科研 | Clin. Gastroenterol. Hepatol：代谢性和遗传性危险因素是酒精相关肝纤维化严重程度最强预测因子
编译：阿温，编辑：Tracy、江舜尧。
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个体发生酒精相关肝病(ALD)的风险差异很大。我们假设代谢性危险因素和遗传多态性可以预测ALD的严重程度。对有酗酒史的患者进行活检对照、横断面研究。我们测量了胰岛素抵抗(HOMAIR)、血浆甘油三酯、高、低密度脂蛋白(HDL、LDL)和总胆固醇的稳态模型评估。此外，我们还对四个单核苷酸多态性进行了基因分型，使用多变量有序模型回归来评估高纤维化期的预测因子。在325名患者中，25%有严重纤维化或肝硬化，59%有HOMA-IR≥2.5。在每个纤维化阶段，HOMA-IR均升高，而LDL和总胆固醇也有类似的降低。风险变异PNPLA3 rs738409-G或TM6SF2 rs58542926-T的个体纤维化程度较高。在多元回归中，HOMA-IR≥2.5 (OR=3.04, 95% CI 1.90-4.87)，LDL <2.60 mmol/L (OR=2.05, 95% CI 1.33-3.16)，TM6SF2 rs58542926-T(OR=1.99, 95% CI 1.17-3.37)，50岁以上 (OR=1.66, 95% CI1.03-2.70)，和PNPLA3 rs738409-G (OR=1.54, 95% CI 1.11-2.12)独立预测高纤维化阶段。肝脏炎症活动的独立预测因子是HOMA-IR、活跃饮酒、年龄和PNPLA3危险变量。活跃饮酒、高甘油三酯和PNPLA3风险变异可预测脂肪变性。胰岛素抵抗是酒精相关肝病患者肝纤维化分期和肝脏炎症的最强预测因子。遗传易感性进一步加剧了这种风险。这些数据突出了过度饮酒患者详细的代谢和基因图谱的临床价值。
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实验设计
实验结果
1. 患者
从2013年5月到2018年3月，我们连续筛查了588名患者，包括325名患者(流程图，附图S1)。大多数患者为男性，过度饮酒的中位持续时间为16年(表1)。只有6%被归类为代谢健康，没有代谢危险因素。191例(59%)患者的HOMA-IR≥2.5，15%为2型糖尿病，52%为血脂异常，中位BMI为27 kg/m2，30%的患者BMI高于30 kg/m2，70名患者(22%)使用了他汀类药物和22名患者(7%)使用了口服抗糖尿病药物，其中一半的患者是活跃的酒精消费者，而45%的患者有超过20年的有害饮酒史。与活跃饮酒者相比，不饮酒者有更高的LDL-和更低的HDL-胆固醇，而两组之间没有其他代谢参数的差异(补充表S1)。对于遗传变异，小等位基因频率为：PNPLA3(rs738409-G) = 0.24、TM6SF2 (rs58542926-T) = 0.09、MBOAT7 (rs641738-T)= 0.42和HSD17B13(rs72613567-TA) = 0.31 (附图S2)。
表1 患者特征
2. 纤维化的代谢性风险
随着纤维化程度的提高，几种血糖变化特征也有所不同(图1A)。最值得注意的是HOMA-IR在纤维化分期中逐级升高(图1B)。通过有序模型回归分析，HOMA-IR和糖尿病的存在可以预测至少有一期高纤维化的肝纤维化分期(表2)。HOMA-IR每增加一个单位，发生至少一期纤维化的几率增加11%(OR 1.11, 95% CI 1.06-1.16, P <0.001)。相反，空腹血糖和糖化血红蛋白与纤维化分期无相关性(表2，补充图S3)。在脂质代谢方面，总胆固醇和LDL水平随着纤维化分期的增加而降低(图1A和补充图S3)，在单变量回归中与纤维化分期显著相关(表2)。总之，22%的参与者接受了降脂药物，纤维化分期之间没有差异(P =0.856年，图1D)。
