基于病-症表征的MAFLD疾病分型及肥胖MAFLD口-肠菌群特征研究

【摘要】：目的:通过理论探讨梳理代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)的中医病因病机、中医证候分型、MAFLD疾病分型研究进展。以中医临床电子病历为数据来源,进行MAFLD疾病亚型划分,以提供对MAFLD异质性的新见解。结合肥胖MAFLD不同亚型与口-肠菌群测序分析,识别其复杂“病症群”菌群代谢紊乱的生物学差异。方法:1、以古今文献医籍对MAFLD的古今释义、病因病机、病位、辨证治疗等进行梳理,并探析目前国内外MAFLD分型研究现状。2、纳入2016-2020年间湖北省中医院符合MAFLD诊断的中医电子病历进行实体标注,并对各临床表型进行规范化处理。进行疾病-基因集和药物-靶点匹配。以性别、年龄、疾病诊断、症状、西医处方用药等表型为节点,以各表型之间的共现次数为边,构建MAFLD异构病历网络(HEMnet),采用K均值聚类算法进行聚类划分。使用相对危险度评估患者各表型的特异性;利用统计学方法比较各亚型间实验室指标差异;借助Liquorice平台对亚型所涉及的中药处方进行组方分析。利用分子通路和Gene Ontology功能标注数据,进行各病症群相应分子网络模块的功能分析。3、借助上述分型方法对BMI28 kg/m~2的肥胖MAFLD患者进行疾病分型。按照标准操作流程收集患者舌苔、粪便生物样本后提取DNA;进行16S r DNA全长组装测序后进行生物信息学分析。结果:第一章MAFLD病机多涉及“湿”、“痰”、“瘀”等有形邪气,可将其归属于“胁痛”、“积聚”、“痞症”、“肝癖”、“肥气”等范畴。其临证分型多从肝郁脾虚证、痰湿内阻证、痰瘀互结证、湿热中阻证和肝肾阴虚证着手施治。目前MAFLD分型研究主要从体质、体重指数(BMI)、菌群代谢、合并疾病、影像学指标、病理学类型与组学信息等划分因素确定其疾病亚型。第二章研究纳入12 626例患者,平均年龄为(55.02±14.21)岁。排名前3的中医合并诊断分别为消渴病、眩晕病、胸痹病。排名前3的中医证型分别为气滞血瘀证、湿热蕴结证、痰瘀互结证。西医合并病涉及1 117种,排名前3为分别为高血压病、高脂血症、2型糖尿病。共有7 954例MAFLD患者使用内服中药复方,涉及中药455种,排名前5位的中药分别为茯苓、甘草、白术、黄芪、陈皮。共8 469例患者使用中成药,共312种,使用频次依次为祛瘀剂、扶正剂、清热剂等。共有12 000例MAFLD患者使用经体内代谢的西药,涉及药物506种,频次前3依次为激素及影响内分泌药、心血管系统用药、消化系统用药。疾病分型分析结果表明,当聚类数为5时分型效果最佳,亚型间区分度明显。以合并消化系统病症为突出特征的C0亚型共8 351例,亚型内人群占比最大。中医处方用药多为以补中益气汤、二陈汤等为核心主方。涉及的生物功能富集主要与炎症相关,并且富集肿瘤相关疾病信号通路。以合并精神障碍、妇科病症为突出特征的C1亚型共1 694例,主要表现为情志异常、阴道出血、月经不规则及经筋病症。核心处方以六君子汤、八珍汤匹配度最高。涉及的生物功能富集主要与NMDA受体功能减退、GABA能系统异常以及体内激素调剂障碍有关,参与神经活性配体-受体相互作用、γ-氨基丁酸能神经传递、雌激素信号通路。以合并慢性肝病及失代偿期并发症为突出特征的C2亚型共384例,亚型患者年龄高,住院时间最长。在生化检验上,表现出“三系”减少、肝功能异常与蛋白水平下降特征,以及低血脂水平状态。核心处方以逍遥散、柴胡疏肝散等为主。涉及的生物功能富集主要与胆汁酸转运、一氧化氮生物代谢、T细胞分化调节和微生物共生菌生长有关。以2型糖尿病及其并发症为突出特征的C3亚型共1 862例,呈现明显的“三多一少”和肢端麻木、视物模糊等表现。亚型的空腹血糖、糖化血红蛋白水平、胰岛素抵抗指数和血脂水平明显高于其他亚型。核心处方以当归六黄汤、增液汤、琼玉膏等滋阴清润类为主。涉及的生物功能富集主要与糖代谢调节、脂质代谢调节以及含蛋白复合物重塑、T细胞介导的免疫调节等有关。以合并风湿免疫系统病症为突出特征的C4亚型共335例,该亚型患者数量最少,呈现较高水平的PLT计数、WBC计数和CRP水平。核心处方主要以独活寄生汤、当归芍药散匹配度较高。涉及的生物功能富集主要与骨化正反向调节、骨重塑与吸收等骨发育相关,以及JAK/STAT蛋白酪氨酸磷酸化相关调控等。