肝硬化患者代謝特征及營養素與肝再生的關系

李夢迪，陳源文

復旦大學附屬華東醫院消化內科（上海 200040）

晚期肝病是一個復雜的疾病狀態，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、再生結節和假小葉形成為組織學特征的進行性慢性肝病。據估計，全世界每年有超過100萬人死于肝硬化[2]。既往，肝硬化多被認為是不可逆轉的臨床終末疾病。2000 年，WANLESS 等[3]研究發現，在慢性肝病進展過程中，肝臟結構是在不斷重塑的，根據損傷和修復之間的平衡，組織學變化可能會進展或逆轉。細胞的增殖依賴于營養和能量的可利用性及細胞的生物合成活性。肝硬化最為廣知的并發癥包括腹水、肝性腦病、靜脈曲張出血、肝腎綜合征和肝細胞癌。然而，貫穿整個肝病始末的營養不良和肌少癥常常被忽略。如若及時為肝硬化患者提供適當的所需的營養物質，改善營養不良狀態，是否可促進殘余的正常肝細胞再生，進而減緩甚或逆轉肝硬化進程，這個問題值得深入探討。為此，本文就肝硬化患者的代謝特征及營養素與肝再生的關系做一評述，以供臨床研究參考與借鑒。

1 肝硬化患者的營養不良

在肝硬化患者中，營養不良最常被定義為骨骼肌質量和（或）力量的減少，以及皮下和內臟脂肪質量的減少，肌少癥被認為是營養不良定義的一個主要組成部分[4-5]。營養不良是慢性肝病的共同特征，使肝硬化患者發生感染、腹水、肝性腦病、靜脈曲張出血等并發癥的機率明顯增加，會延長肝移植的等待時間，并且是肝硬化患者生存率較低的獨立預測因素[6-7]。歐洲肝病研究協會2019年肝病臨床營養指南[5]建議對所有慢性肝病患者進行營養不良篩查。但水鈉潴留、合成功能障礙等問題，導致許多營養評估工具在肝硬化患者人群中應用時存在局限性。該指南采用體重指數（body mass index，BMI）和Child-Pugh 分級兩個簡易的標準對肝硬化患者進行營養不良的快速分層：低體重（BMI ＜18.5 kg/m2）、Child-Pugh C級，滿足其中一個即可診斷為高風險營養不良，同時還需對患者進行肌少癥的評估。營養不良在5%～92%的肝硬化患者中出現[8]，肌少癥通常與營養不良有關，在40%～70%肝硬化患者中出現[9]。范圍如此廣泛，與缺乏相關診斷標準、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。CARVALHO等[10]發現營養不良的患病率隨著Child-Pugh分級升高而增加，Child-Pugh A、B、C 級患者中分別有46%、84%、95%存在營養不良。另一項針對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，營養不良也會影響預后。雖然營養不良在晚期疾病患者中更常見，但令人驚訝的是，它出現在高達16%的Child-Pugh A 級患者中。因此，即使是病情較輕的患者，也有營養不良的風險。一項對肝硬化住院患者的回顧性研究發現，與營養狀態正常的患者相比，營養不良與較高的死亡率和發病率顯著相關，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，當肝硬化患者伴有肌少癥時，發生嚴重肝性腦病和高氨血癥的風險明顯升高[13]。有研究發現，膿毒癥是肝硬化肌少癥患者死亡率顯著增加的原因，膿毒癥患者發生死亡的幾率更高（22% vs 8%，P=0.02），同時肝硬化肌少癥患者的中位生存期只有19個月，而無骨骼肌減少癥患者為34 個月[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。營養不良不僅是肝臟疾病的結果，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程，并對患者的預后產生負面影響，從而形成惡性循環。

