維生素D在改善NAFLD與肌少癥中的共同作用機(jī)制

曹子怡 管理 陳潔

近年來，隨著肥胖等代謝問題的日益突出，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)在全球的流行呈上升趨勢(shì)，已成為慢性肝病的主要組成部分，隨著NAFLD的進(jìn)展，死亡率也逐漸增加[1]。而人口老齡化的發(fā)展，使得衰老相關(guān)疾病的治療引起重視。肌少癥(sarcopenia)多見于老年群體，是衰弱的表現(xiàn)，近年作為老年疾病之一受到關(guān)注[2]。有研究發(fā)現(xiàn)肌肉質(zhì)量下降與NAFLD密切相關(guān)[3]。隨著兩者間的關(guān)系及共同發(fā)病機(jī)制研究逐漸深入，發(fā)現(xiàn)維生素D(Vitamin D)水平的下降在兩者間均較常見，引起了研究者對(duì)維生素D在兩疾病中作用的研究[3]。由于非酒精性脂肪性肝病與肌少癥本身均與代謝，炎癥等因素相關(guān)，維生素D除了對(duì)兩者各自的作用機(jī)制外，可通過共同的作用機(jī)制同時(shí)影響兩個(gè)疾病的發(fā)生發(fā)展，現(xiàn)就維生素D與兩疾病間的關(guān)系和具體作用機(jī)制，如下綜述。

一、非酒精性脂肪性肝病概念及其流行病學(xué)

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的疾病譜包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、以及發(fā)展為肝纖維化，肝硬化甚至肝癌[4]。NAFLD在一般人群中的全球流行率估計(jì)為25%，而NASH的全球流行率估計(jì)在3%至5%之間；在亞洲NAFLD的患病率約為25%；在中國，NAFLD的患病率在過去20年中增加了2倍?？傮w上，中國成人NAFLD患病率估計(jì)為15%，兒童NAFLD患病率為2.1%，肥胖兒童患病率為68.2%[5]。

二、肌少癥概念及流行情況

傳統(tǒng)上，肌少癥一詞被用來定義老齡化人口中肌肉質(zhì)量的減少。歐洲老年人肌少癥研究組建議同時(shí)使用低肌肉質(zhì)量和低肌肉功能來診斷肌少癥[6]。根據(jù)診斷標(biāo)準(zhǔn),肌少癥在普通人群中的流行與年齡和性別密切相關(guān)，即使根據(jù)最保守的估計(jì)，目前仍有超過5 000萬人受到影響，估計(jì)在未來40年內(nèi)將有超過2億人受到影響[7]。肌少癥是老年人跌倒和骨折風(fēng)險(xiǎn)增加的原因，因此與身體殘疾、發(fā)病率、死亡率增加和醫(yī)療費(fèi)用有關(guān)[8]，將會(huì)為社會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和醫(yī)療負(fù)擔(dān)。

三、肌少癥及NAFLD之間的聯(lián)系

在最新一期的“國際肝病”上，研究者對(duì)19項(xiàng)研究進(jìn)行了meta分析，發(fā)現(xiàn)NAFLD患者的骨骼肌指數(shù)(SMI)比正常對(duì)照組低1.77倍[95%可信區(qū)間(CI)1.15～2.39]。他們還報(bào)告說，與非肌少癥的受試者相比，發(fā)生NAFLD[優(yōu)勢(shì)比(OR)1.33；95%可信區(qū)間1.20～1.48]、NASH(OR2.42；95%可信區(qū)間1.27～3.57)和NAFLD相關(guān)的顯著纖維化(OR1.56；95%可信區(qū)間1.34～1.78)的風(fēng)險(xiǎn)顯著增加[9]。NAFLD是否直接導(dǎo)致肌少癥或反之亦然，目前并不清楚，兩者間的共同機(jī)制可能與肥胖，胰島素抵抗(IR)，炎癥，維生素D(25[OH]D)缺乏，營養(yǎng)不良，活動(dòng)減少，或其他連接肌肉-肝臟-脂肪組織的介體有關(guān)[4, 10]。而本綜述重點(diǎn)闡述維生素D缺少對(duì)NAFLD與肌少癥的作用機(jī)制。

