维生素D在改善NAFLD与肌少症中的共同作用机制

曹子怡 管理 陈洁

近年来，随着肥胖等代谢问题的日益突出，非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)在全球的流行呈上升趋势，已成为慢性肝病的主要组成部分，随着NAFLD的进展，死亡率也逐渐增加[1]。而人口老龄化的发展，使得衰老相关疾病的治疗引起重视。肌少症(sarcopenia)多见于老年群体，是衰弱的表现，近年作为老年疾病之一受到关注[2]。有研究发现肌肉质量下降与NAFLD密切相关[3]。随着两者间的关系及共同发病机制研究逐渐深入，发现维生素D(Vitamin D)水平的下降在两者间均较常见，引起了研究者对维生素D在两疾病中作用的研究[3]。由于非酒精性脂肪性肝病与肌少症本身均与代谢，炎症等因素相关，维生素D除了对两者各自的作用机制外，可通过共同的作用机制同时影响两个疾病的发生发展，现就维生素D与两疾病间的关系和具体作用机制，如下综述。

一、非酒精性脂肪性肝病概念及其流行病学

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的疾病谱包括单纯性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎、以及发展为肝纤维化，肝硬化甚至肝癌[4]。NAFLD在一般人群中的全球流行率估计为25%，而NASH的全球流行率估计在3%至5%之间；在亚洲NAFLD的患病率约为25%；在中国，NAFLD的患病率在过去20年中增加了2倍。总体上，中国成人NAFLD患病率估计为15%，儿童NAFLD患病率为2.1%，肥胖儿童患病率为68.2%[5]。

二、肌少症概念及流行情况

传统上，肌少症一词被用来定义老龄化人口中肌肉质量的减少。欧洲老年人肌少症研究组建议同时使用低肌肉质量和低肌肉功能来诊断肌少症[6]。根据诊断标准,肌少症在普通人群中的流行与年龄和性别密切相关，即使根据最保守的估计，目前仍有超过5 000万人受到影响，估计在未来40年内将有超过2亿人受到影响[7]。肌少症是老年人跌倒和骨折风险增加的原因，因此与身体残疾、发病率、死亡率增加和医疗费用有关[8]，将会为社会带来巨大的经济和医疗负担。

三、肌少症及NAFLD之间的联系

在最新一期的“国际肝病”上，研究者对19项研究进行了meta分析，发现NAFLD患者的骨骼肌指数(SMI)比正常对照组低1.77倍[95%可信区间(CI)1.15～2.39]。他们还报告说，与非肌少症的受试者相比，发生NAFLD[优势比(OR)1.33；95%可信区间1.20～1.48]、NASH(OR2.42；95%可信区间1.27～3.57)和NAFLD相关的显著纤维化(OR1.56；95%可信区间1.34～1.78)的风险显著增加[9]。NAFLD是否直接导致肌少症或反之亦然，目前并不清楚，两者间的共同机制可能与肥胖，胰岛素抵抗(IR)，炎症，维生素D(25[OH]D)缺乏，营养不良，活动减少，或其他连接肌肉-肝脏-脂肪组织的介体有关[4, 10]。而本综述重点阐述维生素D缺少对NAFLD与肌少症的作用机制。

