1. 补剂使用现状与肝脏健康的关联背景
在过去的二十年里,全球范围内膳食补剂(Dietary Supplements, DS)的使用呈持续增长态势。尤其在COVID-19大流行期间,公众对免疫系统增强和疾病预防的需求激增,进一步推动了补剂市场的扩大,尽管其功效缺乏足够的科学证据支持 1。膳食补剂涵盖了维生素、矿物质以及其他多种成分,如益生菌、肌酸、氨基酸、草药提取物等。在美国,约50%的普通民众和高达70%的军人定期使用膳食补剂 23。在儿童和青少年群体中,膳食补剂的使用也普遍存在,且非维生素/非矿物质类补剂(如ω-3多不饱和脂肪酸)的使用比例显著增加 4。
肝脏作为人体重要的代谢器官,在膳食补剂的吸收、转化、储存和排泄过程中扮演着核心角色。几乎所有摄入的物质,包括膳食补剂的活性成分及其代谢产物,都需要经过肝脏的处理。因此,肝脏的健康状况直接关系到身体对这些外源性物质的耐受性和处理能力。随着补剂使用率的不断上升,一个核心问题日益凸显:这些广泛使用的维生素、矿物质及其他补剂,在何种情况下会增加肝脏负担,甚至引发肝功能异常?虽然许多补剂在适量摄入时被认为是安全的,甚至有益于健康,但过量使用、不当搭配或在特定个体(如肝病患者)中的使用,可能会对肝脏造成潜在的损伤,引发药物性肝损伤(DILI),其中草药和膳食补剂(HDS)已成为非对乙酰氨基酚DILI的重要诱因 567。因此,深入探讨补剂对肝脏功能的影响机制,评估其潜在风险,对于指导公众合理使用补剂,维护肝脏健康具有重要意义。
2. 肝脏对补剂的代谢与调控机制
肝脏是人体处理各种内源性和外源性物质(包括膳食补剂)的核心器官,其复杂的代谢和调控机制确保了身体的稳态。对补剂而言,肝脏主要通过吸收、转化、储存和排泄等环节发挥作用,其中肝酶系统、胆汁分泌及解毒通路扮演着关键角色。
吸收与首过代谢: 大多数口服的补剂成分,在胃肠道吸收后,会通过门静脉系统首先进入肝脏。这一过程称为“首过代谢”,肝脏在此阶段就开始对补剂进行初步处理。例如,脂溶性维生素(如维生素A、D、E、K)的吸收需要胆汁酸的参与,在小肠内形成胶束后被吸收,随后与乳糜微粒结合进入淋巴系统,最终通过血液循环抵达肝脏。水溶性维生素则主要通过肠道细胞的主动或被动转运吸收,直接进入门静脉系统。
转化与代谢: 肝脏是主要的代谢场所,通过一系列生物转化反应对补剂进行处理。这主要依赖于肝细胞内的多种酶系统。
- 细胞色素P450(CYP)酶系统: 这是肝脏最重要的药物代谢酶系统之一,对许多补剂(尤其是草药提取物中的植物化学成分)的生物转化至关重要 8。CYP酶家族,特别是CYP3A4、CYP2D6、CYP1A2和CYP2C8等亚型,负责氧化、还原和水解反应,将脂溶性物质转化为更易排泄的水溶性代谢产物 8。例如,一些草药补剂的成分可能诱导或抑制CYP酶的活性,从而影响其他药物或补剂的代谢,甚至产生毒性代谢产物 910。
- 其他代谢酶: 除了CYP酶,肝脏还含有葡糖醛酸转移酶(UGT)、磺基转移酶等II相酶,通过与补剂成分结合(如葡糖醛酸化、硫酸酯化)进一步提高其水溶性,促进排泄 11。这些酶在解毒过程中发挥关键作用。
储存: 肝脏是多种营养素的重要储存库。例如,脂溶性维生素(尤其是维生素A和D)可以大量储存在肝脏中 12。当膳食摄入不足时,肝脏会释放储存的维生素以维持生理功能;但当摄入过量时,这些脂溶性维生素可能在肝脏中蓄积,导致毒性。例如,维生素A主要储存在肝星状细胞中。矿物质如铁、铜等也以特定形式储存于肝脏。
胆汁分泌与排泄: 胆汁是肝脏产生的一种重要消化液,也参与补剂及其代谢产物的排泄。胆汁酸是胆固醇代谢的终产物,通过胆汁分泌,促进脂质和脂溶性维生素的吸收,并清除肝脏中的脂溶性代谢产物和外源性物质 1314。一些补剂成分或其代谢产物通过胆汁排泄进入肠道,最终随粪便排出体外。胆汁淤积性肝病可能导致脂溶性维生素吸收障碍 121415。
解毒通路: 肝脏具备强大的解毒能力,能够中和有害物质。通过I相(氧化、还原、水解)和II相(结合反应)代谢,肝脏将有毒物质转化为无毒或低毒、易于排泄的形式。这一过程的效率和平衡对肝脏健康至关重要。补剂的过量摄入或某些成分的潜在毒性,可能超出肝脏的解毒能力,导致活性氧自由基生成增加、线粒体功能障碍或直接细胞损伤,从而引发肝功能异常。例如,抗氧化剂硒(以硒蛋氨酸形式补充)已被证明可以减轻氟化物诱导的肝细胞凋亡和炎症反应 16。然而,肝脏对毒素的过度负担,可能导致氧化应激和炎症反应,进而引发肝损伤。
3. 不同类型补剂对肝脏的潜在影响分析
3.1 维生素类补剂
维生素是维持生命活动和身体健康不可或缺的微量有机物。根据其溶解性,维生素可分为脂溶性维生素(A、D、E、K)和水溶性维生素(B族、C)。尽管适量补充维生素对健康有益,但过量摄入,特别是脂溶性维生素,由于其在体内易于蓄积的特性,可能对肝脏造成潜在负担,甚至引发肝损伤。水溶性维生素通常更容易随尿液排出,但高剂量下仍可能对肝脏代谢带来挑战。
3.1.1 脂溶性维生素(A、D、E、K)
脂溶性维生素的特点是可在脂肪组织和肝脏中储存,因此过量摄入易导致蓄积中毒。