四、維生素D對(duì)肌少癥與NAFLD的共同作用機(jī)制

(一)維生素D改善胰島素抵抗 維生素D能夠改善胰島素抵抗。活性維生素D可能直接刺激胰島素的分泌，因?yàn)樵谝认佴录?xì)胞中的胰島素基因啟動(dòng)子中發(fā)現(xiàn)了VDRE(Vit D反應(yīng)元件)。維生素D還可以激活PKA信號(hào)通路和PKC信號(hào)通路來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平[11]，也能調(diào)節(jié)Calbidin-D28k(Calbidin-D28k是一種胞內(nèi)Ca2+結(jié)合蛋白)的表達(dá)，調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平，促進(jìn)胰島素分泌[12]。除了調(diào)節(jié)β細(xì)胞分泌胰島素來改善胰島素抵抗，維生素D還可以通過其他機(jī)制調(diào)節(jié)胰島素的敏感性。比如，維生素D與受體結(jié)合能夠刺激靶向胰島素反應(yīng)組織中的胰島素受體表達(dá)增加[13]。維生素D可激活PPAR-δ[過氧化物酶體增殖物激活受體δ(PPAR-δ)是一種參與脂肪組織和骨骼肌脂肪酸代謝和動(dòng)員的轉(zhuǎn)錄因子]，從而改善胰島素敏感性，維生素D介導(dǎo)的PPAR-δ活化還能降低游離脂肪酸誘導(dǎo)的骨骼肌胰島素抵抗[14]。維生素D也可能通過阻斷腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)間接影響胰島素抵抗[15]。維生素D能夠上調(diào)SIRT1/IRS1/GLUT4信號(hào)通路，影響糖代謝和胰島素通路[16]。胰島素抵抗引起脂代謝異常，游離脂肪酸在肝組織和肌組織內(nèi)異常堆積，脂毒性影響肝細(xì)胞和肌細(xì)胞正常功能[3]。胰島素抵抗通過“二步打擊，四步學(xué)說”促進(jìn)NAFLD的發(fā)生發(fā)展。骨骼肌胰島素抵抗干擾肌細(xì)胞通過不同的機(jī)制，如線粒體功能障礙，泛素-蛋白酶體途徑的激活，自噬增加以及對(duì)胰島素和生長激素/胰島素樣生長因子(GH/IGF-1軸)的合成代謝作用的抵抗力，導(dǎo)致肌肉蛋白降解增加[4, 17]。重要的是，由于肌肉組織是葡萄糖代謝的關(guān)鍵靶器官，肌少癥本身會(huì)減少胰島素介導(dǎo)的葡萄糖攝取，從而進(jìn)一步加重胰島素抵抗。這可能解釋了NAFLD、肌少癥和胰島素抵抗之間的直接關(guān)系[18]。胰島素抵抗在肌少癥與NAFLD的發(fā)生發(fā)展過程中起主要作用，維生素D通過對(duì)胰島素抵抗的改善進(jìn)而改善兩疾病。

