(特約通訊員陳潔,左月圓)據(jù)抗衰老產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟2月20日378號(hào)電,通訊員從抗衰老產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟獲悉,中國民族衛(wèi)生協(xié)會(huì)抗衰老專業(yè)委員會(huì)(簡稱抗衰老專委會(huì))專門約請有關(guān)專家學(xué)者就推進(jìn)抗衰老暨銀發(fā)產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展發(fā)展撰寫了系列文章,今天刊載楊小杰(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院)關(guān)于中國衰老標(biāo)志物聯(lián)合體有關(guān)肝臟衰老標(biāo)志物的科普文章,供大家借鑒和參考。
肝臟是人體最大的代謝器官,在機(jī)體代謝穩(wěn)態(tài)中起著中心作用。隨著年齡的增長,肝臟衰老不僅造成了代謝穩(wěn)態(tài)失衡,還增加了肝臟疾病的易感性。而健康老年人群的肝臟功能的臨床參數(shù)往往維持在正常水平,無法準(zhǔn)確衡量肝臟衰老的程度。
現(xiàn)階段,能夠準(zhǔn)確反映 “肝臟生理年齡”、“肝臟結(jié)構(gòu)”、“肝臟功能”的生物標(biāo)志物仍未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。為了應(yīng)對這一嚴(yán)峻挑戰(zhàn),中國衰老標(biāo)志物聯(lián)合體(Aging Biomarker Consortium, ABC)根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道和國內(nèi)外同行研究基礎(chǔ),結(jié)合循證醫(yī)學(xué)證據(jù)和專家意見形成專家共識(shí),從功能、影像及體液三個(gè)維度推薦可反映肝臟衰老的生物標(biāo)志物,以期評(píng)估個(gè)體肝臟衰老程度(現(xiàn)在有多老)、肝臟衰老速度(衰老有多快)和預(yù)測肝臟衰老相關(guān)疾病風(fēng)險(xiǎn)(距離疾病有多遠(yuǎn))等重大臨床問題。
每個(gè)維度都推薦了與肝臟年齡高度相關(guān)的標(biāo)志物,如反映肝臟膽固醇代謝和凝血功能,肝臟脂肪變性和肝臟血流量等的生物標(biāo)志物。本專家共識(shí)旨在尋找可測量、敏感、可靠和特異的肝臟衰老標(biāo)志物,為評(píng)估肝臟衰老程度和延緩衰老干預(yù)措施功效,預(yù)防和治療年齡相關(guān)疾病,提升老年人群健康壽命,助力 “健康老齡化”方案的制定奠定基礎(chǔ)。近日,該專家共識(shí)以“A biomarker framework for liver aging: the Aging Biomarker Consortium consensus statement”為題發(fā)表于Life Medicine。
一、肝臟衰老評(píng)估的目的和意義
衰老是指機(jī)體、組織或者細(xì)胞逐漸老化退行的病理生理過程或者狀態(tài),進(jìn)而導(dǎo)致功能受損和死亡風(fēng)險(xiǎn)增加。在衰老過程中,肝臟似乎是人體內(nèi)唯一能夠抵抗衰老進(jìn)程的器官。一項(xiàng)利用放射性碳(14C)測定肝臟年齡的研究發(fā)現(xiàn),肝細(xì)胞的自我更新貫穿整個(gè)生命周期且無論供者處在什么實(shí)際年齡,肝臟的基因組14C年齡平均只保持在三歲以下,提示肝臟是體內(nèi)相對不容易衰老且時(shí)常保持 “年輕”的器官。這種現(xiàn)象提示準(zhǔn)確評(píng)估肝臟的真實(shí)年齡具有重要的科學(xué)和臨床意義。盡管已經(jīng)積累了大量的生物學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)的數(shù)據(jù),但我們?nèi)匀蝗狈Ω闻K衰老生物標(biāo)志物的系統(tǒng)闡述。為此,確定和總結(jié)特異的、敏感的、可用的肝臟衰老生物標(biāo)志物,是評(píng)估肝臟衰老程度以及評(píng)估延緩衰老干預(yù)措施功效的前提和基礎(chǔ),也是當(dāng)前肝臟衰老研究領(lǐng)域亟待統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。
肝臟主要負(fù)責(zé)營養(yǎng)物質(zhì)代謝、多種蛋白質(zhì)的合成和分泌、有毒物質(zhì)分解等,在機(jī)體代謝穩(wěn)態(tài)中起著舉足輕重的作用。隨著年齡的增長,肝臟血流量減少、肝細(xì)胞再生能力減弱、多倍體肝細(xì)胞增多、免疫炎癥及纖維沉積增多、以及肝臟代謝能力減退。肝臟衰老會(huì)引起肝臟處理免疫應(yīng)激反應(yīng)及應(yīng)對侵害的能力減弱,不僅增加脂肪肝、肝硬化及肝癌等多種肝臟疾病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn),還是移植物原發(fā)性無功能的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。
肝臟也是體內(nèi)重要的內(nèi)分泌器官,其合成分泌的多種因子通過血液流經(jīng)全身,可以向遠(yuǎn)處組織發(fā)出信號(hào)并與遠(yuǎn)處組織溝通,系統(tǒng)地影響著機(jī)體組織器官的生理狀態(tài)和功能。已有多項(xiàng)研究表明,肝臟衍生的因子(肝因子),在調(diào)節(jié)骨骼、神經(jīng)系統(tǒng)、心臟及脂肪組織等的能量穩(wěn)態(tài)和生理功能方面發(fā)揮了重要作用。因此,肝臟作為代謝穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)器,保障著機(jī)體的正常運(yùn)行,肝臟的衰老是引起人體其他器官系統(tǒng)疾病的重要因素。近年來,人口老齡化逐漸成為日益嚴(yán)重的社會(huì)問題。2019年數(shù)據(jù)顯示,我國居民人均預(yù)期壽命達(dá)到77.3歲,而人均健康預(yù)期壽命僅為68.7歲。如何延長健康預(yù)期壽命是老齡科學(xué)領(lǐng)域(包括基礎(chǔ)與臨床)面臨的巨大挑戰(zhàn)。因此,尋找可測量、敏感、可靠和特異的肝臟衰老標(biāo)志物,對于評(píng)估肝臟衰老程度和延緩衰老干預(yù)措施功效,預(yù)防和治療年齡相關(guān)疾病,提升老年人群健康壽命,助力 “健康老齡化”方案的制定具有重要作用。
2023 年 9 月 3 日,中國衰老標(biāo)志物聯(lián)合體(Aging Biomarker Consortium, ABC)召集肝臟衰老相關(guān)領(lǐng)域?qū)<以诰┱匍_學(xué)術(shù)研討會(huì),根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道和國內(nèi)外同行研究基礎(chǔ),結(jié)合循證醫(yī)學(xué)證據(jù)和專家意見形成專家共識(shí),從功能、影像及體液三個(gè)維度推薦可反映肝臟衰老的生物標(biāo)志物,以期評(píng)估個(gè)體肝臟衰老程度(現(xiàn)在有多老)、肝臟衰老速度(衰老有多快)和預(yù)測肝臟衰老相關(guān)疾病風(fēng)險(xiǎn)(距離疾病有多遠(yuǎn))等重大臨床問題。
二、標(biāo)志物推薦方法學(xué)
本共識(shí)對推薦級(jí)別和證據(jù)水平的表述沿用國際通用的方式,見表1。
表1證據(jù)水平和推薦級(jí)別的分類及定義
圖片
三、肝臟衰老生物標(biāo)志物的分類及臨床應(yīng)用
