在过去的20年里,非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)发病率已翻倍,从一种鲜为人知的疾病发展成为全球最常见的慢性肝脏疾病。非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)是II型糖尿病(T2DM)和心血管疾病(CVD)发展的公认风险因素,T2DM患者发生NAFLD的风险增加,且大多数T2DM患者即使存在正常肝酶活也具有NAFLD。 此外,这些患者发生肝硬化和肝细胞癌的风险很高。因此,确定NAFLD的循环标志物,对早期诊断和治疗至关重要。

背景介绍

在NAFLD患者体中,经常发现血浆中氨基酸的浓度增加,特别是支链氨基酸。然而,这一现象也可能是由于肌肉蛋白质分解增加,肥胖和/或胰岛素抵抗(IR)增加或是由于受损的组织代谢导致,其具体机制尚未可知。

发表在Hepatology(IF=14.079)上的Altered amino acid concentrations in NAFLD: impact of obesity and insulin resistance 通过一组代谢组数据和病理数据发现:氨基酸血浆浓度的增加主要在肥胖的NAFLD受试者中出现,这可能是胰岛素抵抗(IR)和蛋白质分解代谢增加的结果。

实验设置

44例非糖尿病的NAFLD患者(29例非肥胖,15例肥胖),20例健康人(CT)。禁食过夜后收集血样以测量肝酶活,脂质含量,葡萄糖浓度,游离脂肪酸含量,胰岛素抵抗,氨基酸含量。

结果

1. 研究对象的临床特征

使用GC-MS检测血浆中氨基酸含量,NAFLD患者血浆中异亮氨酸和缬氨酸(支链氨基酸),酪氨酸(芳香族氨基酸),丙氨酸,赖氨酸和谷氨酸含量较高,而血浆甘氨酸浓度显着下降。大部分患者的BMI小于30 kg/m2,然而,大多数氨基酸仅在NAFLD-Ob(肥胖的NAFLD患者)中增加。与CT相比,NAFLD-NO(非肥胖的NAFLD患者)中只有丙氨酸、谷氨酸、异亮氨酸和缬氨酸浓度增加。另外,患者有更高的肝酶活(ALT、GGT、AST)。

表1 血浆氨基酸浓度

2. GSG指数

这些氨基酸以某种方式参与合成谷胱甘肽(GSH)和脂毒性相关的脂质前体。 因此,我们测试了GSG指数与肝脏组织学改变的相关性,其中GSG-index指数计算了[Glutamate/(Serine+Glycine)]。

我们发现与CT相比,NAFLD患者的谷氨酸浓度明显更高,甘氨酸浓度更低。 与CT相比,NAFLD-NO中的GSG指数更高,而NAFLD-Ob中更高。 由于转氨基作用, GSG指数与肝酶活紧密相关,尤其是和γ-谷氨酰转移酶GGT紧密相关。GSG指数也和支链氨基酸相关,尤其是亮氨酸,说明谷氨酸脱氢酶作用增加。单独的谷氨酸也以较弱的方式与肝功能试验(LFTs)相关,而LFTs与构成GSG指数的其他氨基酸(甘氨酸或丝氨酸)的浓度之间未发现相关性。

 图1 GSG指数与肝酶活相关性

3. 氨基酸和胰岛素抵抗IR

肝胰岛素抵抗(Hepatic-IR)反映胰岛素不能抑制空腹内源性葡萄糖生,HOMA-IR能同时反映肝脏和外周的胰岛素抵抗。我们检测肥胖与非肥胖NAFLD的IR程度是否不同,以及与CT相比,肥胖与非肥胖NAFLD的氨基酸浓度有何不同。

只有少数氨基酸与Hep-IR显着相关。 甘氨酸和组氨酸与Hep-IR具有显着的负相关。而谷氨酸和酪氨酸与Hep-IR发现正相关,只有酪氨酸与HOMA IR相关。外周胰岛素敏感性仅与酪氨酸相关。GSG指数与Hep-IR相关,稍微与HOMA-IR相关,但与外周胰岛素敏感性无关。 芳香族氨基酸与Hep-IR,HOMA-IR和外周胰岛素敏感性相关,但仅仅因为酪氨酸。通过使用多变量分析,我们评估了BCAA,AAA和GSG指数中哪些与Hep-IR和HOMA-IR独立相关,并发现GSG指数和AAA与Hep-IR独立相关,而只有AAA与HOMA-IR独立相关。

4. 氨基酸作为肝脏炎症和纤维化的标志物

我们首先检测肝脏炎症和气球样变时哪些氨基酸的浓度改变。相比于对照组,气球样变2级的患者血浆中BCAA、AAA、谷氨酸,丙氨酸和赖氨酸含量增加,而甘氨酸和苏氨酸浓度下降。 氨基酸浓度也与肝纤维化增加有关,但在纤维化评分为3和4的NAFLD中观察到的浓度与纤维化评分为0-2的患者没有显着差异。

用于计算GSG指数的氨基酸在某种程度上参与GSH的合成和脂毒性相关的脂质前体合成。因此,我们测试了GSG指数是否与肝脏组织学的改变相关。患有NAFLD的受试者具有更高的GSG指数,而与肝脏活组织检查中存在的气球样或炎症无关。GSG指数随肝纤维化程度显着增加,特别是F3-4严重纤维化。

图2 不同肝气球样变程度中氨基酸含量
小结

北京赛车pk10投注本文选取对照组、肥胖患病组、非肥胖患病组,通过代谢组检测血浆中氨基酸含量,并结合临床病理数据,建立了GSG指数模型,更加准确的检测NAFLD患者肝病程度,并且排除肥胖等因素的干扰。结果表明:AA血浆浓度的增加主要在肥胖的NAFLD受试者中出现,这可能是IR和蛋白质分解代谢增加的结果。GSG指数可以作为肝脏疾病严重程度的新标志物。

代谢物是疾病发展的直观体现,通过代谢组检测能够更加直接有效的揭示体内变化情况。目前氨基酸高通量靶标代谢组、游离脂肪酸高通量靶标代谢组、短链脂肪酸高通量靶标代谢组、胆汁酸高通量靶标代谢组、脂质代谢组在医学研究中有广泛应用。大量的文章也会将转录组、微生物多样性与代谢组关联分析,深入阐释疾病发生发展的机制,为基础研究、临床诊断提供新的研究思路。

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