维生素A: 维生素A主要以视黄醇酯的形式储存在肝脏的肝星状细胞(Hepatic Stellate Cells, HSCs)中。正常情况下,HSCs储存的维生素A有助于维持肝脏稳态。然而,长期或急性过量摄入维生素A(通常超过推荐剂量的10倍以上),会导致HSCs过度活化并储存大量维生素A。临床案例显示,过量维生素A中毒可表现为非特异性症状,如皮肤干燥、脱发、食欲不振等,严重时可导致肝功能异常,包括血清转氨酶(ALT、AST)升高、碱性磷酸酶(ALP)升高,甚至肝脾肿大、门静脉高压和肝硬化 17。例如,有报告指出,一名患有21-三体综合征的儿童在接受维生素A衍生物阿维A治疗皮肤病后,出现了肝酶升高,最终因肝毒性而停止治疗 17。这表明在特定情况下,即使是治疗性剂量,也可能对肝脏造成负担。成人长期摄入每日超过30,000 IU维生素A可能导致慢性肝毒性。
维生素D: 维生素D在肝脏中首先被25-羟化酶转化为25-羟基维生素D [25(OH)D],这是其在血循环中的主要形式,随后在肾脏中进一步活化为1,25-二羟基维生素D [1,25(OH)D],发挥其生物学功能。虽然维生素D中毒相对罕见,但超高剂量补充仍可能引起肝脏问题。过量的维生素D会导致高钙血症,从而可能诱发肝脏钙化或损害肝功能。有研究表明,维生素D及其受体(VDR)在肝纤维化和非酒精性脂肪肝(NAFLD)的病理生理过程中发挥作用。例如,VDR可以抑制YAP(Yes-associated protein)的转录活性,从而减轻四氯化碳(CCl₄)诱导的肝纤维化 18。此外,补充1,25-二羟基维生素D [1,25(OH)D]已被证明可通过抑制M1巨噬细胞极化,改善NAFLD中的肝脏脂肪变性并减少脂质蓄积 19。然而,这些是维生素D的潜在治疗益处,并不意味着无限量补充是安全的。对于严重胆汁淤积的患者,脂溶性维生素吸收不良,可能需要补充水溶性维生素制剂,以防止缺乏症 202122。
维生素E: 维生素E是一种重要的脂溶性抗氧化剂,能保护细胞膜免受氧化损伤。在NAFLD等肝脏疾病中,维生素E被认为具有一定的保护作用。然而,极高剂量的维生素E补充(例如每日超过800 IU)可能增加出血风险,并有报道称在少数情况下与肝功能异常相关。但总体而言,相对于维生素A和D,维生素E引起肝损伤的风险较低。一项针对晚期肝硬化患者的研究显示,口服水溶性维生素E(tocofersolan)700毫克/天,持续4周,耐受性良好,未观察到显著肝毒性,并能改善血浆维生素E水平和贫血,但对红细胞膜脂质组成无显著影响 22。
维生素K: 维生素K主要参与凝血因子的合成。正常情况下,维生素K对肝脏的毒性非常低。即使是高剂量补充,也很少报告引起肝损伤。然而,对于新生儿,有研究曾关联肌内注射维生素K增加儿童癌症风险,但这与肝损伤无直接关系,且目前已不推荐这种用法 20。
3.1.2 水溶性维生素(B族、C)
水溶性维生素通常不易在体内蓄积,过量部分会随尿液排出,因此其引起肝脏毒性的风险远低于脂溶性维生素。然而,在极高剂量下,或在特定个体中,仍可能对肝脏代谢带来负担。
维生素B族: B族维生素包含多种成员,如B1(硫胺素)、B2(核黄素)、B3(烟酸)、B5(泛酸)、B6(吡哆醇)、B7(生物素)、B9(叶酸)和B12(钴胺素)。它们在肝脏代谢中扮演辅酶角色,参与能量代谢、氨基酸代谢和DNA合成等过程。
- 维生素B6(吡哆醇): 虽然维生素B6在一般推荐剂量下是安全的,但长期超高剂量(如每日数百毫克)可能导致神经毒性,表现为感觉神经病变。至于其与肝酶升高的直接关联,目前的证据相对有限。然而,一项针对稀有皂苷(一种补充剂)的90天毒性研究发现,高剂量稀有皂苷可导致大鼠肝脏炎症变化,并使丙氨酸转氨酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)和碱性磷酸酶(AKP)水平显著升高,同时改变了维生素B6的代谢途径,提示肝脏损伤与B6代谢的改变可能存在关联 23。这间接提示了在某些复杂的补充剂相互作用中,维生素B6代谢可能受影响。
- 烟酸(维生素B3): 大剂量烟酸(尤其是在降血脂治疗中)是已知可引起肝毒性的水溶性维生素。其可导致转氨酶升高,甚至引发药物性肝炎。通常,这种肝毒性与剂量相关,且可逆。
维生素C(抗坏血酸): 维生素C也是一种强大的水溶性抗氧化剂。在适量范围内,它有助于保护肝脏免受氧化应激损伤 24。例如,在对乙酰氨基酚(APAP)诱导的小鼠肝损伤模型中,维生素C显示出显著的肝保护作用,能有效降低血清肝酶水平并减轻氧化应激 24。然而,超高剂量的维生素C理论上可能增加草酸肾结石的风险,但在肝脏毒性方面,直接证据较少。一般认为,健康个体即使摄入数克维生素C,肝脏也能有效处理,很少引起临床意义上的肝功能异常。然而,在某些特殊情况下,如铁过载的患者,超高剂量的维生素C可能通过促进铁的吸收,加剧肝脏的氧化应激损伤 25。
总体而言,水溶性维生素在通常剂量下对肝脏是安全的,但在极端高剂量或特定病理生理条件下,仍需警惕其潜在影响。
3.2 矿物质类补剂
矿物质是构成人体组织、维持生理功能和生化代谢所必需的微量营养素。根据其在人体内的含量和日需求量,可分为必需矿物质(如硒、锌、铁、铜等)和非必需矿物质(如铅、镉、砷等,通常指具有毒性且非人体必需的元素)。肝脏是矿物质代谢和储存的重要器官,因此矿物质的摄入量(无论是缺乏还是过量)都可能对肝脏功能产生显著影响。
3.2.1 必需矿物质(硒、锌、铁)