肝臟衰老涉及分子、細(xì)胞、器官、整體和群體等多維度、多尺度的改變。肝臟衰老標(biāo)志物則是指能夠準(zhǔn)確反映“生理年齡”、“肝臟結(jié)構(gòu)”、“肝臟功能”的生物標(biāo)志物,可以用來判斷肝臟衰老程度、評(píng)估衰老干預(yù)效果。肝臟作為機(jī)體內(nèi)重要的高代謝率器官,具有獨(dú)特的衰老特性,在病理和非病理狀態(tài)下,呈現(xiàn)的衰老速率是截然不同的。因此,在發(fā)現(xiàn)和篩選肝臟生理性衰老相關(guān)生物標(biāo)志物時(shí)可能會(huì)面臨較大困難,需要大樣本的臨床研究驗(yàn)證并且需要慎重解讀結(jié)果,要與肝臟的多種病理狀態(tài)以及病理狀態(tài)誘發(fā)的肝臟衰老區(qū)分開來。
考慮到臨床操作的可行性和便捷性,本共識(shí)從肝臟功能、影像和體液三個(gè)維度篩選肝臟衰老標(biāo)志物,以供臨床工作和基礎(chǔ)研究參考。
(一)功能標(biāo)志物
肝臟在機(jī)體的代謝穩(wěn)態(tài)中起著核心作用,主要負(fù)責(zé)脂質(zhì)、碳水化合物、維生素等營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、存儲(chǔ)和再分配。肝臟也是主要的解毒器官,擁有強(qiáng)勁的增殖的能力以及應(yīng)對毒性損傷和感染的能力。隨著年齡的增長,再生和代謝等能力的損傷可以從不同角度反映出肝臟功能的衰老程度。
1. 再生速率降低
哺乳動(dòng)物健康肝臟組織在損傷后具有強(qiáng)大的再生能力。在部分肝臟切除或受到化學(xué)損傷后,以肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞為主的肝臟細(xì)胞會(huì)通過體積增大、分裂增殖等方式再生,以恢復(fù)正常的肝臟功能。肝臟功能隨著年齡增加最顯著的變化是再生能力的逐漸降低。一項(xiàng)針對肝癌患者肝臟切除手術(shù)后再生水平的臨床研究顯示,肝臟切除手術(shù)后1周,肝臟的再生水平與年齡呈顯著負(fù)相關(guān),并且在大于65歲老年患者的肝臟中檢測到p16水平的升高和肝細(xì)胞生長因子(Hepatocyte growth factor, HGF)及其受體間充質(zhì)上皮轉(zhuǎn)換因子(Mesenchymal-epithelial transition factor, c-MET)表達(dá)下調(diào)。雖然多數(shù)臨床研究顯示,在肝臟部分切除手術(shù)后,老年患者再生肝臟體積的變化和年輕患者沒有顯著差異。
但是這些評(píng)估大多發(fā)生在術(shù)后1個(gè)月以上,此時(shí)肝臟再生已基本完成。此外,特別需要指出的是,由于需要最大程度保存肝臟功能,手術(shù)切除肝臟的比例需控制在相當(dāng)小的比例,這些原因?qū)?dǎo)致多數(shù)研究的評(píng)估結(jié)果無法準(zhǔn)確反映衰老肝臟在更大損傷情況下的再生速率的變化。衰老肝臟切除后再生速率降低在嚙齒類動(dòng)物70%肝臟切除模型中得到了充分證明,其細(xì)胞增殖相關(guān)蛋白的表達(dá)顯著滯后和降低。
肝移植的臨床結(jié)果也部分取決于肝臟再生潛力。針對美國移植受者科學(xué)登記處(Scientific Registry of Transplant Recipients)和歐洲Eurotransplant肝臟移植數(shù)據(jù)的研究分析顯示,供體年齡是影響肝臟移植失敗的主要原因之一。針對299例肝臟活體移植的分析發(fā)現(xiàn),在肝移植手術(shù)后1個(gè)月和3個(gè)月,老年供體肝臟再生的體積顯著小于年輕供體肝臟的體積。
肝再生能力的下降可能與老年人群肝細(xì)胞多倍體的增加密切相關(guān)。大部分肝細(xì)胞在年輕成人中是二倍體,占肝細(xì)胞總量的85~94%;而多倍體肝細(xì)胞的積累非常緩慢,直到50歲以后才出現(xiàn)比例升高,可達(dá)27~42% 。與人類類似,24月齡鼠的肝細(xì)胞多倍體化程度比3周齡鼠增加了三倍以上,達(dá)到30~34% 。衰老小鼠的多倍體肝細(xì)胞具有較低的增殖能力,并且更顯著地表達(dá)了衰老標(biāo)志物如p16、p21和p53。
除此之外,一些研究也報(bào)道衰老肝臟再生水平降低可能和肝細(xì)胞氧化應(yīng)激、脂肪變性、凋亡增加以及對生長因子刺激不敏感等原因相關(guān)。上述結(jié)果表明,肝臟的再生速率能夠反映肝臟衰老狀況,但是由于缺少高效無害的臨床檢測方法,故暫不作推薦。
2. 藥物代謝受損
藥物的肝臟代謝清除率取決于底物向肝細(xì)胞內(nèi)藥物代謝酶的遞送速度以及這些藥物代謝酶的內(nèi)在代謝能力。藥物輸送到肝細(xì)胞取決于許多關(guān)鍵因素,包括肝臟血流量、藥物與血漿蛋白的結(jié)合、以及藥物通過肝竇內(nèi)皮細(xì)胞向竇周隙的分布或轉(zhuǎn)移等。
對于高清除率藥物(肝臟提取率大于0.7),藥物的肝臟清除率近似等于肝臟的血流量。多種具有高肝清除率的藥物已被證明在老年人中具有較低的肝清除率。肝臟的體積和血流量隨著年齡增長顯著降低,可能是老年人中高清除率藥物的肝清除率降低的重要原因。
對于低清除率藥物(肝臟提取率小于0.3),藥物的清除率近似等于藥物的血漿未結(jié)合比例×肝臟內(nèi)在清除率。肝臟的內(nèi)在清除率主要取決于細(xì)胞內(nèi)藥物代謝酶的含量和活性。目前針對藥物代謝酶與衰老的研究主要集中在衰老對以細(xì)胞色素酶為主的Ⅰ相藥物代謝酶介導(dǎo)的肝清除率的影響。衰老對藥物的Ⅱ相代謝沒有顯著影響。
一項(xiàng)針對226例受試者的肝臟組織活檢樣本的研究發(fā)現(xiàn),細(xì)胞色素酶P450含量在40歲以后以每年大約0.07 nmol/g肝臟重量的速率降低。然而,也有一些研究報(bào)道衰老肝臟藥物代謝酶的活性和含量沒有顯著變化,僅有部分細(xì)胞色素酶的活性與年齡相關(guān)。針對低清除率藥物的相關(guān)研究顯示,不同種類藥物的肝臟清除率在衰老肝臟中出現(xiàn)不同變化。
衰老的肝臟出現(xiàn)肝竇內(nèi)皮增厚、內(nèi)吞容量降低、竇周基底膜沉積等特征的假毛細(xì)血管化現(xiàn)象。假毛細(xì)血管化導(dǎo)致血液和肝細(xì)胞之間的底物轉(zhuǎn)移減少,尤其是在中央小葉區(qū)域。這些變化也有可能降低與大分子蛋白和脂質(zhì)體相關(guān)治療藥物的肝臟攝取和清除能力。以上結(jié)果表明肝臟衰老后藥物的代謝能力明顯受損,可以作為肝臟衰老的標(biāo)志物。
3. 營養(yǎng)代謝失調(diào)
3.1 脂代謝
肝臟在營養(yǎng)代謝穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用。隨著年齡的增長,生理性的肝臟脂質(zhì)積累增加,導(dǎo)致老年人脂肪肝的患病率增高。根據(jù)不同的人群隊(duì)列分析顯示,老年人脂肪肝患病率高達(dá)35%~51.4%。然而,在老年人群中脂肪肝患病率卻隨著年齡的增加而呈下降趨勢。這可能與肝脂肪變性逐漸進(jìn)展為肝纖維化相關(guān)。肝臟整體的脂質(zhì)代謝(Lipid Metabolism,LM)異常一定程度反映肝臟衰老狀況,可以考慮作為肝臟功能衰老的潛在標(biāo)志物。
肝臟中慢性積累的脂質(zhì)以甘油三酯(Triglyceride,TG)為主。肝臟的TG代謝與血脂水平、肝臟脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)、脂肪酸從頭合成以及肝臟脂質(zhì)輸出有關(guān)。血液TG水平隨著年齡的增長而升高。然而,目前尚不清楚肝臟對脂肪酸的攝取能力是否會(huì)受年齡的影響。研究發(fā)現(xiàn)大鼠肝臟的脂肪酸結(jié)合蛋白FABP1水平隨年齡增長而降低,然而在小鼠肝臟中觀察到促進(jìn)長鏈脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)的CD36和SLC27A2水平隨著年齡增長而升高。
一項(xiàng)納入102例年輕受試者(22-25歲)和170例老年受試者(62-65歲)的研究發(fā)現(xiàn),主要由脂肪細(xì)胞分泌的脂肪酸結(jié)合蛋白FABP4,在老年受試者血漿中顯著上調(diào)。敲除衰老小鼠的Fabp4基因可以顯著改善肝臟衰老相關(guān)的代謝紊亂。在衰老肝臟中也檢測到脂肪酸從頭合成的變化。動(dòng)物試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),甾醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1(Sterol regulatory element-binding protein, SREBP1)和碳水化合物響應(yīng)性元件結(jié)合蛋白(Carbohydrate-responsive element-binding protein, ChREBP)很可能參與促進(jìn)了衰老肝臟脂肪酸的從頭合成。脂肪酸氧化也是肝臟TG代謝的重要組成部分。
