阻塞性睡眠呼吸暫停并發非酒精性脂肪性肝病相關機制研究進展

仵晨雨，王俊敏，黃浩，雷文濤，岳紅梅,2

1蘭州大學第一臨床醫學院，蘭州 730000；2蘭州大學第一醫院呼吸內科

阻塞性睡眠呼吸暫停(OSA)是一種常見的睡眠障礙，其特征為睡眠期間反復發作的部分或完全上呼吸道阻塞，導致間歇性缺氧和睡眠紊亂。OSA的患病率在普通人群中為4%，在某些特定疾病人群中可高達40%，例如患代謝綜合征、肥胖、糖尿病、高血壓、心血管疾病、慢性腎病、非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)等疾病的人群[1]。OSA是全球關注的主要健康問題之一，具有多種不良影響，可導致認知功能障礙、日間警覺性降低、記憶力減退，并與多種內分泌及代謝系統疾病相關[2]。NAFLD是以肝臟甘油三酯異常聚集、炎癥浸潤為主要特征的疾病，在此基礎上除外其他已知的肝臟疾病，如大量的酒精攝入、使用脂肪變性藥物或遺傳性肝臟疾病等，相當大比例的NAFLD患者進展為非酒精性脂肪性肝炎(NASH)，并最終發生肝纖維化、肝硬化，甚至進展為肝癌。其患病率在一般人群中為6%～33%，在病態肥胖人群中可達90%[3]。目前，國內外研究表明，OSA會導致NAFLD發病率的增加以及病情的加重。因此，有必要對OSA并發NAFLD的相關發病機制做一綜述，為OSA合并NAFLD探索新的治療方式。

1 OSA與NAFLD的相關性

OSA是由多種原因導致的以睡眠狀態下反復出現低通氣和(或)呼吸中斷為特征的慢性疾病。OSA患者反復發生呼吸暫停和低通氣引起慢性間歇性缺氧(CIH)，CIH導致交感神經過度激活、氧化應激和肝臟低度炎癥，進而影響NAFLD的發生和發展。DING等[4]研究證實，CIH誘導的糖代謝紊亂和氧化應激可能與NAFLD的發病機制有關。間歇性缺氧(IH)是重度OSA患者NAFLD的獨立危險因素。PETTA等[5]研究發現，OSA在126例伴有ALT升高的NAFLD患者中發病率較高。在一項薈萃分析中發現，合并OSA的NAFLD患者與不合并OSA的對照組肝纖維化存在顯著差異，在肝酶和肝組織學兩個層面分析后發現OSA與NAFLD的發生和發展獨立相關[6]。這些研究都表明了OSA與NAFLD之間存在相關性。

2 OSA與NAFLD相關的分子機制

2.1 缺氧誘導因子(HIFs) HIFs是細胞缺氧應激反應的主要調節因子，由HIFα和HIFβ兩個亞基組成，其中HIF1α和HIF2α又是最具特征性的HIFα亞基。正常情況下，三種脯氨酰羥化酶(PHD1、2、3)能夠羥化HIFα亞基中兩個特定的脯氨酸殘基，羥化的脯氨酸殘基組裝在包括Von Hippel-Lindau(VHL)蛋白的多聚蛋白復合物上，導致HIFα亞基經泛素—蛋白酶體途徑降解，構成了細胞對正常氧分壓環境下的適應性調節通路[7]。在缺氧環境中，PHD活性降低，降解機制受到抑制，HIFα亞基急劇增多并移位到細胞核內，與數百個低氧反應基因的啟動子或增強子中的低氧反應元件結合，誘導靶基因表達，引起染色質構象變化，從而調節基因轉錄，形成低氧反應通路[8]。OSA導致的CIH通過HIFs影響肝細胞的多種代謝途徑，從而在NAFLD的發病機制中發揮作用。

HIF1α在缺氧條件下調節糖酵解和丙酮酸代謝，從而參與能量代謝[9]。CIH可以增加HIF1α的表達，從而增加肝臟脂肪生成、增強外周脂解和減少脂蛋白清除，這可能會導致肝臟脂肪變性進而發生NAFLD；同時，CIH可以誘導HIF1α進而誘導賴氨酰氧化酶(LOX)的表達[2]，LOX在膠原和彈性蛋白的共價交聯中發揮重要作用，增加肝臟硬度，進而促進肝臟纖維化。在正常和早期損傷的肝臟中，星狀細胞和肝門成纖維細胞是LOX的重要來源[10]。缺氧是LOX分泌產生的強效刺激物。MESARWI等[11]發現，相對于無纖維化的患者，NAFLD相關肝纖維化患者的血清LOX升高。體外模型也表明，肝細胞缺氧可以誘導LOX基因表達和LOX蛋白水平增加，表明LOX可能與CIH導致的肝纖維化相關[12]。HIF2α主要控制脂肪酸代謝，是肝臟脂肪變性發病機制中的關鍵驅動因素。研究顯示，CIH加重了喂食高脂飼料的小鼠的肝臟脂肪變性，表現為肝臟HIF2α過表達，同時β氧化減少，新生脂肪生成增強[13]，這表明CIH可以通過誘導肝臟HIF2α的表達促進NAFLD的發生。另一方面，HIF2α基因過表達可刺激肝細胞和巨噬細胞中的促炎細胞因子如IL-1和IL-6的合成，這些因子在肝臟脂肪變性及肝臟炎癥中也發揮作用。除此之外，HIF1α和HIF2α還可能通過介導枯否細胞和衛星細胞中炎癥因子、促纖維化因子、血管生成因子的表達促進或加重NAFLD、NASH和肝纖維化[14]。

