《Frontiers in Endocrinology》：Liver-eye axis in metabolic syndrome: integrated evidence from mendelian randomization, single-cell sequencing, and clinical sample validation
编辑推荐：
背景：非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和糖尿病视网膜病变（DR）是代谢综合征在不同器官系统中常见的临床并发症。然而，NAFLD与DR之间的关系仍存在争议，需要更多高质量证据来阐明二者之间的因果联系。研究人员旨在探究NAFLD与DR在其进展各阶段之间的因果关系，
背景：非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和糖尿病视网膜病变（DR）是代谢综合征在不同器官系统中常见的临床并发症。然而，NAFLD与DR之间的关系仍存在争议，需要更多高质量证据来阐明二者之间的因果联系。研究人员旨在探究NAFLD与DR在其进展各阶段之间的因果关系，并鉴定可能介导该关联的血循环蛋白质。材料与方法：基于遗传工具，构建了一个多阶段网络孟德尔随机化（MR）框架，整合了NAFLD/DR全基因组关联研究（GWAS）数据及三个血液蛋白质组-wide数据集。采用逆方差加权回归和多模态模型评估NAFLD对DR的因果效应。蛋白质组-wide MR鉴定了与DR相关的蛋白质。双向两样本MR和中介模型量化了NAFLD-蛋白质-DR通路中的调控权重。此外，通过单细胞转录组测序验证了所鉴定中介蛋白在肝脏中的转录表达水平。采用ELISA检测临床患者血清样本中的中介蛋白水平。采用Luminex液相蛋白芯片检测临床患者房水和玻璃体液样本中的中介蛋白水平。结果：NAFLD增加了DR风险（OR=1.04，95% CI：1.01-1.08），并特异性地促进非增殖性DR（NPDR）进展（OR=1.26，95% CI：1.05-1.52）。共有四种蛋白质被鉴定为NAFLD-DR关联的候选中介因子，其中LTB（淋巴毒素-β，一种参与免疫调节和炎症反应的TNF超家族成员）效应最强。在NAFLD模型小鼠的肝脏中，LTB基因的表达主要在T细胞和B细胞中升高。合并DR的NAFLD患者房水、玻璃体液和血清中的LTB蛋白水平均高于未合并DR的NAFLD患者。结论：NAFLD与DR发生风险增加存在因果关联，尤其在早期NPDR阶段。LTB可能介导NAFLD促进DR的生物学过程。NAFLD患者肝脏中的T细胞和B细胞产生较高水平的LTB蛋白。与未合并DR的NAFLD患者相比，合并DR的NAFLD患者血清、房水和玻璃体液中的LTB蛋白水平升高，提示LTB可能在两种疾病的关联中发挥作用。
论文解读：代谢综合征中的肝-眼轴——NAFLD与DR的因果关联及LTB介导机制
一、研究背景与目的
非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）是代谢综合征最常见的肝脏并发症，全球患病率约25%，且不仅是代谢性血管并发症的共存疾病，更是其发生与进展的独立危险因素。糖尿病视网膜病变（DR）是代谢综合征中可致盲的严重眼部并发症，在发达国家是视力丧失的主要原因。既往关于NAFLD与DR关系的研究多为横断面或病例对照研究，结论不一致。研究人员前期荟萃分析提示肝纤维化而非NAFLD本身与DR显著相关，提示肝脏与视网膜病理之间存在复杂联系。然而，二者是否存在因果关联、有无循环蛋白介导这一跨器官通讯，尚缺乏高级别证据。肝脏作为代谢中枢，可通过内分泌、免疫调节等机制与远隔器官通讯，由此提出“肝-眼轴”假说。本研究旨在利用孟德尔随机化（MR）方法，基于遗传工具探究NAFLD与DR及其分期（NPDR、PDR）的因果关系，并系统筛选可能介导该关联的循环蛋白，再通过单细胞测序和临床样本进行生物学验证。
二、主要技术方法
研究构建多阶段网络MR框架。数据来源：NAFLD和DR的遗传关联数据取自FinnGen R12数据库（NAFLD病例8434例，对照496844例；DR病例14142例，对照82287例），NPDR数据来自FinnGen R7，PDR数据来自FinnGen R9；血液蛋白质组数据来自deCODE（35559例冰岛人，4719种蛋白）、UKB-PPP（54219例，2923种蛋白）和Fenland（10708例，4775种蛋白）三个无样本重叠的pQTL数据库。两样本MR采用逆方差加权（IVW）为主，辅以MR-Egger、加权中位数、简单模式、加权模式，并进行MR-PRESSO、Cochran’s Q、Steiger方向性检验等敏感性分析。蛋白质组-wide MR使用cis-pQTL作为工具变量，Wald ratio法估计效应。进一步开展贝叶斯共定位分析（PH4≥0.8为强共定位证据）、中介MR分析（系数乘积法计算中介比例）。生物学验证采用GEO数据库GSE129516单细胞转录组数据（3例NASH小鼠和3例正常小鼠），经Seurat流程聚类注释后分析LTB表达；临床样本来自西京医院，采集NAFLD合并或不合并DR患者的血浆、房水、玻璃体液，分别用ELISA和Luminex液相蛋白芯片检测LTB蛋白水平。