必需矿物质在生理浓度下对维持肝脏健康至关重要,但过量摄入同样可能带来毒性。
硒: 硒是一种重要的微量元素,通过硒蛋白(如谷胱甘肽过氧化物酶,GPx)参与抗氧化防御,保护肝细胞免受氧化损伤 26。适量的硒对维持肝功能和预防肝病具有保护作用。例如,硒已被证实可以缓解镉引起的肝损伤和铁死亡,其机制可能与调节SLC7A11/GPX4信号通路和脂质过氧化有关 27。纳米硒(Nano-Selenium, NSe)也可以通过降低氧化应激和激活Nrf2通路来减轻镉引起的急性肝毒性 28。此外,富硒长双歧杆菌(SeBL)能有效抑制酒精和高脂饮食诱导的肝脏氧化应激、脂肪生成和炎症,从而保护肝脏 29。在动物实验中,硒缺乏会导致肝脏硒含量显著减少,并伴随肝硬化和肝脏重量的增加,提示硒在维持肝脏结构和功能完整性方面的重要性 30。然而,过量摄入硒(通常认为每日超过400微克)可能导致硒中毒,表现为脱发、指甲变脆、胃肠道症状等。
铁: 铁是血红蛋白的重要组成部分,参与氧气运输和细胞呼吸。肝脏是铁的主要储存器官。然而,铁过载对肝脏具有显著的毒性。当体内铁含量过高时,过量的铁会在肝细胞中积累,导致脂质过氧化、蛋白质氧化和DNA损伤,引发肝细胞坏死和纤维化。这种损伤机制被称为“铁死亡”(ferroptosis),矿物质失衡在其中扮演重要角色,如NAFLD中就涉及铁代谢紊乱与氧化应激、线粒体功能障碍等的关联 31。
- 铁过载的临床表现: 遗传性血色病(Hereditary Hemochromatosis, HH)是一种常见的铁代谢紊乱疾病,由于HFE基因突变导致铁吸收增加,引起肝脏、心脏、胰腺等多个器官铁沉积,最终可能发展为肝硬化和肝癌 32。非输血依赖型地中海贫血患者也常伴有肝脏铁过载,且与年龄、血红蛋白水平和累计输血量等临床风险因素相关 33。在儿童血液恶性肿瘤患者中,超过一半的患者存在肝脏铁过载,且血清铁蛋白水平(>1000 ng/ml)与肝脏铁浓度(LIC)显著相关 34。
- 巨噬细胞与铁死亡: 巨噬细胞在肝脏铁稳态和肝缺血/再灌注(I/R)损伤中发挥重要作用。在铁过载条件下,肝脏I/R损伤会导致肝细胞铁死亡和巨噬细胞胞外陷阱(METs)增加,进一步加剧肝细胞损伤 35。
- 与铜的相互作用: 有趣的是,口服铁补充剂可以在一定程度上缓解铜中毒引起的铁吸收和利用改变,提示铁和铜在肝脏代谢中存在复杂的相互作用 36。
3.2.2 非必需矿物质(铜、铅)
一些在生理功能中不被认为必需或仅在极低浓度下发挥作用的矿物质,如铅、镉、汞等,通常具有较强的毒性。即使是必需矿物质,在超生理剂量下也会表现出毒性,例如铜。
- 铜: 铜是多种酶(如细胞色素c氧化酶、超氧化物歧化酶)的组成部分,在能量代谢、铁代谢和抗氧化防御中发挥关键作用。肝脏是铜代谢和排泄的核心器官。然而,铜在自由离子状态下,可以参与类芬顿反应(Fenton-like reactions)产生破坏性的活性氧自由基。
- 铜中毒与肝损伤: 过量摄入铜,特别是通过一些不规范的膳食补剂(如健身补剂),可能导致严重的铜中毒,进而引发肝损伤。有案例报道,一名32岁的健身爱好者因使用多种营养和增强体能补剂,导致严重的铜中毒,出现脑病、爆发性肝衰竭和横纹肌溶解症,其症状甚至类似于威尔逊病 37。这表明非法添加或超标的矿物质成分(如铜)可能导致肝细胞坏死和胆汁淤积。
- 铜在NAFLD中的作用: 在非酒精性脂肪肝(NAFLD)的病理生理学中,铜的失衡也扮演着重要角色,可能通过影响氧化应激、线粒体功能障碍和炎症反应来促进疾病进展 31。
- 镉与铜: 膳食铜的补充可以影响多氯联苯(PCB126)在啮齿动物肝脏中的毒性,并改变肝脏的金属稳态,导致肝脏铜水平加倍,同时减少硒、锰、锌和铁等其他必需金属的含量 38。这表明不同金属元素之间存在复杂的相互作用,可能共同影响肝脏的解毒和损伤过程。
- 镉: 镉是一种环境污染物,长期暴露可导致肝脏损伤。谷物麸皮补充剂在低浓度镉暴露下可能减少肾脏镉积累,但在高浓度暴露下对镉毒性预防效果不明显 39。硒(尤其是纳米硒或硒代胱氨酸)已被证实可有效拮抗镉诱导的肝损伤,其机制涉及减轻氧化应激、抑制过度自噬激活和恢复线粒体自噬流 272840。这再次强调了矿物质间相互作用的重要性。
- 治疗潜力: 膳食姜黄素补充剂可以通过调节PXR/NF-κB信号通路来缓解铜诱导的肝损伤,显示出其作为铜中毒治疗靶点的潜力 41。
总体而言,矿物质补剂对肝脏的影响是双刃剑。必需矿物质在适量时是维持生命不可或缺的,但无论是过量还是缺乏,都可能对肝脏造成损害。非必需矿物质或在膳食补剂中非法添加的矿物质,则可能直接引发严重的肝毒性。因此,在使用矿物质补剂时,需严格控制剂量,并警惕其潜在的相互作用和毒性风险。
3.3 其他常见补剂
除了维生素和矿物质,市场上还充斥着各种各样的“其他”补剂,它们在健身、肠道健康、体重管理等领域广受欢迎。然而,这些补剂的成分复杂性及其对肝脏的潜在影响往往被忽视。
肌酸: 肌酸是一种天然存在于肌肉中的化合物,在能量代谢中扮演关键角色,被广泛用作提高运动表现的膳食补剂。肌酸补充剂在健康人群中通常被认为是安全的。多项研究表明,短期(如5天)或长期(如5年)补充肌酸,对健康个体的肝酶(如ALT、AST)通常没有显著影响,不会增加肝脏负担 。然而,肌酸的代谢产物肌酐主要通过肾脏排泄,对肾功能不全者可能构成风险。尽管如此,肌酸本身在肝脏的尿素循环中会转化为肌酐,对于已存在肝功能障碍或肝病患者,理论上可能增加肝脏的代谢负荷,尤其是在高剂量摄入时。因此,对于肝病患者,补充肌酸的风险需谨慎评估。
