一种与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化预后风险评估系统及应用

1.本发明涉及生物信息学分析领域，特别是涉及一种与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化预后风险评估系统及应用。


背景技术：

2.代谢功能障碍相关脂肪肝(mafld)是源自非酒精性脂肪肝的新提出的疾病类别，被认为是代谢综合征的肝脏表现；其提出淡化了酒精在非酒精性脂肪性肝病(nafld)定义中的重要性，并强调了nafld相关病理进展背后的代谢危险因素。在美国，mafld与全因死亡率增加有关。目前不少研究认为，炎症的触发因素植根于肝脏(脂质超负荷，脂毒性，氧化应激)和肝外(肠-肝轴，脂肪组织，骨骼肌)系统，导致mafld中独特的免疫介导病理机制。mafld的发展还与血糖、血脂及肝功能等指标具有一定关联性。患有脂肪肝和≥2代谢风险异常的瘦患者中，显着纤维化的患病率更高。肝脏炎症是脂肪肝病患者的一个标志；许多研究已经机械地证明了免疫细胞参与推进脂肪性肝炎和脂肪性肝病相关纤维化的发展。炎症机制涉及整个脂肪肝病谱系，但尤其在更晚期的疾病阶段，包括肝硬化和向hcc过渡期间。炎症涉及几种细胞和分子机制，包括细胞衰老，线粒体功能障碍，自噬和线粒体自噬缺陷，炎症小体的激活，泛素-蛋白酶体系统的失调，dna损伤反应的激活和生态失调(宿主微生物群组成的变化)。从脂肪性肝炎发展的角度来看，肝内过多的脂肪组织是炎症转移的核心。暴露于营养密集饮食的脂肪细胞大小增加，直到它们达到结构危急状态。因此，脂肪组织的血管化减少，脂肪细胞暴露于缺氧条件下而进一步引起炎症，进而导致单纯的肝脏脂肪变性到肝纤维化、肝硬化甚至肝细胞癌的转变。
3.肝纤维化是各种慢性肝病向肝硬化发展过程中的关键步骤和影响慢性肝病患者预后的重要环节。尽管目前对肝纤维化尚无确切的有效干预手段，但无论是临床医师还是患者仍急切需求对其进行早期诊断和评估。因此，需要加强肝纤维化早期诊断和评估的研究，为临床诊治和预后判断提供更好的依据。尽管这些年很多学者对肝纤维化的诊断和评估做了大量的研究工作，尤其是在非创伤性诊断和评估方面，包括一些无创血清诊断模型和影像学检查等非创伤性检测方法，对肝纤维化有较高的诊断价值，但准确性仍差强人意。目前肝纤维化诊断的金标准是在b超下进行肝穿刺病理活检，但由于肝穿刺是有创操作，患者不易接受，过程较为繁琐且耗时长。目前肝脏穿刺及病理报告出来都需要耗费较长的时间，需要从病人身上获取肝组织再进行下一步的操作，而且完成所有过程直至得到报告至少需要4-5个工作日的时间，这从一定程度上会加大患者的时间成本和焦虑感，并且“肝活检”因其有创性难以得到普及，因此，寻求一种方便、经济而且创伤性小的筛查代谢相关性脂肪肝重度纤维化的方法显得极为重要。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化预后风险评
估系统及应用，以解决上述现有技术存在的问题。本发明基于与mafld发生发展相关的炎症及代谢指标进行建模，为与mafld相关的重度肝纤维化的预后诊断提供了基础。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明提供一种可用于重度肝纤维化预后诊断的产品，所述产品包括检测血清指标的试剂，所述血清指标包括单核细胞与淋巴细胞比值、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、高密度蛋白和糖化血红蛋白；
7.所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。
8.本发明还提供检测血清标志物的试剂在制备用于重度肝纤维化预后诊断产品中的应用，所述血清标志物包括单核细胞与淋巴细胞比值、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、高密度蛋白和糖化血红蛋白；所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。
9.本发明还提供一种重度肝纤维化预后风险评估的系统，所述系统包括计算单元，所述计算单元利用重度肝纤维化预后风险评估模型计算风险概率；
10.所述重度肝纤维化预后风险评估模型以血清指标水平、年龄、性别和是否属于2型糖尿病为输入变量，得到单项得分；
11.所述单项得分中单核细胞与淋巴细胞比值得分＝22.528533945
