Nature Medicine：数据驱动聚类分析识别特定临床轨迹的不同亚型MASLD
2024年12月，里尔大学等单位的相关研究人员在《Nature Medicine》（IF：58.7）上发表了题为“Data-driven cluster analysis identifies distinct types of metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease”的研究论文，揭示了临床上存在两种不同类型的代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD），它们在基线时具有相似的肝脏表型，但各自具有特定的潜在生物学特征和不同的临床轨迹，提示需要制定个性化的治疗策略。
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聚类分析确定了两种不同类型的MASLD。
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肝脏特异型具有遗传相关性，显示慢性肝病进展迅速，但心血管疾病风险有限。
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心脏代谢型主要与血糖异常和高水平甘油三酯有关，患心血管疾病和2型糖尿病的风险更高。
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两种MASLD类型分别表现出不同的肝脏转录组学特征和血浆代谢组学特征。
研究背景：
非酒精性脂肪性肝病，现称为代谢功能障碍相关脂肪性肝病（MASLD），是目前世界上最常见的慢性肝病。MASLD包括一系列疾病，从孤立性肝脂肪变性到代谢功能障碍相关脂肪性肝炎（MASH），最终导致晚期肝纤维化、肝硬化和肝细胞癌。
然而，并不是被诊断为MASLD的个体都会进展为MASH和肝病的晚期，并且MASLD增加患心血管疾病和2型糖尿病的风险也不同。MASLD的严重程度和进展及其肝外后果的个体间差异，加上寻找特效药物治疗存在挑战，突出了个性化治疗方法的必要性。目前迫切需要改进风险分层诊断策略，并在高危人群中对新药进行有效测试。
研究人员首先选择与MASLD生理病理学和MASH风险增加相关的6个变量进行聚类，即年龄、身体质量指数（BMI）、糖化血红蛋白（HbA1c）、丙氨酸氨基转移酶（ALT）、低密度脂蛋白胆固醇和循环甘油三酯。对法国ABOS队列（n = 1389）的数据进行聚类分析和MASLD类型鉴定。并将三个队列比利时UZA队列（n = 463）、意大利MAFALDA队列（n = 261）和芬兰赫尔辛基队列（n = 375）合并为验证队列。研究人员在ABOS队列中根据6个变量分为具有独特模式的6个簇，并在验证队列中证实。结果发现以高水平HbA1c、高血压和血脂异常为特征的潜在心脏代谢型（簇2）和以高水平ALT为特征的肝脏特异型（簇5）在表现更严重的MASLD组织学特征（包括MASH和肝纤维化）的参与者中同样富集。
ABOS队列和验证队列中六个数据驱动集群的特征
MASLD具有很强的遗传因素，PNPLA3、TM6SF2、MBOAT7和GCKR的变异占其遗传性的很大一部分，并加速肝脏疾病向MASH、肝硬化和肝细胞癌的发展。研究人员验证了肝脏特异型可以在这些遗传变异中富集。