益生菌与益生元: 益生菌是活的微生物,益生元是选择性发酵的成分,能促进特定肠道微生物的生长。它们通过“肠-肝轴”在肝脏健康中发挥着越来越被认可的作用 424344。
- 保护作用: 肠道菌群失调(肠道菌群失衡)是多种肝脏疾病(如非酒精性脂肪肝病, NAFLD)发生发展的重要因素之一 424344。乳酸杆菌等益生菌能够调节肠道菌群构成,减少肠道通透性,从而降低内毒素(如脂多糖LPS)从肠道进入肝脏的量,减轻肝脏炎症反应和氧化应激 424445。例如,有研究表明,Akkermansia muciniphila(一种益生菌)能够通过调节肠道菌群组成和代谢,减轻对乙酰氨基酚(APAP)诱导的肝损伤,降低血清ALT和AST水平,并缓解氧化应激和炎症反应 46。益生菌和益生元的补充被认为是恢复肠道菌群平衡、改善NAFLD的潜在治疗策略 4244。肠道菌群还能影响胆汁酸代谢,而胆汁酸失调与能量消耗减少、脂肪生成增加和炎症加剧有关 42。
- 过度补充的风险: 尽管益生菌通常被认为是安全的,但在某些极端情况下,如免疫功能严重受损的患者或存在肠道屏障功能障碍(“肠漏”)的情况下,过度补充或不当使用益生菌可能导致菌血症或真菌血症。此外,肠道菌群的显著失衡,即使是由所谓的“有益”菌过度繁殖引起,也可能影响肝脏的代谢稳态。然而,直接证据表明益生菌或益生元引起健康个体肝损伤的案例非常罕见。
草药及复合补充剂: 草药和复合补充剂是DILI(药物性肝损伤)的重要原因,且其发生率在全球范围内呈上升趋势 4748。在一些国家和地区,草药补剂甚至成为非对乙酰氨基酚DILI的主要诱因。
- 绿茶提取物(Green Tea Extract, GTE): 绿茶及其提取物因其富含儿茶素(特别是EGCG)而被广泛宣传具有抗氧化、抗癌等多种健康益处。然而,高剂量的绿茶提取物已被证实具有肝毒性。动物实验表明,高浓度绿茶提取物可引起大鼠肝细胞的急性毒性,导致线粒体功能障碍和细胞坏死,其中EGCG被认为是主要的致毒成分 4950。剂量依赖性研究指出,低中剂量的绿茶多酚具有肝保护作用,而高剂量则可能通过促氧化作用引起肝毒性 51。
- 何首乌(Polygonum multiflorum Thunb.): 何首乌是一种常用中药,但在临床应用中,其引起的肝损伤报告日益增多,已引起广泛关注 5253545556。何首乌导致的肝损伤通常具有特异性,其毒性成分和具体机制仍在深入研究中。研究表明,何首乌的蒽醌类和二苯乙烯苷类化合物可能是主要的肝毒性物质 535556。何首乌引起的肝损伤机制可能涉及氧化磷酸化、胆汁酸排泄、代谢途径改变、遗传因素以及免疫调节异常等 5556。中国DILI数据显示,草药补剂是导致DILI的重要诱因,其中何首乌及其制剂占有相当高的比例 5455。一项研究通过机器学习方法预测并体外验证,发现何首乌中的二蒽酮和蒽醌类化合物具有较高的DILI风险 53。
- 其他草药和复合补剂: 其他草药如麻黄、卡瓦胡椒、黑升麻等,以及许多成分复杂的复合减肥、增肌补剂,也曾有导致肝损伤的报道。这些产品往往含有多种成分,成分间的相互作用、非法添加、生产过程中的污染或标准不一,都可能增加其对肝脏的潜在风险。一些草药成分可能通过免疫介导机制(如诱发自身免疫反应,或与特定HLA基因型相关)或直接细胞毒性机制引发肝损伤 47。例如,药物性肝损伤(DILI)的发生机制复杂,可能涉及活性代谢产物的形成,诱导线粒体氧化应激和线粒体通透性转换孔开放,最终导致细胞炎症、凋亡和坏死 57。
- 风险评估挑战: 草药和复合补剂的成分复杂性使得其肝毒性评估更具挑战性。许多消费者对这些产品的风险认知不足,盲目追求“天然无害”,这增加了肝损伤的发生率。因此,对这些补剂的成分进行严格的质量控制和安全性评估至关重要。
3.3.1 肌酸
肌酸作为一种提高运动表现和肌肉力量的常见补剂,其对肝脏的影响是人们关注的焦点之一。研究表明,在接受化疗药物阿霉素治疗的大鼠模型中,补充肌酸能减轻阿霉素诱导的肝损伤,包括肝纤维化、炎症、氧化应激和细胞衰老,提示肌酸可能对肝脏具有保护作用 58。肌酸主要在肝脏和肾脏合成,并在体内转化为肌酐,通过肾脏排泄。这意味着肝脏参与了肌酸的合成和部分代谢,但其主要排泄途径是肾脏。因此,对于肾功能不全的个体,肌酸补充可能带来额外的风险。
尽管如此,肌酸在肝脏的尿素循环中扮演角色,对于已存在肝功能障碍或肝病(如非酒精性脂肪肝、肝硬化)的患者,高剂量的肌酸补充理论上可能增加肝脏的代谢负担。由于肝病患者的肝脏解毒和代谢能力下降,即使是正常剂量的补剂也可能超出其处理能力,从而潜在地加剧肝损伤。然而,目前缺乏足够针对肝病患者补充肌酸的安全性研究。因此,对于这类特殊人群,在补充肌酸前应咨询医生,并密切监测肝功能指标。
3.3.2 益生菌与益生元
益生菌(Probiotics)是活的微生物,益生元(Prebiotics)是选择性发酵的成分,它们被广泛应用于改善肠道健康。近年来,肠道菌群与肝脏健康之间的“肠-肝轴”概念日益受到关注。益生菌和益生元通过调节肠道菌群,影响肠道屏障功能,减少肠源性毒素(如内毒素LPS)进入肝脏,从而可能对肝脏产生有益影响。
