短链和中链脂肪酸谱在经活检证实的代谢功能障碍相关脂肪性肝病中的特征：一项横断面研究

《Nutrients》：Short- and Medium-Chain Fatty Acid Profiles in Biopsy-Proven Metabolic Dysfunction-Associated Steatotic Liver Disease: A Cross-Sectional Study

　　

背景/目的：代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）是一种常见的代谢性肝脏疾病，其患病率在全球范围内不断上升。越来越多的证据表明，短链脂肪酸（SCFAs）在MASLD中发挥重要作用。中链脂肪酸（MCFAs）虽然研究较少，但也可能参与MASLD的发病机制。本研究旨在评估血浆SCFA和MCFA谱在不同MASLD组织学阶段的变化及其与疾病严重程度的临床、生化和组织病理学特征的关联。方法：研究对象包括115名接受减重手术的肥胖成人。术中肝活检采用脂肪变性、活动度、纤维化（SAF）评分进行评估。参与者被分为无MASLD组（n = 26）、代谢功能障碍相关脂肪肝（MASL）组（n = 42）或代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH）组（n = 47）。通过液相色谱-质谱联用法对血浆中的6种SCFA和2种MCFA进行定量分析。结果：与无MASLD的患者相比，MASH患者的血浆乙酸盐水平较低，而己酸盐水平较高。乙酸盐与丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）、γ-谷氨酰转移酶（GGT）、血糖、糖化血红蛋白（HbA1c）、细胞角蛋白-18（CK-18）、SAF评分、脂肪变性和小叶炎症呈负相关，而已酸盐则与SAF评分和小叶炎症呈正相关。较高的乙酸盐浓度与较低的MASH风险独立相关（OR 0.973；p = 0.040），而ALT水平与MASH风险增加独立相关（OR 1.083，p = 0.001）。结论：肥胖患者中的MASH以独特的循环脂肪酸谱为特征，表现为乙酸盐减少和己酸盐增加。较低的乙酸盐水平与MASH以及代谢和组织学疾病严重程度的标志物独立相关。

论文解读

一、研究背景与问题

代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD）是全球最常见的慢性肝病之一，影响约38%的成年人和7%-14%的儿童青少年，预计到2040年超过55%的成年人可能受其影响。MASLD的诊断基于肝脂肪变性合并至少一项代谢危险因素，同时排除其他继发性脂肪肝原因。在MASLD的病理生理过程中，共存的代谢性疾病如2型糖尿病（T2DM）可加速疾病进展。部分MASLD患者可能进展为代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH），甚至发展为晚期纤维化、肝硬化和肝细胞癌。

MASLD的发病机制涉及持续的营养过剩、脂肪组织功能障碍和胰岛素抵抗的发展，这些改变促进肝脏脂肪生成和脂毒性中间产物的积累，触发肝脏内的细胞应激反应。同时，肠道微生物群组成和免疫稳态的紊乱进一步加剧肝损伤。越来越多的证据表明，肠道菌群失调通过改变微生物代谢产物如短链脂肪酸（SCFAs）、胆汁酸、氨基酸衍生代谢物和乙醇的产生，从而促进MASLD的发生发展。然而，连接肠道菌群失调与MASLD发病机制的确切机制仍不完全清楚。

SCFAs主要是乙酸盐、丙酸盐和丁酸盐，是通过肠道发酵膳食纤维产生的微生物代谢产物。它们被认为对MASLD发挥有益作用，部分通过激活AMP活化蛋白激酶（AMPK）——肝脏代谢的核心调节因子。这种激活增强胰岛素敏感性，抑制糖异生，并限制脂肪生成。在胰腺中，SCFAs能够刺激胰岛素释放，支持β细胞增殖，并减轻炎症反应，从而有助于预防T2DM。在脂肪组织中，它们通过增强脂肪分解和β氧化来减轻炎症并促进脂肪量减少，最终有助于控制肥胖。此外，SCFAs还与肠道L细胞产生肽YY和胰高血糖素样肽-1（GLP-1）有关，这可能影响饱腹感和能量摄入。