誘導(dǎo)小鼠肝細(xì)胞衰老可以促進(jìn)其肝臟脂質(zhì)堆積。這可能與肝細(xì)胞衰老導(dǎo)致線粒體功能障礙并降低脂肪酸氧化能力有關(guān)。肝臟TG的代謝能力在衰老肝臟中發(fā)生了顯著改變,但研究多局限于動(dòng)物模型中,人群研究數(shù)據(jù)較少。
膽固醇代謝變化是受年齡影響最顯著也是目前研究最透徹的一種脂質(zhì)改變。機(jī)體的膽固醇穩(wěn)態(tài)通過膽固醇的攝入、吸收、合成和排泄之間的平衡來實(shí)現(xiàn)。人體所需的膽固醇通過飲食攝入和內(nèi)源性合成獲得。在嚙齒類動(dòng)物模型中發(fā)現(xiàn),膽固醇的吸收率隨著年齡的增長而增加。
內(nèi)源性合成是人體獲取膽固醇的主要途徑。肝臟是負(fù)責(zé)合成和清除體內(nèi)多余膽固醇的主要器官。在動(dòng)物模型中證實(shí),肝臟膽固醇濃度隨年齡增長而增加。SREBP是膽固醇合成的重要因子。研究發(fā)現(xiàn),衰老食蟹猴肝臟的膽固醇合成基因SREBP2表達(dá)顯著升高;同時(shí),在人原代肝細(xì)胞中過表達(dá)SREBP2可以導(dǎo)致細(xì)胞衰老加速。與此一致的是,對五名年齡在66歲以上的老年人和六名年齡在47歲以下的年輕成人的肝臟進(jìn)行蛋白質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn),與年輕人相比,老年人的肝臟中膽固醇合成酶DHCR24的表達(dá)水平更高。
膽固醇在血液中常以脂蛋白的形式存在。肝臟中合成的膽固醇部分以高密度脂蛋白(High-density lipoprotein, HDL)和極低密度脂蛋白(Very-low-density lipoprotein, VLDL)的組成成分分泌進(jìn)入血漿。VLDL中的TG經(jīng)脂蛋白脂肪酶和肝脂肪酶水解形成低密度脂蛋白(Low-density lipoprotein, LDL)。血漿中LDL是運(yùn)輸內(nèi)源性膽固醇的主要載體。血液低密度脂蛋白膽固醇(LDL-cholesterol, LDL-C)水平隨著年齡的增長而升高。弗雷明漢研究(Framingham Study)的結(jié)果發(fā)現(xiàn),15-19歲男性和女性的受試者血液LDL-C平均水平分別為97.08和100.44 mg/dL,當(dāng)年齡增長至75-79歲時(shí),血液LDL-C水平上升到132.25和156.91 mg/dL。
在正常情況下,血液中65%~70%的LDL通過肝臟的LDL受體(LDL receptor, LDLR)清除。肝臟LDLR的水平隨著年齡的增長而減少,從而降低了LDL-C清除率。此外,Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9 (PCSK9)蛋白可以和LDLR 相互作用,促進(jìn)LDLR的降解,從而抑制LDL的清除。一項(xiàng)納入2719名中國漢族受試者的研究發(fā)現(xiàn),血清PCSK9的水平隨著年齡的增長而上升。這可能也是血液LDL-C和肝臟LDLR水平隨著年齡增長而變化的原因之一。
膽固醇從體內(nèi)清除的主要途徑是在肝臟中轉(zhuǎn)化為膽汁酸。膽汁酸的合成隨著年齡的增長而下降。對23例受試者的肝活檢標(biāo)本研究顯示,老年受試者的膽汁酸合成的限速酶CYP7A1顯著減少,血清中膽汁酸的代謝中間體7α-羥基-4-膽甾烯-3-酮(7α-hydroxy-4-cholesten-3-one,C4)的含量也顯著降低。據(jù)估計(jì),每過10年,機(jī)體每天轉(zhuǎn)化為膽汁酸的膽固醇減少60 mg左右。鑒于衰老肝臟的膽固醇的合成、分泌和清除都發(fā)生顯著變化,可推薦肝臟膽固醇代謝能力作為肝臟功能衰老的標(biāo)志物。
3.2 糖代謝
肝臟是葡萄糖的主要代謝器官。在非進(jìn)食狀態(tài),肝臟提供了機(jī)體循環(huán)中90%~95%的葡萄糖。隨著年齡的增長,機(jī)體的葡萄糖調(diào)節(jié)能力逐漸降低。巴爾的摩老齡化縱向研究(Baltimore Longitudinal Study of Aging)對2777例健康受試者口服葡萄糖耐量測試結(jié)果發(fā)現(xiàn),年齡越大,機(jī)體的葡萄糖耐受程度越低。歐洲胰島素抵抗研究組(European Group for the Study of Insulin Resistance)使用高胰島素-正葡萄糖鉗夾技術(shù)檢測了344名非糖尿病受試者的肝臟葡萄糖輸出量。結(jié)果顯示,隨著年齡的增長,肝臟的內(nèi)源性葡萄糖輸出量以每年1.1 ± 0.7 μmol /min的速率降低。
但是內(nèi)源性葡萄糖輸出量和年齡沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著相關(guān)性。以上研究數(shù)據(jù)使用體重指數(shù)校準(zhǔn)后,年齡對葡萄糖代謝的影響程度大幅降低?,F(xiàn)有的多數(shù)研究認(rèn)為,相比年齡,體重、運(yùn)動(dòng)和飲食等因素對葡萄糖代謝的影響更為顯著。因此肝臟的葡萄糖代謝水平暫不推薦作為肝臟衰老的功能標(biāo)志物。
4. 肝臟相關(guān)凝血功能失衡
肝臟在凝血途徑中起著重要作用。衰老與凝血因子水平升高和抗凝因子減少有關(guān)。大多數(shù)凝血因子都是由肝臟合成。在健康人群中,由肝臟合成的凝血因子Ⅰ(纖維蛋白原)、V、Ⅶ和Ⅸ的血漿濃度隨著年齡的增長而增加。血漿纖維蛋白原濃度每十年增加約10 mg/dL。年齡對凝血因子Ⅶ的影響在不同性別中存在差異。老年女性血液中凝血因子Ⅶ的水平的升高幅度比男性更高也更顯著。
肝臟也負(fù)責(zé)抗凝血酶Ⅲ、蛋白C和蛋白S等抗凝血因子的合成。第三次格拉斯哥MONICA研究(Third Glasgow MONICA Survey)的分析顯示,老年男性血液的中位抗凝血酶Ⅲ水平出現(xiàn)下降,而女性抗凝血酶Ⅲ水平在絕經(jīng)后升高,然后隨著年齡增長逐漸降低。肝素輔因子Ⅱ(Heparin cofactor Ⅱ, HCⅡ)是一種主要由肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞合成的抗凝血酶。一項(xiàng)包含306例40-91歲受試者的研究發(fā)現(xiàn),血漿HCⅡ活性隨年齡增長而降低,并且與頸動(dòng)脈粥樣硬化的嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。
可以看出,隨著年齡增長,肝臟分泌的凝血因子逐漸增多,抗凝蛋白逐漸減少,使機(jī)體進(jìn)入高凝狀態(tài)。因此推薦肝臟相關(guān)凝血因子和抗凝血酶水平作為肝臟衰老的功能標(biāo)志物,可以通過直接檢測血液中纖維蛋白原、抗凝血酶Ⅲ等凝血因子和抗凝血酶進(jìn)行評(píng)估。
5. 其他功能標(biāo)志物
5.1 吲哚菁綠
吲哚菁綠(ICG)是一種無毒、低成本的水溶性熒光染料。靜脈給藥后,ICG不參與任何化學(xué)反應(yīng),由肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞攝入后,分泌至膽管和膽汁一起排出。因此血液中ICG的清除主要取決于肝臟的血流量、肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞的代謝和膽汁的排泄能力。目前ICG清除實(shí)驗(yàn)常被用于肝臟儲(chǔ)備功能的評(píng)定和手術(shù)前后肝臟功能動(dòng)態(tài)變化的評(píng)估。