保护作用: 研究表明,乳酸杆菌等益生菌能有效调节肠道菌群,改善肠道通透性,减轻肝脏的炎症反应和氧化应激,这对于非酒精性脂肪肝病(NAFLD)等肝脏疾病具有潜在的治疗价值 5960。例如,姜黄素补充剂通过调节肠道菌群依赖的胆汁酸代谢,显著降低了非酒精性单纯性脂肪肝(NASFL)患者的肝脏脂肪含量 59。同样,水飞蓟素(Silymarin)补充剂可能通过调节肠道微生物群来改善代谢功能障碍相关脂肪性肝病(MASLD)患者的肝脏硬度 61。这些研究强调了益生菌或肠道菌群调节剂在改善肝脏健康方面的潜力。
潜在风险: 尽管益生菌通常被认为是安全的,但在特定人群中仍需警惕潜在风险。例如,在免疫功能严重受损、重症监护患者或存在肠道屏障功能严重受损(“肠漏”)的个体中,活的益生菌可能穿透肠道屏障,进入血液循环,导致菌血症或真菌血症,从而引发全身性感染,间接对肝脏造成损害。此外,过度或不当补充益生菌,即使不会直接造成肝损伤,也可能导致肠道菌群过度失衡,例如小肠细菌过度生长(SIBO),从而影响营养吸收和代谢,间接影响肝脏健康。然而,在健康个体中,益生菌或益生元引起肝脏损伤的直接案例非常罕见。
3.3.3 草药及复合补充剂
草药和复合补充剂是导致药物性肝损伤(DILI)的重要且日益增长的原因。这类产品通常含有多种活性成分,其成分的复杂性、剂量的不确定性以及可能的非法添加物,使得其对肝脏的风险评估更具挑战性。一项对Wistar大鼠的安全性评估显示,一种由多种药用植物配制的复合草药补剂Bon-santé cleanser®在1000 mg/kg剂量下引起了肝脏和心脏的轻度炎症,提示其潜在的肝损伤风险 62。
绿茶提取物(Green Tea Extract, GTE): GTE因富含儿茶素(特别是表没食子儿茶素没食子酸酯, EGCG)而被广泛宣传具有抗氧化和健康益处。然而,高剂量的GTE已明确与肝损伤风险相关。动物实验显示,高浓度GTE可引起大鼠肝细胞的急性毒性,导致线粒体功能障碍和细胞坏死。这种肝毒性具有剂量依赖性,低中剂量的绿茶多酚可能具有肝保护作用,而高剂量则可能通过促氧化作用引发肝毒性。
何首乌(Polygonum multiflorum Thunb.): 何首乌是一种常见中药,但在临床应用中,其引起的肝损伤报告日益增多,已引起广泛关注。何首乌导致的肝损伤通常具有特异性,其毒性成分被认为是蒽醌类和二苯乙烯苷类化合物。何首乌引起的肝损伤机制复杂,可能涉及氧化磷酸化、胆汁酸排泄异常、代谢途径改变、遗传易感性以及免疫调节异常等。由于其高发的肝毒性风险,许多国家已对其使用提出严格警示或限制。
其他草药和复合补剂: 除了绿茶提取物和何首乌,多种草药和复合补充剂也曾被报道引起肝损伤,例如麻黄、卡瓦胡椒(kava)、黑升麻等。许多市售的减肥、增肌或“排毒”类复合补剂,由于成分复杂,常含有未申报的药物成分、重金属或其他有毒物质,或成分之间存在协同毒性,进一步增加了肝损伤的风险。其损伤机制可能包括:
- 直接细胞毒性: 某些草药成分或其代谢产物可直接损伤肝细胞。
- 免疫介导损伤: 部分草药可能诱发自身免疫反应,或在特定遗传背景(如HLA基因型)个体中引起免疫介导的肝损伤。
- 药物相互作用: 草药成分可能影响肝脏的药物代谢酶(如CYP450系统),从而改变其他药物的代谢,增加毒性或降低药效。
- 污染与掺假: 产品生产过程中的污染(如重金属、农药、真菌毒素)或非法添加处方药成分(如类固醇、西布曲明等),是导致肝损伤的重要原因。
总体而言,草药和复合补充剂的风险评估更为复杂,消费者应特别警惕来路不明、声称“快速见效”或“神奇功效”的产品。在服用任何草药或复合补剂之前,务必咨询医生或药师,特别是对于本身有肝脏疾病或正在服用其他药物的人群。
4. 补剂致肝损伤的关键影响因素
补剂对肝脏的潜在影响并非一概而论,而是受到多种因素的复杂调控。除了补剂本身的化学性质和剂量外,个体的生理状态、使用方式、其他药物或补剂的并用等都可能显著影响其肝毒性风险。
4.1 剂量与使用时长
剂量和使用时长是决定补剂是否引起肝损伤的最直接且重要的因素。任何物质,即使是维持生命必需的营养素,在超过生理需求的高剂量下都可能产生毒性。区分“生理需求剂量”与“药理剂量”是理解这一概念的关键。
生理需求剂量: 指维持正常生理功能所需的最低有效剂量。在这个剂量范围内,补剂通常被肝脏有效代谢,并不会对肝脏造成负担,甚至可能发挥保护作用。例如,适量的维生素和矿物质是肝脏正常运作所必需的。
药理剂量: 指远高于生理需求剂量,旨在产生特定治疗或药理作用的剂量。在此剂量下,补剂可能会超出肝脏的正常代谢和解毒能力,从而增加肝脏负担,甚至引发损伤。例如,大剂量烟酸(维生素B3)用于降血脂时,已知可引起转氨酶升高和药物性肝炎。
短期冲击剂量与长期超量:
短期冲击剂量: 某些补剂,如维生素D,有时会采用短期高剂量冲击疗法来迅速纠正严重缺乏。例如,单次或短期内高剂量补充维生素D(如数万甚至数十万IU),旨在迅速提升血浆25(OH)D水平。虽然这种方法在临床指导下通常是安全的,但如果频繁或无指征地进行超大剂量补充,可能导致维生素D在体内迅速蓄积,引起高钙血症,进而间接对肝脏造成压力,或在极端情况下加重肝脏钙化风险。虽然维生素D本身具有抗纤维化、抗炎和胰岛素敏感特性,但其代谢产物对肝脏的影响仍需关注 63。