2 肝硬化患者營養素的代謝特點

慢性肝病中營養不良的發病機制是多因素的，包括由于厭食癥和飲食限制而導致的營養攝入量減少，營養生物合成的改變，腸道吸收受損，蛋白質損失增加，底物利用紊亂，碳水化合物、脂質和蛋白質代謝異常以及促炎細胞因子水平升高等，導致的高代謝狀態。食欲不振是這些患者的常見主訴，部分歸因于細胞因子的生成增多，如腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α、白細胞介素（interleukin，IL）-1和-6、瘦素等。TNF-α通過對中樞神經系統的作用，改變食欲和代謝，改變神經遞質的釋放和功能。瘦素是一種由脂肪組織分泌的食欲調節激素，肝硬化患者的瘦素比健康人增加了2倍，可能導致厭食癥[14-15]。這些細胞因子的增多不僅可導致食欲下降，同時會引起機體的代謝水平升高。上述的研究[14-15]同時發現，高達34%的肝硬化患者的休息能量消耗比預期值高出120%。生長激素和睪酮都有抑制肌生成抑制素的表達和信號傳導的作用。肝硬化患者體內這些激素的缺乏，會使蛋白質合成受損和肌生成抑制素的表達增加，導致肌少癥發生[16]。而膽汁酸的缺乏會導致肝硬化患者對脂溶性維生素的吸收發生障礙，同時引起腸道菌群過度生長、脂肪和蛋白質的吸收不良等[17]。肝硬化患者的肝糖原合成減少及儲存能力顯著降低，從而導致蛋白質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，肝細胞的合成能力受損，在一夜禁食后，來自骨骼肌的蛋白質早期轉向糖異生、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，對于大多數患者來說，移植是一個很難實現的選擇。不同病因的肝損傷患者的生存時間取決于剩余肝細胞的再生能力。營養物質給予殘余正常肝組織生長增殖所需的底物，對肝病患者實施營養干預有利于促進肝再生。

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之一[20]。低血糖可誘導胰高血糖素和兒茶酚胺的產生，從而通過G 蛋白偶聯受體（G protein-coupled receptors，GPCRs）激活腺苷酸環化酶和蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）。cAMP 反應元件結合蛋白（cAMP responsive element binding protein，CREB）被PKA磷酸化，進而增強了細胞周期蛋白D1 啟動子的乙?；?。因此有學者認為肝臟部分切除術后所發生的低血糖可通過提高細胞周期蛋白D1 的表達來積極影響肝再生[21]。該學者對小鼠行肝臟部分切除術，14 小時后通過補充葡萄糖來糾正自發性低血糖，小鼠的循環氨基酸水平發生改變，游離脂肪酸和肝臟甘油三酯減少。補充葡萄糖導致β-連環蛋白結合轉錄因子4（transcription factor 4，Tcf4）的激活減少，進而下調細胞周期蛋白D1 的表達、DNA 復制減緩、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，5.5%碳水化合物）和標準飲食（4%脂肪，18%蛋白質，50%碳水化合物），發現低碳水化合物飲食組的小鼠肝再生延遲。這可能與誘導的肝脂質積累過多、TNF-α 和IL-6 表達下降、胰島素水平降低有關。葡萄糖的水平及代謝與肝再生相關機制仍有待進一步研究。