大量的人群研究已經(jīng)表明衰老肝臟的血流量、代謝水平和膽汁酸的分泌都出現(xiàn)顯著改變,因此ICG清除實(shí)驗(yàn)也有可能成為評(píng)估肝臟衰老的重要手段。然而目前尚不清楚衰老與對肝細(xì)胞在ICG的代謝清除能力是否存在相關(guān)性,故推薦ICG作為潛在的肝臟衰老功能標(biāo)志物進(jìn)行研究,在衰老人群隊(duì)列中檢測ICG清除能力作為評(píng)估肝臟衰老的可行性。
5.2 線粒體功能障礙相關(guān)因子
線粒體是細(xì)胞的能量工廠,對于維持肝臟的功能至關(guān)重要。人類和嚙齒動(dòng)物的大量研究表明,衰老會(huì)導(dǎo)致肝臟線粒體功能的障礙。一項(xiàng)針對107例人類正常肝臟樣本的研究發(fā)現(xiàn),50歲以上肝臟樣本中,87%顯示出線粒體呼吸鏈的缺陷,主要表現(xiàn)為復(fù)合物 Ⅳ表達(dá)的缺失。在衰老的大鼠和小鼠肝臟中都檢測到了線粒體呼吸鏈相關(guān)蛋白活性和表達(dá)的降低。在老年大鼠中也觀察到肝臟組織線粒體膜電位的降低和質(zhì)子泄露的增加。
線粒體是內(nèi)源性活性氧(Reactive oxygen species, ROS)的主要來源。與幼年動(dòng)物相比,衰老大鼠肝細(xì)胞中ROS顯著增多,而細(xì)胞中的主要能量分子三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate, ATP)水平顯著減低。衰老大鼠肝臟線粒體表現(xiàn)出線粒體來源的H2O2增加和抗氧化能力的降低。衰老肝臟表現(xiàn)出明顯的線粒體功能障礙,但相關(guān)人群研究數(shù)據(jù)較少,同時(shí)缺乏可靠的臨床檢測手段。因此,線粒體功能障礙相關(guān)因子可以作為潛在的肝臟衰老功能標(biāo)志物進(jìn)行研究。
5.3 microRNA
衰老會(huì)影響microRNA的表達(dá)。對4-33個(gè)月的小鼠肝臟進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn),在衰老小鼠中,顯著上調(diào)的microRNA靶向的基因主要和肝臟的解毒和再生功能相關(guān)。對12例13-87歲的受試者肝臟的活檢樣本分析后發(fā)現(xiàn),大于70歲的受試者肝臟的miR-31-5p、miR-141-3p、miR-200c-3p和miR-886-5p水平顯著升高。miR-31-5p和miR-200c-3p可以靶向谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白GLT1。這可能與衰老肝臟的GLT1下調(diào)和谷氨酰胺代謝異常相關(guān)。衰老肝臟會(huì)影響某些microRNA的表達(dá),但相關(guān)人群研究數(shù)據(jù)較少,同時(shí)缺乏可靠的臨床檢測手段??梢詫iR-31-5p、miR-141-3p、miR-200c-3p和miR-886-5p水平作為潛在的肝臟衰老功能標(biāo)志物進(jìn)行后續(xù)的臨床研究。
5.4 腸道微生物
肝臟和腸道通過門靜脈和膽管形成雙向鏈接。腸道微生物通過對飲食的初步代謝從而影響肝臟對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收。腸道菌群會(huì)隨著年齡的增長發(fā)生顯著變化,同時(shí)腸道通透性也會(huì)隨著年齡的增長而增加。這些變化可能影響肝臟對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,誘導(dǎo)肝臟的炎癥水平,從而加速肝臟衰老。年輕與衰老個(gè)體的肝臟腸道菌群都存在著顯著差異。但針對特定的腸道微生物與肝臟功能衰老方面的研究仍不充分。腸道微生物易受到環(huán)境、遺傳背景和疾病等因素的影響。因此腸道微生物能否作為肝臟衰老的功能標(biāo)志物充滿了不確定性,仍有待進(jìn)一步的探索。
推薦要點(diǎn):
1. 肝臟膽固醇的代謝水平可以反映肝臟衰老的程度??梢酝ㄟ^檢測血液中C4、LDL-C、PCSK9的水平進(jìn)行綜合評(píng)估。(C級(jí)證據(jù),Ⅰ級(jí)推薦)
2. 衰老肝臟合成的部分凝血因子和抗凝血酶水平出現(xiàn)顯著變化。可以通過直接檢測血液中纖維蛋白原、凝血因子Ⅶ、抗凝血酶Ⅲ、HCⅡ等凝血因子和抗凝血酶的水平進(jìn)行綜合評(píng)估。(C級(jí)證據(jù),Ⅰ級(jí)推薦)
3. 肝臟衰老后藥物代謝能力受損。以下具有高肝清除率的藥物已被證明在老年人中具有較低的肝清除率:阿米替林、地昔帕明、地爾硫卓、多舒瑞平、丙咪嗪、拉貝洛爾、左旋多巴、利多卡因、美托洛爾、去甲替林、哌替啶、丙泊酚、普萘洛爾、維拉帕米。如果患者服用相關(guān)藥物,可以考慮檢測服用該藥物后的肝清除率水平進(jìn)行評(píng)估。(C級(jí)證據(jù),Ⅱb級(jí)推薦)
潛在衰老標(biāo)志物:
1. ICG清除實(shí)驗(yàn)是一種潛在的評(píng)估肝臟衰老的方法,因?yàn)樗梢詫Ω闻K儲(chǔ)備功能進(jìn)行臨床評(píng)估,但未來需要進(jìn)一步研究來探索肝臟衰老與肝細(xì)胞ICG清除能力的相關(guān)性。
2. 衰老導(dǎo)致肝臟線粒體功能障礙,但缺乏相關(guān)人群研究數(shù)據(jù)和可靠的臨床檢測方法。因此,與線粒體功能障礙相關(guān)的因素可以被認(rèn)為是肝臟衰老的潛在功能生物標(biāo)志物,有待進(jìn)一步驗(yàn)證。
3. 多種microRNA在老年肝臟中的表達(dá)受到影響,但目前缺乏相關(guān)的人群研究數(shù)據(jù)和可靠的臨床檢測方法來驗(yàn)證這些microRNA與肝臟衰老的關(guān)系。因此,檢測miR-31-5p、miR-141-3p、miR-200c-3p和miR-886-5p的水平可以被認(rèn)為是肝臟衰老的潛在功能生物標(biāo)志物。
4. 腸道菌群隨年齡增長發(fā)生顯著變化,這些變化可能影響肝臟對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收,加速肝臟衰老。然而,關(guān)于腸道菌群如何影響肝臟功能衰老的研究仍然較少。因此,腸道微生物群可作為肝臟衰老的潛在功能生物標(biāo)志物,但仍需要進(jìn)一步探索。
(二)影像標(biāo)志物
與肝臟衰老相關(guān)的影像學(xué)研究較少?,F(xiàn)有的證據(jù)表明,結(jié)構(gòu)影像、功能影像和分子影像標(biāo)志物具有從不同角度反映肝臟衰老的潛力。
1. 結(jié)構(gòu)影像標(biāo)志物
隨著年齡的增加,肝臟體積通常逐漸縮小。據(jù)估計(jì),與40歲以下人群相比較,65歲以上者的肝臟體積將減少25%~35%,因此老年肝臟常呈現(xiàn)萎縮外觀。一項(xiàng)研究納入了65例24-91歲的健康男性,通過灰度超聲測量發(fā)現(xiàn)年齡與肝臟體積顯著負(fù)相關(guān),24歲時(shí)每千克體重的肝臟體積約為23.6 mm3,91歲時(shí)則約為14.0 mm3。肝臟體積除了通過超聲測量外,計(jì)算機(jī)斷層掃描(Computed Tomography,CT)和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)可以進(jìn)行更準(zhǔn)確的測量,且可與人工智能結(jié)合,從而實(shí)現(xiàn)全肝體積和肝臟各段體積的快速自動(dòng)定量?;诟渭?xì)胞去唾液酸糖蛋白受體顯像劑的單光子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像術(shù)(Single-Photon Emission Computed Tomography,SPECT)可以進(jìn)行功能性肝體積測定,Wakabayashi等在72例肝腫瘤患者中,利用99mTc-半乳糖基人血清白蛋白(99mTc-galactosyl-human serum albumin, 99mTc-GSA)進(jìn)行SPECT檢查,發(fā)現(xiàn)功能性肝體積隨年齡增長而減小。
隨著年齡的增加,某些肝臟疾病也更為常見,如肝囊腫、非酒精性脂肪性肝病、酒精性肝病、病毒性肝炎、肝纖維化和肝硬化等,各種結(jié)構(gòu)影像學(xué)技術(shù)可以直觀地顯示肝囊腫等占位性病灶,也容易顯示嚴(yán)重肝纖維化及肝硬化相關(guān)的肝臟形態(tài)學(xué)改變。
