基于孟德爾隨機(jī)化分析的代謝物與非酒精性脂肪性肝病的因果關(guān)系研究

[摘要]"目的"利用孟德爾隨機(jī)化分析方法探討代謝物與非酒精性脂肪性肝?。╪on-alcoholic"fatty"liver"disease，NAFLD）的因果關(guān)系。方法"回顧性收集夜鶯健康及FinnGen聯(lián)盟全基因組關(guān)聯(lián)研究數(shù)據(jù)庫匯總統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以逆方差加權(quán)為主要分析方法，通過雙樣本孟德爾隨機(jī)化方法分析血液循環(huán)中的233種代謝物與NAFLD之間的因果關(guān)系。結(jié)果"結(jié)果顯示糖蛋白乙?；剑∣R=3.30，95%CI：1.64～6.62，P=0.0008）、大顆粒極低密度脂蛋白（very"low-density"lipoprotein，VLDL）中游離膽固醇與總脂質(zhì)的比值（OR=3.50，95%CI：1.63～7.48，P=0.0013）、血清總甘油三酯水平（OR=2.26，95%CI：1.38～3.70，P=0.0012）、飽和脂肪酸水平（OR=2.47，95%CI：1.40～4.36，P=0.0018），VLDL中的總膽固醇水平（OR=2.20，95%CI：1.36～3.59，P=0.0015）、極大顆粒高密度脂蛋白（high-density"lipoprotein，HDL）中甘油三酯與總脂質(zhì)的比值（OR=2.91，95%CI：1.53～5.55，P=0.0011）、極小顆粒VLDL中的甘油三酯（OR=2.27，95%CI：1.43～3.62，P=0.0006）均與NAFLD呈正相關(guān)，高密度脂蛋白亞型2中的總膽固醇水平（OR=0.44，95%CI：0.27～0.71，P=0.0007）、HDL中的總膽固醇水平（OR=0.44，95%CI：0.28～0.72，P=0.0009）與NAFLD呈負(fù)相關(guān)。異質(zhì)性檢驗結(jié)果表明工具變量之間無顯著異質(zhì)性，分析結(jié)果穩(wěn)健可靠。結(jié)論"本研究中7種代謝物與NAFLD風(fēng)險增加有關(guān)，2種代謝物與NAFLD風(fēng)險降低有關(guān)，揭示相關(guān)代謝物在NAFLD發(fā)生和發(fā)展中的關(guān)鍵作用。

[關(guān)鍵詞]"非酒精性脂肪性肝病；孟德爾隨機(jī)化分析；代謝物；全基因組關(guān)聯(lián)研究

[中圖分類號]"R657.3""""""[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2025.12.007

Study"on"the"causal"relationship"between"metabolites"and"non-alcoholic"fatty"liver"disease"based"on"Mendelian"randomization"analysis

WU"Fubo1，"ZHANG"Shunzhong1，"NIU"Hongkai2，"WEI"Yong2

1.The"Second"School"of"Clinical"Medicine"of"Binzhou"Medical"University，"Yantai"264100，"Shandong，"China;"2.Department"of"Hepatobiliary，"Pancreatic"and"Splenicnbsp;Surgery，"Yantai"Affiliated"Hospital"of"Binzhou"Medical"University，"Yantai"264100，"Shandong，"China