另一方面，中链脂肪酸（MCFAs）是通常含有六到十二个碳原子的饱和脂肪酸，在吸收和肝脏代谢方面与长链脂肪酸不同。膳食MCFAs被直接吸收进入门静脉循环，并迅速转运至肝脏，在那里进行线粒体β氧化，无需肉碱棕榈酰转移酶系统作为长链脂肪酸线粒体氧化的限速步骤。除了作为能量底物的作用外，越来越多的证据表明MCFAs也可能充当信号分子，并影响参与肝脏脂质代谢的代谢和炎症通路。特别是，一些MCFAs可以激活G蛋白偶联受体84（GPR84）——一种主要在免疫细胞中表达的游离脂肪酸受体，从而将MCFA信号传导与炎症反应联系起来。尽管调节GPR84已被提议作为MASH的潜在治疗策略，但内源性循环MCFAs在人类MASLD中的作用仍然缺乏充分描述。

尽管越来越多的证据表明SCFAs参与与MASLD相关的代谢和炎症通路，但迄今为止，大多数研究是在实验模型中进行的，结果不一致，来自人类研究的证据仍然有限。此外，关于MCFAs及其在MASLD中的潜在作用所知更少。重要的是，在肥胖个体中，循环SCFA和MCFA水平是否随MASLD的组织学谱系而变化，并与疾病严重程度相关，尚不清楚。因此，本研究旨在表征肥胖且有活检证实的MASLD个体的循环SCFA和MCFA水平，并探讨它们与疾病严重程度的临床、生化和组织病理学特征的关联。

二、主要关键技术方法

研究人员采用了以下关键技术方法：

1. 1.
   研究人群与样本队列：纳入2020年1月至2022年10月期间在西班牙穆尔西亚Virgen de la Arrixaca大学医院接受减重手术的123名连续肥胖成人，最终纳入115名患者。排除标准包括非MASLD病因的慢性肝病、过量饮酒、使用致脂肪变性药物或GLP-1受体激动剂。所有参与者均进行术中肝活检。
2. 2.
   临床与生化参数测定：采集术前空腹血液样本，使用标准化方案测量空腹血糖、血脂谱（总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯等）、肝功能指标（ALT、AST、GGT）、载脂蛋白、胰岛素等。使用HOMA-IR评估胰岛素抵抗。使用ELISA试剂盒测定血清细胞角蛋白-18（CK-18）M30水平。
3. 3.
   肝组织学评估：肝活检标本经固定、包埋、切片后，由经验丰富的肝脏病理学家根据脂肪变性、活动度、纤维化（SAF）评分系统进行独立评分，病理学家对临床和代谢组学数据不知情。
4. 4.
   血浆SCFA和MCFA的LC-MS分析：使用液相色谱-质谱联用法（LC-MS）定量血浆中6种SCFA（乙酸盐、丙酸盐、丁酸盐、异丁酸盐、戊酸盐、异戊酸盐）和2种MCFA（己酸盐、庚酸盐）。样品经衍生化处理后，使用配备电喷雾电离源的三重四极杆质谱仪在多反应监测模式下进行分析，基于基质匹配校准曲线进行定量。
5. 5.
   统计分析：使用Kruskal-Wallis检验进行组间比较，事后两两比较采用Mann-Whitney U检验并应用Bonferroni校正。相关性分析采用Spearman秩相关检验。使用单变量和多变量逻辑回归分析确定与MASH相关的因素，采用基于Wald统计量的向后逐步变量选择程序。