2. 功能影像標(biāo)志物
肝臟衰老經(jīng)常伴有肝血流量的減少,可以通過脈沖多普勒超聲(Pulsed-wave Doppler,PW Doppler)或MRI血流定量進(jìn)行表征。一項(xiàng)研究納入了40例正常成人,隨機(jī)分為4個(gè)年齡組(<45歲, 45-60歲, 61-75歲和>75歲),利用PW Doppler測量肝總血流量(門靜脈血流量和肝動(dòng)脈血流量之和),利用肝臟清除D-山梨醇測量功能血流量。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨年齡增長,肝總血流量和功能血流量均下降,尤以>75歲組更明顯(高達(dá)30%)。
肝臟衰老伴肝血流量減少通常為門靜脈血流減少,包括門靜脈流速和流量減少,但門靜脈管徑大小并無顯著改變。在一項(xiàng)利用MRI門靜脈四維定量成像技術(shù)的研究中,受試者為120例30歲以上的健康成人,發(fā)現(xiàn)門靜脈主干流速和流量的峰值出現(xiàn)在43-44歲組,60歲后則顯著下降。
在肝臟衰老中,伴隨著肝臟小動(dòng)脈管壁增厚及管腔狹窄、肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞的假毛細(xì)血管化等表征,肝臟微灌注可能出現(xiàn)改變。擴(kuò)散加權(quán)成像是目前常用的一種MRI功能技術(shù),可定量組織內(nèi)的水分子布朗運(yùn)動(dòng)和微灌注。雖然在一項(xiàng)納入40例健康成人(26-86歲)的研究中,Pasquinelli等發(fā)現(xiàn)肝臟擴(kuò)散加權(quán)成像相關(guān)的各種定量參數(shù),包括表觀擴(kuò)散系數(shù)(Apparent diffusion coefficient,ADC)、灌注分?jǐn)?shù)(Perfusion fraction, PF)、擴(kuò)散系數(shù)(Diffusion, D)和假擴(kuò)散系數(shù)(Pseudodiffusion coefficient, D*),在不同年齡段中并無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。但是,在肝臟體素內(nèi)不相干運(yùn)動(dòng)(Intra-voxel incoherent motion,IVIM)成像中,通過探索低b 值間(b = 0 s/mm2 與b = 2 s/mm2間 ;或b = 0 s/mm2 與b = 10 s/mm2間)的信號(hào)差異,Huang等提出了擴(kuò)散相關(guān)血管密度(Diffusion-derived vessel density,DDVD)這個(gè)標(biāo)志物,可表征肝臟微灌注容積,并發(fā)現(xiàn)在女性中DDVD隨年齡增長而顯著降低。
衰老肝臟的大泡性肝細(xì)胞脂肪變性顯著增加,且經(jīng)常伴隨肝臟鐵過載?;谒蛛x成像技術(shù)(Dixon)和多回波校準(zhǔn)的梯度回波類序列(Gradient Recalled Echo,GRE)已經(jīng)成為肝臟脂肪定量和鐵定量的首選影像學(xué)技術(shù),現(xiàn)已在國內(nèi)推廣使用。該序列可通過一次屏氣采集,同時(shí)獲得全肝的MRI質(zhì)子密度脂肪分?jǐn)?shù)(Proton density fat fraction,PDFF)圖和R2* 圖,通過PDFF圖可直接測量肝臟脂肪含量,而R2* 值(1/T2*)則與肝臟鐵含量呈正相關(guān)。一項(xiàng)大規(guī)模人群研究納入了2561例德國白種人(女性1336例,中位年齡52歲,25%至75%四分位年齡為42歲至62歲),利用1.5T磁共振掃描儀檢測顯示中位PDFF為 3.9%(范圍,0.6%-41.5%);男性中,肝脂肪含量在20-50歲間持續(xù)增加,之后下降;女性中,肝臟脂肪含量40歲前相對平穩(wěn),40-65歲間持續(xù)增加,之后下降。該研究結(jié)果同時(shí)顯示,肝臟中位R2*值為34.4 sec-1(范圍14.0-311.8 sec-1),若以R2* >41sec-1作為鐵過載標(biāo)準(zhǔn),17.4%參與者存在肝臟鐵過載,其中男性鐵過載比例(27.2%)顯著高于女性(9.0%)。
肝臟衰老可能伴有肝纖維化,即細(xì)胞外基質(zhì)(膠原、糖蛋白和蛋白多糖等)的彌漫性過度沉積與異常分布。常規(guī)超聲、CT、MRI 對于肝纖維化并無特征性發(fā)現(xiàn),難以發(fā)現(xiàn)早期肝纖維化,因此無法用于監(jiān)測肝臟衰老相關(guān)纖維化。超聲瞬時(shí)彈性成像和磁共振彈性成像(Magnetic resonance elastography,MRE)是無創(chuàng)診斷和評(píng)估肝纖維化較有前景的方法,可幫助發(fā)現(xiàn)肝纖維化,且有利于肝纖維化分期,如MRE診斷慢性肝炎肝纖維化≥F1、≥F2、≥F3和F4期的受試者工作特性曲線下面積分別為0.84、0.88、0.93和0.92,但是MRE目前僅用于臨床科研且可及性差。據(jù)報(bào)道,MRI的三維自旋晶格弛豫(Longitudinal relaxation time in the rotating frame,T1ρ)成像可較好地反映早期肝纖維化,T1ρ延長是膠原纖維沉積的敏感標(biāo)志物,在實(shí)驗(yàn)小鼠中可區(qū)分無肝纖維化與F1期纖維化,不過該技術(shù)尚未能進(jìn)行商業(yè)應(yīng)用。
3. 分子影像標(biāo)志物
在肝臟18F-FDG PET檢查中,隨著年齡的增長,肝臟的最大標(biāo)準(zhǔn)攝取值(Standard uptake value, SUV)和平均SUV均隨之增高。一項(xiàng)納入2526例18F-FDG PET檢查的研究中,在20歲之后肝臟的最大SUV和平均SUV隨年齡增長而持續(xù)緩慢增高,在20歲之前則隨年齡增長而快速增高。另一項(xiàng)研究也證實(shí),成人肝臟代謝活性隨年齡增長而增高,兩者之間呈正相關(guān)(r = 0.4434, P = 0.0029),但肝臟代謝體積(定義為肝體積乘以平均SUV)并不隨年齡增加而顯著變化。
推薦要點(diǎn):
1. 肝臟脂肪變性程度可作為衰老肝臟脂肪變性的影像標(biāo)志物??梢酝ㄟ^MRI-PDFF進(jìn)行評(píng)估。(A級(jí)證據(jù),Ⅱa級(jí)推薦)
2. 肝臟相對體積可作為評(píng)估肝臟衰老的影像標(biāo)志物,體積縮小程度可以幫助預(yù)測肝臟衰老狀態(tài)。臨床上可通過肝臟CT或MRI檢查,并結(jié)合人工智能技術(shù)進(jìn)行自動(dòng)快速評(píng)估。(C級(jí)證據(jù),Ⅱa級(jí)推薦)
3. 肝臟血流量可作為評(píng)估肝臟衰老的影像標(biāo)志物,血流量減少可以幫助預(yù)測肝臟衰老狀態(tài)。臨床上可通過PW Doppler或MRI進(jìn)行評(píng)估。(C級(jí)證據(jù),IIa級(jí)推薦)
三)體液標(biāo)志物
血液、尿液和膽汁等體液中的成分,由于其非侵入性或微創(chuàng)性、高敏感性以及易于準(zhǔn)確測量的特點(diǎn),成為評(píng)估肝臟衰老不可或缺的生物標(biāo)志物。本共識(shí)旨在推薦肝臟衰老相關(guān)標(biāo)志物,因此對體液標(biāo)志物的尋找策略是篩選體液中的很可能與肝臟衰老水平高度相關(guān)的肝組織細(xì)胞特異性標(biāo)志物。
1. 肝功能相關(guān)標(biāo)志物
1.1 白蛋白
白蛋白是由肝臟合成的人體血漿中最主要的蛋白質(zhì),維持機(jī)體營養(yǎng)與滲透壓,可以反映機(jī)體的營養(yǎng)狀態(tài)和肝臟合成功能。血清白蛋白變化水平在衰老動(dòng)物中的研究結(jié)果并不一致,一項(xiàng)小樣本的正常衰老人群的研究發(fā)現(xiàn)血清白蛋白水平隨年齡增加而輕度降低。由于缺乏更多的臨床證據(jù),血清白蛋白濃度是否可以作為評(píng)估肝臟衰老水平的特異性標(biāo)志物,還需要后續(xù)隊(duì)列研究驗(yàn)證,但可以考慮作為肝衰老候選標(biāo)志物。
1.2 脂質(zhì)