四、维生素D对肌少症与NAFLD的共同作用机制

(一)维生素D改善胰岛素抵抗 维生素D能够改善胰岛素抵抗。活性维生素D可能直接刺激胰岛素的分泌，因为在胰腺β细胞中的胰岛素基因启动子中发现了VDRE(Vit D反应元件)。维生素D还可以激活PKA信号通路和PKC信号通路来调节细胞内钙离子水平[11]，也能调节Calbidin-D28k(Calbidin-D28k是一种胞内Ca2+结合蛋白)的表达，调节细胞内钙离子水平，促进胰岛素分泌[12]。除了调节β细胞分泌胰岛素来改善胰岛素抵抗，维生素D还可以通过其他机制调节胰岛素的敏感性。比如，维生素D与受体结合能够刺激靶向胰岛素反应组织中的胰岛素受体表达增加[13]。维生素D可激活PPAR-δ[过氧化物酶体增殖物激活受体δ(PPAR-δ)是一种参与脂肪组织和骨骼肌脂肪酸代谢和动员的转录因子]，从而改善胰岛素敏感性，维生素D介导的PPAR-δ活化还能降低游离脂肪酸诱导的骨骼肌胰岛素抵抗[14]。维生素D也可能通过阻断肾素-血管紧张素-醛固酮系统(RAAS)间接影响胰岛素抵抗[15]。维生素D能够上调SIRT1/IRS1/GLUT4信号通路，影响糖代谢和胰岛素通路[16]。胰岛素抵抗引起脂代谢异常，游离脂肪酸在肝组织和肌组织内异常堆积，脂毒性影响肝细胞和肌细胞正常功能[3]。胰岛素抵抗通过“二步打击，四步学说”促进NAFLD的发生发展。骨骼肌胰岛素抵抗干扰肌细胞通过不同的机制，如线粒体功能障碍，泛素-蛋白酶体途径的激活，自噬增加以及对胰岛素和生长激素/胰岛素样生长因子(GH/IGF-1轴)的合成代谢作用的抵抗力，导致肌肉蛋白降解增加[4, 17]。重要的是，由于肌肉组织是葡萄糖代谢的关键靶器官，肌少症本身会减少胰岛素介导的葡萄糖摄取，从而进一步加重胰岛素抵抗。这可能解释了NAFLD、肌少症和胰岛素抵抗之间的直接关系[18]。胰岛素抵抗在肌少症与NAFLD的发生发展过程中起主要作用，维生素D通过对胰岛素抵抗的改善进而改善两疾病。

(二)维生素D缓解炎症和调节免疫 新出现的证据表明，炎症在促进脂肪性肝炎向肝硬化和癌症的进展中起着关键作用[19]。M1型巨噬细胞在肝内浸润，并分泌细胞因子和炎症因子如TNF-α，IL-6,IL-7，IL-12等，损伤肝细胞，免疫细胞T细胞，B细胞，树突状细胞均在NAFLD的进展中发生作用[20]。浸润的中性粒细胞通过产生活性氧、释放蛋白酶和产生促炎介质来诱导肝细胞损伤，从而促进酒精性肝病(ALD)的进展[21]。在肌肉组织，越来越多的证据表明，老年人的慢性炎症是造成肌少症的最重要因素，肌肉蛋白代谢失衡增加(泛素蛋白酶体(UBP)途径激活，线粒体功能改变)，细胞死亡或凋亡，肌肉脂肪增加(尤其是通过影响胰岛素抵抗的蛋白质合成)，神经肌接头受损，以及肌肉修复和再生受限(卫星细胞破坏)被认为是炎症诱导肌肉退化的可能机制[22]。在多种途径中，NF-κB被认为是参与慢性炎症诱导的骨骼肌退变的主要途径(肿瘤坏死因子α(TNF-α)的主要介质)[23]。血清白细胞介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和CRP水平的升高是与肌少症相关的最强炎症标志物。这些促炎细胞因子被认为可以改变细胞间通讯，引起炎症信号的慢性激活，加重肥胖，并干扰骨骼肌中的胰岛素样生长因子-1(IGF-1)，从而促进肌少症的整体发病[17, 24]维生素D能够抑制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炎症通路的激活以及抑制趋化因子的分泌和单核细胞的趋化性[25]。有研究表明，在人类气道被动敏化的平滑肌细胞和小鼠巨噬细胞中，维生素D(1，25-二羟基维生素D3)的活性形式，对NF-kB有抑制作用，抑制的机制是通过减少IKB-a磷酸化和上调NF-kB抑制剂[26]。在免疫调节方面，维生素D可促进树突状细胞分泌抗炎因子IL-10，减少IL-6，IL-8，TNF-α等的分泌，维生素D促进淋巴细胞从Th1/Th17转为Th2/Treg模式，这一转变对刺激炎症作用减弱，Treg细胞能够下调巨噬细胞，CD4,CD8T细胞，促进IL-10,TNF-β等的分泌以及抑制共受体[27-28]。值得注意的是，对于NAFLD患者，炎症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，细菌感染少见，由于损伤较轻，肝再生不是必不可少的，炎症导致了肝损伤。在晚期，由于肠道屏障严重受损和炎细胞缺陷，细菌感染经常接踵而至，炎症成为细菌防御和肝脏再生的关键驱动因素[19]。这体现了在NAFLD的不同病程，炎症细胞与免疫细胞的作用并不完全相同。提示维生素D可能更适合在NAFLD的早期阶段使用。

