肌少症与非酒精性脂肪性肝病的关系及机制

王子璇 范建高

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是以肝脏脂肪沉积为病理特征的慢性肝病，疾病谱包括非酒精性单纯性脂肪肝(NAFL)、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，以及相关肝硬化和肝细胞癌(HCC)。全球NAFLD患病率逐年升高，未来NAFLD可能成为终末期肝病的首位病因[1]。NAFLD的发病机制尚未完全清楚，目前被普遍接受的理论是“多重打击”学说，肠道菌群、肝脏、脂肪组织、骨骼肌、下丘脑等多器官之间的交互作用共同导致NAFLD的发生和发展[2-3]。肌少症原用于定义与年龄增加相关的肌肉丢失，现在也包括慢性疾病中骨骼肌含量的减少。骨骼肌是促进机体在胰岛素刺激状态下摄取葡萄糖的主要组织，其在调节胰岛素敏感度中起着重要作用[4]。当骨骼肌的正常生理状态发生改变时，可能会对肝脏糖脂代谢产生不良影响，并参与NAFLD的发病机制，从而诱发NASH和进展性肝纤维化。本文就肌少症与NAFLD关系的相关临床研究，以及肝脏-骨骼肌轴的潜在调控因素作一综述，以期为NAFLD的预防和治疗提供参考。

1 肌少症是NAFLD的危险因素

1989年Rosenberg[5]在描述机体组成和功能改变时，提出了肌少症的概念，2010年欧洲老年肌少症工作组(EWGSOP)将其定义为“与年龄增长相关的进行性、全身肌量的减少和(或)肌肉强度下降，或肌肉生理功能减退”[6]。大量研究发现，肌少症与营养不良性肝损伤、酒精性肝病及各种类型的肝硬化关系密切，其不仅是肝硬化的常见并发症，也是影响肝硬化患者生活质量和远期生存率的重要因素[7]。2014年一项韩国的前瞻性队列研究通过双能X线吸收法测定骨骼肌含量，并以骨骼肌总量与体质量的比值表示骨骼肌质量指数(SMI)，将SMI低于对照组均数的1个标准差作为肌少症的诊断截点，结果显示，在校正了胰岛素抵抗等混杂因素后，肌少症患者的NAFLD发病风险仍显著增高[8]。其后Lee等[9]的研究发现，肌少症是进展期肝纤维化的独立危险因素，存在肌少症的NAFLD患者发生肝纤维化的风险增高了2倍。

肌少症既可发生在肥胖症患者(少肌性肥胖)，也常见于非肥胖或体质量指数(BMI)正常的人群。有研究使用生物电阻抗分析法测定四肢骨骼肌含量，发现非肥胖的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发病的独立危险因素[10]。尽管肌少症与NAFLD之间的因果关系有待阐明，但两者经常合并存在且互为影响。肌少症与NAFLD有许多共同的病理生理特征，如胰岛素抵抗、维生素D缺乏、慢性低度炎性反应等[11]。

2 老龄化对肌肉和肝脏的不良影响

肌少症原指伴随年龄增长而出现的肌肉不自主性丢失，表现为骨骼肌细胞体积减小和数量减少、肌力下降、结缔组织和脂肪增多。肌少症是严重影响中老年人正常生活和自理能力的一个突出问题，可导致躯体功能减低、虚弱及不同程度残疾[12]。随着年龄的增长，身体结构也会发生变化，包括骨骼肌含量的下降、腹型肥胖和异位脂肪沉积的增加、胰岛素抵抗的增加和代谢综合征的发生。研究显示，老龄化对少肌性肥胖的影响更大，并会导致NASH和肝纤维化[9,13]。随着年龄的增长，肝脏会发生实质性变化，包括肝脏血流量减少、体积减小、功能下降，胆汁酸合成减少和胆固醇代谢改变，线粒体数量减少，氧化呼吸增加，以及细胞衰老。NAFLD的患病率、肝内和肝外并发症的发生风险，以及总体和特定疾病病死率都随着年龄的增长而升高。

3 血氨介导肝脏-骨骼肌轴诱发肌少症和肝损伤

3.1 血氨对骨骼肌的影响

血氨、生长激素等多种物质参与调控肝脏-骨骼肌器官间“对话”[14-15]，其中研究较多的是高氨血症。肝硬化患者常因肝细胞功能减退、尿素循环受损及门体分流而导致高氨血症。对有门体分流的肝硬化患者来说，骨骼肌对血氨的摄取量增加，可能成为重要的氨解毒器官[16]。肝脏尿素循环是哺乳动物排泄氨离子、维持正常血氨水平的主要方式。尿素循环由5步组成，其中第1步和第2步分别由线粒体内氨基甲酰磷酸合成酶(CPS)和鸟氨酸氨甲酰基转移酶(OTC)介导。高脂饮食诱导的NASH大鼠肝脏CPS和OTC基因表达显著减少，伴肝脏尿素合成能力下降及高氨血症，而此时肝纤维化尚未进展至肝硬化阶段[17]。有研究发现NASH患者的血氨水平和肝脏组织中氨水平均升高[18]，转录组学研究显示NAFLD患者的肝脏尿素循环的关键酶水平下调，其中CPS1水平较肝脏功能正常者下降，提示NASH患者在非肝硬化阶段就已存在高氨血症[19]。

