基于多组学分析的脂肪肝患者肝功能指标与疾病进展关联性研究
基于多组学分析的脂肪肝患者肝功能指标与疾病进展关联性研究
摘要
目的：探讨脂肪肝患者肝功能指标与疾病进展的关联性，利用多组学分析方法揭示潜在的分子机制。方法：选取200例脂肪肝患者，分为轻度（80例）、中度（70例）和重度（50例）三组。检测肝功能、血脂和炎症因子水平，进行基因组学、转录组学、代谢组学和蛋白质组学分析。结果：随着脂肪肝程度加重，ALT和AST水平显著升高（P＜0.05）；重度组的TC和TG水平最高（P＜0.05）；炎症因子hs-CRP在重度组显著升高（P＜0.05）。PNPLA3基因I148M突变在重度组的检出率为48%，高于轻度组的15%（P＜0.05）。转录组学分析发现脂质合成和炎症相关基因显著上调。结论：肝功能损伤、脂质代谢紊乱、炎症反应和遗传因素共同促进了脂肪肝的进展，多组学分析为揭示其发病机制提供了新视角。
关键词：脂肪肝；肝功能指标；多组学分析；疾病进展；PNPLA3基因
引言
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是全球范围内最常见的慢性肝病，其发病率随着肥胖和代谢综合征的流行而迅速上升。NAFLD的病理谱广泛，从单纯性脂肪变性到非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、肝纤维化，甚至发展为肝硬化和肝细胞癌。但是其确切的发病机制仍未完全阐明，需要深入研究。
前人的研究表明，脂质代谢紊乱、胰岛素抵抗和炎症反应在NAFLD的发生和进展中起关键作用[1]。一些基因，如PNPLA3，被发现与NAFLD的易感性和严重程度相关[2]。但是关于肝功能指标如何与疾病进展关联，以及多组学分析如何揭示潜在机制，尚缺乏系统的研究[3]。
本研究通过检测不同程度脂肪肝患者的肝功能、血脂和炎症因子水平，结合基因组学、转录组学、代谢组学和蛋白质组学分析，探讨肝功能指标与疾病进展的关联性，揭示潜在的分子机制，为NAFLD的早期诊断和个体化治疗提供新的思路。
1.1 一般资料
本研究共纳入2020年1月至2022年12月在本院就诊的脂肪肝患者200例。其中，男性120例，女性80例；年龄范围为30～65岁，平均年龄为（47.5±8.2）岁。所有患者均符合《中国非酒精性脂肪性肝病诊疗指南（2018年修订版）》中的诊断标准，经过腹部超声或磁共振成像（MRI）确诊为脂肪肝。
纳入标准：年龄在18～70岁之间的成年人；经影像学检查确诊为脂肪肝；无酒精滥用史（男性饮酒量＜30g/d，女性＜20g/d）；自愿参加本研究并签署知情同意书。
排除标准：合并其他肝脏疾病，如病毒性肝炎、药物性肝损伤、自身免疫性肝炎等；患有严重的心血管、肾脏或内分泌疾病；妊娠或哺乳期妇女；近3个月内使用影响肝功能的药物。
根据肝脏脂肪变性程度，患者分为轻度脂肪肝组（n=80）、中度脂肪肝组（n=70）和重度脂肪肝组（n=50）。各组在性别、年龄、体质指数（BMI）等一般资料方面差异无统计学意义（P＞0.05），具有可比性[4]。
1.2 方法
1.2.1 样本采集
所有受试者均于清晨空腹状态下采集静脉血5 mL，置于抗凝管中，3000 rpm离心10分钟，分离血清后储存在-80℃冰箱中备用。对于接受肝组织活检的患者，获取肝组织样本，立即置于液氮中冷冻保存，供后续分子生物学分析。
1.2.2 临床指标检测
利用全自动生化分析仪检测患者的肝功能指标，包括谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶（AST）、总胆红素（TBIL）和直接胆红素（DBIL）。同时测定血脂指标，如总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白（HDL-C）和低密度脂蛋白（LDL-C）。
1.2.3 多组学分析
1.2.3.1 基因组学分析
从肝组织样本中提取基因组DNA，采用高通量测序技术进行全基因组测序（WGS），分析与脂肪肝相关的基因突变和多态性。
1.2.3.2 转录组学分析