(三)维生素D调节转化生长因子β(TGF-β) 转化生长因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)是纤维化形成的关键驱动因素之一。现已证明转化生长因子-β/smad通路上调促纤维化基因的表达[29]。维生素D作为一种抗纤维化药物在非肿瘤性慢性疾病中已被广泛研究，1，25(OH)2D3干扰转化生长因子-β的普遍促纤维化作用，许多研究表明肌成纤维细胞是1，25(OH)2D3抑制作用的主要靶细胞[30]。慢性肝损伤期间肝星状细胞(HSC)的激活导致肝纤维化，除了胶原的产生，肝星状细胞还分泌金属蛋白酶抑制剂，从而阻止细胞外基质蛋白的降解，这些细胞还分泌TGF-β，TGF-β通过TGF-β1/SMADS信号转导成肌成纤维细胞样表型产生过多的细胞外基质而使静止的肝星状细胞重新编程，促进肝星状细胞激活，同时从旁分泌途径激活其他相邻的肝星状细胞，扩大纤维化微环境，并发挥促纤维化作用[29, 31]。维生素D通过肝组织内的维生素D受体(VDR)和非维生素D受体途径可降低TGF-β的产生，并可能减缓肝纤维化的进展，特别是在NAFLD的早期阶段[31]。这提示了维生素D在NAFLD患者中早期应用的必要性。TGF-β除在肝组织发挥作用外，循环中TGF-β1水平的升高已被发现与肌少症有关。TGF-β1被认为是骨骼肌组织创伤愈合和纤维化的有力调节因子，在促进成肌细胞转化中发挥重要作用。肌成纤维细胞参与了组织纤维化，这可能是老年肌肉中发现的结缔组织比例增加的原因。已有研究认为，全身或局部TGF-β1水平升高和骨骼肌纤维化可能干扰干细胞的激活和增殖，从而损害肌纤维再生和肌肉重塑[32, 33]。维生素D通过抑制肌成纤维细胞亦或是通过降低循环或肌组织局部中TGF-β浓度来缓解肌少症的机制需要进一步的研究与确认。

(四)维生素D影响自噬 自噬是一种保护性机制，能够维持细胞内细胞器的完整性[34]。现在有越来越多的证据表明维生素D在维持自噬中起着重要作用，自噬过程受Ca2+水平变化的调节，维生素D可能通过促进Ca2+泵和Ca2+缓冲器的表达来调节Ca2+水平，从而促进自噬[34-35]。在一项新的研究中，1，25(OH)2D3被证明通过诱导自噬来预防肝脏脂肪变性，高脂饮食(HFD)喂养小鼠4周可引起肝脏脂肪变性；然而，注射1，25(OH)2D3的HFD小鼠肝脏损伤减轻。1，25(OH)2D3处理组小鼠的自噬通量增加，自噬标志物表达增加，且3-甲基腺嘌呤抑制自噬可阻断1，25(OH)2D3对HFD诱导的肝脂肪变性的保护作用。1，25(OH)2D3还能减轻高脂饲料诱导的脂肪肝的炎症反应，调节脂质代谢。这些发现突出了使用1，25(OH)2D3和诱导自噬治疗非酒精性脂肪肝的潜力[36]。维生素D可能通过调节细胞内钙离子水平激活蛋白激酶β信号，诱导细胞自噬；维生素D通过激活磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinosito1 3-kinase， PI3K)/Beclin-1 通路，加速自噬，Beclin-1 可调控自噬细胞的死亡途径，与自噬体的形成息息相关[37]。在骨骼肌中，自噬的积极作用为维持肌肉质量和加强卫星细胞再生的肌肉纤维，自噬激活有助于在体力活动中维持骨骼肌的动态代谢平衡[34]。成人肌肉中的肌肉干细胞，称为卫星细胞，可以在受损区域提供新的肌纤维。据报道，通过激活卫星细胞对肌肉损伤作出反应，有助于营养不良肌肉的早期代偿性再生[38]。在卫星细胞从静止到激活的转变过程中，也诱导了自噬。阻止自噬可以阻止卫星细胞的激活，这表明自噬可能支持卫星细胞激活过程中所需的亚细胞器[39]。可见维生素D对自噬的诱导也在维持肌肉功能和改善肌少症中起到一定作用。