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，可刺激蛋白質合成，促進肝臟再生[23]。纈氨酸，被稱為最有效的BCAA，可刺激肝細胞增殖[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，進而促進肝臟細胞再生[23]。有動物研究發現[25]，補充BCAAs 可以動員肝外干細胞從骨髓向損傷的肝臟遷移，參與病變肝細胞增殖的肝再生機制。慢性丙型肝炎患者補充BCAAs 后，可通過哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mamalian targe of rapamycin，mTOR）和叉頭框轉錄因子O（forkead box O，FoxO）通路恢復干擾素信號通路中的營養不良相關性損傷[26]。肝硬化患者補充BCAAs 可改善糖代謝，使血清白蛋白濃度升高[27]。補充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，可增強肝實質總體積[28]。BEPPU等[29]通過一項合并門靜脈血栓的肝癌肝切除后肝再生的隨機對照研究發現BCAAs加速了肝切除術后功能性肝再生和肝體積再生兩個階段。肝切除術6 個月后，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為細胞代謝、氨基酸轉運、蛋白質周轉和線粒體生物發生都帶來有益的影響，BCAAs 可刺激肝細胞生長因子的產生，促進肝細胞的再生。同時，富含BCAA的營養物質可以改善肝切除患者的氧化應激誘導的胰島素抵抗。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）或沉默調節蛋白1（sirtuin-1,SIRT-1）的表達，或通過激活參與抗氧化防御的基因來抑制氧化應激[27]。BCAAs可改善肝硬化患者的先天和獲得性免疫，且在動物體內研究中得到了證實。為肝硬化患者補充BCAAs可增加肝內淋巴細胞的數量，并恢復中性粒細胞的吞噬活性和自然殺傷細胞的活性[30]。這3種BCAAs已被證明是分裂素誘導淋巴細胞增殖所必需的，其中纈氨酸對淋巴細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]。脂質是磷脂合成的底物和肝細胞DNA 復制的能量來源。在肝損傷或部分肝切除術后的肝再生早期階段，低血糖加速脂肪組織的脂解，導致脂肪酸在血液中釋放。隨之，肝細胞對游離脂肪酸的攝取增加將導致短暫的脂肪變性，這是肝再生中的一個關鍵事件[20]。參與脂肪從頭生成的基因上調，如圍脂滴蛋白（perilipin 2，PLIN2），會引發脂滴的形成，這是肝細胞復制的能量來源[20]。脂質對肝再生的刺激作用可以部分解釋為它們增強了肝臟的利用率來合成磷脂和膽固醇，以及提供能量環修復過程。研究發現[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，可促進其肝臟再生及術后肝功能的恢復?？紤]n-3 PUFAs可通過降低丙二醛和一氧化氮的濃度來抗氧化，進而保護線粒體對細胞生長的介導作用。應用1H NMR代謝組學研究肝臟部分切除術后的代謝影響，結果顯示術后24～48小時肝臟中的甘油三酯快速積累，隨后又消失。然而，當被切除的肝臟大小恢復正常時（術后8 天以上），肝臟的整個代謝特點變化還暫不明確[32]。當肝臟被切除70%后，殘余肝細胞發生驅動內質網應激的變化，誘發肝再生早期階段的特征性改變——短暫的脂肪變性，只有在再生完成時內質網的應激才能逆轉[33]。這種雙向關系意味著，過量攝入脂肪引起肝臟脂肪變性，進而引起內質網應激反應的慢性激活狀態，延長氧化應激的時間，導致炎癥和細胞凋亡[34]。隨著非酒精性脂肪肝（non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD）的發病率增加，脂肪與肝再生的關系主要集中在脂肪肝方面。有多項研究發現NAFLD 會對部分肝切除或肝移植患者的預后產生負面影響[35-36]。HAMANO等[37]用高脂肪飲食喂養小鼠10周以誘導脂肪變性，將其肝臟部分切除后，觀察到殘留肝細胞增殖延遲。因此，肝脂肪變性會消弱肝再生的能力。有研究發現，成纖維細胞生長因子15/19（fibroblast growth factor 15/19，FGF15/19）可通過保護細胞免受脂質介導的應激和損傷，阻擋肝脂肪變性，進而促進脂肪肝再生[38-39]，這有望成為一個新的治療方向。脂肪因素在肝硬化的肝臟中如何影響肝細胞再生，目前相關研究較少。肝硬化肝臟的修復，不僅涉及肝細胞再生，還需過度沉積的細胞外基質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這一類能誘導肝纖維消退的細胞因子，如能同時增加肝細胞再生，將成為肝硬化治療的重要候選策略。

3.4 其他營養素與肝再生

其他營養素如膽汁酸、維生素、礦物質也在不同程度上影響著肝再生。肝部分切除術后或肝損傷后，膽汁酸通過促進細胞周期進程和激活特異性轉錄因子FoxM1b（forkhead box m1b transcription factor，肝臟再生過程中有絲分裂的必要介質）發揮保護作用[40]。有研究發現膽汁酸是有毒的，但短期適度補充也能刺激肝臟再生[41]。膽汁酸可在體外誘導人間充質干細胞分化為肝細胞樣細胞[42]。脂溶性維生素缺乏癥在慢性肝病患者中是常見的營養不良表現。維生素A儲存在星狀細胞中，缺乏它可能會促進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，應慎重進行補充。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%肝臟的雄性大鼠進行酒精喂養，在肝再生過程中，維生素C和E通過降低肝脂質過氧化顯著改善酒精引起的肝損傷，并且聯合使用可能比單獨使用對改善酒精介導的毒性作用更有效[44]。KANG 等[45]對酒精性肝病的小鼠進行鋅補充，發現食物中增加鋅可通過提高肝細胞核因子-4α（hepatocyte nuclear factor-4α，HNF-4α）的表達水平來促進肝再生。HNF-4α 是肝臟中最豐富的轉錄因子之一，參與了1 000 多個基因的調控，缺乏HNF-4α 可導致肝纖維化損傷和肝癌的發生。同樣，膽汁酸、維生素、礦物質等營養素在肝硬化肝細胞逆轉及再生中的作用，仍需要更多的研究來闡明。

4 小結與啟示

營養支持在肝切除術后的肝再生過程中起著至關重要的作用。肝硬化患者的營養干預一直是慢性肝病領域研究的熱點，但關于營養素對肝硬化肝再生的研究少之又少，考慮和肝硬化復雜的過程、肝臟再生的調控機制等仍未闡明有關。進一步探討營養素對肝硬化的肝再生影響，利用肝臟再生的潛能，減輕肝硬化相關并發癥，減緩甚或逆轉肝硬化進程，提高生存率，是一種值得嘗試的新方向。