×
mlr值；年龄得分＝2.5
×
age-87.5；性别得分：女性分值为0，男性为12.65466；bmi得分＝0.270370445
×
bmi值-4.055556673；糖化血红蛋白得分＝-2.299808066
×
hba1c值+25.297888721；高密度蛋白得分＝4.322856547
×
hdl；2型糖尿病得分：无，分值为0分，有则评分8.616423；甘油三酯得分＝-1.668173996
×
tg+20.01808795；丙氨酸氨基转移酶得分＝0.509161731
×
alt值。将单项得分相加得到总得分，记为r；
12.所述血清指标包括单核细胞与淋巴细胞比值、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、高密度蛋白和糖化血红蛋白；
13.所述是否属于2型糖尿病的判定标准为若受试者符合以下任一项，则判定为2型糖尿病：
14.(5)有糖尿病病史，所述糖尿病包括2型糖尿病、icd-10e11型糖尿病和e14型糖尿病；
15.(6)目前胰岛素治疗和/或使用口服降糖药；
16.(7)血清葡萄糖水平≥11.1mmol/l；
17.(8)糖化血红蛋白水平≥48mmol/mol；
18.所述模型使用以下方程计算风险概率：
19.风险概率＝5.85
×
10-7
×r3-0.000186804
×
r2+0.019725652
×
r-0.677104617；
20.所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。
21.进一步地，所述系统还包括检测单元，所述检测单元用于检测所述血清指标水平。
22.进一步地，所述系统还包括信息获取单元，所述信息获取单元用于执行获取受试者检测信息的操作，所述检测信息包括所述血清指标水平、年龄、性别和是否属于2型糖尿病。
23.进一步地，所述系统还包括评估单元，所述评估单元用于执行根据所述计算单元的计算结果判断受试者重度肝纤维化预后的风险概率，给出合理化预防和治疗建议。
24.进一步地，所述系统还包括结果显示单元，所述结果显示单元用于显示所述评估单元得出的结论。
25.进一步地，所述结果显示单元通过屏幕显示、声音播报或打印的方式显示结果。
26.本发明还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述的计算机程序运行时控制所述的计算机可读存储介质所在装置执行所述的重度肝纤维化预后风险评估模型。
27.本发明还提供生理指标在构建重度肝纤维化预后风险评估模型中的应用，所述生理指标包括所述的血清指标水平、年龄、性别和是否属于2型糖尿病；所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。
28.本发明公开了以下技术效果：
29.本发明提供了可用于与mafld相关的重度肝纤维化预后诊断的指标，为与mafld相关的重度肝纤维化的预后诊断提供了基础。
30.本发明还提供了一种与mafld相关的重度肝纤维化预后风险评估系统，使用该系统可以对与mafld相关的重度肝纤维化患者预后风险进行评估。
31.本发明基于与mafld发生发展相关的炎症及代谢指标进行建模，通过非侵入性检测手段对mafld患者相关肝纤维化进行分度，并深入研究其与肝脏纤维化的风险关联，以助于尽早识别mafld患者的肝纤维化情况。
附图说明
32.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1为选择英国生物银行(uk biobank)代谢相关脂肪性肝病的人群的流程图；
34.图2为使用年龄、性别、2型糖尿病、hba1c、hdl、tg、alt和mlr建立的nomogram预测预后模型图；
35.图3为使用r包“proc”绘制受试者工作曲线。
具体实施方式
36.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
37.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
38.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所
有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