(五)维生素D影响脂肪因子分泌 脂肪细胞分泌多种脂肪因子，如瘦素(Leptin)、脂联素(Adiponectin)等。这些化学物质参与能量平衡和内分泌功能[40]。其中，脂联素作为脂肪因子研究较为深入。脂联素具有抗炎和胰岛素增敏作用[40]，其释放后与其特异性表面受体“AdipoR1”和“AdipoR2”相互作用[41, 42]。这些受体在人体各器官中普遍表达，特别是在骨骼肌和肝脏中，在肝脏中，脂联素作用于AdipoR2，通过腺苷一磷酸活化蛋白激酶(AMPK)途径来调节脂质代谢、糖异生以及肝星状细胞(HSCs)介导的肝纤维化，也通过其抗炎作用环节肝组织炎症，减少损伤[42]。在肌肉组织，脂联素水平降低与肌肉线粒体功能障碍之间的密切联系[43]，有研究表明，血清脂联素水平与肌少症的风险呈负相关，表明血清脂联素对肌少症有保护作用。据报道，脂联素上调磷脂酰肌醇30-激酶-AKT途径，从而促进肌肉蛋白质的合成和防止肌肉蛋白质的降解[44]。最近的研究表明，维生素D可以调节脂联素的分泌[40]。在缺乏维生素D的肥胖儿童中，脂联素的多聚体形式，特别是HMW形式，被发现下调[45]。在体外，维生素D3补充上调了脂联素和二硫键-A氧化还原酶样蛋白(DsbA-L)，这是一种调节脂联素多聚体的蛋白[45]。在另一项研究中，对2型糖尿病患者服用了维生素D后，导致他们的血清脂联素水平显著升高[46]。除脂联素外，瘦素是一种抑制食欲的脂肪因子，将食物摄入与能量消耗和身体代谢联系在一起[47]。瘦素已知通过减少肌肉中萎缩相关因子的表达，如肌肉生长抑素、MuRF1和肌肉萎缩F-box的表达来改善肌萎缩，瘦素敏感性随年龄的变化可能导致包括骨骼肌在内的多个器官与年龄相关的退化[48]。瘦素在NAFLD中的作用机制目前未完全阐明，有研究表示血清瘦素水平与NAFLD的严重程度相关[49]，且脂联素减少、瘦素增加引起的脂肪因子失衡会促进NAFLD的发展[41]。目前有研究表明增加维生素D的水平会降低瘦素的水平，低维生素D患者更易患代谢综合征且会有更高的瘦素水平[50]。如上述，血清维生素D水平与脂联素水平呈正相关，NAFLD与肌少症均与代谢相关，维生素D对脂联素的调节可能也是其改善二者疾病的作用，但维生素D具体调节脂联素水平的机制有待更深入的研究。瘦素对NAFLD的作用仍不够明确，且瘦素在NAFLD与肌少症中作用相反，维生素D是否有通过改变瘦素水平来影响两疾病有待深究。

五、总结与展望

本文总结了维生素D在非酒精性脂肪性肝病与肌少症中的共同作用机制，除了对两者各自的作用外，由于非酒精性脂肪性肝病与肌少症的密切关系，维生素D通过影响胰岛素抵抗、炎症与免疫、自噬、TGF-β以及脂肪因子来改善NAFLD与肌少症，对临床上NAFLD伴发肌少症的患者，提高预后有一定的意义，有望成为NAFLD与肌少症治疗的新靶点。然而，维生素D的作用机制仍不够明确，维生素D对疾病影响的更多机制以及分子层面的机制还不够详实，且定义维生素D缺乏的浓度水平尚存争议，临床上对NAFLD与肌少症的诊断多为间接性诊断，肝活检的应用受到一定限制，肌少症测量的客观指标也有待优化，这都为三者间的研究增加了难度。同时，对于NAFLD与肌少症两者伴发的患者，维生素D治疗的适用疾病人群，治疗的适用病程阶段，治疗的适用剂量，使用时间，以及使用的副反应在临床上都还需进一步研究确定，以及在治疗期间，对治疗疗效的监测和判断都需要建立一定的统一标准。在未来，维生素D的研究还需开展更多的基础与临床实验，它的应用不因局限在内分泌相关疾病，应更多发掘维生素D在其他疾病中的作用，以期为更多疾病带来临床治疗新思路，而且对于NAFLD这类慢性疾病和肌少症这类衰弱相关疾病都应投入更多的研究，以期改善患者的预后和减轻医疗负担。