长期超量: 相较于短期冲击剂量,长期持续性地超量摄入补剂对肝脏的代谢储备消耗更大,风险也更高。例如,年长者长期服用复合维生素,如果其中某些脂溶性维生素(如维生素A)的含量远超推荐量,长期累积可能导致肝脏蓄积性损伤。肝脏会不断动员其解毒酶系统来处理这些过量的外源性物质,长期处于高负荷工作状态可能导致肝细胞损伤、氧化应激增加,甚至诱发炎症和纤维化。铁剂的长期超量补充,尤其是在非缺铁性贫血患者中,可导致铁在肝脏中过度沉积,引发铁过载性肝病。此外,一些草药补剂的长期超量使用,即使是所谓的“天然”成分,也可能因其活性成分的慢性刺激或蓄积性毒性而导致肝脏慢性损伤。动物实验中,对杀虫剂氯氰菊酯和β-氟氯氰菊酯的亚急性毒性研究显示,即使是较低剂量(0.1 LD50)长期暴露(28天)也会引起大鼠肝脏的生化和组织学改变,包括转氨酶升高、肝糖原和蛋白降低以及肝细胞空泡化、坏死等,且β-氟氯氰菊酯的肝毒性更大 64。这表明,长期暴露于低剂量有害物质同样可能对肝脏造成损害。
4.2 个体易感性
除了剂量和使用时长,个体自身的生理状态和遗传背景在补剂致肝损伤中扮演着关键角色。不同个体对补剂的反应存在显著差异,这种差异被称为个体易感性。某些特定因素可放大补剂对肝脏的毒性作用,使肝脏更易受到损害。
基础肝病(如非酒精性脂肪肝病NAFLD、肝硬化): 患有基础肝病的个体,其肝脏功能往往已经受损,肝细胞储备和解毒能力下降,对药物或补剂的耐受性远低于健康人群。
- NAFLD患者: NAFLD患者的肝脏已存在脂肪堆积、炎症和纤维化,其肝脏代谢酶活性可能异常,线粒体功能受损,更容易发生氧化应激。在这种情况下,即使是健康人能耐受的补剂剂量,也可能对NAFLD患者的肝脏造成额外的负担,加速疾病进展。例如,铁过载已被证实会加重NAFLD的病理生理过程,而NAFLD患者若不慎补充过量铁剂,将面临更高的肝损伤风险。
- 肝硬化患者: 肝硬化患者的肝脏结构和功能严重破坏,肝细胞数量显著减少,血流动力学改变,代谢和排泄能力极低。对于这类患者,任何可能增加肝脏负担的外源性物质都应严格限制。例如,肝硬化患者补充草药制剂的风险极高,因为许多草药成分的代谢需要肝脏的高度参与,并且可能存在未知的肝毒性。一项关于酒精性肝病的研究发现,肠道菌群失调在酒精性肝损伤中起关键作用,而肝硬化患者常伴有严重的肠道菌群失调和肠道屏障功能障碍,这可能使其对益生菌或益生元的反应也不同于健康个体 6566。
遗传因素(如药物代谢酶基因多态性): 人体对药物和补剂的代谢能力受到遗传因素的影响。药物代谢酶,特别是细胞色素P450(CYP)酶系统的基因多态性,可以导致个体间酶活性的巨大差异。
- CYP酶多态性: 某些个体可能因为CYP酶基因突变而成为“慢代谢者”或“快代谢者”。慢代谢者对某些补剂的清除速度较慢,导致药物或其有毒代谢产物在体内蓄积,从而增加肝毒性风险。例如,部分草药成分的代谢途径可能受特定CYP酶亚型的影响,遗传多态性可能导致其代谢异常,从而引发肝损伤。
- HLA基因型: 遗传因素还可能影响免疫介导的肝损伤。例如,研究发现特定的HLA(人类白细胞抗原)基因型与某些药物或草药引起的肝损伤风险增高相关,这提示了个体免疫反应在补剂相关DILI中的作用。例如,对于一些草药提取物,携带特定HLA基因型的个体可能更容易发生免疫介导的肝损伤。
肠道屏障功能(如肠漏综合征): 肠道屏障是抵御肠道内有害物质进入体内的第一道防线。肠道屏障功能受损(即“肠漏症”)意味着肠壁通透性增加,允许细菌产物(如脂多糖LPS)、毒素和未完全消化的食物成分进入血液循环,并通过门静脉系统到达肝脏,从而加重肝脏负担并引发炎症 67686970。
案例说明:肝病患者补充铁剂或草药的高风险
- 铁剂补充: 对于非缺铁性贫血的肝病患者,特别是伴有肝脏铁超载的患者(如慢性丙型肝炎、NAFLD患者),额外补充铁剂会显著增加肝脏损伤的风险。过量的铁会在肝脏中蓄积,导致氧化应激和肝细胞损伤,加速肝纤维化和肝硬化进程。对于这类患者,应定期监测血清铁蛋白和肝脏铁含量,并在医生指导下进行补铁治疗。
- 草药补剂: 草药补剂诱导的肝损伤(HILI)在全球范围内呈上升趋势,并且在一些地区已成为DILI的主要诱因 7273。对于肝病患者,服用草药补剂的风险尤为突出。例如,在亚洲国家,传统草药何首乌是导致DILI的常见原因之一,其肝毒性机制复杂,个体差异大。肝病患者由于肝脏代谢能力受损,更难以处理草药中的潜在肝毒性成分,从而更容易发生严重肝损伤,甚至导致急性肝衰竭 74。即使是一些看似“天然无害”的复合草药补剂,也可能因成分复杂、相互作用或掺假而对肝脏造成损害 72。
综上所述,个体易感性是评估补剂肝毒性风险时不可忽视的重要因素。在考虑使用任何补剂前,尤其是对于存在基础肝病、已知遗传多态性或肠道功能异常的个体,务必进行全面的医学评估,并在专业人士指导下谨慎选择和使用。
4.3 补剂成分复杂性
补剂,尤其是复合型补剂,往往包含多种维生素、矿物质、草药提取物及其他生物活性成分。这种成分的复杂性使得其对肝脏的影响远非单一成分作用的简单叠加,而是涉及复杂的相互作用,可能导致协同毒性、拮抗作用或代谢通路干扰,进而对肝脏代谢网络产生深远影响。
4.3.1 维生素-矿物质相互作用