三、研究结果
3.1 基因预测的NAFLD是代谢综合征中DR和NPDR的危险因素
基于MR框架，IVW分析显示遗传预测的NAFLD显著增加DR发生风险（OR=1.04，95% CI：1.01-1.08），加权中位数和加权模式方法结果一致。Cochran’s Q（Q=23.96，p=0.58）提示低异质性，MR-Egger截距检验无水平多效性（截距=-0.0002，p=0.98）。亚组分析中，NAFLD是NPDR的危险因素（OR=1.26，95% CI：1.05-1.52），五种模型结果稳健；而NAFLD与PDR无显著因果关联（OR=1.04，95% CI：0.99-1.09）。MR-PRESSO全局检验未发现异常SNP，Steiger方向性检验支持NAFLD到DR的因果方向。
3.2 与DR易感性相关的血液蛋白分析
在三个蛋白质组数据集中进行蛋白质组-wide MR。deCODE中64个蛋白与DR名义相关，FDR校正后6个显著；UKB-PPP中148个名义相关，10个显著；Fenland中52个名义相关，1个显著。交集分析发现ANGPTL1在三个队列中均与DR相关。AGER在deCODE和UKB-PPP中均为DR保护因素，CFHR2在UKB-PPP和Fenland中均为危险因素。NPDR亚组分析中，UKB-PPP有4个蛋白FDR显著，deCODE有2个，Fenland无；AGER在deCODE和UKB-PPP中均为NPDR保护因素。
3.3 调控代谢综合征肝-眼轴的血浆蛋白质组鉴定
对三个数据集中FDR显著的全部17个DR相关蛋白进行TSMR分析，发现NAFLD显著影响其中10个蛋白：上调HSPA1A、TNXB、EDAR、HCG22、LTA、LTB、AGER、F13B，下调CFHR3和CFHR2。对NPDR相关蛋白分析，NAFLD显著上调HSPA1A、LTB和AGER。
3.4 介导代谢综合征肝-眼轴的血浆蛋白共定位分析
对同时满足“受NAFLD驱动”且“影响DR/NPDR表型”的蛋白进行共定位分析。符合中介条件的4个DR相关蛋白中，仅LTB显示强共定位证据（PH4=1.000），LTA、EDAR、TNXB为弱证据。NPDR相关蛋白中，LTB符合标准且显示中等共定位证据（PH4=0.521）。
3.5 介导肝-眼轴的血浆蛋白中介效应分析
利用系数乘积法评估“NAFLD-蛋白-DR”通路中介比例。10条候选通路中6条因方向不一致被排除，剩余4条均来自UKB-PPP。结果显示LTB介导NAFLD与DR关联的效应最强，其次为TNXB、EDAR、LTA。对于NPDR，仅LTB效应方向一致并介导NAFLD对NPDR的促进作用。
3.6 肝-眼轴信号通路的生物学检测与验证
对GSE129516单细胞数据重分析，将小鼠肝脏细胞分为10种类型。LTB在B细胞、胆管细胞、T细胞中表达上调，且在肝脏中主要高表达于T细胞和B细胞，NASH小鼠肝脏整体LTB表达升高。临床样本检测显示，合并DR的NAFLD患者血浆中LTB蛋白水平显著高于未合并DR者；房水和玻璃体液中同样观察到LTB水平升高。这些结果支持LTB相关的肝-眼轴存在，但LTB的起源和转运仍需进一步研究。
四、讨论与结论
研究表明代谢综合征中存在由循环蛋白介导的肝-眼轴，NAFLD可能促进DR发生，尤其在早期NPDR阶段。LTB被鉴定为连接NAFLD与DR的关键候选蛋白，并通过单细胞测序、ELISA和Luminex芯片验证了该通路各环节的表达。研究局限性包括：FinnGen数据缺乏糖尿病类型分层，欧洲人群数据限制外推性，单细胞数据来自NASH小鼠而非单纯NAFLD，以及LTB介导机制的深入方向仍需探索。研究结论：NAFLD与DR发生风险增加存在因果关联，尤其在早期NPDR阶段；LTB可能介导NAFLD促进DR的生物学过程；NAFLD患者肝脏中T细胞和B细胞产生较高水平LTB；合并DR的NAFLD患者血清、房水和玻璃体液中LTB水平升高，提示LTB可能在两种疾病联系中发挥作用。该研究为代谢综合征多器官并发症的跨器官调控网络提供了新的蛋白质组学视角，也为DR风险分层和潜在干预靶点提供了候选生物标志物。