2.2 未折疊蛋白反應(UPR) OSA的間歇性缺氧可激活內質網應激途徑。內質網是一種特殊的細胞器，對細胞內的蛋白質進行處理、修飾和折疊。內質網對蛋白質的處理過程對整個細胞的功能、運轉和存活都具有重要意義。當未折疊或錯誤折疊的蛋白質在內質網管腔中蓄積時，內質網就會處于應激狀態并激活一系列信號轉導通路作出反應，稱為UPR。UPR通過增加內質網駐留分子伴侶的轉錄來增加內質網折疊能力，通過減少蛋白質合成下調內質網腔中的蛋白質負荷，并對不可恢復的錯誤折疊蛋白質進行內質網相關降解(ERAD)以維持細胞內環境的穩態[8]。UPR由三種重要的感受器蛋白介導，這三種轉換器蛋白[肌醇需求蛋白激酶-1(IRE1)、激活轉錄因子6(ATF6)和蛋白激酶RNA樣內質網激酶(PERK)]是內質網的完整膜蛋白，它們通常通過管腔內質網分子伴侶的連接保持無活性，如葡萄糖調節蛋白78(GRP78)和免疫球蛋白結合蛋白(BiP)。當內質網處于應激狀態時，GRP78與未折疊或錯誤折疊的蛋白結合，激活3條UPR通路增加受損的內質網修復[15]，但當這一適應機制飽和時，內質網折疊能力不能恢復，UPR過度激活導致病理狀態。動物研究表明，在肥胖患者中，必需代謝器官(如肝臟和肌肉組織)中的UPR通路被激活，從而促進NAFLD和糖脂代謝紊亂的發生和發展[16]。OZCAN等[17]報告的一項研究表明，高脂飲食誘導的肥胖小鼠肝組織中IRE1和PERK的磷酸化顯著增加，表明內質網應激和UPR通路被激活，并且在CIH模型小鼠肝組織中的UPR被大量激活。迄今為止，不同的實驗小鼠模型證明CIH導致PERK磷酸化增加，導致肝臟和脂肪組織中UPR激活，從而促進NAFLD的發生[18]。綜上所述，這些結果共同提示內質網應激和UPR可能是CIH誘導的NAFLD發生和進一步發生肝損傷的關鍵介質之一。

2.3 脂肪細胞因子 脂肪組織是一個重要的內分泌和信號器官，它可以分泌脂肪細胞因子，如脂聯素、瘦素、TNF-α或IL-6等。脂聯素是脂肪細胞產生的一種細胞因子，NAFLD的存在和嚴重程度與脂聯素降低相關[19]。有研究發現，在脂肪組織中，缺氧可降低脂聯素的表達[20]。國內外大量的臨床研究都證實，脂聯素水平在NASH患者中明顯下降。瘦素同樣由脂肪細胞產生，對攝食、脂肪代謝、糖代謝和能量平衡有調節作用，在兔OSA模型中，瘦素可激活炎癥并介導與IH相關的細胞損傷[8]。TNF-α在調節生理性睡眠中發揮作用，在OSA受試者中，TNF-α水平高于健康人群，并且在引入持續呼吸道正壓通氣(CPAP)治療后水平降低[21]。IL-6是肝臟中C-反應蛋白生成的重要刺激物，在夜間缺氧過程中，脂肪細胞和循環單核細胞通過轉錄調節因子-κB途徑分泌IL-6。小鼠模型表明，CIH導致肝臟脂質過氧化、髓過氧化物酶以及促炎細胞因子IL-1、IL-6、TNF-α水平顯著升高[22]。有研究表明，與健康對照組相比，OSA患者的IL-6升高。TNF-α、IL-6等促炎細胞因子的釋放增加，使肝臟胰島素敏感性降低，外周脂解增加，同時游離脂肪酸流向肝臟，進一步增強肝臟胰島素抵抗，從而誘導NAFLD的發生。這些數據共同提供了CIH可以介導脂肪細胞因子釋放的證據，而上述的脂肪細胞因子又可能在NAFLD的發生以及進展為NASH的過程中發揮作用。