[Abstract]"Objective"To"investigate"the"causal"relationship"between"circulating"metabolites"and"non-alcoholic"fatty"liver"disease"（NAFLD）"using"Mendelian"randomization"analysis."Methods"Summary"statistics"from"genome-wide"association"study"provided"by"Nightingale"Health"and"the"FinnGen"Consortium"were"retrospectively"collected."A"two-sample"Mendelian"randomization"analysis"was"performed"to"assess"the"causal"effects"of"233"blood"metabolites"on"NAFLD，"with"the"inverse?variance"weighting""method"as"the"primary"analytical"approach."Results"Elevated"levels"of"glycoprotein"acetylation"（OR=3.30，"95%CI："1.64-6.62，"P=0.0008），"the"ratio"of"free"cholesterol"to"total"lipids"in"very"low-density"lipoprotein"（VLDL）"（OR=3.50，"95%CI："1.63-7.48，"P=0.0013），"serum"total"triglycerides"（OR=2.26，"95%CI："1.38-3.70，"P=0.0012），"saturated"fatty"acids"（OR=2.47，"95%CI："1.40-4.36，"P=0.0018），"total"cholesterol"in"VLDL"（OR=2.20，"95%CI："1.36-3.59，"P=0.0015），"the"ratio"of"triglycerides"to"total"lipids"in"very"large"high-density"lipoprote"（HDL）"（OR=2.91，"95%CI："1.53-5.55，"P=0.0011），"and"triglycerides"in"very"small"VLDL"（OR=2.27，"95%CI："1.43-3.62，"P=0.0006）"were"positively"associated"with"NAFLD."Conversely，"total"cholesterol"in"high-density"lipoprotein"2"（OR=0.44，"95%CI："0.27-0.71，"P=0.0007）"and"total"cholesterol"in"HDL"（OR=0.44，"95%CI："0.28-0.72，"P=0.0009）"were"inversely"associated"with"NAFLD."Heterogeneity"tests"indicated"no"significant"heterogeneity"among"instrumental"variables，"confirming"the"robustness"of"the"findings."Conclusion"This"study"identified"seven"metabolites"associated"with"an"increased"risk"of"NAFLD"and"two"metabolites"linked"to"a"reduced"risk，"highlighting"their"potential"roles"in"the"pathogenesis"and"progression"of"NAFLD.

[Key"words]"Non-alcoholic"fatty"liver"disease;"Mendelian"randomization;"Metabolites;"Genome-wide"association"study

非酒精性脂肪性肝?。╪on-alcoholic"fatty"liver"disease，NAFLD）是全球最常見的慢性肝病之一，發(fā)病率近年來顯著上升[1]。Meta分析顯示NAFLD全球患病率從1990—2006年的25.3%上升至2016—2019年的38%，且NAFLD全球患病率的大幅增長與肥胖和2型糖尿病的流行趨勢同步[2]。NAFLD包括單純性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎（non-"alcoholic"steatohepatitis，NASH）、肝纖維化、肝硬化和肝細(xì)胞癌（hepatocellular"carcinoma，HCC）。NAFLD病因復(fù)雜，涉及遺傳、代謝、飲食和生活方式等多種因素[3-5]。在NAFLD的危險因素中，代謝物水平變化可反映機(jī)體代謝狀態(tài)的變化[6]。通過孟德爾隨機(jī)化（Mendelian"randomization，MR）分析可有效探究代謝物與NAFLD之間的因果關(guān)聯(lián)，避免傳統(tǒng)流行病學(xué)研究中的混雜因素影響，可提供更準(zhǔn)確的因果推斷，為防治NAFLD提供新思路[7-8]。

1""材料與方法

1.1""實驗設(shè)計

本研究設(shè)計233種代謝物為暴露因素，NAFLD為結(jié)局因素，通過兩樣本MR分析探討其因果關(guān)系。

1.2""數(shù)據(jù)來源

回顧性收集夜鶯健康全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide"association"study，GWAS）數(shù)據(jù)庫匯總統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)更新至2024年2月，該研究納入33個隊列的136"016名歐洲參與者，代謝物數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，選取平均豐度gt;1%的233種代謝物，其中包括213種脂質(zhì)和脂蛋白參數(shù)或脂肪酸及20種非脂質(zhì)[9]?；仡櫺允占疐innGen聯(lián)盟R10"2023年發(fā)布的GWAS數(shù)據(jù)庫NAFLD病例，其中包括NAFLD病例2518例和409"613名對照者。疾病分組嚴(yán)格按國際疾病分類第10版編碼篩選。暴露組和結(jié)果組之間的人群或隊列選擇無重疊，見表1。

1.3""工具變量的選擇

本研究使用多種標(biāo)準(zhǔn)選擇工具變量（instrumental"variables，IVs）以確保所選單核苷酸多態(tài)性（single"nucleotide"polymorphisms，SNP）與暴露因素之間具有穩(wěn)定的因果關(guān)系。首先，篩選出與代謝物顯著相關(guān)的SNP，篩選標(biāo)準(zhǔn)為全基因組關(guān)聯(lián)顯著性（Plt;1×10-5）。用r2=0.001和kb=10"000設(shè)置以最大限度減少連鎖不平衡（linkage"disequilibrium，LD）對隨機(jī)等位基因分布的影響[10]。對未能找到直接與暴露相關(guān)的SNP情況，本研究選擇合適的代理SNP（r2gt;0.8）。篩選后的工具變量滿足相關(guān)性假設(shè)、排他性假設(shè)、獨立性假設(shè)，見圖1。

