成員(CNNM1～CNNM4)，其各自的確切功能還在進一步的研究中。其中最為被接受的有兩種功能學說，其一為它們可能不牽涉到膜的直接轉運體，不僅可以作為細胞內Mg2+的感受器，還可以成為其他目前還未被發現或確認的轉運體Mg2+的動態平衡遞質；另一種說法則認為CNNM是通過與Na+交換將Mg2+從細胞中排出的直接轉運體[18]。

但不同種類的CNNM在分布和表達模式上存在一定差異性。CNNM1主要分布在睪丸和腦，在神經細胞中作為一種銅儲存蛋白；在睪丸中則僅表達精原干細胞或早期精原細胞，提示其作為生殖細胞分裂和分化的調節因子[19]。CNNM2是被研究最多的成員之一，不僅可以在腦、腎、肝和心臟中表達，在牙本質細胞、小腸、結腸、肺、脾以及睪丸中也可以檢測到CNNM2。有較多報道揭示CNNM2在DCT中充分表達，并通過建立了腎臟特異性CNNM2缺陷小鼠，證明腎臟中的CNNM2在維持Mg2+穩態基礎上，進一步影響鈉轉運體的功能，從而參與對血壓的控制[20]。CNNM3的功能仍待進一步研究，其被證實能與再生肝磷酸酶-2-2結合調節細胞內Mg2+水平，來控制腫瘤的生長，且在人類乳腺癌組織的數據中進一步證實CNNM3水平與PRL-2表達和腫瘤增殖指數呈正相關[21]。CNNM4可能通過交換細胞內Mg2+和細胞外Na+從而排出 Mg2+[22]。且CNNM4是CNNM家族中對Mg2+外流活性影響最大的一種亞型[23]。

5 CNNM4通過Mg2+對NAFLD進行調控

目前對CNNM4研究大多聚焦于CNNM4通過調節精子Ca2+穩態，對生殖產生影響[24]或CNNM4基因突變引起的一種名為賈利里綜合征的常染色體隱性遺傳病[25]或家族性低鎂血癥等相關疾病。較少有研究針對于其在肝臟中的生理作用。目前已有研究表明，CNNM4是肝細胞內Mg2+穩態的關鍵調節因子，也可能是未來NAFLD的潛在治療靶點[12]。

首先，下調CNNM4表達后，可以降低Mg2+的外流，增加肝細胞內Mg2+的濃度[12,22]。進而減弱由細胞內低Mg2+誘導的IR、脂肪堆積及氧化應激。此外，CNNM4自身也具體有降低微粒體甘油三酯轉移蛋白(MTP)活性，抑制VLDL分泌的功效。MTP是一種繼載脂蛋白B(ApoB)之后出現，與脂質的轉運密切相關的一種主要在肝細胞和腸上皮細胞表達的內質網腔內蛋白。其介導ApoB與內質網中的TG結合形成脂蛋白VLDL，并轉運到細胞外[26]。對CNNM4進行沉默后，嚙齒動物非酒精性脂肪性肝炎模型中可見肝內脂質堆積減少，血清VLDL水平下降[12]。

綜上所述，CNNM4、肝細胞內Mg2+水平及CNNM4對Mg2+的調控作用可能在NAFLD發病機制上具有重要地位，也表明了從基因水平上控制NAFLD發生發展的可能性，有望成為未來診治NAFLD的新靶點。沉默CNNM4可以減少肝內Mg2+的外流，減輕內質網應激反應，同時提高MTP的活性，促進VLDL的分泌。沉默CNNM4后，補充鎂制劑是否可協助NALFD患者的診療及預后評價仍不明確，國內外仍缺乏相關的臨床研究，需要通過大范圍臨床調查及進一步的臨床試驗來探索其推廣的可能性。