高氨血症可导致肌少症，其机制包括：(1)高氨血症可引起肌细胞线粒体功能紊乱和骨骼肌能量障碍[20]。谷氨酸代谢可产生充足的中间产物α-酮戊二酸(α-KG)，从而参与三羧酸循环并促进三磷酸腺苷(ATP)的生成。其中谷氨酸脱氢酶催化谷氨酸生成α-KG和氨是可逆反应，当组织中氨水平升高时会抑制α-KG的产生，导致三羧酸循环因中间产物的缺失而进入低通量状态，并引起ATP生成减少和线粒体功能受损，最终骨骼肌蛋白合成因供能不足而减少。(2)高氨血症时肌肉生长抑制素(MSTN)的表达升高[15]。高氨血症会诱发核因子-κB(NF-κB)抑制物(IκB)激酶(IKK)活化，从而促进NF-κB向细胞核内移位，入核的NF-κB与MSTN基因启动子结合并上调MSTN基因表达。(3)高氨血症可引起骨骼肌自噬增加。肝硬化患者骨骼肌的蛋白免疫印迹实验显示，有多种自噬标志物增多，包括LC3脂化、Beclin-1表达和p62降解增多。骨骼肌含量由细胞蛋白质稳态来维持，这是一个包含蛋白质合成、折叠、转运和分解的过程[21]。当机体存在高氨血症时，蛋白质合成减少，自噬增加，骨骼肌蛋白质内稳态受损，最终导致肌少症的发生[15,22]。

Kumar等[21]的动物实验研究发现，降低血氨的治疗措施可逆转肌少症。该实验使用门冬氨酸鸟氨酸(LOLA)对高氨血症大鼠模型进行降氨治疗，研究结果显示，与对照组相比，高氨血症大鼠肌小管直径减小、蛋白质合成受损、自噬流增加；而LOLA干预可使大鼠血液和骨骼肌中氨含量显著降低，瘦体质量增加，握力改善，肌肉质量、直径及Ⅱ型肌纤维均显著增多。尽管目前关于NAFLD与高氨血症关系的研究较少，但肝功能受损时血氨水平升高是确定的。早期研究指出，输注LOLA可修复肝硬化患者骨骼肌蛋白质合成反应，改善肌肉功能[23]。因此，LOLA有可能通过逆转肌少症而具有间接改善代谢紊乱和保护肝脏的作用[24]。

3.2 血氨对肝脏的影响

血氨升高不仅影响骨骼肌含量和功能，对肝脏也有损伤作用。肝星状细胞(HSC)是肝脏合成细胞外基质的主要细胞，当机体受到各种病理刺激时，HSC由静息状态转变为活化形式，并参与肝脏损伤修复[25]。HSC活化是肝纤维化的中心事件，而进展期肝纤维化是NASH患者残疾率和病死率升高的重要因素。体外实验发现，病理状态下的氨水平(50～300 μmol/L)会引起HSC结构功能改变和活性氧生成增加；在电子显微镜下可见，氨水平升高时HSC形态变得细长，细胞质内有空泡形成，内质网扩大，但是氨并未导致线粒体结构改变，也没有自噬小体形成[26]。由于NAFLD发病机制非常复杂，故尚未研发出有效的治疗药物。小样本临床试验显示，LOLA可减轻NAFLD患者的肝脏损伤[27]，可能的作用机制包括LOLA可降低血氨水平，并可转化为谷氨酰胺和谷胱甘肽，有助于对抗肝脏的氧化应激和脂质过氧化反应，并可能通过增加一氧化氮(NO)的合成来改善肝脏微循环[28]。近年来多项研究发现，NAFLD患者肝脏尿素循环的关键酶CPS和OTC因甲基化增加而活性下降，导致肝脏尿素合成功能降低，从而出现高氨血症[18]，进而激活HSC导致肝纤维化的发生和发展[26]，使用鸟氨酸苯乙酸盐治疗高氨血症可有效防治模型动物的肝纤维化[29]。

4 肌因子对机体糖脂代谢的影响

早在2009年就有学者提出骨骼肌可被视为一个内分泌器官，其收缩时分泌多种肌因子，既可调控局部肌肉组织的代谢活动，也可以激素的形式对肝脏、大脑、脂肪组织等其他器官产生特定的内分泌作用[30]。