(二)維生素D緩解炎癥和調(diào)節(jié)免疫 新出現(xiàn)的證據(jù)表明，炎癥在促進(jìn)脂肪性肝炎向肝硬化和癌癥的進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用[19]。M1型巨噬細(xì)胞在肝內(nèi)浸潤，并分泌細(xì)胞因子和炎癥因子如TNF-α，IL-6,IL-7，IL-12等，損傷肝細(xì)胞，免疫細(xì)胞T細(xì)胞，B細(xì)胞，樹突狀細(xì)胞均在NAFLD的進(jìn)展中發(fā)生作用[20]。浸潤的中性粒細(xì)胞通過產(chǎn)生活性氧、釋放蛋白酶和產(chǎn)生促炎介質(zhì)來誘導(dǎo)肝細(xì)胞損傷，從而促進(jìn)酒精性肝病(ALD)的進(jìn)展[21]。在肌肉組織，越來越多的證據(jù)表明，老年人的慢性炎癥是造成肌少癥的最重要因素，肌肉蛋白代謝失衡增加(泛素蛋白酶體(UBP)途徑激活，線粒體功能改變)，細(xì)胞死亡或凋亡，肌肉脂肪增加(尤其是通過影響胰島素抵抗的蛋白質(zhì)合成)，神經(jīng)肌接頭受損，以及肌肉修復(fù)和再生受限(衛(wèi)星細(xì)胞破壞)被認(rèn)為是炎癥誘導(dǎo)肌肉退化的可能機(jī)制[22]。在多種途徑中，NF-κB被認(rèn)為是參與慢性炎癥誘導(dǎo)的骨骼肌退變的主要途徑(腫瘤壞死因子α(TNF-α)的主要介質(zhì))[23]。血清白細(xì)胞介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和CRP水平的升高是與肌少癥相關(guān)的最強(qiáng)炎癥標(biāo)志物。這些促炎細(xì)胞因子被認(rèn)為可以改變細(xì)胞間通訊，引起炎癥信號(hào)的慢性激活，加重肥胖，并干擾骨骼肌中的胰島素樣生長因子-1(IGF-1)，從而促進(jìn)肌少癥的整體發(fā)病[17, 24]維生素D能夠抑制IL-6、IL-8、IL-9、IL-12、TNF-α、MCP-1等促炎因子的分泌[19]，抑制NF-κB炎癥通路的激活以及抑制趨化因子的分泌和單核細(xì)胞的趨化性[25]。有研究表明，在人類氣道被動(dòng)敏化的平滑肌細(xì)胞和小鼠巨噬細(xì)胞中，維生素D(1，25-二羥基維生素D3)的活性形式，對(duì)NF-kB有抑制作用，抑制的機(jī)制是通過減少IKB-a磷酸化和上調(diào)NF-kB抑制劑[26]。在免疫調(diào)節(jié)方面，維生素D可促進(jìn)樹突狀細(xì)胞分泌抗炎因子IL-10，減少IL-6，IL-8，TNF-α等的分泌，維生素D促進(jìn)淋巴細(xì)胞從Th1/Th17轉(zhuǎn)為Th2/Treg模式，這一轉(zhuǎn)變對(duì)刺激炎癥作用減弱，Treg細(xì)胞能夠下調(diào)巨噬細(xì)胞，CD4,CD8T細(xì)胞，促進(jìn)IL-10,TNF-β等的分泌以及抑制共受體[27-28]。值得注意的是，對(duì)于NAFLD患者，炎癥在疾病的早期和晚期也可能具有相反的功能作用。在NAFLD的早期，細(xì)菌感染少見，由于損傷較輕，肝再生不是必不可少的，炎癥導(dǎo)致了肝損傷。在晚期，由于腸道屏障嚴(yán)重受損和炎細(xì)胞缺陷，細(xì)菌感染經(jīng)常接踵而至，炎癥成為細(xì)菌防御和肝臟再生的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素[19]。這體現(xiàn)了在NAFLD的不同病程，炎癥細(xì)胞與免疫細(xì)胞的作用并不完全相同。提示維生素D可能更適合在NAFLD的早期階段使用。

(三)維生素D調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)化生長因子β(TGF-β) 轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)是纖維化形成的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)因素之一?，F(xiàn)已證明轉(zhuǎn)化生長因子-β/smad通路上調(diào)促纖維化基因的表達(dá)[29]。維生素D作為一種抗纖維化藥物在非腫瘤性慢性疾病中已被廣泛研究，1，25(OH)2D3干擾轉(zhuǎn)化生長因子-β的普遍促纖維化作用，許多研究表明肌成纖維細(xì)胞是1，25(OH)2D3抑制作用的主要靶細(xì)胞[30]。慢性肝損傷期間肝星狀細(xì)胞(HSC)的激活導(dǎo)致肝纖維化，除了膠原的產(chǎn)生，肝星狀細(xì)胞還分泌金屬蛋白酶抑制劑，從而阻止細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的降解，這些細(xì)胞還分泌TGF-β，TGF-β通過TGF-β1/SMADS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)成肌成纖維細(xì)胞樣表型產(chǎn)生過多的細(xì)胞外基質(zhì)而使靜止的肝星狀細(xì)胞重新編程，促進(jìn)肝星狀細(xì)胞激活，同時(shí)從旁分泌途徑激活其他相鄰的肝星狀細(xì)胞，擴(kuò)大纖維化微環(huán)境，并發(fā)揮促纖維化作用[29, 31]。維生素D通過肝組織內(nèi)的維生素D受體(VDR)和非維生素D受體途徑可降低TGF-β的產(chǎn)生，并可能減緩肝纖維化的進(jìn)展，特別是在NAFLD的早期階段[31]。這提示了維生素D在NAFLD患者中早期應(yīng)用的必要性。TGF-β除在肝組織發(fā)揮作用外，循環(huán)中TGF-β1水平的升高已被發(fā)現(xiàn)與肌少癥有關(guān)。TGF-β1被認(rèn)為是骨骼肌組織創(chuàng)傷愈合和纖維化的有力調(diào)節(jié)因子，在促進(jìn)成肌細(xì)胞轉(zhuǎn)化中發(fā)揮重要作用。肌成纖維細(xì)胞參與了組織纖維化，這可能是老年肌肉中發(fā)現(xiàn)的結(jié)締組織比例增加的原因。已有研究認(rèn)為，全身或局部TGF-β1水平升高和骨骼肌纖維化可能干擾干細(xì)胞的激活和增殖，從而損害肌纖維再生和肌肉重塑[32, 33]。維生素D通過抑制肌成纖維細(xì)胞亦或是通過降低循環(huán)或肌組織局部中TGF-β濃度來緩解肌少癥的機(jī)制需要進(jìn)一步的研究與確認(rèn)。