39.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
40.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
41.本发明实施例中各英文缩写代表的意义如下：
42.mlr：单核细胞与淋巴细胞比值；
43.alt：丙氨酸氨基转移酶；
44.bmi：身体质量指数；
45.tg：甘油三酯；
46.hdl：高密度脂蛋白；
47.hba1c：糖化血红蛋白；
48.ast：天门冬氨酸氨基转移酶；
49.fli：脂肪肝指数；
50.fib-4：肝纤维化评分-4；
51.mafld：代谢相关性脂肪肝。
52.实施例1
53.1.实验数据来源及预处理
54.(1)选择英国生物银行(uk biobank)的117393例代谢相关脂肪性肝病的人群(具体流程见图1)，根据fib-4指数定义mafld的肝脏纤维化。
55.fib-4指数(fibrosis 4score)是一种无创性评估慢性肝病患者肝纤维化的一种方法，需要用到的数值包括年龄、alt(谷丙转氨酶)、ast(天冬氨酸转氨酶)、plt(血小板)。计算公式为：
[0056][0057]
不同的肝病fib-4指数对肝纤维化定义的临界值各有不同，对于非酒精性脂肪肝，2级以下或3～4级以上的肝纤维化临界值分别为fib-4＜1.3和fib-4＞2.67。代谢功能障碍相关脂肪肝(mafld)是源自非酒精性脂肪肝的新提出的疾病类别，被认为是代谢综合征的肝脏表现；其提出淡化了酒精在非酒精性脂肪性肝病(nafld)定义中的重要性，并强调了nafld相关病理进展背后的代谢危险因素。fib-4指数与肝脏纤维化级别与纤维化程度关系如表1。
[0058]
表1 fib-4指数与肝脏纤维化级别与纤维化程度关系对照表
[0059]
fib-4指数《1.31.3～2.67》2.67肝纤维化级别2级以下2级～3级3～4级及以上肝纤维化程度无/轻度纤维化中度纤维化重度纤维化
[0060]
(2)其它变量因素信息的获取
[0061]
体力活动水平：这一变量衍生来自基线问卷，使用了代谢当量评分(metabolic equivalent task score,met score)反应参与者综合体力活动水平，将日常通勤、工作强度以及健身锻炼等体力消耗因素进行综合考量进而得出的参数。本研究采用每个参与者每周从事中等程度以上的体力活动的小时数(met-小时/周)来衡量每个参与者的体力活动水平。根据结果分为两个类别：一个是“个人每周体力活动水平高于推荐的中高度体力劳动水平”，另外一组是“个人每周体力劳动水平低于推荐的中等强度体力劳动水平”，符合这两个标准，基线表中定义为“是”。
[0062]
基线2型糖尿病由以下标准之一定义：1)自我报告的2型糖尿病或未指明的糖尿病病史；2)在基线评估访问之前发生2型或未指定糖尿病的医院诊断(icd-10e11，e14)；3)目前胰岛素治疗和/或使用口服降糖药；4)血清葡萄糖水平≥11.1mmol/l(200mg/dl)；5)hba1c≥48mmol/mol(6.5％)。
[0063]
各变量基线表见表2。
[0064]
表2基线表
[0065][0066]
2.严重肝纤维化的单因素及多因素分析
[0067]
为了探索mafld人群中合并严重肝纤维化相关的风险因素，先使用单因素及多因
素逻辑回归分析方法，纳入年龄、性别、bmi、种族、饮酒状态、运动、有无2型糖尿病、hba1c、hdl、tg、alt和mlr进入单变量分析，事件定义为严重肝纤维化。单变量分析中发现年龄、性别、bmi、饮酒状态、运动、有无2型糖尿病、hba1c、tg、alt和mlr与mafld个体严重肝纤维化状态相关(p《0.05)。临床实践中往往将种族也作为一个影响因素，结合单因素和临床实践内容，虽然单因素分析中种族没有差异，但还是将其纳入多因素分析，因此将年龄、性别、bmi、种族、饮酒状态、运动、有无2型糖尿病、hba1c、hdl、tg、alt和mlr作为协变量同时纳入cox回归分析进行多变量分析，事件定义为严重肝纤维化。结果提示年龄、性别、2型糖尿病、hba1c、hdl、tg、alt、bmi和mlr是mafld合并严重肝纤维化的独立危险因素(p《0.05)(表3)。
[0068]
表3临床预测模型与mafld相关重度肝纤维化的关系
[0069][0070]
3.建立nomogram预测预后模型
[0071]