4.1 MSTN

MSTN是转化生长因子-β(TGF-β)超家族的一员，其基因高度表达于骨骼肌中。MSTN不仅负向调节骨骼肌生长，还是机体糖脂代谢的重要调控因子，与糖脂代谢紊乱及脂肪肝密切关联[31]。在MSTN基因敲除小鼠中，无论是正常饮食还是高脂饮食饲养，都有糖代谢改善、胰岛素敏感度升高的表现；抑制小鼠骨骼肌MSTN信号不仅可降低脂肪组织含量、增加瘦体质量，还能抵抗高脂饮食诱导的肥胖[32]。MSTN失活主要通过腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)信号通路调节胰岛素敏感度，MSTN基因敲除小鼠的肌肉、脂肪组织和肝脏AMPK信使RNA(mRNA)表达显著上调，伴AMPK下游靶基因沉默信息调节因子1(SIRT1)和过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)共激活因子-1α(PGC-1α)表达升高[31]。肌肉和肝脏同为胰岛素的靶器官，肌肉主要负责餐后血糖的处理[33]，MSTN通过调节肌肉代谢从而影响肝脏的糖脂代谢。有研究显示，HSC存在MSTN受体和激活素受体ⅡB，MSTN可能以内分泌的方式作用于HSC，参与HSC活化及肝纤维化形成[34]。MSTN在NAFLD 患者及模型动物肝纤维化形成中的作用有待进一步研究探讨。

4.2 肌联素

肌联素是一种营养反应性肌因子，其合成和分泌受机体代谢状态的调节，当其释放时又可反过来调节肝脏和其他组织的脂质代谢；肌联素在不改变脂肪组织脂解作用的基础上，可降低血液循环中游离脂肪酸(FFA)水平，其还可上调脂肪酸转位酶(CD36)、脂肪酸转运蛋白1(FATP1)等促脂质摄取相关基因的表达，进而促进脂肪细胞和肝细胞对FFA的摄取[35]。

4.3 鸢尾素

鸢尾素是一种由Ⅲ型纤维连接蛋白域蛋白5基因编码产物裂解后产生的肌因子，其可作用于皮下脂肪组织，诱导白色脂肪组织向棕色脂肪转化，进而促进机体产热和能量消耗[36]。一项横断面研究比较了NAFL、NASH、瘦人(BMI正常的成人)及肥胖成人的血清鸢尾素水平，结果显示瘦人组血清鸢尾素水平显著高于其他3组；此外，血清鸢尾素水平与NAFLD患者汇管区炎性反应独立相关，有汇管区炎性反应的NAFLD患者的血清鸢尾素水平高于无炎性反应的患者[37]。有研究发现血清鸢尾素水平与肝脏三酰甘油含量呈负相关，血清鸢尾素水平越低的成人的肝脏三酰甘油含量越高[38]。然而，血清鸢尾素水平与胰岛素抵抗之间的关系至今仍存在争议。

4.4 白细胞介素-6

骨骼肌收缩时产生的白细胞介素-6(IL-6)也是一种重要的肌因子，在运动时IL-6可维持葡萄糖稳态并促进肝脏糖原合成[39]。有研究在正常人群中进行高胰岛素-正常血糖钳夹试验，并输注重组人IL-6时，在不影响内源性葡萄糖输出抑制的条件下，可增加组织对葡萄糖的消耗，提示IL-6可增加胰岛素刺激下的葡萄糖利用；体外实验显示，IL-6可经AMPK依赖途径增加基础状态和胰岛素刺激状态下骨骼肌的葡萄糖摄取，促进葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)由细胞质向细胞膜的移位[40]。敲除编码IL-6的基因后会使小鼠发生成年型肥胖和葡萄糖耐量异常[41]。除了影响糖代谢外，IL-6还是人类脂肪代谢的有效调节剂，在不引起高三酰甘油血症的情况下，可增加脂肪酸的氧化并促进其合成三酰甘油[42]。鉴于收缩的骨骼肌是血液循环中IL-6的主要来源[30]，当肌肉含量或骨骼肌收缩功能下降时，IL-6的生成也会减少，进而通过胰岛素抵抗和脂代谢紊乱促进NAFLD的发生和发展。

5 结语

综上所述，许多流行病学研究表明肌少症与NAFLD密切相关，但两者孰因孰果尚无定论。肌少症可能是NAFLD的独立危险因素，骨骼肌可能是NAFLD的潜在治疗靶点。血氨作为肝脏-骨骼肌轴的重要调控因素，其合成代谢紊乱会对肝脏和骨骼肌产生许多不良影响。由于肠道菌群分解尿素产生的氨是血氨的主要来源，故血氨也可被视为肠道菌群的代谢产物。NAFLD时肠道菌群和血氨的改变，血氨在肠-肝脏-骨骼肌轴中扮演的角色及在骨骼肌功能行使和肝脏糖脂代谢中发挥的作用等，有待进一步研究揭示。