阻塞性睡眠呼吸暂停并发非酒精性脂肪性肝病相关机制研究进展

仵晨雨，王俊敏，黄浩，雷文涛，岳红梅,2

1兰州大学第一临床医学院，兰州 730000；2兰州大学第一医院呼吸内科

阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)是一种常见的睡眠障碍，其特征为睡眠期间反复发作的部分或完全上呼吸道阻塞，导致间歇性缺氧和睡眠紊乱。OSA的患病率在普通人群中为4%，在某些特定疾病人群中可高达40%，例如患代谢综合征、肥胖、糖尿病、高血压、心血管疾病、慢性肾病、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)等疾病的人群[1]。OSA是全球关注的主要健康问题之一，具有多种不良影响，可导致认知功能障碍、日间警觉性降低、记忆力减退，并与多种内分泌及代谢系统疾病相关[2]。NAFLD是以肝脏甘油三酯异常聚集、炎症浸润为主要特征的疾病，在此基础上除外其他已知的肝脏疾病，如大量的酒精摄入、使用脂肪变性药物或遗传性肝脏疾病等，相当大比例的NAFLD患者进展为非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，并最终发生肝纤维化、肝硬化，甚至进展为肝癌。其患病率在一般人群中为6%～33%，在病态肥胖人群中可达90%[3]。目前，国内外研究表明，OSA会导致NAFLD发病率的增加以及病情的加重。因此，有必要对OSA并发NAFLD的相关发病机制做一综述，为OSA合并NAFLD探索新的治疗方式。

1 OSA与NAFLD的相关性

OSA是由多种原因导致的以睡眠状态下反复出现低通气和(或)呼吸中断为特征的慢性疾病。OSA患者反复发生呼吸暂停和低通气引起慢性间歇性缺氧(CIH)，CIH导致交感神经过度激活、氧化应激和肝脏低度炎症，进而影响NAFLD的发生和发展。DING等[4]研究证实，CIH诱导的糖代谢紊乱和氧化应激可能与NAFLD的发病机制有关。间歇性缺氧(IH)是重度OSA患者NAFLD的独立危险因素。PETTA等[5]研究发现，OSA在126例伴有ALT升高的NAFLD患者中发病率较高。在一项荟萃分析中发现，合并OSA的NAFLD患者与不合并OSA的对照组肝纤维化存在显著差异，在肝酶和肝组织学两个层面分析后发现OSA与NAFLD的发生和发展独立相关[6]。这些研究都表明了OSA与NAFLD之间存在相关性。

2 OSA与NAFLD相关的分子机制

2.1 缺氧诱导因子(HIFs) HIFs是细胞缺氧应激反应的主要调节因子，由HIFα和HIFβ两个亚基组成，其中HIF1α和HIF2α又是最具特征性的HIFα亚基。正常情况下，三种脯氨酰羟化酶(PHD1、2、3)能够羟化HIFα亚基中两个特定的脯氨酸残基，羟化的脯氨酸残基组装在包括Von Hippel-Lindau(VHL)蛋白的多聚蛋白复合物上，导致HIFα亚基经泛素—蛋白酶体途径降解，构成了细胞对正常氧分压环境下的适应性调节通路[7]。在缺氧环境中，PHD活性降低，降解机制受到抑制，HIFα亚基急剧增多并移位到细胞核内，与数百个低氧反应基因的启动子或增强子中的低氧反应元件结合，诱导靶基因表达，引起染色质构象变化，从而调节基因转录，形成低氧反应通路[8]。OSA导致的CIH通过HIFs影响肝细胞的多种代谢途径，从而在NAFLD的发病机制中发挥作用。

HIF1α在缺氧条件下调节糖酵解和丙酮酸代谢，从而参与能量代谢[9]。CIH可以增加HIF1α的表达，从而增加肝脏脂肪生成、增强外周脂解和减少脂蛋白清除，这可能会导致肝脏脂肪变性进而发生NAFLD；同时，CIH可以诱导HIF1α进而诱导赖氨酰氧化酶(LOX)的表达[2]，LOX在胶原和弹性蛋白的共价交联中发挥重要作用，增加肝脏硬度，进而促进肝脏纤维化。在正常和早期损伤的肝脏中，星状细胞和肝门成纤维细胞是LOX的重要来源[10]。缺氧是LOX分泌产生的强效刺激物。MESARWI等[11]发现，相对于无纤维化的患者，NAFLD相关肝纤维化患者的血清LOX升高。体外模型也表明，肝细胞缺氧可以诱导LOX基因表达和LOX蛋白水平增加，表明LOX可能与CIH导致的肝纤维化相关[12]。HIF2α主要控制脂肪酸代谢，是肝脏脂肪变性发病机制中的关键驱动因素。研究显示，CIH加重了喂食高脂饲料的小鼠的肝脏脂肪变性，表现为肝脏HIF2α过表达，同时β氧化减少，新生脂肪生成增强[13]，这表明CIH可以通过诱导肝脏HIF2α的表达促进NAFLD的发生。另一方面，HIF2α基因过表达可刺激肝细胞和巨噬细胞中的促炎细胞因子如IL-1和IL-6的合成，这些因子在肝脏脂肪变性及肝脏炎症中也发挥作用。除此之外，HIF1α和HIF2α还可能通过介导枯否细胞和卫星细胞中炎症因子、促纤维化因子、血管生成因子的表达促进或加重NAFLD、NASH和肝纤维化[14]。