提取肝组织总RNA，利用RNA测序技术（RNA-seq）获取基因表达谱。使用生物信息学方法鉴定差异表达基因，探讨脂肪肝进展中的关键调控基因。
1.2.3.3 代谢组学分析
采用液相色谱-质谱联用技术（LC-MS/MS）对血清样本进行非靶向代谢组学分析。通过质谱数据比对，鉴定差异代谢物，揭示脂肪肝患者体内的代谢变化。
1.2.3.4 蛋白质组学分析
利用双向凝胶电泳结合质谱鉴定（2-DE/MS）技术，对肝组织蛋白质进行分离和鉴定。筛选差异表达蛋白质，分析其在脂肪肝疾病进展中的作用。
1.2.4 数据分析
使用SPSS 25.0统计软件进行数据分析。计量资料以均数±标准差（x̄±s）表示，组间比较采用单因素方差分析。多组学数据的处理采用相关生物信息学软件，进行质量控制、比对和功能注释。利用KEGG和GO数据库进行通路和功能富集分析。
1.3 观察指标
1.3.1 肝功能指标
测定患者血清中的谷丙转氨酶（ALT）和谷草转氨酶（AST）水平，以评估肝细胞的损伤程度。ALT和AST是反映肝功能的重要酶学指标，其升高程度与脂肪肝的严重程度密切相关。
1.3.2 血脂指标
检测血清中的总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平，了解患者的脂质代谢状况。异常的血脂水平可能促进脂肪在肝脏的沉积，加重脂肪肝的进展。
1.3.3 炎症因子
测定超敏C反应蛋白（hs-CRP）的水平，评估全身炎症状态。hs-CRP是反映体内炎症反应的重要指标，炎症在脂肪肝的发生和进展中起关键作用。
1.3.4 多组学指标
通过多组学分析，检测患者特定基因的多态性、差异表达的基因和蛋白质，以及血清中的差异代谢物水平。探讨这些分子指标与脂肪肝疾病进展之间的关联性。
1.4 统计学分析
所有数据均采用SPSS 25.0软件进行分析，计量资料以均数±标准差（x̄±s）表示，组间比较采用单因素方差分析，相关性分析使用Pearson或Spearman相关分析，P＜0.05表示差异具有统计学意义。
2 结果
2.1 肝功能指标比较
随着脂肪肝程度的加重，患者的肝功能指标显著升高（P＜0.05）。重度脂肪肝组的ALT和AST水平明显高于轻度和中度组，提示肝细胞损伤程度与疾病进展密切相关。
表1：不同程度脂肪肝患者的肝功能指标比较
组别 例数(n) ALT(U/L) AST(U/L) TBIL(μmol/L) DBIL(μmol/L)
轻度脂肪肝组 80 35.2±8.5 30.1±7.2 12.3±3.1 5.6±1.4
中度脂肪方肝组 70 45.6±9.3 40.5±8.7 15.8±3.5 7.2±1.6
重度脂肪方肝组 50 60.8±11.4 55.2±10.6 18.6±4.2 9.1±2.0
P值 — <0.05 <0.05 <0.05 <0.05
2.2 血脂指标比较
血脂水平在各组间差异显著（P＜0.05）。重度脂肪肝组的TC和TG水平最高，HDL-C水平最低，说明脂质代谢紊乱在脂肪肝进展中起重要作用。
表2：不同程度脂肪肝患者的血脂指标比较
组别 例数(n) TC(mmol/L) TG(mmol/L) HDL-C(mmol/L) LDL-C(mmol/L)
轻度脂肪肝组 80 5.2±0.8 1.8±0.5 1.3±0.3 3.0±0.7
中度脂肪肝组 70 5.8±0.9 2.4±0.6 1.1±0.2 3.5±0.8
重度脂肪肝组 50 6.5±1.0 3.1±0.7 0.9±0.2 4.0±0.9
P值 - <0.05 <0.05 <0.05 <0.05
2.3 炎症因子水平比较
hs-CRP水平随脂肪肝严重程度增加而显著升高（P＜0.05）。重度组的hs-CRP水平最高，表明炎症反应在疾病进展中愈发显著。
表3：不同程度脂肪肝患者的hs-CRP水平比较
组别 例数(n) hs-CRP(mg/L)
轻度脂肪方肝组 80 2.1±0.6
中度脂肪肝组 70 3.7±0.8
重度脂肪方肝组 50 5.5±1.1
P值 - <0.05
2.4 多组学分析结果
2.4.1 基因组学结果