(四)維生素D影響自噬 自噬是一種保護(hù)性機(jī)制，能夠維持細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器的完整性[34]?，F(xiàn)在有越來越多的證據(jù)表明維生素D在維持自噬中起著重要作用，自噬過程受Ca2+水平變化的調(diào)節(jié)，維生素D可能通過促進(jìn)Ca2+泵和Ca2+緩沖器的表達(dá)來調(diào)節(jié)Ca2+水平，從而促進(jìn)自噬[34-35]。在一項(xiàng)新的研究中，1，25(OH)2D3被證明通過誘導(dǎo)自噬來預(yù)防肝臟脂肪變性，高脂飲食(HFD)喂養(yǎng)小鼠4周可引起肝臟脂肪變性；然而，注射1，25(OH)2D3的HFD小鼠肝臟損傷減輕。1，25(OH)2D3處理組小鼠的自噬通量增加，自噬標(biāo)志物表達(dá)增加，且3-甲基腺嘌呤抑制自噬可阻斷1，25(OH)2D3對(duì)HFD誘導(dǎo)的肝脂肪變性的保護(hù)作用。1，25(OH)2D3還能減輕高脂飼料誘導(dǎo)的脂肪肝的炎癥反應(yīng)，調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。這些發(fā)現(xiàn)突出了使用1，25(OH)2D3和誘導(dǎo)自噬治療非酒精性脂肪肝的潛力[36]。維生素D可能通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子水平激活蛋白激酶β信號(hào)，誘導(dǎo)細(xì)胞自噬；維生素D通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinosito1 3-kinase， PI3K)/Beclin-1 通路，加速自噬，Beclin-1 可調(diào)控自噬細(xì)胞的死亡途徑，與自噬體的形成息息相關(guān)[37]。在骨骼肌中，自噬的積極作用為維持肌肉質(zhì)量和加強(qiáng)衛(wèi)星細(xì)胞再生的肌肉纖維，自噬激活有助于在體力活動(dòng)中維持骨骼肌的動(dòng)態(tài)代謝平衡[34]。成人肌肉中的肌肉干細(xì)胞，稱為衛(wèi)星細(xì)胞，可以在受損區(qū)域提供新的肌纖維。據(jù)報(bào)道，通過激活衛(wèi)星細(xì)胞對(duì)肌肉損傷作出反應(yīng)，有助于營養(yǎng)不良肌肉的早期代償性再生[38]。在衛(wèi)星細(xì)胞從靜止到激活的轉(zhuǎn)變過程中，也誘導(dǎo)了自噬。阻止自噬可以阻止衛(wèi)星細(xì)胞的激活，這表明自噬可能支持衛(wèi)星細(xì)胞激活過程中所需的亞細(xì)胞器[39]?？梢娋S生素D對(duì)自噬的誘導(dǎo)也在維持肌肉功能和改善肌少癥中起到一定作用。