2.2 未折叠蛋白反应(UPR) OSA的间歇性缺氧可激活内质网应激途径。内质网是一种特殊的细胞器，对细胞内的蛋白质进行处理、修饰和折叠。内质网对蛋白质的处理过程对整个细胞的功能、运转和存活都具有重要意义。当未折叠或错误折叠的蛋白质在内质网管腔中蓄积时，内质网就会处于应激状态并激活一系列信号转导通路作出反应，称为UPR。UPR通过增加内质网驻留分子伴侣的转录来增加内质网折叠能力，通过减少蛋白质合成下调内质网腔中的蛋白质负荷，并对不可恢复的错误折叠蛋白质进行内质网相关降解(ERAD)以维持细胞内环境的稳态[8]。UPR由三种重要的感受器蛋白介导，这三种转换器蛋白[肌醇需求蛋白激酶-1(IRE1)、激活转录因子6(ATF6)和蛋白激酶RNA样内质网激酶(PERK)]是内质网的完整膜蛋白，它们通常通过管腔内质网分子伴侣的连接保持无活性，如葡萄糖调节蛋白78(GRP78)和免疫球蛋白结合蛋白(BiP)。当内质网处于应激状态时，GRP78与未折叠或错误折叠的蛋白结合，激活3条UPR通路增加受损的内质网修复[15]，但当这一适应机制饱和时，内质网折叠能力不能恢复，UPR过度激活导致病理状态。动物研究表明，在肥胖患者中，必需代谢器官(如肝脏和肌肉组织)中的UPR通路被激活，从而促进NAFLD和糖脂代谢紊乱的发生和发展[16]。OZCAN等[17]报告的一项研究表明，高脂饮食诱导的肥胖小鼠肝组织中IRE1和PERK的磷酸化显著增加，表明内质网应激和UPR通路被激活，并且在CIH模型小鼠肝组织中的UPR被大量激活。迄今为止，不同的实验小鼠模型证明CIH导致PERK磷酸化增加，导致肝脏和脂肪组织中UPR激活，从而促进NAFLD的发生[18]。综上所述，这些结果共同提示内质网应激和UPR可能是CIH诱导的NAFLD发生和进一步发生肝损伤的关键介质之一。

2.3 脂肪细胞因子 脂肪组织是一个重要的内分泌和信号器官，它可以分泌脂肪细胞因子，如脂联素、瘦素、TNF-α或IL-6等。脂联素是脂肪细胞产生的一种细胞因子，NAFLD的存在和严重程度与脂联素降低相关[19]。有研究发现，在脂肪组织中，缺氧可降低脂联素的表达[20]。国内外大量的临床研究都证实，脂联素水平在NASH患者中明显下降。瘦素同样由脂肪细胞产生，对摄食、脂肪代谢、糖代谢和能量平衡有调节作用，在兔OSA模型中，瘦素可激活炎症并介导与IH相关的细胞损伤[8]。TNF-α在调节生理性睡眠中发挥作用，在OSA受试者中，TNF-α水平高于健康人群，并且在引入持续呼吸道正压通气(CPAP)治疗后水平降低[21]。IL-6是肝脏中C-反应蛋白生成的重要刺激物，在夜间缺氧过程中，脂肪细胞和循环单核细胞通过转录调节因子-κB途径分泌IL-6。小鼠模型表明，CIH导致肝脏脂质过氧化、髓过氧化物酶以及促炎细胞因子IL-1、IL-6、TNF-α水平显著升高[22]。有研究表明，与健康对照组相比，OSA患者的IL-6升高。TNF-α、IL-6等促炎细胞因子的释放增加，使肝脏胰岛素敏感性降低，外周脂解增加，同时游离脂肪酸流向肝脏，进一步增强肝脏胰岛素抵抗，从而诱导NAFLD的发生。这些数据共同提供了CIH可以介导脂肪细胞因子释放的证据，而上述的脂肪细胞因子又可能在NAFLD的发生以及进展为NASH的过程中发挥作用。