PNPLA3基因I148M突变在重度脂肪肝患者中检出率最高，显著高于轻度和中度组（P＜0.05），暗示该基因突变可能促进疾病进展。
表4：PNPLA3基因I148M突变在各组的检出情况
组别 例数(n) 突变例数(n) 突变率(%)
轻度脂肪肝组 80 12 15%
中度脂肪肝组 70 21 30%
重度脂肪肝组 50 24 48%
P值 — — <0.05
2.4.2 转录组学结果
共鉴定出256个差异表达基因，其中上调180个，下调76个。上调基因主要与脂质合成和炎症通路相关。
表5：部分差异表达基因列表
基因名称 表达变化 功能注释
SREBP1 上调2.5倍 脂质合成调控因子
TNF-α 上调3.0倍 炎症细胞因子
IL-6 上调2.8倍 促炎症因子
PPAR-α 下调1.8倍 脂肪酸氧化调节
ACC1 上调2.2倍 脂肪酸合成关键酶
2.4.3 代谢组学结果
代谢组学分析发现，重度脂肪肝患者血清中关键代谢物水平显著变化（P＜0.05）。
表6：差异代谢物水平比较
代谢物 轻度组(n=80) 中度组(n=70) 重度组(n=50) P值
游离脂肪酸(μmol/L) 450±80 520±90 610±100 <0.05
甘油三酯(mmol/L) 1.8±0.5 2.4±0.6 3.1±0.7 <0.05
乳酸(mmol/L) 1.2±0.3 1.5±0.4 1.9±0.5 <0.05
丙酮酸(μmol/L) 85±15 95±18 110±20 <0.05
2.4.4 蛋白质组学结果
检测到42种差异表达蛋白质，重度组中与氧化应激和细胞凋亡相关的蛋白质显著上调。
表7：部分差异表达蛋白质列表
蛋白质名称 表达变化 功能注释
MDA 上调2.8倍 氧化应激指标
Caspase-3 上调3.2倍 细胞凋亡执行蛋白
NF-KB 上调2.5倍 炎症信号通路关键因子
SOD 下调1.7倍 抗氧化酶
Bcl-2 下调2.0倍 抗凋亡蛋白
3 讨论
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）已成为全球范围内最常见的慢性肝病之一，其发病率随着肥胖和代谢综合征的流行而迅速上升。NAFLD的病理谱从单纯性脂肪变性发展到非酒精性脂肪性肝炎（NASH）、肝纤维化，甚至肝硬化和肝细胞癌。但是其确切的发病机制仍未完全明晰，需要深入研究。
之前研究表明，脂质代谢紊乱、胰岛素抵抗和炎症反应在NAFLD的发生和进展中起关键作用[6]。一些多组学研究已发现特定基因突变（如PNPLA3 I148M）与NAFLD的易感性和严重程度相关[7]。同时，炎症因子如TNF-α、IL-6的表达上调，以及氧化应激的增强，都被认为是促进疾病进展的重要因素[8]。
我们研究发现，随着脂肪肝程度的加重，患者的ALT和AST水平显著升高。具体而言，轻度脂肪肝组的ALT和AST分别为（35.2±8.5）U/L和（30.1±7.2）U/L，重度组则升高至（60.8±11.4）U/L和（55.2±10.6）U/L（P＜0.05）。这表明肝细胞损伤程度与脂肪肝的严重程度密切相关。前人的研究也支持这一观点，指出ALT和AST是评估肝细胞损伤的重要指标，其升高程度与NAFLD的进展呈正相关[9]。其次血脂指标的紊乱。数据显示，重度脂肪肝组的总胆固醇（TC）和甘油三酯（TG）水平显著高于轻度和中度组（P＜0.05）。重度组的TC和TG分别达到（6.5±1.0）mmol/L和（3.1±0.7）mmol/L，而轻度组仅为（5.2±0.8）mmol/L和（1.8±0.5）mmol/L。这说明脂质代谢紊乱在脂肪肝的发生和进展中起重要作用。与既往研究一致，血脂异常被认为是NAFLD的重要危险因素，可能通过促进肝内脂质沉积加重疾病进展。我们发现，炎症因子hs-CRP在重度脂肪肝患者中显著升高，达到（5.5±1.1）mg/L，明显高于轻度组的（2.1±0.6）mg/L（P＜0.05）。这提示全身性炎症反应在NAFLD的进展中愈发显著。前人的研究也表明，炎症因子的过度表达可导致肝细胞损伤和纤维化。还有多组学分析揭示了遗传和分子层面的变化。