肝硬化患者代謝特征及營養(yǎng)素與肝再生的關(guān)系

李夢迪，陳源文

復(fù)旦大學(xué)附屬華東醫(yī)院消化內(nèi)科（上海 200040）

晚期肝病是一個(gè)復(fù)雜的疾病狀態(tài)，影響著全球超過15 億人的健康[1]。肝硬化是慢性肝病的終末階段，以肝組織彌漫性纖維化、再生結(jié)節(jié)和假小葉形成為組織學(xué)特征的進(jìn)行性慢性肝病。據(jù)估計(jì)，全世界每年有超過100萬人死于肝硬化[2]。既往，肝硬化多被認(rèn)為是不可逆轉(zhuǎn)的臨床終末疾病。2000 年，WANLESS 等[3]研究發(fā)現(xiàn)，在慢性肝病進(jìn)展過程中，肝臟結(jié)構(gòu)是在不斷重塑的，根據(jù)損傷和修復(fù)之間的平衡，組織學(xué)變化可能會進(jìn)展或逆轉(zhuǎn)。細(xì)胞的增殖依賴于營養(yǎng)和能量的可利用性及細(xì)胞的生物合成活性。肝硬化最為廣知的并發(fā)癥包括腹水、肝性腦病、靜脈曲張出血、肝腎綜合征和肝細(xì)胞癌。然而，貫穿整個(gè)肝病始末的營養(yǎng)不良和肌少癥常常被忽略。如若及時(shí)為肝硬化患者提供適當(dāng)?shù)乃璧臓I養(yǎng)物質(zhì)，改善營養(yǎng)不良狀態(tài)，是否可促進(jìn)殘余的正常肝細(xì)胞再生，進(jìn)而減緩甚或逆轉(zhuǎn)肝硬化進(jìn)程，這個(gè)問題值得深入探討。為此，本文就肝硬化患者的代謝特征及營養(yǎng)素與肝再生的關(guān)系做一評述，以供臨床研究參考與借鑒。

1 肝硬化患者的營養(yǎng)不良

在肝硬化患者中，營養(yǎng)不良最常被定義為骨骼肌質(zhì)量和（或）力量的減少，以及皮下和內(nèi)臟脂肪質(zhì)量的減少，肌少癥被認(rèn)為是營養(yǎng)不良定義的一個(gè)主要組成部分[4-5]。營養(yǎng)不良是慢性肝病的共同特征，使肝硬化患者發(fā)生感染、腹水、肝性腦病、靜脈曲張出血等并發(fā)癥的機(jī)率明顯增加，會延長肝移植的等待時(shí)間，并且是肝硬化患者生存率較低的獨(dú)立預(yù)測因素[6-7]。歐洲肝病研究協(xié)會2019年肝病臨床營養(yǎng)指南[5]建議對所有慢性肝病患者進(jìn)行營養(yǎng)不良篩查。但水鈉潴留、合成功能障礙等問題，導(dǎo)致許多營養(yǎng)評估工具在肝硬化患者人群中應(yīng)用時(shí)存在局限性。該指南采用體重指數(shù)（body mass index，BMI）和Child-Pugh 分級兩個(gè)簡易的標(biāo)準(zhǔn)對肝硬化患者進(jìn)行營養(yǎng)不良的快速分層：低體重（BMI ＜18.5 kg/m2）、Child-Pugh C級，滿足其中一個(gè)即可診斷為高風(fēng)險(xiǎn)營養(yǎng)不良，同時(shí)還需對患者進(jìn)行肌少癥的評估。營養(yǎng)不良在5%～92%的肝硬化患者中出現(xiàn)[8]，肌少癥通常與營養(yǎng)不良有關(guān)，在40%～70%肝硬化患者中出現(xiàn)[9]。范圍如此廣泛，與缺乏相關(guān)診斷標(biāo)準(zhǔn)、病因的廣泛變異性、肝臟疾病的程度、共病的存在及不同研究中的患者特征等因素有關(guān)。CARVALHO等[10]發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)不良的患病率隨著Child-Pugh分級升高而增加，Child-Pugh A、B、C 級患者中分別有46%、84%、95%存在營養(yǎng)不良。另一項(xiàng)針對Child-Pugh A級肝硬化患者的研究表明[11]，即使是代償性良好的肝硬化患者，營養(yǎng)不良也會影響預(yù)后。雖然營養(yǎng)不良在晚期疾病患者中更常見，但令人驚訝的是，它出現(xiàn)在高達(dá)16%的Child-Pugh A 級患者中。因此，即使是病情較輕的患者，也有營養(yǎng)不良的風(fēng)險(xiǎn)。一項(xiàng)對肝硬化住院患者的回顧性研究發(fā)現(xiàn)，與營養(yǎng)狀態(tài)正常的患者相比，營養(yǎng)不良與較高的死亡率和發(fā)病率顯著相關(guān)，OR值分別為3.56和2.09[12]。骨骼肌可作為肝硬化患者氨解毒的替代部位，當(dāng)肝硬化患者伴有肌少癥時(shí)，發(fā)生嚴(yán)重肝性腦病和高氨血癥的風(fēng)險(xiǎn)明顯升高[13]。有研究發(fā)現(xiàn)，膿毒癥是肝硬化肌少癥患者死亡率顯著增加的原因，膿毒癥患者發(fā)生死亡的幾率更高（22% vs 8%，P=0.02），同時(shí)肝硬化肌少癥患者的中位生存期只有19個(gè)月，而無骨骼肌減少癥患者為34 個(gè)月[7]。與無肌減少癥的患者相比，有肌少癥的肝硬化患者的生存率顯著降低。營養(yǎng)不良不僅是肝臟疾病的結(jié)果，而且是肝臟疾病加劇的重要因素，它加速了患者的自然病史進(jìn)程，并對患者的預(yù)后產(chǎn)生負(fù)面影響，從而形成惡性循環(huán)。