2.4 脂肪生成转录因子固醇调节元件结合蛋白-1c(SREBP-1c)和过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPAR-γ) 固醇受体元件结合蛋白(SREBP)是一种转录因子，在肝脏脂质从头合成中起着至关重要的作用，它由3种亚型组成，其中SREBP-1c主要在肝脏中表达，介导脂肪酸合成酶、酰基辅酶a羧化酶等的表达，从而促进游离脂肪酸从头合成和甘油三酯合成[10]。在小鼠研究中，暴露于CIH导致SREBP-1c水平升高，导致肝脏中总胆固醇和甘油三酯水平升高，相反，中断SREBP-1c信号可预防CIH期间的高脂血症[23]。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)是核激素受体超家族的配体激活的转录因子，目前已经发现了它的3种亚型，它们在调节细胞分化、发育、代谢中发挥重要作用，其中PPAR-γ在肝脏中高表达，它是调节胰岛素敏感性和脂质代谢所必需的，缺乏PPAR-γ的小鼠发生脂肪变性。缺氧时线粒体的结构和功能发生改变，线粒体DNA75的耗竭和线粒体生物合成的转录和复制机制上调，可降低调节线粒体氧化的基因PPAR-γ的表达[24]。PPAR-γ还具有抗炎特性，通过抑制促炎基因的表达控制和抑制炎症。因此，CIH可以上调脂肪生成基因SREBP-1c的表达，下调参与脂质代谢的基因PPAR-γ，共同促进NAFLD的进展[25]。

3 胰岛素抵抗与OSA合并NAFLD

胰岛素抵抗在NAFLD的发病中起着重要作用，是NAFLD进展的关键因素。研究表明，NAFLD患者脂肪组织和肝脏中的胰岛素抵抗增加，全身对胰岛素的敏感性降低，分别表现为外周脂解增加、肝糖异生增加和葡萄糖代谢减少[10]。缺氧可引起胰岛素抵抗和炎症进而引起NAFLD的发生和发展，OSA已被认为是独立于肥胖的胰岛素抵抗危险因素。一项研究在所有睡眠阶段对健康志愿者使用听觉和机械刺激，2夜后，他们的胰岛素敏感性和葡萄糖有效性降低，早晨皮质醇水平升高，交感神经张力增加，而皮质醇水平升高和交感神经张力升高，会导致胰腺分泌胰岛素减少，进而引起胰岛素抵抗[10]。在体外实验中，人和鼠脂肪细胞长期暴露于缺氧条件下可降低胰岛素受体底物-1和胰岛素受体底物-2的磷酸化并诱导胰岛素抵抗[8]。CYP2E1是细胞色素P450酶体系的一员，主要分布于肝脏，CYP2E1是氧化应激的主要微粒体来源，可能在NASH的发病机制中发挥作用，肝细胞CYP2E1表达增加也可能导致胰岛素信号转导下调，从而导致与NAFLD相关的胰岛素抵抗[8]。在持续缺氧条件下，胰岛素对CYP2E1表达的抑制作用丧失可能是OSA、胰岛素抵抗和NASH之间的联系[26]。总而言之，OSA导致的CIH可以通过胰岛素抵抗对NAFLD的发生发展发挥作用。

4 氧化应激和脂质过氧化与OSA合并NAFLD

氧化应激和脂质过氧化是CIH诱导NAFLD的相关机制之一。氧化应激指机体在遭受各种刺激时，活性氧(ROS)等自由基产生过多，导致细胞对氧化物的清除能力不足，氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致组织损伤。ROS是含有一个或多个未配对电子的分子，是高度不稳定的，可能干扰正常的细胞信号和功能，导致氧化应激[27]。氧化应激会引起肝脏细胞膜和线粒体膜脂质过氧化，进而导致肝细胞膜结构改变并引起肝细胞结构损伤，这在NAFLD进展为NSHA过程中发挥作用。在实验性IH和OSA中，反复缺氧和复氧与进一步的分子和细胞破坏有关，缺氧导致线粒体呼吸链改变，阻断呼吸链电子的流动，增加线粒体ROS形成，由此产生的氧化应激进一步激活炎症途径，导致肝细胞炎症和NASH等多种肝脏病变。研究表明，OSA患者不同组织中的氧化应激标志物升高[28]。关于OSA导致NAFLD的机制，DAY等[10]首先提出“二次打击”假说。在该假设中，第一次打击代表胰岛素抵抗导致的肝脏脂肪变性；第二次打击的性质是NASH，它是由NAFLD的进展导致的，均涉及氧化应激的后果，包括脂质过氧化、细胞变性和坏死、细胞凋亡、促炎细胞因子表达、肝星状细胞活化和发育不全[29]。OSA可在IH后诱导氧化应激，并可能因为脂质过氧化作用而损伤肝脏[30]。氧化应激还通过加重纤维化进展的严重程度在病毒性肝炎的发病机制中发挥重要作用。OSA导致的夜间CIH可增加全身氧化应激和脂质过氧化，这与NAFLD进展为NASH和晚期肝纤维化有关。