(五)維生素D影響脂肪因子分泌 脂肪細(xì)胞分泌多種脂肪因子，如瘦素(Leptin)、脂聯(lián)素(Adiponectin)等。這些化學(xué)物質(zhì)參與能量平衡和內(nèi)分泌功能[40]。其中，脂聯(lián)素作為脂肪因子研究較為深入。脂聯(lián)素具有抗炎和胰島素增敏作用[40]，其釋放后與其特異性表面受體“AdipoR1”和“AdipoR2”相互作用[41, 42]。這些受體在人體各器官中普遍表達(dá)，特別是在骨骼肌和肝臟中，在肝臟中，脂聯(lián)素作用于AdipoR2，通過腺苷一磷酸活化蛋白激酶(AMPK)途徑來調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、糖異生以及肝星狀細(xì)胞(HSCs)介導(dǎo)的肝纖維化，也通過其抗炎作用環(huán)節(jié)肝組織炎癥，減少損傷[42]。在肌肉組織，脂聯(lián)素水平降低與肌肉線粒體功能障礙之間的密切聯(lián)系[43]，有研究表明，血清脂聯(lián)素水平與肌少癥的風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān)，表明血清脂聯(lián)素對(duì)肌少癥有保護(hù)作用。據(jù)報(bào)道，脂聯(lián)素上調(diào)磷脂酰肌醇30-激酶-AKT途徑，從而促進(jìn)肌肉蛋白質(zhì)的合成和防止肌肉蛋白質(zhì)的降解[44]。最近的研究表明，維生素D可以調(diào)節(jié)脂聯(lián)素的分泌[40]。在缺乏維生素D的肥胖兒童中，脂聯(lián)素的多聚體形式，特別是HMW形式，被發(fā)現(xiàn)下調(diào)[45]。在體外，維生素D3補(bǔ)充上調(diào)了脂聯(lián)素和二硫鍵-A氧化還原酶樣蛋白(DsbA-L)，這是一種調(diào)節(jié)脂聯(lián)素多聚體的蛋白[45]。在另一項(xiàng)研究中，對(duì)2型糖尿病患者服用了維生素D后，導(dǎo)致他們的血清脂聯(lián)素水平顯著升高[46]。除脂聯(lián)素外，瘦素是一種抑制食欲的脂肪因子，將食物攝入與能量消耗和身體代謝聯(lián)系在一起[47]。瘦素已知通過減少肌肉中萎縮相關(guān)因子的表達(dá)，如肌肉生長抑素、MuRF1和肌肉萎縮F-box的表達(dá)來改善肌萎縮，瘦素敏感性隨年齡的變化可能導(dǎo)致包括骨骼肌在內(nèi)的多個(gè)器官與年齡相關(guān)的退化[48]。瘦素在NAFLD中的作用機(jī)制目前未完全闡明，有研究表示血清瘦素水平與NAFLD的嚴(yán)重程度相關(guān)[49]，且脂聯(lián)素減少、瘦素增加引起的脂肪因子失衡會(huì)促進(jìn)NAFLD的發(fā)展[41]。目前有研究表明增加維生素D的水平會(huì)降低瘦素的水平，低維生素D患者更易患代謝綜合征且會(huì)有更高的瘦素水平[50]。如上述，血清維生素D水平與脂聯(lián)素水平呈正相關(guān)，NAFLD與肌少癥均與代謝相關(guān)，維生素D對(duì)脂聯(lián)素的調(diào)節(jié)可能也是其改善二者疾病的作用，但維生素D具體調(diào)節(jié)脂聯(lián)素水平的機(jī)制有待更深入的研究。瘦素對(duì)NAFLD的作用仍不夠明確，且瘦素在NAFLD與肌少癥中作用相反，維生素D是否有通過改變瘦素水平來影響兩疾病有待深究。

五、總結(jié)與展望

本文總結(jié)了維生素D在非酒精性脂肪性肝病與肌少癥中的共同作用機(jī)制，除了對(duì)兩者各自的作用外，由于非酒精性脂肪性肝病與肌少癥的密切關(guān)系，維生素D通過影響胰島素抵抗、炎癥與免疫、自噬、TGF-β以及脂肪因子來改善NAFLD與肌少癥，對(duì)臨床上NAFLD伴發(fā)肌少癥的患者，提高預(yù)后有一定的意義，有望成為NAFLD與肌少癥治療的新靶點(diǎn)。然而，維生素D的作用機(jī)制仍不夠明確，維生素D對(duì)疾病影響的更多機(jī)制以及分子層面的機(jī)制還不夠詳實(shí)，且定義維生素D缺乏的濃度水平尚存爭(zhēng)議，臨床上對(duì)NAFLD與肌少癥的診斷多為間接性診斷，肝活檢的應(yīng)用受到一定限制，肌少癥測(cè)量的客觀指標(biāo)也有待優(yōu)化，這都為三者間的研究增加了難度。同時(shí)，對(duì)于NAFLD與肌少癥兩者伴發(fā)的患者，維生素D治療的適用疾病人群，治療的適用病程階段，治療的適用劑量，使用時(shí)間，以及使用的副反應(yīng)在臨床上都還需進(jìn)一步研究確定，以及在治療期間，對(duì)治療療效的監(jiān)測(cè)和判斷都需要建立一定的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。在未來，維生素D的研究還需開展更多的基礎(chǔ)與臨床實(shí)驗(yàn)，它的應(yīng)用不因局限在內(nèi)分泌相關(guān)疾病，應(yīng)更多發(fā)掘維生素D在其他疾病中的作用，以期為更多疾病帶來臨床治療新思路，而且對(duì)于NAFLD這類慢性疾病和肌少癥這類衰弱相關(guān)疾病都應(yīng)投入更多的研究，以期改善患者的預(yù)后和減輕醫(yī)療負(fù)擔(dān)。