图1 根据NAS-CRN纤维化分期系统分析肝纤维化的代谢危险因素
p值表明在纤维化阶段之间通过秩和检验得到的最接近的纤维化阶段有显著差异。A)显示与纤维化加重期相关代谢性危险因素的相对水平的热图。将每个危险因素的中位数标准化，范围从0到1。B)图显示HOMA-IR随纤维化期增加。方框中水平线显示值的中值，方框从值的25%扩展到75% (四分位范围，IQR)和异常点显示。C)图显示LDL随纤维化程度的增加而降低。方框中水平线显示值的中值，方框从值的25%扩展到75% (四分位范围，IQR)和异常点显示。D)条形图显示各纤维化阶段使用降脂药物(他汀类药物)的患者比例。我们发现在纤维化分期间他汀类药物的使用没有显著差异。
表2 单变量和多变量有序模型回归分析中代谢性和遗传性风险因素对高纤维化阶段的影响
3. 纤维化的遗传风险
PNPLA3 rs738409-G和TM6SF2rs58542926-T患者的纤维化程度更高(补充图S4)。对于PNPLA3rs738409C>G，晚期纤维化(≥F3)患者的比例从CC纯合子中的19%增加到CG杂合子中的28%，到GG纯合子中的56% (P <0.001)。TM6SF2rs58542926-T对应的结果是在CC纯合子中占22%，在CT杂合子中占40%，在CC杂合子中占40%，在TT纯合子中为100% (P =0.001)。在单变量有序回归中，PNPLA3 rs738409-G和TM6SF2rs58542926-T也预测了更高的纤维化期，而MBOAT7 rs641738-T和HSD17B13rs72613567-TA则没有预测(表2)。但是，HSD17B13rs72613567的TA等位基因对PNPLA3 rs738409-G携带者的高纤维化期具有保护作用(单等位基因OR=0.58, 95% CI0.36-0.96, P =.033) (补充表S2)。
4. 代谢性和遗传性危险因素对肝纤维化的联合作用
在多变量有序模型回归分析中，高HOMA-IR、低LDL和风险多态性PNPLA3 rs738409-G和TM6SF2rs58542926-T均是增加纤维化分期的独立预测因子(表2)。HOMA-IR评分≥2.5为预测纤维化的调整优势比最高(OR=3.04, 95% CI1.90-4.87, P <.001) (图2A)。LDL <2.6 mmol/L (OR=2.05, 95% CI1.33-3.16, P =0.001)，TM6SF2 rs58542926-T (OR=1.99, 95% CI1.17-3.37, P =0.011)，50岁以上(OR=1.66, 95% CI 1.03-2.70，P =0.039) 和PNPLA3 rs738409-G(OR=1.53, 95% CI 1.11-2.12, P =0.009) 也与较高的纤维化分期独立相关(图2A)。过度饮酒和活跃饮酒的持续时间与较高的纤维化期无关(表2)。这些分析对他汀类药物、抗糖尿病药物和近期抗生素的使用进行了校正。
图2 系数图显示了来自多变量分析的比值比，95% CI为增加的A)纤维化B)炎症C)脂肪变性
分析调整了年龄、性别、BMI、活跃饮酒、长期饮酒(>20岁)和遗传风险变异。A) 5个因素与显著高纤维化分期独立相关，HOMA-IR ≥2.5(OR=3.04, 95% CI 1.90-4.87, P<0.001), LDL <2.6 mmol/L (OR=2.05, 95% CI 1.33-3.16, P =0.001), TM6SF2rs58542926C>T (OR=1.99, 95% CI 1.17-3.37, P =0.011), 50岁以上 (OR=1.66, 95% CI 1.03-2.70, P =0.039) 和PNPLA3rs738409C>G (OR=1.53, 95% CI 1.11-2.12, P =0.009)。