2 肝硬化患者營養(yǎng)素的代謝特點(diǎn)

慢性肝病中營養(yǎng)不良的發(fā)病機(jī)制是多因素的，包括由于厭食癥和飲食限制而導(dǎo)致的營養(yǎng)攝入量減少，營養(yǎng)生物合成的改變，腸道吸收受損，蛋白質(zhì)損失增加，底物利用紊亂，碳水化合物、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)代謝異常以及促炎細(xì)胞因子水平升高等，導(dǎo)致的高代謝狀態(tài)。食欲不振是這些患者的常見主訴，部分歸因于細(xì)胞因子的生成增多，如腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1和-6、瘦素等。TNF-α通過對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用，改變食欲和代謝，改變神經(jīng)遞質(zhì)的釋放和功能。瘦素是一種由脂肪組織分泌的食欲調(diào)節(jié)激素，肝硬化患者的瘦素比健康人增加了2倍，可能導(dǎo)致厭食癥[14-15]。這些細(xì)胞因子的增多不僅可導(dǎo)致食欲下降，同時(shí)會引起機(jī)體的代謝水平升高。上述的研究[14-15]同時(shí)發(fā)現(xiàn)，高達(dá)34%的肝硬化患者的休息能量消耗比預(yù)期值高出120%。生長激素和睪酮都有抑制肌生成抑制素的表達(dá)和信號傳導(dǎo)的作用。肝硬化患者體內(nèi)這些激素的缺乏，會使蛋白質(zhì)合成受損和肌生成抑制素的表達(dá)增加，導(dǎo)致肌少癥發(fā)生[16]。而膽汁酸的缺乏會導(dǎo)致肝硬化患者對脂溶性維生素的吸收發(fā)生障礙，同時(shí)引起腸道菌群過度生長、脂肪和蛋白質(zhì)的吸收不良等[17]。肝硬化患者的肝糖原合成減少及儲存能力顯著降低，從而導(dǎo)致蛋白質(zhì)和脂肪分解的糖異生增加。由于缺乏足夠的肝糖原儲備來提供所需的葡萄糖，肝細(xì)胞的合成能力受損，在一夜禁食后，來自骨骼肌的蛋白質(zhì)早期轉(zhuǎn)向糖異生、非酯化脂肪酸的脂解及氧化增加。相比之下，這種情況僅在禁食約3 天后的健康人群中才會觀察到[18]。一項(xiàng)針對肝硬化患者的研究表明在一夜禁食期間，58%的能量來自脂肪氧化，而健康對照組55%的能量來自碳水化合物[19]。