三、研究结果

3.1 研究人群特征

共纳入115名患者，其中23%（n=26）无MASLD，37%（n=42）为MASL，40%（n=47）为MASH。平均年龄47.3岁，平均BMI为42.9 kg/m2，各组女性占多数。糖尿病前期和T2DM分别存在于39%和31%的患者中，在更晚期肝病患者中患病率更高。相应地，MASL和MASH患者的空腹血糖、HbA1c、胰岛素和HOMA-IR更高。MASLD患者的血脂谱表现为甘油三酯和Apo-B水平升高，HDL-C和Apo-AI浓度降低。MASL和MASH患者的肝损伤标志物，包括转氨酶和CK-18也更高。MASH患者的SAF评分显著高于MASL患者，且脂肪变性分级更高。

3.2 血浆SCFA和MCFA差异取决于MASLD的存在

在所测量的物种中，乙酸盐含量最丰富，其次是丙酸盐。与无MASLD的个体相比，MASH患者的血浆乙酸盐水平较低，己酸盐浓度较高。其余分析的SCFA和MCFA物种的血浆浓度在各研究组之间未观察到显著差异。当根据MASLD和T2DM状态对患者进行分层时，患有MASLD和T2DM的个体比既无MASLD也无T2DM的个体表现出更低血浆乙酸盐和更高己酸盐水平。然而，在MASLD患者中，血浆SCFA和MCFA浓度不因T2DM状态而异。

3.3 血浆SCFA/MCFA与MASLD相关组织病理学和生化参数的相关性

相关性分析显示，乙酸盐与ALT、CK-18、AST、GGT、血糖、HbA1c、SAF评分、脂肪变性和小叶炎症呈显著负相关。相反，血浆己酸盐水平与SAF评分和小叶炎症呈弱正相关。

3.4 与MASH相关的因素

单变量逻辑回归分析显示，T2DM、HbA1c、HOMA-IR和ALT水平与MASH的存在相关。多变量逻辑回归模型纳入了100名患者（排除15名数据缺失者），发现较高的血浆乙酸盐浓度与较低的MASH患病几率相关（OR 0.973, 95% CI 0.947-0.999, p=0.040），即每单位血浆乙酸盐的增加与大约2.7%的MASH风险降低相关。相反，ALT水平与MASH的存在独立相关（OR 1.083, 95% CI 1.035-1.133, p=0.001）。HOMA-IR在校正后未显示出与MASH的独立关联。

四、讨论与结论总结

讨论部分：本研究发现了一个与MASLD严重程度相关的独特血浆脂肪酸谱，其特征是MASH患者中乙酸盐减少和己酸盐增加。这些改变仅在MASH患者中观察到，表明循环脂肪酸代谢的变化可能与MASLD更晚期和炎症表型特别相关。较低的乙酸盐水平与先前研究一致，但与其他研究在丙酸盐、丁酸盐等方面的结果存在差异，这可能是由于研究设计、人群特征（如肥胖程度、T2DM患病率）、饮食、肠道菌群组成或用药差异所致。乙酸盐是循环中最丰富的SCFA，其在MASH患者中降低，且低乙酸盐水平与MASH独立相关，提示其可能在疾病进展中发挥作用。尽管T2DM本身并未显著改变MASLD患者的乙酸盐水平，但较差的血糖控制与较低的乙酸盐浓度相关，暗示血糖控制可能影响循环乙酸盐水平。己酸盐在MASH患者中升高，但其与SAF评分的相关性较弱，且与其他变量的相关性不显著，其潜在的病理生理学意义尚不清楚。研究局限性包括样本量相对较小、横断面设计无法确立因果关系、队列主要为重度肥胖女性且纤维化代表性有限，限制了结果的普遍性。优势在于使用肝活检进行组织学分期，并使用LC-MS直接定量血浆SCFA和MCFA。

结论部分：总之，与无MASLD的患者相比，MASH患者的血浆乙酸盐水平降低，己酸盐水平升高。血浆乙酸盐水平与MASH独立相关，并与肝细胞损伤和血糖控制的标志物呈负相关。这些发现支持循环乙酸盐与MASLD严重程度之间的潜在关联，并值得进一步研究这种关系背后的机制及其潜在的治疗意义。