脂質(zhì)包括TG、磷脂和固醇等,主要由肝臟合成。一項(xiàng)小樣本隊(duì)列研究顯示,血清總膽固醇(Total cholesterol,TC)、HDL-C(HDL-cholesterol,HDL-C)以及TG水平隨年齡增長而增加。另有隊(duì)列研究顯示LDL-C在老年群體中的代謝下降了35%,導(dǎo)致了血漿LDL-C水平也隨著年齡升高。血液中的這些脂質(zhì)變化在部分衰老動(dòng)物模型研究中也得到了驗(yàn)證。雖然血液的TC和TG濃度隨著增齡而升高,然而體內(nèi)TG的合成和代謝除了在肝臟進(jìn)行外,小腸和脂肪組織也起到一定作用,而且脂肪在體內(nèi)的分布和儲(chǔ)存以及機(jī)體營養(yǎng)狀態(tài)及生活方式都直接影響血液TG的水平;另外膽固醇除了主要在肝臟合成和代謝外,營養(yǎng)狀態(tài)和腸道的吸收狀態(tài)也直接影響血液TC水平。
因此,特定脂質(zhì)類型改變是否可以作為評(píng)估肝衰老水平的特異性標(biāo)志物,仍需后續(xù)隊(duì)列研究明確,但可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液生物標(biāo)志物。此外,臨床研究發(fā)現(xiàn),血清中脂類代謝相關(guān)的酶PCSK9的水平隨著年齡的增長而上升,血清中膽汁酸的代謝中間體C4的含量在老年群體中顯著降低。因此,PCSK9及C4均可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液標(biāo)志物。最后需要注意的是肝臟脂質(zhì)合成與分泌水平還與個(gè)體遺傳背景差異以及肝臟代謝相關(guān)疾病密切相關(guān),為此將特定脂質(zhì)作為預(yù)測肝臟衰老生物標(biāo)志物時(shí)還需要與此類病理狀態(tài)進(jìn)行鑒別。
1.3 載脂蛋白
載脂蛋白(Apolipoprotein)是構(gòu)成血漿脂蛋白的蛋白質(zhì)組分,分為A、B、C、D、E五類,主要由肝臟(部分由小腸)合成,可以與膽固醇或其他脂質(zhì)結(jié)合形成脂蛋白顆粒,從而介導(dǎo)脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)。研究發(fā)現(xiàn),在衰老動(dòng)物肝臟組織和多種人類干細(xì)胞衰老模型中載脂蛋白 E(Apolipoprotein E,APOE)均發(fā)生上調(diào),且過表達(dá)APOE能夠加速人干細(xì)胞(間充質(zhì)祖細(xì)胞)衰老,而CRISPR/Cas9介導(dǎo)的APOE敲除可以延緩人干細(xì)胞衰老,表明APOE的聚積可能是細(xì)胞衰老的新型驅(qū)動(dòng)力。一項(xiàng)國內(nèi)的在浙江省衢州市建立的涵蓋20-66歲中國女性的自然人群隊(duì)列多維度衰老生物學(xué)標(biāo)志物研究發(fā)現(xiàn)血漿中載脂蛋白APOE、APOC4的上調(diào)與年齡增長高度正相關(guān),由于載脂蛋白主要由肝臟合成,因此載脂蛋白的升高可能一定程度指示了人類肝臟衰老的程度,因此可以推薦載脂蛋白APOE、APOC4作為肝臟衰老的體液標(biāo)志物。
1.4 肝酶
肝酶是指肝臟血清學(xué)生化檢查中的丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)、堿性磷酸酶(ALP)、γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶(GGT)等,是反映肝損傷的重要指標(biāo)。在衰老動(dòng)物研究中發(fā)現(xiàn)血清ALT、AST、ALP水平隨著年齡增長而升高。而在一項(xiàng)小樣本(327例)衰老人群隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)血清轉(zhuǎn)氨酶水平(ALT、AST)基本維持正常,ALP、GGT水平則隨著年齡而升高。另一項(xiàng)只針對70歲以上男性衰老人群的稍大樣本隊(duì)列(1673例)研究中發(fā)現(xiàn)ALT水平隨著年齡增長而顯著降低,并且ALT水平的降低與衰弱和生存率降低相關(guān)。由于不同的臨床隊(duì)列研究的結(jié)果不完全一致,肝酶尤其是ALT、ALP、GGT是否可以作為評(píng)估肝衰老水平的特異性標(biāo)志物,還需后續(xù)隊(duì)列研究進(jìn)行明確,但可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液候選生物標(biāo)志物。此外,血清肝酶水平與多種肝臟疾病密切相關(guān)。因此,肝酶作為預(yù)測肝臟衰老生物標(biāo)志物時(shí)還需要與肝病進(jìn)行鑒別。
1.5 C-反應(yīng)蛋白
C-反應(yīng)蛋白(C-reaction protein,CRP)是一種結(jié)構(gòu)為正五聚體的急性時(shí)相蛋白,是炎癥和組織損傷的非特異性標(biāo)志物,由肝細(xì)胞生成。一項(xiàng)大樣本健康老齡化(無明顯心血管疾病,心肌梗死,中風(fēng),二型糖尿病和癌癥)隊(duì)列研究顯示血液CRP水平呈現(xiàn)年齡依賴性的增長,且升高的CRP水平與減少的生存率、較差的身體表現(xiàn)和認(rèn)知能力相關(guān)。另一項(xiàng)包含2944例,年齡在30-79歲之間的健康女性隊(duì)列研究也顯示了CRP水平隨著年齡增長而升高。
此外,一項(xiàng)來自英國的縱向健康老齡化隊(duì)列研究追蹤10年的CRP水平發(fā)現(xiàn),在10年期間經(jīng)歷CRP水平升高的老年人群遭遇不良衰老結(jié)局的風(fēng)險(xiǎn)增加。廣州開展的針對國內(nèi)健康衰老人群的大隊(duì)列研究也提示血清(超敏)CRP水平有望作為健康衰老的指征。由上述多項(xiàng)隊(duì)列研究可以發(fā)現(xiàn)血液CRP水平增高與機(jī)體系統(tǒng)性健康衰老密切相關(guān)。最新在非人靈長類衰老動(dòng)物模型研究中進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)CRP在衰老肝細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄水平也發(fā)生上調(diào),直接提示CRP水平的增高也可反應(yīng)肝臟的衰老,因此可以考慮作為肝臟衰老候選標(biāo)志物,但需要與機(jī)體的感染和損傷相鑒別。
1.6 胰島素樣生長因子1
胰島素樣生長因子 1(Insulin-like growth factor 1,IGF?1)是一種由肝臟分泌的內(nèi)分泌激素,其釋放由生長激素調(diào)控,主要調(diào)節(jié)細(xì)胞生長和合成代謝。出生后IGF-1水平隨著生長激素分泌的增加而升高,兒童期持續(xù)穩(wěn)步上升,青春期前IGF-1水平顯著升高,而多項(xiàng)大隊(duì)列人群研究顯示血清IGF-1水平在20歲后隨著年齡增加而呈現(xiàn)線性下降的趨勢,且在55歲前女性的下降速率比男性更為明顯。盡管血清IGF-1水平與衰老密切相關(guān),但是肝臟IGF-1的分泌受生長激素的顯著調(diào)控,所以在考慮IGF-1作為肝臟衰老標(biāo)志物時(shí)應(yīng)該排除生長激素分泌水平變化的影響且要聯(lián)合其他肝臟衰老標(biāo)志物檢測。
2. 與肝功能無關(guān)的生物標(biāo)志物
2.1 骨橋蛋白
骨橋蛋白(Osteopontin,OPN)是一種糖基化蛋白,廣泛存在于細(xì)胞外基質(zhì)中,多種組織細(xì)胞均可表達(dá),近年來也被認(rèn)為是一種炎癥相關(guān)因子。一項(xiàng)小樣本人群隊(duì)列研究顯示血清OPN水平隨著年齡增長而增加,但這一變化趨勢在不同年齡的非酒精性脂肪性肝病群體中消失,并且衰老動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)研究包括血清以及肝組織中的OPN水平呈現(xiàn)了與衰老人群一致的結(jié)果。