3 營養(yǎng)素與肝再生

肝移植是終末期肝病的唯一效果顯著的治療方法。然而，由于缺乏供體器官，對于大多數(shù)患者來說，移植是一個(gè)很難實(shí)現(xiàn)的選擇。不同病因的肝損傷患者的生存時(shí)間取決于剩余肝細(xì)胞的再生能力。營養(yǎng)物質(zhì)給予殘余正常肝組織生長增殖所需的底物，對肝病患者實(shí)施營養(yǎng)干預(yù)有利于促進(jìn)肝再生。

3.1 葡萄糖與肝再生

葡萄糖對肝再生的作用目前存在一定分歧。低血糖是肝再生早期階段的代謝表現(xiàn)之一[20]。低血糖可誘導(dǎo)胰高血糖素和兒茶酚胺的產(chǎn)生，從而通過G 蛋白偶聯(lián)受體（G protein-coupled receptors，GPCRs）激活腺苷酸環(huán)化酶和蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）。cAMP 反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP responsive element binding protein，CREB）被PKA磷酸化，進(jìn)而增強(qiáng)了細(xì)胞周期蛋白D1 啟動子的乙?；?。因此有學(xué)者認(rèn)為肝臟部分切除術(shù)后所發(fā)生的低血糖可通過提高細(xì)胞周期蛋白D1 的表達(dá)來積極影響肝再生[21]。該學(xué)者對小鼠行肝臟部分切除術(shù)，14 小時(shí)后通過補(bǔ)充葡萄糖來糾正自發(fā)性低血糖，小鼠的循環(huán)氨基酸水平發(fā)生改變，游離脂肪酸和肝臟甘油三酯減少。補(bǔ)充葡萄糖導(dǎo)致β-連環(huán)蛋白結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子4（transcription factor 4，Tcf4）的激活減少，進(jìn)而下調(diào)細(xì)胞周期蛋白D1 的表達(dá)、DNA 復(fù)制減緩、肝重量占體重的比例下降[21]。另外，有研究[22]對比了給予切除70%肝臟的小鼠極低碳水化合物飲食（70%脂肪，20%蛋白質(zhì)，5.5%碳水化合物）和標(biāo)準(zhǔn)飲食（4%脂肪，18%蛋白質(zhì)，50%碳水化合物），發(fā)現(xiàn)低碳水化合物飲食組的小鼠肝再生延遲。這可能與誘導(dǎo)的肝脂質(zhì)積累過多、TNF-α 和IL-6 表達(dá)下降、胰島素水平降低有關(guān)。葡萄糖的水平及代謝與肝再生相關(guān)機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

3.2 氨基酸與肝再生

支鏈氨基酸（branched-chain amino acids，BCAAs）包括纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸，是人體必須的3種氨基酸，可刺激蛋白質(zhì)合成，促進(jìn)肝臟再生[23]。纈氨酸，被稱為最有效的BCAA，可刺激肝細(xì)胞增殖[24]。谷氨酰胺是核苷酸合成的底物，BCAAs 的氧化增加可使谷氨酰胺的生成增多，進(jìn)而促進(jìn)肝臟細(xì)胞再生[23]。有動物研究發(fā)現(xiàn)[25]，補(bǔ)充BCAAs 可以動員肝外干細(xì)胞從骨髓向損傷的肝臟遷移，參與病變肝細(xì)胞增殖的肝再生機(jī)制。慢性丙型肝炎患者補(bǔ)充BCAAs 后，可通過哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mamalian targe of rapamycin，mTOR）和叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O（forkead box O，F(xiàn)oxO）通路恢復(fù)干擾素信號通路中的營養(yǎng)不良相關(guān)性損傷[26]。肝硬化患者補(bǔ)充BCAAs 可改善糖代謝，使血清白蛋白濃度升高[27]。補(bǔ)充BCAAs對血清白蛋白濃度的影響在肝硬化早期可能比在晚期更有效，可增強(qiáng)肝實(shí)質(zhì)總體積[28]。BEPPU等[29]通過一項(xiàng)合并門靜脈血栓的肝癌肝切除后肝再生的隨機(jī)對照研究發(fā)現(xiàn)BCAAs加速了肝切除術(shù)后功能性肝再生和肝體積再生兩個(gè)階段。肝切除術(shù)6 個(gè)月后，BCAAs 組的殘余功能性肝體積的增加明顯大于對照組（266.7%vs 77.6%，P=0.04）。BCAAs為細(xì)胞代謝、氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)、蛋白質(zhì)周轉(zhuǎn)和線粒體生物發(fā)生都帶來有益的影響，BCAAs 可刺激肝細(xì)胞生長因子的產(chǎn)生，促進(jìn)肝細(xì)胞的再生。同時(shí)，富含BCAA的營養(yǎng)物質(zhì)可以改善肝切除患者的氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的胰島素抵抗。BCAAs也被證明通過刺激過氧化物酶體增殖物激活 受 體-γ 共 激 活 劑-1α（peroxisome proliferatoractivated receptor-γ coactivator-1α，PGC-1α）或沉默調(diào)節(jié)蛋白1（sirtuin-1,SIRT-1）的表達(dá)，或通過激活參與抗氧化防御的基因來抑制氧化應(yīng)激[27]。BCAAs可改善肝硬化患者的先天和獲得性免疫，且在動物體內(nèi)研究中得到了證實(shí)。為肝硬化患者補(bǔ)充BCAAs可增加肝內(nèi)淋巴細(xì)胞的數(shù)量，并恢復(fù)中性粒細(xì)胞的吞噬活性和自然殺傷細(xì)胞的活性[30]。這3種BCAAs已被證明是分裂素誘導(dǎo)淋巴細(xì)胞增殖所必需的，其中纈氨酸對淋巴細(xì)胞增殖的影響最為顯著[30]。