5 肠道微生态与OSA合并NAFLD

人体肠道内有数百种菌群微生物，这些微生物与人体相互作用组成一个动态变化的生态系统，称为肠道微生态。目前的研究表明，肠道微生态在NAFLD的发生发展中发挥作用，CIH可能通过加重肠道菌群失调参与NAFLD加重[31]。一项啮齿类动物研究表明，肠道通透性增加可导致血液中内毒素升高，并与代谢改变相关，如胰岛素抵抗、葡萄糖耐受不良、全身和组织炎症以及肝脏甘油三酯水平升高[32]。有研究表明，肠道通透性增加可以诱发肠道细菌组分(如内毒素)异位并导致肝脏炎症，肠道微生物代谢产物可能会促进NAFLD发生。NOBELI等[33]发现了将OSA和NAFLD联系起来的新证据，即OSA可能通过诱导肝脏中肝细胞toll样受体(TLR-4)的上调来加剧NAFLD。OSA可增加肠道通透性，从而增加肠道对内毒素血症的易感性，导致肠道菌群微生态失调，肠道菌群的一部分泄漏到体循环中，与脂多糖(LPS)结合蛋白结合，然后与其受体CD14结合，随后与肝细胞上的TLR-4结合加剧NAFLD。一些改变微生物群的干预，如益生菌、益生元的使用，可能诱导肠道通透性改变和NAFLD改善。这些都表明CIH诱导的肠损伤是将OSA和NAFLD联系起来的相关发病机制之一。

6 CPAP对OSA患者NAFLD的影响

目前CPAP是全球公认的治疗OSA的金标准，因为它可以保持呼吸道畅通并改善OSA患者日间症状，如：疲劳、嗜睡、认知障碍等，从而提高OSA患者的生活质量。SUSANNA等[34]研究表明，肝脏脂肪变性与OSA严重程度标志物之间存在着显著相关性，但单独CPAP并未改善肝脏脂肪变性和纤维化。HARUKA等[35]在50例伴有NAFLD的OSA患者中研究发现，CPAP治疗6个月后患者血清天冬氨酸转氨酶和丙氨酸转氨酶水平均显著降低，肝脏硬度和受控衰竭指数测量值以及血清纤维化标志物保持不变；另一方面，CPAP治疗后这些患者体质量有下降趋势，所以他们认为OSA合并NAFLD患者转氨酶异常的改善更多的依赖于体质量减轻，而不是通过有效CPAP治疗6个月实现的。SIVAM等[36]在随机对照试验中研究发现，相对较短的CPAP治疗时间就会对OSA合并NAFLD患者的肝酶产生影响。最近的一项荟萃分析表明，CPAP治疗与OSA患者的AST和ALT水平显著降低相关，尤其以接受>3个月治疗的OSA患者为著[37]。OSA在NAFLD的发生和肝损伤过程中起重要作用，CPAP治疗可能改善肝损伤并减缓疾病进展，很可能是由于其改善了OSA所致的CIH，从而对胰岛素抵抗、氧化应激和脂质过氧化等过程产生了积极影响。由NAFLD进展为NASH并最终发展为肝脏纤维化往往病程较长，因此，需要更多的随机对照试验来阐明较长时间的CPAP治疗对OSA患者NAFLD的真实影响。

综上所述，OSA合并NAFLD在一般人群中极为常见，OSA与NAFLD发生以及NAFLD进展为NASH和肝纤维化相关，这种相关性可能是由OSA的缺氧负荷即CIH所致。有实验证据表明CIH与NAFLD的多种关键特征相关，包括葡萄糖和脂质失调、氧化应激、肝脏炎症和肝脏纤维化，需要进一步的研究来验证这种关系，以便寻找出OSA合并NAFLD管理的最佳方法。对于OSA合并NAFLD患者的治疗重点是减肥和改变生活方式，CPAP的作用尚有待进一步的研究。OSA和NAFLD常同时存在，明确其相关发病机制具有重要意义，这可能成为该疾病潜在的治疗靶点。