磁共振質子密度脂肪分數
——一種具有潛力的非酒精性脂肪性肝炎臨床試驗替代終點

安梓銘，馮 琴,2,3,4

1 上海中醫藥大學附屬曙光醫院 肝病研究所，上海 201203； 2 上海中醫藥大學 肝病研究所，上海 201203；3 上海市中醫臨床重點實驗室，上海 201203； 4 肝腎疾病病證教育部重點實驗室，上海 201203

非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是指除外酒精和其他明確的肝損傷因素所致的，以肝細胞內脂肪過度沉積為主要特征的臨床病理綜合征，疾病譜包括非酒精性脂肪肝、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)和肝硬化。我國NAFLD發病率大約為29.2%[1]，已取代病毒性肝炎成為最為高發的慢性肝病[2]。但目前臨床上缺乏有效治療NASH的獲批藥物，大量的臨床試驗正不斷開展。針對NASH的藥物臨床試驗，理想的治療終點是肝病相關死亡率或全因死亡率，然而實際操作中因達到臨床結局的時間過長而缺乏可行性，目前一般通過肝組織學的評價作為理想治療終點的替代終點[3]。組織學評價作為“金標準”，能夠較為準確地評價藥物療效，但是由于有創且費用較高，受試者接受度和依從性差[4]，在臨床中較難實施。因此，迫切需要安全可靠、準確靈敏的無創指標作為肝活檢的替代指標。磁共振質子密度脂肪分數(magnetic resonance imaging proton density fat fraction，MRI-PDFF)是一種運用磁共振技術對整個肝臟中的脂肪進行定量評估的生物標志物，近期多項國際多中心臨床試驗將之設計為主要臨床指標以評價藥物療效。關于MRI-PDFF能否成為NASH臨床試驗理想的無創替代終點也正引發諸多思考。本文通過分析MRI-PDFF值與NASH肝組織學評價之間的相關性，特別是經治后PDFF值的改變是否與組織學應答相關聯，探討其作為NASH臨床試驗無創性評價指標的優劣，希冀為今后臨床試驗提供參考。

1 關于MRI-PDFF

1.1 MRI-PDFF的概念 MRI-PDFF是一種應用磁共振技術測量脂肪的成像方法，可對整個肝臟中的脂肪進行定量評估。PDFF是組織中游離的甘油三脂中的質子密度與游離的甘油三脂和水中的質子總密度之比，范圍為0～100%。PDFF是組織的一項基本屬性，反映了組織中活動的甘油三脂濃度[4]。MRI-PDFF又可分為MRI-M(magnitude)和MRI-C(complex)，2種基于不同方法的類型對PDFF值進行測量。研究[5]顯示，在橫向評估時，相比于MRI-C，MRI-M會低估PDFF值，但在縱向評估PDFF值的變化時二者具有一致性。

1.2 MRI-PDFF評估肝脂肪含量的原理 MRI對游離的未結合分子(水和甘油三脂)中質子的信號敏感。相反，對結合的質子，如細胞膜脂質雙分子層(包括膽固醇、鞘脂和磷脂)結構中質子的信號不敏感。同時，水和甘油三脂中質子的不同電子屏蔽會導致不同質子基團的磁共振頻率不同。MRI-PDFF主要通過化學位移編碼MRI(CSE-MRI)技術將這種不同加以利用，同時利用2個或多個回波時間信號以進行水脂分離[6]，首先分解來自于水和脂肪(甘油三脂)的信號，然后通過計算脂肪信號與來自水和脂肪的總信號的比值歸納整合這些信號，因此能夠量化肝脂肪含量。需要注意的是，PDFF值雖然能夠代表肝脂肪含量但二者并不相等，PDFF值與肝脂肪變性有關，但本質上不同[4]。

2 MRI-PDFF值與NASH肝組織學評價的相關性

對NASH而言，評價藥物臨床療效的臨床結局終點包括出現肝硬化、肝移植、肝細胞癌或肝病相關死亡/全因死亡等事件。但NASH發展為肝硬化或肝癌的延續時間長達數十年，周期長且難以界定，因此臨床研究中通常用肝組織學替代終點評估療效。由于目前暫無有關MRI-PDFF與NASH疾病自然進程關系，以及經治后MRI-PDFF值的變化與臨床結局終點關系的相關研究。因此，尚只能通過與“金標準”——肝組織學評價的相關性分析判別其在NASH診斷及療效評價的價值。