B)四个危险因素与显著较高的炎症评分独立相关，HOMA-IR ≥2.5 (OR=3.99, 95% CI 2.49-6.40, P <0.001), 活跃饮酒者 (OR=2.37, 95%CI1.57-3.57, P <0.001), 50岁以上 (OR=1.81, 95% CI 1.11-2.94, P =0.001), 和PNPLA3 (OR=1.55,95% CI 1.14-2.94, P =0.005)。C)四个危险因素与脂肪变性显著增加独立相关，活跃饮酒者 (OR=7.51, 95%CI 4.62-12.21, P <0.001),BMI > 30 kg/m2 (OR=2.06, 1.26-3.36, P=0.004), 甘油三酯 ≥1.7 mmol/L(OR=1.99, 95%CI 1.26-3.16, P=0.003), 和PNPLA3 rs738409-G (OR=1.63, 95% CI1.16-2.29, P =0.005)。
5. 肝脏炎症的代谢性和遗传性危险因素
增加HOMA-IR与更严重的肝炎症有关(OR=1.08，95% CI 1.04-1.12,P <.001)，而其他血糖危险因素或脂质标记均与炎症无关(补充表S3，补充图S5)。MBOAT7rs641738C>T的PNPLA3 rs738409-G和TT纯合子预测更高的炎症风险。在多元回归分析中，HOMA-IR、PNPLA3 rs738409-G和MBOAT7 rs641738-T与更严重的炎症显著相关(补充表S3)。在系数图中，HOMA-IR≥2.5是最强的炎症独立预测因子，其次是积极饮酒、>50岁和rs738409-G(图2B)。
6. 肝脏脂肪变性的代谢性和遗传性危险因素
到目前为止，活跃饮酒是脂肪变性最强的预测因子，具有最高的调整比值(OR = 7.55, 95% CI4.62-12.35, P <0.001, 附表S3)。血糖升高的危险因素与肝脂肪变性无关，而与高甘油三酯有关 (OR=1.39,95%CI 1.16-1.67, P <0.001)和高HDL-胆固醇(OR=1.61, 95%CI 1.02-2.54, P =.041)与更多脂肪变性相关(补充图S6)。唯一预测更高级别脂肪变性的遗传危险因素是PNPLA3 rs738409-G。在多变量回归分析中，活跃饮酒、甘油三酯和PNPLA3 rs738409-G仍然独立地与脂肪变性相关(补充表S3)。
7. 代谢性和遗传性危险因素的诊断准确性预测严重肝纤维化和肝硬化
结合年龄、性别、BMI和酒精史的基本模型预测晚期纤维化(≥F3)的准确性较差(图3A)。添加代谢性状和基因使AUROC增加到0.80 (95% CI 0.74-0.85);P < 0. 01)。在决策树中，我们能够根据晚期纤维化的风险来区分患者(图3B)。有趣的是，68%(13/17)的HOMA-IR≥2.5和2个PNPLA3rs738409-G等位基因的患者有进展纤维化，相比之下，只有7%(6/89)的HOMA-IR <2.5和没有PNPLA3 rs738409-G等位基因的患者。补充图S7显示了使用基本模型、基本模型+代谢性状、基本模型+遗传学信息的决策树。
图3 A)诊断进展期肝纤维化预测模型的ROC曲线(≥F3)。B)决策树根据预测的晚期肝纤维化风险对患者进行分组(≥F3)。
结论
总之，代谢性和遗传性危险因素在过度饮酒者中非常普遍，并能预测ALD的严重程度，与20年以上的过度饮酒和纳入研究前一周内的戒除无关。像最近提出的MAFLD定义，包括环境(酒精)、代谢和遗传驱动因素，可能为这一大群患者的分型铺平道路。然而，这个术语可能会减少对酒精滥用的关注，并可能忽略酒精对葡萄糖代谢的直接影响。然而，我们的发现提出了一个问题，即代谢和遗传谱是否应被考虑为ALD的临床检查的一部分，特别是胰岛素抵抗。对酒精相关肝病患者来说，控制代谢紊乱与降低酒精使用同样重要。