1.4""統(tǒng)計學(xué)方法

使用R（version"4.2.2）Studio中TwoSamPleMR（version"0.5.6）和MR-PRESSO"（version"1.0）軟件包進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)分析。應(yīng)用MR分析方法評估代謝物與NAFLD之間的因果效應(yīng)。本研究運用以下5種常見的MR方法評估代謝物與NAFLD之間的因果效應(yīng)：逆方差加權(quán)法（inverse-variance"weighting，IVW）、MR?Egger回歸法、加權(quán)中位數(shù)法、簡單模式法和加權(quán)模式法，并選用IVW作為主要的分析方法，以得到更精確的因果效應(yīng)估計[11]。此外，本研究進(jìn)行多重假設(shè)檢驗，使用Plt;2.15×10-4（經(jīng)Bonferroni校正）作為直接因果關(guān)系存在的閾值[12]；2.15×10-4lt;Plt;0.05作為NAFLD的潛在風(fēng)險預(yù)測因子，并進(jìn)行異質(zhì)性分析、多效性分析和敏感度分析作為補(bǔ)充檢驗確保結(jié)果的可靠性[13]。當(dāng)存在水平多效性時進(jìn)一步使用MR-PRESSO離群值檢驗結(jié)果[14]。

2""結(jié)果

2.1""MR結(jié)果

通過對233種代謝物進(jìn)行MR分析，結(jié)果顯示9種代謝物水平的變化與NAFLD有因果關(guān)系，其中7種與NAFLD的風(fēng)險增加有關(guān)，2種與NAFLD的風(fēng)險降低有關(guān)，見圖2和圖3。其中糖蛋白乙?；剑∣R=3.30，95%CI：1.64～6.62，P=0.0008）、大顆粒極低密度脂蛋白（very"low-density"lipoprotein，VLDL）中游離膽固醇與總脂質(zhì)的比值（OR=3.50，95%CI：1.63～7.48，P=0.0013）、血清總甘油三酯水平（OR=2.26，95%CI：1.38～3.70，P=0.0012）、飽和脂肪酸（saturated"fatty"acids，SFA）水平（OR=2.47，95%CI：1.40～4.36，P=0.0018）、VLDL中的總膽固醇水平（OR=2.20，95%CI：1.36～3.59，P=0.0015）、極大顆粒高密度脂蛋白（high-density"lipoprotein，HDL）中甘油三酯與總脂質(zhì)的比值（OR=2.91，95%CI：1.53～5.55，P=0.0011）、極小顆粒VLDL中的甘油三酯水平（OR=2.27，95%CI：1.43～3.62，P=0.0006）均與NAFLD的風(fēng)險呈正相關(guān)，高密度脂蛋白亞型2（high-density"lipoprotein"2，HDL2）中的總膽固醇水平（OR=0.44，95%CI：0.27～0.71，P=0.0007）、HDL中的總膽固醇水平（OR=0.44，95%CI：0.28～0.72，P=0.0009）與NAFLD的風(fēng)險呈負(fù)相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)這些代謝物中大顆粒VLDL中游離膽固醇與總脂質(zhì)的比值變化對NAFLD影響最大，其暴露因素增加1個單位，結(jié)局發(fā)生的概率增加3.50倍。

2.2""異質(zhì)性檢驗

本研究通過MR-Egger法和IVW法進(jìn)行檢驗，并進(jìn)行MR漏斗圖及Cochran’s"Q統(tǒng)計量分析，所有分析中Q統(tǒng)計量的Pgt;0.05，見表2；且MR漏斗圖顯示大多數(shù)工具變量效應(yīng)估計值均無明顯偏離，見圖4。綜上，結(jié)果數(shù)據(jù)中的工具變量之間不存在顯著異質(zhì)性。

2.3""敏感度分析

2.3.1""多效性檢驗""本研究采用MR-Egger回歸法和MR-PRESSO兩種方法進(jìn)行多效性檢驗，并對MR結(jié)果繪制散點圖（表3和圖4）。MR-Egger回歸截距和P值結(jié)果顯示，大多數(shù)代謝物的截距接近于零，且Pgt;0.05，表明所有工具變量間無水平多效性。