我们的基因组学结果显示，PNPLA3基因I148M突变在重度脂肪肝患者中的检出率高达48%，显著高于轻度组的15%（P＜0.05）。这一结果支持了先前研究关于PNPLA3突变与NAFLD易感性相关的结论。转录组学分析中，脂质合成相关基因SREBP1和炎症因子TNF-α在重度组中分别上调了2.5倍和3.0倍。这些基因的过度表达可能促进脂质积聚和炎症反应。代谢组学结果显示，重度组患者的游离脂肪酸水平升高至（610±100）μmol/L，显著高于轻度组的（450±80）μmol/L（P＜0.05）。这进一步证实了脂质代谢紊乱在疾病进展中的作用。
这结果意味着，NAFLD的发生和进展是多因素、多层次作用的结果。脂质代谢紊乱导致脂肪在肝细胞内过度沉积，继而引发炎症反应和氧化应激，加重肝细胞损伤[10]。而且遗传易感性如PNPLA3基因突变可能使患者更容易进展为重度脂肪肝。这些发现为NAFLD的早期诊断和个体化治疗提供了新的思路。
总结
本研究通过对200例脂肪肝患者的多组学分析，发现随着疾病程度的加重，肝功能指标ALT和AST显著升高，血脂水平紊乱，炎症因子hs-CRP明显增加。重度脂肪肝患者中PNPLA3基因I148M突变的检出率高达48%，显著高于轻度患者的15%。转录组学和蛋白质组学分析揭示了脂质合成、炎症和细胞凋亡相关基因和蛋白质的显著变化。这些结果表明，肝功能损伤、脂质代谢紊乱、炎症反应和遗传因素共同促进了脂肪肝的进展。
参考文献
[1]倪青 ,庞晴 . 代谢相关脂肪性肝病病证结合诊疗指南 [J/OL]. 世界中医药, 1-20[2024-10-15]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5529.R.20241014.1110.002.html.
[2]王志霞,杨慧,张卫星. 腹腔镜袖状胃切除术与Roux-en-Y胃旁路术治疗代谢综合征伴非酒精性脂肪肝患者的临床效果比较 [J]. 河南医学研究, 2024, 33 (18): 3391-3395.
[3]刘春影,许青,王飞,等. 二维剪切波弹性成像对2型糖尿病合并非酒精性脂肪肝病患者肝纤维化的诊断价值 [J]. 医疗卫生装备, 2024, 45 (09): 73-77.
[4]毕红兵,叶玉珊,孙晓顺,等. 老年2型糖尿病合并非酒精性脂肪肝患者血清vWF、sST2水平与胰岛素抵抗及肝功能的相关性分析 [J]. 四川医学, 2024, 45 (09): 993-997.
[5]祁珊珊,梁琦,肖懿慧,等. TyG指数对合并非酒精性脂肪肝的持续性心房颤动患者导管消融术后房颤复发的预测价值 [J/OL]. 西安交通大学学报(医学版), 1-10[2024-10-15]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/61.1399.R.20240911.1753.002.html.
[6]李丹丹,周莉莉,朱晓骏. 上海外冈镇老年人脂肪肝与高血压、糖尿病、中医体质相关性分析 [J]. 中国医药指南, 2024, 22 (25): 153-155.
[7]古玉凤,邓丙英,李倪仁,等. 苦参总黄酮改善非酒精性脂肪肝的作用机制及斑马鱼实验验证 [J]. 中国组织工程研究, 2025, 29 (14): 2969-2978.
[8]宋雪刚. 非酒精性脂肪肝病变程度的超声诊断准确性及评定作用探讨 [J]. 现代医用影像学, 2024, 33 (08): 1582-1584.
[9]熊璐,郭莲. 2型糖尿病患者25(OH)D和SUA/SCr与合并非酒精性脂肪肝的相关性 [J]. 临床荟萃, 2024, 39 (08): 706-711.
[10]葛阳,岳晓蕾,王恩行,等. 从与肠道菌群关联性探讨非酒精性脂肪肝的研究进展 [J/OL]. 辽宁中医药大学学报, 1-12[2024-10-15]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/21.1543.R.20240702.1642.002.html.