维生素和矿物质在体内的吸收、代谢和功能发挥上存在紧密的相互作用,这些相互作用可能影响其在肝脏中的处理过程,甚至改变其毒性潜力。
维生素A过量抑制维生素D吸收: 维生素A和维生素D在体内共享某些吸收和代谢通路,并可能在功能上存在拮抗作用。例如,有研究表明,高剂量的维生素A可能会干扰维生素D的吸收和利用,从而间接影响其在肝脏中的活化和储存,甚至可能影响肝脏对维生素D的毒性阈值。在某些情况下,过量的维生素A还可能增强维生素D的潜在毒性,尽管具体机制尚不完全清楚。
铁与维生素、其他矿物质的相互作用: 铁的代谢受到多种营养素的影响。维生素C能显著促进非血红素铁的吸收,对于铁缺乏症患者是有益的。然而,一些植物化学物质(如茶多酚、草酸)可以螯合铁,抑制其吸收。
- 铁过载与维生素E、硒: 铁过载可导致严重的氧化应激,而维生素E和硒作为重要的抗氧化剂,可以协同作用减轻铁诱导的氧化损伤。例如,硒与高剂量维生素E联合使用,能有效保护顺铂诱导的大鼠肾脏、肝脏和晶状体组织的氧化损伤 75。这提示了在特定病理条件下,不同补剂成分的协同抗氧化作用可能对肝脏有益。然而,如果铁过载与维生素E、硒的摄入失衡,这种保护作用可能减弱甚至逆转。
- 铁与铜: 铁和铜在肝脏代谢中存在复杂的相互作用。铜是铁稳态的关键调节剂,参与铁的吸收、转运和储存。过量的铁可能影响铜的代谢,反之亦然。例如,在肝癌细胞中,铜水平升高,而EGCG(绿茶多酚)可通过螯合铜离子发挥促氧化作用,诱导DNA损伤,从而产生抗癌效果 76。这表明在特定情况下,矿物质间的平衡对维持肝脏细胞健康至关重要。
4.3.2 草药-维生素协同毒性
许多草药补剂含有丰富的植物化学物质,这些成分可能与维生素或矿物质发生复杂的相互作用,产生协同毒性,进一步增加肝脏负担。
绿茶提取物与铁剂联合增加氧化应激: 绿茶提取物(GTE)富含儿茶素,特别是EGCG,具有强大的抗氧化活性。然而,在某些条件下,EGCG也可能表现出促氧化特性,尤其是在与铁结合时。研究表明,EGCG可以保护HepG2细胞免受CYP2E1依赖性毒性,这种毒性是由花生四烯酸(AA)和铁(Fe)诱导的 77。这表明EGCG可以对抗铁诱导的氧化应激,但高剂量的GTE与铁剂联合使用时,如果铁的螯合效应导致自由铁离子的释放增加,可能会产生协同的氧化应激,从而加重肝脏损伤。一些研究指出,GTE的肝毒性可能与个体差异及与其他成分的相互作用有关。
草药成分与肝脏代谢酶的干扰: 许多草药成分能诱导或抑制肝脏的细胞色素P450(CYP)酶系统,从而影响其他药物或补剂的代谢。当草药与维生素或矿物质共同摄入时,如果草药成分干扰了维生素或矿物质的正常代谢途径,可能导致其在肝脏内的蓄积或产生毒性代谢产物。例如,一些草药补剂中的植物化学物质可以调节肠道和肝脏中的各种外源性酶和转运蛋白,从而影响微量营养素的吸收、分布、代谢和排泄 78。这种药草-微量营养素相互作用可能导致营养素缺乏,或者,在更少见的情况下,导致毒性,特别是当微量营养素以高剂量补充时。
未知成分与非法添加: 复合补剂的成分复杂性还体现在其可能包含未明确标示的成分,甚至是非法添加的药物或有毒物质。这些“隐形”成分可能与补剂中已知的维生素或矿物质发生相互作用,产生意想不到的肝毒性。例如,一些减肥或增肌补剂可能非法添加西布曲明或合成类固醇,这些物质本身就具有潜在的肝毒性,若再与补剂中的其他成分相互作用,肝损伤的风险将显著增加。
综上所述,补剂成分的复杂性是导致肝损伤风险增加的一个重要方面。维生素-矿物质之间的平衡、草药成分与肝脏代谢酶的相互作用,以及潜在的协同毒性,都要求消费者和医疗专业人员在选择和使用复合补剂时保持高度警惕。对补剂进行全面成分分析和严格质量控制,以及个体化的风险评估,对于保障肝脏健康至关重要。
5. 临床证据与风险评估
补剂所致肝损伤(Supplement-induced Liver Injury, SLI)是药物性肝损伤(Drug-induced Liver Injury, DILI)的一个重要组成部分,其临床表现、流行病学特征、发生率及严重程度因补剂种类和个体差异而异。近年来,随着补剂使用量的激增,SLI的临床证据和研究也日益丰富,但仍面临诊断困难、数据不全等挑战。
流行病学数据:
DILI的流行病学数据在全球范围内存在差异,这主要与各国处方习惯、草药使用模式以及研究方法不同有关 73。
- 中国: 一项在中国大陆进行的全国性回顾性研究,收集了2012年至2014年间25,927例确诊的DILI住院病例数据。结果显示,DILI的年发病率估计为23.8/10万人口(95% CI 20.86-26.74),高于西方国家报告的水平 79。在这项研究中,中草药或草药和膳食补充剂(Herbal and Dietary Supplements, HDS)是导致DILI的主要药物类别,占比高达26.81% 79。这表明HDS在中国DILI病因中占据突出地位,远超抗结核药物(21.99%)等传统药物 79。肝损伤类型以肝细胞损伤为主(51.39%),混合型(28.30%)和胆汁淤积型(20.31%)次之 79。在所有DILI病例中,13.00%发展为慢性DILI,有44.40%的肝细胞损伤病例符合Hy's Law标准,但进展为肝衰竭的比例较低(1.08%),死亡率仅为0.39% 79。