3.3 脂肪與肝再生

再生的肝臟主要通過脂肪酸的氧化來獲得三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）[20]。脂質(zhì)是磷脂合成的底物和肝細(xì)胞DNA 復(fù)制的能量來源。在肝損傷或部分肝切除術(shù)后的肝再生早期階段，低血糖加速脂肪組織的脂解，導(dǎo)致脂肪酸在血液中釋放。隨之，肝細(xì)胞對游離脂肪酸的攝取增加將導(dǎo)致短暫的脂肪變性，這是肝再生中的一個(gè)關(guān)鍵事件[20]。參與脂肪從頭生成的基因上調(diào)，如圍脂滴蛋白（perilipin 2，PLIN2），會引發(fā)脂滴的形成，這是肝細(xì)胞復(fù)制的能量來源[20]。脂質(zhì)對肝再生的刺激作用可以部分解釋為它們增強(qiáng)了肝臟的利用率來合成磷脂和膽固醇，以及提供能量環(huán)修復(fù)過程。研究發(fā)現(xiàn)[31]，給予切除70%肝臟的大鼠含有n-3多不飽和脂肪酸（n-3 PUFAs）的魚油，可促進(jìn)其肝臟再生及術(shù)后肝功能的恢復(fù)?？紤]n-3 PUFAs可通過降低丙二醛和一氧化氮的濃度來抗氧化，進(jìn)而保護(hù)線粒體對細(xì)胞生長的介導(dǎo)作用。應(yīng)用1H NMR代謝組學(xué)研究肝臟部分切除術(shù)后的代謝影響，結(jié)果顯示術(shù)后24～48小時(shí)肝臟中的甘油三酯快速積累，隨后又消失。然而，當(dāng)被切除的肝臟大小恢復(fù)正常時(shí)（術(shù)后8 天以上），肝臟的整個(gè)代謝特點(diǎn)變化還暫不明確[32]。當(dāng)肝臟被切除70%后，殘余肝細(xì)胞發(fā)生驅(qū)動內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的變化，誘發(fā)肝再生早期階段的特征性改變——短暫的脂肪變性，只有在再生完成時(shí)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的應(yīng)激才能逆轉(zhuǎn)[33]。這種雙向關(guān)系意味著，過量攝入脂肪引起肝臟脂肪變性，進(jìn)而引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的慢性激活狀態(tài)，延長氧化應(yīng)激的時(shí)間，導(dǎo)致炎癥和細(xì)胞凋亡[34]。隨著非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）的發(fā)病率增加，脂肪與肝再生的關(guān)系主要集中在脂肪肝方面。有多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)NAFLD 會對部分肝切除或肝移植患者的預(yù)后產(chǎn)生負(fù)面影響[35-36]。HAMANO等[37]用高脂肪飲食喂養(yǎng)小鼠10周以誘導(dǎo)脂肪變性，將其肝臟部分切除后，觀察到殘留肝細(xì)胞增殖延遲。因此，肝脂肪變性會消弱肝再生的能力。有研究發(fā)現(xiàn)，成纖維細(xì)胞生長因子15/19（fibroblast growth factor 15/19，F(xiàn)GF15/19）可通過保護(hù)細(xì)胞免受脂質(zhì)介導(dǎo)的應(yīng)激和損傷，阻擋肝脂肪變性，進(jìn)而促進(jìn)脂肪肝再生[38-39]，這有望成為一個(gè)新的治療方向。脂肪因素在肝硬化的肝臟中如何影響肝細(xì)胞再生，目前相關(guān)研究較少。肝硬化肝臟的修復(fù)，不僅涉及肝細(xì)胞再生，還需過度沉積的細(xì)胞外基質(zhì)和膠原纖維間隔的消退，二者缺一不可。因此有理由相信，諸如FGF15/19這一類能誘導(dǎo)肝纖維消退的細(xì)胞因子，如能同時(shí)增加肝細(xì)胞再生，將成為肝硬化治療的重要候選策略。