2.3.2""留一法敏感度分析""留一法敏感度分析是評估工具變量對因果估計結(jié)果影響的重要方法。通過留一法敏感度分析顯示移除大多數(shù)SNP對整體因果效應(yīng)估計值的影響較小，表明工具變量選擇的穩(wěn)健性較高。

3""討論

本研究通過MR分析系統(tǒng)探討233種代謝物與NAFLD之間的因果關(guān)系，并鑒定出9種與NAFLD顯著相關(guān)的關(guān)鍵代謝物。這些代謝物在NAFLD的發(fā)生和發(fā)展中扮演重要角色，其相互作用構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，揭示NAFLD的潛在病理機(jī)制和治療靶點。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)多種代謝物水平與NAFLD風(fēng)險顯著相關(guān)。其中大顆粒VLDL中游離膽固醇與總脂質(zhì)的比值變化對NAFLD影響最大，VLDL中總膽固醇水平作為一種血壓的成分因素，可通過影響平均動脈壓與NAFLD密切相關(guān)[15]。此外，本研究還發(fā)現(xiàn)HDL與HDL2中的總膽固醇水平升高與NAFLD呈負(fù)向因果關(guān)聯(lián)。HDL2是HDL的一種亞型，在NAFLD患者中HDL2中的膽固醇水平升高與炎癥反應(yīng)降低和脂質(zhì)積聚減少相關(guān)[16]；HDL可通過逆向膽固醇轉(zhuǎn)運保護(hù)肝臟免受脂質(zhì)積聚導(dǎo)致的損傷，這一作用與HDL2中的總膽固醇水平升高一致，進(jìn)一步支持HDL在NAFLD中的重要作用[17]。該研究提示調(diào)節(jié)HDL和VLDL代謝途徑中膽固醇的變化可預(yù)防和治療NAFLD。

甘油三酯在NAFLD的發(fā)生發(fā)展中也發(fā)揮不可忽視的作用，高水平的血清甘油三酯與胰島素抵抗密切相關(guān)。本研究結(jié)果表明血清總甘油三酯水平增加NAFLD的風(fēng)險，且極小顆粒VLDL中的甘油三酯及極大顆粒HDL中甘油三酯與總脂質(zhì)的比值均與NAFLD存在正向因果關(guān)聯(lián)，提示通過調(diào)控甘油三酯水平可能有助于預(yù)防和治療NAFLD。研究發(fā)現(xiàn)甘露苷ⅩⅢ可通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝顯著減少肝細(xì)胞中的脂質(zhì)積累，并改善小鼠模型中的NASH，進(jìn)一步證明甘油三酯對NAFLD的影響[18]。研究還發(fā)現(xiàn)SFA水平的升高與NAFLD風(fēng)險呈正相關(guān)；另有研究發(fā)現(xiàn)SFA可誘導(dǎo)肝細(xì)胞增強(qiáng)脂質(zhì)合成和抑制脂質(zhì)分解造成脂質(zhì)沉積，如SFA可上調(diào)固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1和脂肪酸合酶的表達(dá)在脂肪酸合成過程中起關(guān)鍵作用[3]。此外，SFA還通過引發(fā)炎癥反應(yīng)促進(jìn)NAFLD的發(fā)展[3，"19]。目前已有研究證實維生素D可通過調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的極化狀態(tài)減少促炎細(xì)胞因子的分泌而部分逆轉(zhuǎn)SFA引起的負(fù)面效應(yīng)[20]；這為飲食調(diào)控SFA預(yù)防NAFLD提供有力的依據(jù)與研究基礎(chǔ)。

綜上，本研究通過MR分析發(fā)現(xiàn)NAFLD的病理機(jī)制不僅涉及單一代謝物的異常，還包括多個代謝物之間的復(fù)雜相互作用。這些發(fā)現(xiàn)為NAFLD的預(yù)防和治療提供新的思路。未來的研究應(yīng)進(jìn)一步深入探討這些代謝物的具體作用機(jī)制和調(diào)控路徑，以期為NAFLD的防治提供新的思路和策略。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–10–11）

（修回日期：2025–04–01）