2.4 脂肪生成轉錄因子固醇調節元件結合蛋白-1c(SREBP-1c)和過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPAR-γ) 固醇受體元件結合蛋白(SREBP)是一種轉錄因子，在肝臟脂質從頭合成中起著至關重要的作用，它由3種亞型組成，其中SREBP-1c主要在肝臟中表達，介導脂肪酸合成酶、酰基輔酶a羧化酶等的表達，從而促進游離脂肪酸從頭合成和甘油三酯合成[10]。在小鼠研究中，暴露于CIH導致SREBP-1c水平升高，導致肝臟中總膽固醇和甘油三酯水平升高，相反，中斷SREBP-1c信號可預防CIH期間的高脂血癥[23]。過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)是核激素受體超家族的配體激活的轉錄因子，目前已經發現了它的3種亞型，它們在調節細胞分化、發育、代謝中發揮重要作用，其中PPAR-γ在肝臟中高表達，它是調節胰島素敏感性和脂質代謝所必需的，缺乏PPAR-γ的小鼠發生脂肪變性。缺氧時線粒體的結構和功能發生改變，線粒體DNA75的耗竭和線粒體生物合成的轉錄和復制機制上調，可降低調節線粒體氧化的基因PPAR-γ的表達[24]。PPAR-γ還具有抗炎特性，通過抑制促炎基因的表達控制和抑制炎癥。因此，CIH可以上調脂肪生成基因SREBP-1c的表達，下調參與脂質代謝的基因PPAR-γ，共同促進NAFLD的進展[25]。

3 胰島素抵抗與OSA合并NAFLD

胰島素抵抗在NAFLD的發病中起著重要作用，是NAFLD進展的關鍵因素。研究表明，NAFLD患者脂肪組織和肝臟中的胰島素抵抗增加，全身對胰島素的敏感性降低，分別表現為外周脂解增加、肝糖異生增加和葡萄糖代謝減少[10]。缺氧可引起胰島素抵抗和炎癥進而引起NAFLD的發生和發展，OSA已被認為是獨立于肥胖的胰島素抵抗危險因素。一項研究在所有睡眠階段對健康志愿者使用聽覺和機械刺激，2夜后，他們的胰島素敏感性和葡萄糖有效性降低，早晨皮質醇水平升高，交感神經張力增加，而皮質醇水平升高和交感神經張力升高，會導致胰腺分泌胰島素減少，進而引起胰島素抵抗[10]。在體外實驗中，人和鼠脂肪細胞長期暴露于缺氧條件下可降低胰島素受體底物-1和胰島素受體底物-2的磷酸化并誘導胰島素抵抗[8]。CYP2E1是細胞色素P450酶體系的一員，主要分布于肝臟，CYP2E1是氧化應激的主要微粒體來源，可能在NASH的發病機制中發揮作用，肝細胞CYP2E1表達增加也可能導致胰島素信號轉導下調，從而導致與NAFLD相關的胰島素抵抗[8]。在持續缺氧條件下，胰島素對CYP2E1表達的抑制作用喪失可能是OSA、胰島素抵抗和NASH之間的聯系[26]。總而言之，OSA導致的CIH可以通過胰島素抵抗對NAFLD的發生發展發揮作用。

4 氧化應激和脂質過氧化與OSA合并NAFLD

氧化應激和脂質過氧化是CIH誘導NAFLD的相關機制之一。氧化應激指機體在遭受各種刺激時，活性氧(ROS)等自由基產生過多，導致細胞對氧化物的清除能力不足，氧化系統和抗氧化系統失衡，從而導致組織損傷。ROS是含有一個或多個未配對電子的分子，是高度不穩定的，可能干擾正常的細胞信號和功能，導致氧化應激[27]。氧化應激會引起肝臟細胞膜和線粒體膜脂質過氧化，進而導致肝細胞膜結構改變并引起肝細胞結構損傷，這在NAFLD進展為NSHA過程中發揮作用。在實驗性IH和OSA中，反復缺氧和復氧與進一步的分子和細胞破壞有關，缺氧導致線粒體呼吸鏈改變，阻斷呼吸鏈電子的流動，增加線粒體ROS形成，由此產生的氧化應激進一步激活炎癥途徑，導致肝細胞炎癥和NASH等多種肝臟病變。研究表明，OSA患者不同組織中的氧化應激標志物升高[28]。關于OSA導致NAFLD的機制，DAY等[10]首先提出“二次打擊”假說。在該假設中，第一次打擊代表胰島素抵抗導致的肝臟脂肪變性；第二次打擊的性質是NASH，它是由NAFLD的進展導致的，均涉及氧化應激的后果，包括脂質過氧化、細胞變性和壞死、細胞凋亡、促炎細胞因子表達、肝星狀細胞活化和發育不全[29]。OSA可在IH后誘導氧化應激，并可能因為脂質過氧化作用而損傷肝臟[30]。氧化應激還通過加重纖維化進展的嚴重程度在病毒性肝炎的發病機制中發揮重要作用。OSA導致的夜間CIH可增加全身氧化應激和脂質過氧化，這與NAFLD進展為NASH和晚期肝纖維化有關。