3.4 其他營養(yǎng)素與肝再生

其他營養(yǎng)素如膽汁酸、維生素、礦物質(zhì)也在不同程度上影響著肝再生。肝部分切除術(shù)后或肝損傷后，膽汁酸通過促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)程和激活特異性轉(zhuǎn)錄因子FoxM1b（forkhead box m1b transcription factor，肝臟再生過程中有絲分裂的必要介質(zhì)）發(fā)揮保護(hù)作用[40]。有研究發(fā)現(xiàn)膽汁酸是有毒的，但短期適度補(bǔ)充也能刺激肝臟再生[41]。膽汁酸可在體外誘導(dǎo)人間充質(zhì)干細(xì)胞分化為肝細(xì)胞樣細(xì)胞[42]。脂溶性維生素缺乏癥在慢性肝病患者中是常見的營養(yǎng)不良表現(xiàn)。維生素A儲存在星狀細(xì)胞中，缺乏它可能會促進(jìn)膠原蛋白的釋放和肝纖維化[43]。然而，由于高劑量的維生素A具有肝毒性，應(yīng)慎重進(jìn)行補(bǔ)充。維生素C和E是天然的抗氧化劑，可以防止自由基引起的氧化損傷。將切除70%肝臟的雄性大鼠進(jìn)行酒精喂養(yǎng)，在肝再生過程中，維生素C和E通過降低肝脂質(zhì)過氧化顯著改善酒精引起的肝損傷，并且聯(lián)合使用可能比單獨(dú)使用對改善酒精介導(dǎo)的毒性作用更有效[44]。KANG 等[45]對酒精性肝病的小鼠進(jìn)行鋅補(bǔ)充，發(fā)現(xiàn)食物中增加鋅可通過提高肝細(xì)胞核因子-4α（hepatocyte nuclear factor-4α，HNF-4α）的表達(dá)水平來促進(jìn)肝再生。HNF-4α 是肝臟中最豐富的轉(zhuǎn)錄因子之一，參與了1 000 多個(gè)基因的調(diào)控，缺乏HNF-4α 可導(dǎo)致肝纖維化損傷和肝癌的發(fā)生。同樣，膽汁酸、維生素、礦物質(zhì)等營養(yǎng)素在肝硬化肝細(xì)胞逆轉(zhuǎn)及再生中的作用，仍需要更多的研究來闡明。

4 小結(jié)與啟示

營養(yǎng)支持在肝切除術(shù)后的肝再生過程中起著至關(guān)重要的作用。肝硬化患者的營養(yǎng)干預(yù)一直是慢性肝病領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，但關(guān)于營養(yǎng)素對肝硬化肝再生的研究少之又少，考慮和肝硬化復(fù)雜的過程、肝臟再生的調(diào)控機(jī)制等仍未闡明有關(guān)。進(jìn)一步探討營養(yǎng)素對肝硬化的肝再生影響，利用肝臟再生的潛能，減輕肝硬化相關(guān)并發(fā)癥，減緩甚或逆轉(zhuǎn)肝硬化進(jìn)程，提高生存率，是一種值得嘗試的新方向。