基于孟德爾隨機化分析的代謝物與非酒精性脂肪性肝病的因果關系研究

[摘要]"目的"利用孟德爾隨機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）的因果關系。方法"回顧性收集夜鶯健康及FinnGen聯盟全基因組關聯研究數據庫匯總統計數據，以逆方差加權為主要分析方法，通過雙樣本孟德爾隨機化方法分析血液循環中的233種代謝物與NAFLD之間的因果關系。結果"結果顯示糖蛋白乙?；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，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呈負相關。異質性檢驗結果表明工具變量之間無顯著異質性，分析結果穩健可靠。結論"本研究中7種代謝物與NAFLD風險增加有關，2種代謝物與NAFLD風險降低有關，揭示相關代謝物在NAFLD發生和發展中的關鍵作用。

[關鍵詞]"非酒精性脂肪性肝?。幻系聽栯S機化分析；代謝物；全基因組關聯研究

[中圖分類號]"R657.3""""""[文獻標識碼]"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、肝硬化和肝細胞癌（hepatocellular"carcinoma，HCC）。NAFLD病因復雜，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體代謝狀態的變化[6]。通過孟德爾隨機化（Mendelian"randomization，MR）分析可有效探究代謝物與NAFLD之間的因果關聯，避免傳統流行病學研究中的混雜因素影響，可提供更準確的因果推斷，為防治NAFLD提供新思路[7-8]。

1""材料與方法

1.1""實驗設計

本研究設計233種代謝物為暴露因素，NAFLD為結局因素，通過兩樣本MR分析探討其因果關系。

1.2""數據來源

回顧性收集夜鶯健康全基因組關聯研究（genome-wide"association"study，GWAS）數據庫匯總統計數據，數據更新至2024年2月，該研究納入33個隊列的136"016名歐洲參與者，代謝物數據進行預處理，選取平均豐度gt;1%的233種代謝物，其中包括213種脂質和脂蛋白參數或脂肪酸及20種非脂質[9]?；仡櫺允占疐innGen聯盟R10"2023年發布的GWAS數據庫NAFLD病例，其中包括NAFLD病例2518例和409"613名對照者。疾病分組嚴格按國際疾病分類第10版編碼篩選。暴露組和結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

本研究使用多種標準選擇工具變量（instrumental"variables，IVs）以確保所選單核苷酸多態性（single"nucleotide"polymorphisms，SNP）與暴露因素之間具有穩定的因果關系。首先，篩選出與代謝物顯著相關的SNP，篩選標準為全基因組關聯顯著性（Plt;1×10-5）。用r2=0.001和kb=10"000設置以最大限度減少連鎖不平衡（linkage"disequilibrium，LD）對隨機等位基因分布的影響[10]。對未能找到直接與暴露相關的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性假設、排他性假設、獨立性假設，見圖1。

1.4""統計學方法

使用R（version"4.2.2）Studio中TwoSamPleMR（version"0.5.6）和MR-PRESSO"（version"1.0）軟件包進行統計學分析。應用MR分析方法評估代謝物與NAFLD之間的因果效應。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：逆方差加權法（inverse-variance"weighting，IVW）、MR?Egger回歸法、加權中位數法、簡單模式法和加權模式法，并選用IVW作為主要的分析方法，以得到更精確的因果效應估計[11]。此外，本研究進行多重假設檢驗，使用Plt;2.15×10-4（經Bonferroni校正）作為直接因果關系存在的閾值[12]；2.15×10-4lt;Plt;0.05作為NAFLD的潛在風險預測因子，并進行異質性分析、多效性分析和敏感度分析作為補充檢驗確保結果的可靠性[13]。當存在水平多效性時進一步使用MR-PRESSO離群值檢驗結果[14]。

2""結果

2.1""MR結果

通過對233種代謝物進行MR分析，結果顯示9種代謝物水平的變化與NAFLD有因果關系，其中7種與NAFLD的風險增加有關，2種與NAFLD的風險降低有關，見圖2和圖3。其中糖蛋白乙酰化水平（OR=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的風險呈正相關，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的風險呈負相關。研究發現這些代謝物中大顆粒VLDL中游離膽固醇與總脂質的比值變化對NAFLD影響最大，其暴露因素增加1個單位，結局發生的概率增加3.50倍。

2.2""異質性檢驗

本研究通過MR-Egger法和IVW法進行檢驗，并進行MR漏斗圖及Cochran’s"Q統計量分析，所有分析中Q統計量的Pgt;0.05，見表2；且MR漏斗圖顯示大多數工具變量效應估計值均無明顯偏離，見圖4。綜上，結果數據中的工具變量之間不存在顯著異質性。

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兩種方法進行多效性檢驗，并對MR結果繪制散點圖（表3和圖4）。MR-Egger回歸截距和P值結果顯示，大多數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SNP對整體因果效應估計值的影響較小，表明工具變量選擇的穩健性較高。

3""討論

本研究通過MR分析系統探討233種代謝物與NAFLD之間的因果關系，并鑒定出9種與NAFLD顯著相關的關鍵代謝物。這些代謝物在NAFLD的發生和發展中扮演重要角色，其相互作用構成復雜的網絡，揭示NAFLD的潛在病理機制和治療靶點。

本研究結果發現多種代謝物水平與NAFLD風險顯著相關。其中大顆粒VLDL中游離膽固醇與總脂質的比值變化對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[15]。此外，本研究還發現HDL與HDL2中的總膽固醇水平升高與NAFLD呈負向因果關聯。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降低和脂質積聚減少相關[16]；HDL可通過逆向膽固醇轉運保護肝臟免受脂質積聚導致的損傷，這一作用與HDL2中的總膽固醇水平升高一致，進一步支持HDL在NAFLD中的重要作用[17]。該研究提示調節HDL和VLDL代謝途徑中膽固醇的變化可預防和治療NAFLD。

甘油三酯在NAFLD的發生發展中也發揮不可忽視的作用，高水平的血清甘油三酯與胰島素抵抗密切相關。本研究結果表明血清總甘油三酯水平增加NAFLD的風險，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的比值均與NAFLD存在正向因果關聯，提示通過調控甘油三酯水平可能有助于預防和治療NAFLD。研究發現甘露苷ⅩⅢ可通過調節脂質代謝顯著減少肝細胞中的脂質積累，并改善小鼠模型中的NASH，進一步證明甘油三酯對NAFLD的影響[18]。研究還發現SFA水平的升高與NAFLD風險呈正相關；另有研究發現SFA可誘導肝細胞增強脂質合成和抑制脂質分解造成脂質沉積，如SFA可上調固醇調節元件結合蛋白1和脂肪酸合酶的表達在脂肪酸合成過程中起關鍵作用[3]。此外，SFA還通過引發炎癥反應促進NAFLD的發展[3，"19]。目前已有研究證實維生素D可通過調節巨噬細胞的極化狀態減少促炎細胞因子的分泌而部分逆轉SFA引起的負面效應[20]；這為飲食調控SFA預防NAFLD提供有力的依據與研究基礎。

綜上，本研究通過MR分析發現NAFLD的病理機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雜相互作用。這些發現為NAFLD的預防和治療提供新的思路。未來的研究應進一步深入探討這些代謝物的具體作用機制和調控路徑，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）