第三章肥胖MAFLD患者年龄以青年为主,主要合并由糖脂代谢紊乱引起的相关病症。肥胖MAFLD的3类主要亚型分别为炎症状态、糖代谢异常和血压异常:肥胖MAFLD OM-C0亚型主要合并肝功能异常、痛风病及腰椎病,其临床表现主要集中于便溏、肝区不适、腹胀、纳差、胁痛、腹痛等;且伴有ALT异常和CAP值最高。OM-C0亚型口腔微生物多样性相对较高。其肠道Subdoligranulum菌属丰度、Eubacterium菌属显著较低;肠道Eubacterium菌属丰度与口腔普雷沃氏菌属(Alloprevotella)菌属呈显著正相关。口腔Alloprevotella丰度与空腹血糖升高正相关。以糖代谢异常为主要特征的OM-C1亚型。OM-C1亚型合并了胰岛素抵抗、代谢综合征、多囊卵巢综合征和月经不规则;以乏力、体重增加、头身困重、月经不规则、懒动等脾虚痰湿症状为主。在实验室指标上,表现为较高水平的胰岛素抵抗指数、尿酸以及BMI指数、体脂率、内脏脂肪面积。OM-C1亚型口腔菌群在门水平的厚壁菌门(Firmicutes)/拟杆菌门(Bacteroides)比值升高(肠道F/B比值升高,但无统计学意义),且拟普雷沃氏菌属(Alloprevotella)、嗜血杆菌属(Haemophilus)是该亚型的口腔主要优势微生物。OM-C1亚型患者肠道Eubacterium菌属丰度与口腔Alloprevotella菌属呈显著负相关,肠道Eubacterium菌属丰度与BMI值呈负相关。同时,OM-C0亚型口腔Haemophilus菌属丰度与CAP值呈负相关;OM-C1亚型患者口腔Haemophilus菌属丰度与BMI、体脂率、内脏脂肪面积呈负相关,与ALB水平呈正相关。利用PICRUSt2预测肥胖MAFLD患者OM-C1亚型与OM-C2亚型口-肠微生物组之间的KEGG通路。在口腔菌群,OM-C1亚型肥胖MAFLD患者在嘧啶脱氧核糖核苷酸从头生物合成I(pyrimidine deoxyribonucleotides d novo biosynthesis I)、嘧啶脱氧核糖核苷酸从头生物合成I(pyrimidine deoxyribonucleotides de novo biosynthesis Il)、嘧啶脱氧核糖核苷酸磷酸化(pyrimidine deoxyribonucledtide phosphorylation)、嘧啶脱氧核糖核苷酸从头生物合成超途径(superpathway of pyrimidine deoxyribonucleotides de novo iosynthesis(E.coli))、鸟苷核苷酸生物合成超途径I(superpathway of guanosine nucleotides de novo biosynthesis I)、鸟苷核苷酸生物合成超途径Il(superpathway of gudnosine nucleotides de novo biosynthesis Il)增强。OM-C0亚型在淀粉降解V(starch degradation V)、葡萄糖和葡萄糖1-磷酸的降解(glucose and glucose1-phosphate degradation)代谢通路表达减弱。以血压异常为主要特征的OM-C2亚型,合并病特征为高血压病、颈椎病和胃炎,以头晕、头痛、头重、睡眠差、恶心等肝阳上亢症状为主。OM-C2亚型入院年龄相对较高,呈现高血脂状态。由于本研究肥胖MAFLD OM-C2亚型口腔(N=3)、肠道样本收集数量较少(N=1),故未对其进行分析。结论:1、MAFLD患者症状多样,合并病复杂,基于临床-分子网络特征表示的疾病分型方法可将MAFLD亚型分为脾胃系疾病(合并消化系统疾病)、情志疾病(精神障碍、妇科病症)、肝胆系变证(慢性肝病及失代偿期病症)、消渴病及其变证(糖尿病及其并发症)、关节经筋病(免疫关节系统疾病)5类,并且在“病-症-标-治-靶”上具有一致性。2、肥胖MAFLD亚型可分为炎性状态、糖代谢异常和血压异常3类亚型,炎性状态、糖代谢异常2个亚型患者口-肠菌群特征区分明显。3、糖代谢异常的肥胖MAFLD亚型肠道Eubacterium菌属丰度与口腔Alloprevotella菌属呈显著负相关,炎性状态的肥胖MAFLD亚型则相反。4、相较于炎性状态的肥胖MAFLD亚型,糖代谢异常的肥胖MAFLD亚型的菌群功能主要表现在磷酸戊糖途径(PPP)及其相关代谢通路表达异常。