- 全球趋势: 尽管DILI在普通人群中较为罕见,但在住院患者中,特别是那些有不明原因肝病史的患者中,其患病率更高 73。草药和膳食补充剂引起的肝毒性在全球范围内呈上升趋势 73。在美国,HDS已成为非对乙酰氨基酚相关DILI的主要原因 8081。一项基于美国国家健康和营养检查调查(NHANES)的调查研究显示,估计有1560万美国成年人(与服用非甾体抗炎药和常用降脂药的人数相当)在过去30天内使用过至少一种具有潜在肝毒性的植物产品 82。姜黄/姜黄素、绿茶提取物、藤黄果、黑升麻、红曲米和南非醉茄是被报道最多的肝毒性植物产品 82。
- 性别差异: 研究表明,女性发生DILI的风险通常高于男性,比率为1.5至1.7倍,尤其是在49岁之后,更年期女性的易感性增加 83。这可能与药代动力学和药效学、性别特异性激素效应或免疫反应的差异有关 83。
随机对照试验(Randomized Controlled Trials, RCTs)证据:
- 肌酸: 多项RCTs和荟萃分析表明,在健康人群中,短期(如5天)或长期(如5年)补充肌酸通常不会引起肝酶(ALT、AST)显著升高,对肝功能无明显负面影响。这支持了肌酸在健康个体中具有相对较好的肝脏安全性。然而,针对肝病患者的肌酸RCTs数据仍十分有限。
- 益生菌与益生元: 益生菌和益生元在改善肝功能方面表现出一定的潜力,尤其是在NAFLD等疾病中。例如,一项研究发现,口服营养补充剂联合益生菌可以改善肺癌化疗患者的肝功能和肠道菌群状态,推测这可能与通过肠肝轴调节有关,表现为血清ALT、AST、内毒素水平的降低 84。另一项针对NAFLD患者的荟萃分析显示,水飞蓟素(一种常作为补剂使用的草药提取物)能显著降低ALT和AST水平,改善肝脏脂肪变性,提示其对肝脏的保护作用 85。然而,也有研究指出姜黄素补充剂联合生活方式干预在改善NAFLD患者的炎症指标和肝脏特征方面并不优于单独生活方式干预 86。
- N-乙酰半胱氨酸(NAC): NAC是一种常用的解毒剂,在某些肝损伤模型中显示出保护作用。例如,在梗阻性黄疸患者的旁路手术后,静脉注射NAC能显著保护肝功能,表现为术后血清AST、ALT、ALP、GGT和胆红素水平的降低 87。这表明NAC在特定情况下对肝脏具有保护潜力。
个案报告与Hy's法则:
个案报告是识别罕见或新发DILI的重要证据来源,而Hy's法则则是评估DILI严重性的关键标准。
- Hy's法则: Hy's法则指的是在DILI诊断中,如果患者出现血清ALT或AST升高超过正常上限3倍,且总胆红素升高超过正常上限2倍,同时无胆汁淤积(如ALP升高不明显),则提示存在严重肝细胞损伤,预后可能较差,甚至有肝衰竭和死亡的风险 7980。符合Hy's法则的DILI病例通常被认为是更严重的肝损伤形式。
- 绿茶提取物致急性肝衰竭: 绿茶提取物是导致SLI的常见原因之一。个案报告和系列研究显示,服用绿茶提取物,尤其是高剂量或与其他成分复方时,可能导致肝细胞性肝损伤,甚至急性肝衰竭。一项研究详细分析了美国DILI网络中的40例绿茶相关DILI病例,发现这些病例多表现为肝细胞损伤(95%),常伴有黄疸(83%),其中14例(35%)被评定为重度肝损伤,3例(8%)需要肝移植 88。该研究还发现,绿茶相关DILI与HLA-B*35:01基因型高度相关,提示其独特的免疫介导机制 88。
- 传统中药引起的肝损伤: 传统中药或草药和膳食补充剂是导致中国DILI的主要药物类别之一 79。其临床表现多样,可为肝细胞性、胆汁淤积性或混合性肝损伤,严重时可导致急性肝衰竭。
- 其他补剂相关DILI: 除了上述补剂,个案报告还揭示了其他多种补剂可能引发肝损伤。例如,左旋肉碱补剂曾被报道导致急性肝功能障碍。绿咖啡豆提取物也被报道引发急性肝衰竭。这些案例突出了补剂成分的复杂性及其潜在的肝毒性。
- 抗生素相关DILI: 虽然本报告主要关注补剂,但值得注意的是,传统药物如抗生素也是DILI的重要原因。例如,头孢他啶(ceftazidime)和头孢吡肟(cefepime)等头孢类抗生素已被报道引起药物性肝损伤 8990。这些药物的DILI模式多为肝细胞性或混合性损伤,停药后通常可恢复。这提示我们在评估补剂肝毒性时,也需排除其他药物(包括处方药)的潜在影响。
风险评估的挑战:
补剂致肝损伤的诊断和风险评估面临多重挑战:
- 成分复杂性: 许多补剂,尤其是草药和复合补剂,成分复杂,活性物质含量不稳定,甚至可能存在非法添加或污染,难以准确评估其毒性。
- 监管不足: 许多国家对补剂的监管不如药品严格,上市前审批不充分,导致产品质量参差不齐,消费者信息不对称。
- 诊断困难: SLI的临床表现缺乏特异性,与其他肝病难以区分。此外,许多患者同时使用多种补剂和药物,增加了归因的难度。RUCAM(Roussel Uclaf Causality Assessment Method)评分工具常用于评估DILI的因果关系 91。
- 个体差异: 个体的遗传背景、年龄、性别 83、基础疾病和合并用药等因素均可能影响对补剂的反应,使得SLI的预测和预防更为复杂。
综上所述,临床证据表明,虽然许多补剂在适量使用下是安全的,但其潜在的肝损伤风险不容忽视,尤其是草药和复合补充剂。公众和临床医生都应提高警惕,谨慎使用补剂,并加强对SLI的监测和研究。