目前，NAFLD/NASH的組織學評價系統主要包括Brunt系統、美國NASH臨床研究網絡評分系統(NASH-CRN)、歐洲SAF/FLIP評分系統，其中，NASH-CRN是NAFLD/NASH 臨床試驗研究中推薦的組織學評分系統[7]。在NASH-CRN評分系統中，NASH 活動度評分(NAFLD activity score，NAS)是脂肪變性(0、1、2、3分)、小葉炎癥(0、1、2、3分)和氣球樣變(0、1、2分)積分的總和，藥物干預前后評分的變化可以體現藥物治療NASH的臨床效應。

2.1 橫向診斷時MRI-PDFF與NASH肝組織學評價的關系

2.1.1 MRI-PDFF值與脂肪變性評分的相關性 MRI-PDFF值反映的是肝脂肪含量，在評價肝脂肪變性方面具有較高的診斷準確性和價值[8-10]。相關研究也確實證實了PDFF值與脂肪變性評分高度相關。Middleton等[11]分析了FLINT研究中NASH患者MRI-PDFF值與肝組織學結果，證實PDFF值與脂肪變性等級評分有很強的相關性(r=0.8，P<0.001)，脂肪變性不同級別可用具體PDFF值進行相對精準的劃分(脂肪變性0～1分與2～3分之間的PDFF閾值為16.3%，0～2分與3分之間閾值為21.7%)。其他多項應用肝組織學作為參考標準的單中心橫向研究[12-16]也證實了PDFF值與肝脂肪變性評分的相關性。

2.1.2 MRI-PDFF值與小葉炎癥及氣球樣變評分的相關性 小葉炎癥和氣球樣變是診斷NASH的必要條件。除脂肪變性外，更應該關注PDFF值與小葉炎癥和氣球樣變的關系。Jayakumar等[17]通過分析65例NASH患者在基線和Selonsertib(ASK1抑制劑)治療24周后肝組織學和MRI-PDFF結果，比較PDFF值與小葉炎癥和氣球樣變的關系，發現在基線時PDFF值與小葉炎癥評分及氣球樣變評分之間均無統計學差異(P值分別為0.34、0.08)。Middleton等[11]通過分析115例NASH患者肝組織學和MRI-PDFF結果發現，PDFF值與小葉炎癥甚至呈負相關(r=-0.21，P=0.03)；PDFF值與氣球樣變也不具有顯著的相關性(r=-0.02，P=0.85)。此外，Wildman-Tobriner等[18]對3項NAFLD或NASH藥物的Ⅱ期臨床試驗的數據進行了回顧性分析，通過比較370例受試者在基線時的PDFF值與NAS評分，發現PDFF值與小葉炎癥和氣球樣變之間也均無統計學意義。

2.1.3 MRI-PDFF值與NAS總分的相關性 Jayakumar等[17]橫向比較了NASH患者的PDFF值與NAS總分的關系，結果發現在基線時兩者無統計學差異(P=0.069)。上文所提到的Wildman-Tobriner等[18]也發現，雖然170例NAFLD患者在基線時PDFF值與NAS評分之間具有顯著的相關性(r=0.54，P<0.001)，但進一步分析時，NAS評分≥4分與評分<4分的人群之間PDFF值有較多重疊，通過尤登指數劃分NAS評分≥4分的PDFF閾值為12.4%，但其陽性預測價值僅為0.13(95%CI: 0.05～0.26)，陰性預測價值卻為0.98(95%CI: 0.94～1)。因此認為在NAS評分>4分的情況下，MRI-PDFF值與NAS評分的相關性較差。

現有證據足以證明PDFF值與脂肪變性之間高度的相關性，是評價肝脂肪變性程度的可靠指標。然而，尚無證據支持PDFF值與小葉炎癥和氣球樣變之間的相關性，同時PDFF值與NAS總評分之間也無穩定相關關系。提示在進行橫向診斷時，單純通過PDFF值并不能預測NASH的存在與否，NASH的診斷依然依賴于肝組織病理學評判。

2.2 縱向療效評價時MRI-PDFF值的改變與肝組織學變化的關系 對于縱向評價藥物臨床療效而言，若治療前后MRI-PDFF值的變化與組織學應答顯著相關，則能體現MRI-PDFF值作為臨床療效評價替代終點的可行潛力。2018年6月美國肝病學會和歐洲肝病學會舉辦的有關NAFLD終點的聯合研討會中，提出了基于肝活檢組織學評價的NASH臨床試驗終點[19]：即NASH改善，同時纖維化無惡化；或者肝組織纖維化改善1分及以上，同時NASH無惡化；或者NASH改善同時肝組織纖維化改善1分及以上。目前，多項研究[17,20-22]證實藥物干預治療后MRI-PDFF值下降與組織學應答存在一定的相關性。

