代谢组|氨基酸检测肝病~

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

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。