OPN的缺失導(dǎo)致了肝臟對于衰老和衰老相關(guān)肝病的敏感性增加,可以加劇肝臟脂肪變和纖維化,提示OPN是抵抗衰老的保護(hù)性因素。因此,OPN可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液候選生物標(biāo)志物,但是作為評(píng)估肝臟衰老水平的特異性標(biāo)志物還需要后續(xù)更多隊(duì)列研究驗(yàn)證。此外,OPN水平增高還與膽道疾病以及部分炎癥性疾病有關(guān)。因此,OPN作為預(yù)測肝臟衰老生物標(biāo)志物時(shí)還需要與此類疾病進(jìn)行鑒別。
2.2 中腦星型膠質(zhì)細(xì)胞來源的神經(jīng)營養(yǎng)因子
中腦星型膠質(zhì)細(xì)胞來源的神經(jīng)營養(yǎng)因子(Mesencephalic-astrocyte-derived neurotrophic factor,MANF)是一種進(jìn)化上保守的蛋白,機(jī)體多種組織均表達(dá),且可在人體血液中被檢測到,被認(rèn)為與組織損傷修復(fù)和炎癥緩解相關(guān)。一項(xiàng)小樣本的人群隊(duì)列研究顯示血清MANF水平隨著年齡增長而下降。這一趨勢在衰老果蠅組織和衰老小鼠組織(包括肝臟組織)中得到了驗(yàn)證。異體共生小鼠模型研究顯示,年輕小鼠來源的MANF對于老年小鼠肝臟的年輕化是必須的。
此外,衰老相關(guān)的MANF水平降低損害了組織代謝穩(wěn)態(tài),而MANF的系統(tǒng)性補(bǔ)充則可延長果蠅壽命,改善小鼠肝臟衰老相關(guān)代謝紊亂和炎癥,并可阻止飲食誘導(dǎo)的肝脂肪變性,提示MANF作為血液循環(huán)因子在抗衰老及衰老相關(guān)疾病中的潛在作用。因此,MANF可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液候選生物標(biāo)志物,但是機(jī)體多種組織細(xì)胞,比如神經(jīng)細(xì)胞、免疫細(xì)胞、肝細(xì)胞等均可分泌MANF并入血,因此需要與其他肝臟衰老相關(guān)生物標(biāo)志物聯(lián)合使用來特異性評(píng)估肝臟衰老水平。
2.3 殼多糖酶3樣蛋白1
殼多糖酶3樣蛋白1(CHI3L1)又被稱為殼酶蛋白,是一種分泌型糖蛋白,也是一種促炎因子。近年來國內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)血液中的CHI3L1表達(dá)水平可以評(píng)價(jià)肝纖維化的程度,是肝纖維化的新標(biāo)志物。近期國內(nèi)一項(xiàng)基于非人靈長類衰老動(dòng)物模型研究顯示轉(zhuǎn)錄水平的CHI3L1在衰老肝細(xì)胞中特異性上調(diào),與前期基于不同年齡人群血清蛋白質(zhì)組學(xué)發(fā)現(xiàn)的CHI3L1變化趨勢一致。這些結(jié)果提示CHI3L1可以考慮作為肝臟衰老候選標(biāo)志物,并在后續(xù)隊(duì)列研究進(jìn)一步驗(yàn)證,但需要與慢性肝病肝纖維化相鑒別。
2.4 白細(xì)胞DNA甲基化
真核生物中大部分DNA甲基化(DNA methylation,DNAm)發(fā)生在胞嘧啶的5號(hào)位碳上,通過DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT1、DNMT3a和DNMT3b形成CpG二核苷酸。盡管60歲后肝臟的表觀遺傳衰老主要表現(xiàn)為DNA甲基轉(zhuǎn)移酶的下調(diào),即整個(gè)基因組中的DNA甲基化普遍降低,導(dǎo)致通常沉默的基因和其他DNA序列被激活。與肝臟衰老相關(guān)的大部分DNA甲基化改變主要表現(xiàn)在白細(xì)胞的CpG位點(diǎn)上,比如ELOVL2(編碼脂肪酸延伸酶 2)啟動(dòng)子中的cg16867657,在人類肝臟中與衰老密切相關(guān)。盡管目前缺乏充足的臨床證據(jù),還需要后續(xù)隊(duì)列研究來進(jìn)一步明確DNA甲基化是否可以作為肝臟衰老水平的特異性標(biāo)志物,但將白細(xì)胞DNA甲基化作為評(píng)估肝臟衰老的體液候選生物標(biāo)志物是值得考慮的。
2.5 衰老相關(guān)分泌表型分子
衰老相關(guān)分泌表型(Senescence-associated secretory phenotype, SASP)是指細(xì)胞衰老后分泌的促炎性因子。有研究表明衰老肝細(xì)胞和膽管細(xì)胞表達(dá)較高水平的 IL-6、IL-8、TNF-α等,這些促炎因子可以引起肝臟衰老相關(guān)的慢性炎癥反應(yīng)。然而,這些炎性標(biāo)志物無特異性,受炎癥性疾病和多種肝臟疾病的影響較大,不適宜單獨(dú)作為肝臟衰老標(biāo)志物。
2.6 轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白
轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白(即前白蛋白)由肝臟合成,是血中轉(zhuǎn)運(yùn)視黃醇結(jié)合蛋白-維生素A復(fù)合物和甲狀腺素的蛋白。有隊(duì)列研究表明在反映急性肝損傷方面前白蛋白比白蛋白更為敏感,因此后續(xù)可進(jìn)行隊(duì)列研究,驗(yàn)證前白蛋白是否可作為表征肝臟衰老水平的標(biāo)志物。值得注意的是,前白蛋白水平改變還與機(jī)體營養(yǎng)狀態(tài)以及多種原因?qū)е碌母闻K損傷有關(guān)。因此,在將血清前白蛋白水平作為預(yù)測肝臟衰老的生物學(xué)標(biāo)志物時(shí)需注意與個(gè)體營養(yǎng)狀態(tài)和肝臟疾病相鑒別。
推薦要點(diǎn):
1. 血清白蛋白水平可能成為預(yù)測肝臟衰老的體液標(biāo)志物,白蛋白降低提示肝臟衰老可能。(B 級(jí)證據(jù),Ⅱa 級(jí)推薦)
2. 血清TC、HDL-C、LDL-C、TG、PCSK9和C4 ,可能成為預(yù)測肝臟衰老的體液標(biāo)志物,其水平增高提示肝臟衰老可能。(B級(jí)證據(jù),Ⅱa 級(jí)推薦)
3. 血漿載脂蛋白APOE,APOC4可能成為預(yù)測肝臟衰老的體液標(biāo)志物,其水平增高提示肝臟衰老可能。(B級(jí)證據(jù),Ⅱa 級(jí)推薦)
4. 血清ALT、ALP和GGT水平可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液標(biāo)志物,ALT水平降低,ALP和GGT水平增高提示肝臟衰老可能。(B 級(jí)證據(jù),Ⅱa 級(jí)推薦)
5. 血液CRP水平可能成為預(yù)測肝臟衰老的體液標(biāo)志物,其水平增高提示肝臟衰老可能。(B級(jí)證據(jù),Ⅱa 級(jí)推薦)
6. 血清IGF-1水平可能成為預(yù)測肝臟衰老的體液標(biāo)志物,其水平降低提示肝臟衰老可能,但要同時(shí)排除生長激素的變化影響(B級(jí)證據(jù),Ⅱa 級(jí)推薦)
7. 血清 OPN 可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液標(biāo)志物,其水平增高提示肝臟衰老可能,需要后續(xù)隊(duì)列研究進(jìn)行驗(yàn)證。(C 級(jí)證據(jù),Ⅱb 級(jí)推薦)
8. 血清MANF水平可以考慮作為肝臟衰老候選標(biāo)志物,其水平降低提示肝臟衰老可能,需要后續(xù)隊(duì)列研究進(jìn)行驗(yàn)證。(C 級(jí)證據(jù),Ⅱb 級(jí)推薦)
9. 血清CHI3L1水平可以考慮作為肝臟衰老候選標(biāo)志物,其水平升高提示肝臟衰老可能,需要后續(xù)隊(duì)列研究進(jìn)行驗(yàn)證。(C 級(jí)證據(jù),Ⅱb 級(jí)推薦)
10. 白細(xì)胞ELOVL2啟動(dòng)子區(qū)域cg16867657的甲基化水平,可以考慮作為評(píng)估肝臟衰老的體液標(biāo)志物,其水平增高提示肝臟衰老可能,需要后續(xù)隊(duì)列研究進(jìn)行驗(yàn)證。(C 級(jí)證據(jù),Ⅱa 級(jí)推薦)
潛在肝臟衰老標(biāo)志物:
轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白在反映急性肝損傷方面較為敏感,但其與肝臟衰老的關(guān)系尚未闡明。轉(zhuǎn)甲狀腺素蛋白作為潛在的肝臟衰老標(biāo)志物,有待進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證。
四、“肝齡”預(yù)測模型的構(gòu)建
肝臟衰老涉及分子結(jié)果到生理功能全方位的改變,因此準(zhǔn)確評(píng)估肝臟衰老狀態(tài)需要整合多維度、多尺度、多層次的數(shù)據(jù)信息。近年來探索肝臟的生物學(xué)年齡(以下簡稱“肝齡”,Liver Age)方面的相關(guān)研究已取得顯著進(jìn)展。
(一)肝齡評(píng)估模型及肝臟衰老相關(guān)疾病預(yù)測模型
生物學(xué)年齡是根據(jù)正常人體生理學(xué)和解剖學(xué)的發(fā)育狀態(tài)所推斷出來的年齡,能夠準(zhǔn)確反映人體的組織結(jié)構(gòu)和生理功能的實(shí)際狀態(tài),也是引起衰老相關(guān)疾病的根本原因。目前生物學(xué)年齡已被證明優(yōu)于時(shí)序年齡,能夠準(zhǔn)確衡量個(gè)體間衰老的真實(shí)差異,但生物學(xué)年齡的量化方法在衰老研究領(lǐng)域至今未達(dá)成共識(shí)。
上述肝臟衰老標(biāo)志物為精準(zhǔn)評(píng)估肝齡提供了可量化的指標(biāo);反之,肝齡也可為肝臟衰老標(biāo)志物的研究提供標(biāo)準(zhǔn)化評(píng)估體系。此外,肝齡的評(píng)估在肝臟衰老及相關(guān)疾病的機(jī)制與干預(yù)研究方面具有重要意義。肝齡的評(píng)估可以打破肝臟疾病難以及時(shí)預(yù)警的壁壘,為早期識(shí)別病理性肝臟衰老以及為精準(zhǔn)評(píng)價(jià)肝臟衰老相關(guān)疾病的治療效果提供依據(jù)。
機(jī)器學(xué)習(xí)的興起促進(jìn)了“肝齡評(píng)估模型”的研究。肝臟的衰老主要表現(xiàn)在肝臟體積減少、血流量減少,以及肝臟功能下降等方面。當(dāng)前,肝齡的構(gòu)建多基于MRI和肝臟功能的生物學(xué)測量。盡管這些基于影像組學(xué)和肝臟功能數(shù)據(jù)構(gòu)建的“肝齡評(píng)估模型”在基礎(chǔ)和臨床研究中都極具潛力與應(yīng)用價(jià)值,但現(xiàn)有模型尚缺乏基于多中心大樣本量的長期隨訪數(shù)據(jù)的驗(yàn)證與優(yōu)化。
基于模型評(píng)估預(yù)測的肝齡與時(shí)序年齡存在的差異,被稱為“肝齡差(Liver age gap,LAG)”。肝齡差可以反映個(gè)體肝臟是否存在加速衰老或延遲衰老的狀況,為預(yù)測個(gè)體肝臟衰老的發(fā)展速率和預(yù)警肝臟衰老相關(guān)疾病的發(fā)生發(fā)展提供重要參考依據(jù)。隨著年齡的增長,非酒精性脂肪性肝病、酒精性肝病、肝硬化、肝癌等慢性肝病患病率隨著年齡增長而增加。
目前,已有研究發(fā)現(xiàn)肝硬化患者肝齡差可達(dá)4歲以上,但肝臟衰老預(yù)測模型和肝臟衰老相關(guān)疾病預(yù)測模型的構(gòu)建至今尚乏大樣本的長期隨訪研究。此外,當(dāng)前的肝齡預(yù)測尚缺乏特異性的生物標(biāo)志物及計(jì)算模型,難以作為肝臟衰老相關(guān)疾病的獨(dú)立預(yù)測指標(biāo),需結(jié)合疾病特異性標(biāo)志物進(jìn)行綜合分析。
肝臟衰老和功能退化過程涉及分子-細(xì)胞-器官-系統(tǒng)的多層次、多尺度的改變。肝齡差的應(yīng)用對識(shí)別與年齡相關(guān)的肝臟健康問題以及制定預(yù)防肝臟衰老相關(guān)疾病的策略具有重要意義。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能模型在生物醫(yī)學(xué)中的深入應(yīng)用,基于多模態(tài)生物標(biāo)志物的肝齡模型和肝臟疾病預(yù)測模型是實(shí)現(xiàn)對肝臟衰老及相關(guān)疾病提供科學(xué)評(píng)估與預(yù)警的有效方法,也是未來的研究方向。
五、未來工作規(guī)劃及展望
(一)重點(diǎn)推薦的肝臟衰老生物標(biāo)志物
根據(jù)專家討論,從肝臟功能、影像和體液三個(gè)維度推薦以下16項(xiàng)肝臟衰老標(biāo)志物(表 2),未來在不同年齡段隊(duì)列中進(jìn)行重點(diǎn)驗(yàn)證。
表2 重點(diǎn)推薦的肝臟衰老生物標(biāo)志物
圖片
(二)我國肝臟衰老生物標(biāo)志物研究的工作線路圖
(1)建立全國多中心衰老隊(duì)列:發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證肝臟衰老生物標(biāo)志物,建立檢測技術(shù)及方法,確定我國人群的肝臟衰老標(biāo)志物的參考值;預(yù)測肝臟衰老的年齡“拐點(diǎn)”,明確肝臟衰老及衰老相關(guān)肝臟疾病的個(gè)性化干預(yù)時(shí)間窗。
(2)利用人工智能計(jì)算建立肝臟衰老評(píng)估模型以及肝臟衰老相關(guān)疾病預(yù)測模型。
(3)推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研深度融合,促進(jìn)科研成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化。肝臟衰老生物標(biāo)志物體系的建立將有助于推動(dòng)衰老相關(guān)肝臟疾病的臨床和基礎(chǔ)研究,最終提高我國老年人群的健康水平。
附:參加討論專家(按姓氏拼音排列)
陳彥好(中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所)、丁秋蓉(中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所)、董家鴻(清華大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院)、范建高(上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬新華醫(yī)院)、高強(qiáng)(復(fù)旦大學(xué))、管又飛(大連醫(yī)科大學(xué))、何金汗(四川大學(xué)華西醫(yī)院)、何志穎(同濟(jì)大學(xué)附屬東方醫(yī)院再生醫(yī)學(xué)研究所)、侯云龍(絡(luò)病理論創(chuàng)新轉(zhuǎn)化全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室)、黃鵬羽(中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院)、蔣萌萌(中國科學(xué)院動(dòng)物研究所)、鞠振宇(暨南大學(xué))、黎健(北京醫(yī)院)、李林宸(北京清華長庚醫(yī)院)、劉光慧(中國科學(xué)院動(dòng)物研究所)、劉幼碩(中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院)、盧倩(北京清華長庚醫(yī)院)、裴鋼(同濟(jì)大學(xué))、曲靜(北京干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)研究院)、阮雄中(重慶醫(yī)科大學(xué))、唐蔚青(北京醫(yī)院)、王琳(空軍軍醫(yī)大學(xué)西京醫(yī)院)、王璇(北京清華長庚醫(yī)院)、王延江(第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院)、王韞芳(北京清華長庚醫(yī)院)、魏來(北京清華長庚醫(yī)院)、楊吉春(北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部)、張維綺(中國科學(xué)院北京基因組研究所)、鄭卓肇(北京清華長庚醫(yī)院)
全文鏈接:https://doi.org/10.1093/lifemedi/lnae004