5 腸道微生態與OSA合并NAFLD

人體腸道內有數百種菌群微生物，這些微生物與人體相互作用組成一個動態變化的生態系統，稱為腸道微生態。目前的研究表明，腸道微生態在NAFLD的發生發展中發揮作用，CIH可能通過加重腸道菌群失調參與NAFLD加重[31]。一項嚙齒類動物研究表明，腸道通透性增加可導致血液中內毒素升高，并與代謝改變相關，如胰島素抵抗、葡萄糖耐受不良、全身和組織炎癥以及肝臟甘油三酯水平升高[32]。有研究表明，腸道通透性增加可以誘發腸道細菌組分(如內毒素)異位并導致肝臟炎癥，腸道微生物代謝產物可能會促進NAFLD發生。NOBELI等[33]發現了將OSA和NAFLD聯系起來的新證據，即OSA可能通過誘導肝臟中肝細胞toll樣受體(TLR-4)的上調來加劇NAFLD。OSA可增加腸道通透性，從而增加腸道對內毒素血癥的易感性，導致腸道菌群微生態失調，腸道菌群的一部分泄漏到體循環中，與脂多糖(LPS)結合蛋白結合，然后與其受體CD14結合，隨后與肝細胞上的TLR-4結合加劇NAFLD。一些改變微生物群的干預，如益生菌、益生元的使用，可能誘導腸道通透性改變和NAFLD改善。這些都表明CIH誘導的腸損傷是將OSA和NAFLD聯系起來的相關發病機制之一。

6 CPAP對OSA患者NAFLD的影響

目前CPAP是全球公認的治療OSA的金標準，因為它可以保持呼吸道暢通并改善OSA患者日間癥狀，如：疲勞、嗜睡、認知障礙等，從而提高OSA患者的生活質量。SUSANNA等[34]研究表明，肝臟脂肪變性與OSA嚴重程度標志物之間存在著顯著相關性，但單獨CPAP并未改善肝臟脂肪變性和纖維化。HARUKA等[35]在50例伴有NAFLD的OSA患者中研究發現，CPAP治療6個月后患者血清天冬氨酸轉氨酶和丙氨酸轉氨酶水平均顯著降低，肝臟硬度和受控衰竭指數測量值以及血清纖維化標志物保持不變；另一方面，CPAP治療后這些患者體質量有下降趨勢，所以他們認為OSA合并NAFLD患者轉氨酶異常的改善更多的依賴于體質量減輕，而不是通過有效CPAP治療6個月實現的。SIVAM等[36]在隨機對照試驗中研究發現，相對較短的CPAP治療時間就會對OSA合并NAFLD患者的肝酶產生影響。最近的一項薈萃分析表明，CPAP治療與OSA患者的AST和ALT水平顯著降低相關，尤其以接受>3個月治療的OSA患者為著[37]。OSA在NAFLD的發生和肝損傷過程中起重要作用，CPAP治療可能改善肝損傷并減緩疾病進展，很可能是由于其改善了OSA所致的CIH，從而對胰島素抵抗、氧化應激和脂質過氧化等過程產生了積極影響。由NAFLD進展為NASH并最終發展為肝臟纖維化往往病程較長，因此，需要更多的隨機對照試驗來闡明較長時間的CPAP治療對OSA患者NAFLD的真實影響。

綜上所述，OSA合并NAFLD在一般人群中極為常見，OSA與NAFLD發生以及NAFLD進展為NASH和肝纖維化相關，這種相關性可能是由OSA的缺氧負荷即CIH所致。有實驗證據表明CIH與NAFLD的多種關鍵特征相關，包括葡萄糖和脂質失調、氧化應激、肝臟炎癥和肝臟纖維化，需要進一步的研究來驗證這種關系，以便尋找出OSA合并NAFLD管理的最佳方法。對于OSA合并NAFLD患者的治療重點是減肥和改變生活方式，CPAP的作用尚有待進一步的研究。OSA和NAFLD常同時存在，明確其相關發病機制具有重要意義，這可能成為該疾病潛在的治療靶點。