Patel等[20]對MOZART試驗進行了二級分析，該試驗以NAS評分至少減少2分而無纖維化惡化作為組織學應答終點，共獲得了35例患者在基線以及應用膽固醇吸收抑制劑依折麥布(Ezetimibe)治療24周時的MRI-PDFF值和肝組織學結果，研究者將其中達到組織學應答的患者(n=10)與未達到組織學應答的患者(n=25)進行比較，結果顯示達到組織學應答的患者PDFF值較未達到組織學應答者顯著降低(-4.1%±4.9% vs -0.6%±4.1%，P<0.04)，平均相對百分比變化為-29.3%±33.0% vs 2.0%±24.0%(P<0.004)。同時，與未達到組織學終點的患者相比，組織學應答患者的肝脂肪變性評分與肝氣球樣變評分的中位數均下降了1分(P值分別為0.01、0.03)，而小葉炎癥和纖維化未出現變化。因此，研究者認為MRI-PDFF值的相對下降29%可能與NASH肝組織學應答顯著相關，可作為藥物治療后組織學應答的閾值。

Loomba等[21]對FLINT試驗的研究數據進行了二級分析，證實了MRI-PDFF值相對減少30%與肝組織學應答間的關系。對78例NASH患者在奧貝膽酸(n=40)與安慰劑(n=38)治療前后所測得的MRI-PDFF值和肝組織學結果進行評估，組織學終點為NAS評分減少≥2分而無纖維化的惡化。分析顯示，在治療72周后，MRI-PDFF值較基線相對下降≥30%的患者(n=20)與相對下降<30%(n=58)的患者組織學應答率分別為50%和19%(OR=4.86，95%CI: 1.4～12.8，P<0.009), 提示當PDFF值相對下降≥30%時會有更多患者達到組織學應答。PDFF值相對下降≥30%的患者中有85%出現脂肪變性減少≥1分的改善，而<30%的患者中僅有25%出現了相應的改善，2組間有顯著統計學差異(P<0.001)。在氣球樣變改善方面，MRI-PDFF值相對下降≥30%的患者中有50%的患者出現了≥1分的改善，而PDFF值相對下降<30%的患者中只有26%的患者出現了相應改善，2組間亦有統計學差異(P<0.05)。

2019年Harrison等[22]報道了選擇性甲狀腺激素受體-β激動劑Resmetirom治療NASH臨床療效的Ⅱ期臨床試驗結果，研究者第12周和第36周連續測量受試者MRI-PDFF值，第36周進行第2次肝活檢，研究主要終點設為第12周MRI-PDFF值較基線的相對變化。研究除證實了Resmetirom對NASH顯著的臨床療效之外，另一個重要的意義是再次證實了MRI-PDFF值治療前后的縱向變化與肝組織學改變(脂肪變性、炎癥及氣球樣變)之間良好的相關性。試驗將MRI-PDFF值下降≥30%設為MRI-PDFF應答，將NAS評分下降≥2分且其中至少有1分來自于炎癥或氣球樣變設為NASH緩解的組織學應答，將NAS評分下降2分且氣球樣變評分為0分、炎癥評分為0或1分設為NASH逆轉的組織學應答。分析結果顯示，第12周時出現MRI-PDFF應答的受試者在第36周試驗結束時出現NASH緩解組織學應答的比例為65%(30/46)，而未出現MRI-PDFF應答的受試者僅有32%(11/34)第36周出現NASH緩解的組織學應答，2組間有顯著統計學差異(P=0.006 3)；12周時出現MRI-PDFF應答的受試者在36周試驗結束時出現NASH逆轉組織學應答的比例為37%(17/46)，而未出現MRI-PDFF應答的受試者僅有4%(2/27)達到NASH逆轉的組織學應答，進一步分析顯示，達到NASH逆轉的組織學應答者MRI-PDFF相對值平均下降50%、絕對值平均下降11%。此外，研究發現只有MRI-PDFF應答者才會出現氣球樣變及炎癥積分的同時下降。

在Jayakumar等[17]的研究中，12例患者(18%)達到了組織學應答(NAS評分下降≥2分)，計算出MRI-PDFF值預測組織學應答的最佳閾值為相對下降≥25%。PDFF值相對下降≥25%的患者更易出現脂肪變性評分減少的改善(44% vs 22%)。此外，雖然在氣球樣變或匯管區炎癥的改善上PDFF值相對下降≥25%的患者與PDFF值相對下降<25%的患者相比無顯著統計學差異，但相對下降≥25%的患者更易出現小葉炎癥評分的減少(50% vs 16%，P=0.016)。研究還發現PDFF值下降≥25%的患者的ALT(-31.8%vs -2.9%，P=0.001)和血清細胞角蛋白18-M30(-30.7%vs 4.9%，P=0.008)均出現更顯著的下降。