研究人员进一步在英国生物样本库中评估慢性肝病、心血管疾病和 2 型糖尿病的发病率。在英国生物样本库中，被分配在6个集群中的个体表现出与在ABOS队列中观察到相似的特征。随访期间，有2676名（1.12%）患者发生慢性肝病，其中肝脏特异型和心脏代谢型累积发病率最高。对年龄、性别和酒精摄入量调整后，与对照组相比，肝脏特异型和心脏代谢型患慢性肝病的风险增加四倍多。有20721名（10.59%）患者发生心血管疾病，其中心脏代谢型的累计发病率最高，心脏代谢型为21.88%，肝脏特异型为9.52%，对年龄、性别和酒精摄入量调整后，与对照组相比，心脏代谢型患心血管疾病的风险显著增加，也显著高于肝脏特异型的增加风险。有8563人（4.35%）患者发生2型糖尿病，其中心脏代谢型是累积发病率最高的患者，对年龄、性别和酒精摄入量调整后，心脏代谢型发生2型糖尿病的风险增加了近7倍。综合这些数据表明，与肝脏特异型相比，心脏代谢型具有更高的发生心血管疾病和2型糖尿病的风险，患慢性肝病的风险相似。
英国生物样本库前瞻性队列不同集群慢性肝病、心血管疾病和 2 型糖尿病的累积发病率
之后，研究人员首先考察了与单独聚类相比，每个感兴趣变量的总体预测能力。其次进行了多变量分析，其中聚类模型对性别、年龄和饮酒情况进行了调整，并逐一对ALT、HbA1c、甘油三酯、BMI或低密度脂蛋白胆固醇进行了调整。结果表明，聚类在同时预测所有三种临床轨迹方面优于每个单独的变量。
为了深入了解心脏代谢型和肝脏特异型之间的生物学差异，研究人员对 ABOS队列中的一个子集进行了肝脏转录组学分析并分析了可用的代谢组学数据。转录组学数据结果发现与肝脏特异型相比，心脏代谢型中参与胆固醇代谢和合成、糖酵解的基因表达上调，在心脏代谢型和对照组比较中也得到了类似的结果，反映了在心脏代谢型中观察到的更高的代谢功能障碍、2型糖尿病和心血管风险。与对照组相比，肝脏特异型中参与脂滴稳态和肝内脂质转运的基因上调，包括FABP4和FABP5。同样与炎症相关基因及肝癌发生相关的基因也显示上调。GO-BP分析证实了这些结果，显示了脂质定位、免疫调节、炎症和伤口愈合过程的上调，这反映了肝脏特异型集群中观察到的肝酶升高，以及英国生物样本库中肝脏疾病进展的高风险。
代谢组学数据表明，与肝脏特异型相比，心脏代谢型中碳水化合物的浓度增加，反映了血糖异常状态。大多数差异涉及氨基酸和脂质代谢物，尤其是与肠道微生物相关的氨基酸代谢物，脱氧胆酸盐也显著升高，表明脂质代谢和肝功能发生变化。与对照组相比，肝脏特异型中5α-雄烷-3α,17β-二醇硫酸盐、甘氨熊胆酸硫酸盐、牛磺鹅脱氧胆酸-3-硫酸盐水平升高，表明类固醇代谢过程发生变化。与对照组相比，在肝脏特异型和心脏代谢型中观察到更高水平的熊脱氧胆酸、鹅去氧胆酸葡萄糖醛酸、甘氨鹅脱氧胆酸-3-硫酸盐。肝脏特异型和心脏代谢型中的半胱氨酸-谷胱甘肽二硫化物水平均下降，表明抗氧化能力降低，这可能是两种MASH亚型的共同特征或严重表型的一致性。综上所述，这些转录组学和代谢组学分析支持了两种生物学上不同类型的严重MASLD的存在。
心脏代谢型和肝脏特异型集群的肝脏转录组学和血浆代谢组学
由于心脏代谢型中的大多数患者都患有2型糖尿病，研究人员进一步探究了该集群的分子特征是否与仅与血糖异常相关的分子特征不同。转录组学结果表明心脏代谢型显示出不同的分子途径，涉及脂质转运和代谢、免疫反应调节、氧化应激和细胞外基质重塑的独特方面，表明代谢活动和细胞防御状态增强，并积极参与管理炎症。代谢组学结果表明心脏代谢型差异代谢物包括甘油磷脂、鞘脂、氨基酸衍生物、蛋白质代谢和胆汁酸代谢物，这些代谢物突出了在脂质加工、蛋白质和能量代谢、炎症特征和潜在的肠道微生物组相互作用方面的紊乱，而这些紊乱在2型糖尿病特征中并不存在。
总之，该研究采用无监督硬聚类法确定了高危MASLD的两种不同类型，即心脏代谢型MASLD和肝脏特异型MASLD。这两种类型在基线时都有严重的肝脏表型，但它们表现出不同的潜在生物学特征和不同的临床进展模式。