上述縱向研究中，PDFF值下降與炎癥或氣球樣變改善之間的相關性，表明藥物干預過程中肝脂肪含量下降越顯著越容易出現炎癥或細胞損傷的改善，PDFF值的變化可以部分預測組織學應答效應，這些為MRI-PDFF作為NASH臨床試驗療效評價替代終點提供了依據。

3 討論

需要前后2次肝組織學評估是目前NASH臨床研究存在的主要“瓶頸”。血清學指標和影像學技術等非創性評價方法被引入到NASH臨床試驗中，并作為一些臨床試驗的終點來進行探索性評價[23]。從現有的證據來看，MRI-PDFF作為一種無創技術可以準確測量出肝脂肪含量，在評價肝脂肪變性時具有較高的準確性。但是在橫向診斷時缺少PDFF值與小葉炎癥、氣球樣變以及NAS總評分之間存在穩定相關性的證據，MRI-PDFF在臨床單獨診斷NASH時可能會缺乏一定的準確性。事實上，肝臟內脂肪堆積的程度與炎癥或氣球樣變可能并不直接相關，肝脂肪含量高的患者并不一定為NASH。此外，在NASH疾病進展過程中，隨著纖維化的逐漸加重，肝內脂肪含量反而會出現不同程度的減少。因此，MRI-PDFF顯然不能作為NASH診斷的工具。

在縱向評價藥物臨床療效方面，多項研究驗證了PDFF值相對降低與肝組織學改善之間具有較好的相關性，可通過MRI-PDFF的相對減少預測肝組織學的改善，表明MRI-PDFF具有作為評價藥物療效的臨床終點的潛力。上文提及的4項臨床試驗也分別證實當患者MRI-PDFF值相對下降25%～30%時，肝組織學評分減少≥2分的受試者比例更高。但需要注意的是，研究者[17，20-21]將組織學改善定義為“NAS評分下降2分”，并未限定降低分值的具體來源(脂肪變性、炎癥或氣球樣變)，脂肪變性評分在NAS總分中占3分，不能排除下降的2分均來自于脂肪變性評分，因此PDFF與該應答之間的相關性缺少很強的說服力。然而。Harrison等[22]試驗中定義的NASH逆轉標準為“NAS評分下降≥2分且氣球樣變為0分、炎癥評分為0或1分”，該標準是更為嚴格的療效終點，PDFF被證實與此組織學終點也具有顯著的相關性，這為PDFF值下降與臨床療效的相關性提供了有力的證據。

使用MRI-PDFF去評估藥物臨床療效，其實質是通過肝內脂肪含量的變化預測或評估其他病理特征(炎癥及氣球樣變)的改善。雖然上述研究證實了其可行性，然而，Bril等[24]使用氫質子磁共振波譜檢測吡格列酮(pioglitazone)治療后肝脂肪含量的改變，卻未發現肝脂肪含量下降與組織學應答(NAS評分下降≥2分且下降分值來自2個不同的組織學參數，同時無纖維化惡化)之間存在相關性，認為NASH進展中肝脂肪過度沉積引起的脂毒性損傷，可能僅靠脂肪含量的減少無法逆轉。此外，當肝脂肪含量出現足夠明顯的下降(相對下降≥30%左右)時，雖然部分患者會出現除脂肪變性之外的其他組織學特征(炎癥、氣球樣變)的改善，但事實上也并不是所有患者都會產生組織學應答。有研究者[4]分析，原因可能是從脂肪含量下降到進一步出現炎癥或氣球樣變的改善可能需要一定的時間。

綜上，MRI-PDFF作為一種新興的無創技術，適用于定量肝脂肪含量，評價肝脂肪變性程度，但不能替代肝活檢作為NASH診斷的工具。在臨床療效評價方面，MRI-PDFF的相對下降可以一定程度地預測肝組織學的改善情況，具有作為臨床替代終點的潛力。但關于其能否成為NASH臨床試驗理想的替代終點還有待進一步探究。MRI-PDFF與其他影像學或血清學指標聯用也可能是NASH臨床試驗無創傷療效評價的未來發展方向之一。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：安梓銘負責資料分析和撰寫論文；馮琴負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。