使用年龄、性别、2型糖尿病、hba1c、hdl、tg、alt和mlr建立nomogram预测预后模型，结果如图2所示。该模型的c-index为0.766。使用r包nomogramex提取nomogram的公式，单核细胞与淋巴细胞比值得分＝22.528533945
×
mlr值；年龄得分＝2.5
×
age-87.5；性别得分：女性分值为0，男性为12.65466；bmi得分＝0.270370445
×
bmi值-4.055556673；糖化血红蛋白得分＝-2.299808066
×
hba1c值+25.297888721；高密度蛋白得分＝4.322856547
×
hdl；2型糖尿病得分：无，分值为0分，有则评分8.616423；甘油三酯得分＝-1.668173996
×
tg+20.01808795；丙氨酸氨基转移酶得分＝0.509161731
×
alt值。每个变量的得分见图2，将每个变量的得分相加得到总分；患重度肝纤维化概率＝5.85
×
10-7
×
总分3+-0.000186804
×
总分2+0.019725652
×
总分-0.677104617。例如，一名患有mafld的女士，其年龄47岁，bmi 45.24kg/m2，alt 23.84u/l，tg 3.65mmol/l，hba1c 5.81％，无2型糖尿病，mlr 0.29。其总分为87.68828分，根据公式推测其合并严重肝纤维化的概率不足0.1％，该女士根据本专利诊断条件亦不存在严重肝纤维化。
[0072][0073][0074]
4.诊断效能分析
[0075]
利用ukbiobank数据进行受试者工作特征曲线分析，使用r包“proc”绘制受试者工
作曲线，如图3，auc＝0.766。结果：从图3中可以看出该模型能准确预测mafld个体是否具有严重肝纤维化，而且模型指标容易得到或检测，这对于临床上及时筛检出mafld伴有严重肝纤维化的患者并进行相应的干预，延缓疾病的进一步进展。
[0076]
综上，该模型在英国生物银行代谢性肝病队列中显示出对重度肝纤维化具有很高的临床预测价值。
[0077]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种可用于重度肝纤维化预后诊断的产品，其特征在于，所述产品包括检测血清指标的试剂，所述血清指标包括单核细胞与淋巴细胞比值、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、高密度蛋白和糖化血红蛋白；所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。2.检测血清标志物的试剂在制备用于重度肝纤维化预后诊断产品中的应用，其特征在于，所述血清标志物包括单核细胞与淋巴细胞比值、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、高密度蛋白和糖化血红蛋白；所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。3.一种重度肝纤维化预后风险评估的系统，其特征在于，所述系统包括计算单元，所述计算单元利用重度肝纤维化预后风险评估模型计算风险概率；所述重度肝纤维化预后风险评估模型以血清指标水平、年龄、性别和是否属于2型糖尿病为输入变量，得到单项得分；所述单项得分中单核细胞与淋巴细胞比值得分＝22.528533945
×
mlr值；年龄得分＝2.5
×
age-87.5；性别得分：女性分值为0，男性为12.65466；bmi得分＝0.270370445
×
bmi值-4.055556673；糖化血红蛋白得分＝-2.299808066
×
hba1c值+25.297888721；高密度蛋白得分＝4.322856547
×
hdl；2型糖尿病得分：无，分值为0分，有则评分8.616423；甘油三酯得分＝-1.668173996
×
tg+20.01808795；丙氨酸氨基转移酶得分＝0.509161731
×
alt值。将单项得分相加得到总得分，记为r；所述血清指标包括单核细胞与淋巴细胞比值、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、高密度蛋白和糖化血红蛋白；所述是否属于2型糖尿病的判定标准为若受试者符合以下任一项，则判定为2型糖尿病：(1)有糖尿病病史，所述糖尿病包括2型糖尿病、icd-10e11型糖尿病和e14型糖尿病；(2)目前胰岛素治疗和/或使用口服降糖药；(3)血清葡萄糖水平≥11.1mmol/l；(4)糖化血红蛋白水平≥48mmol/mol；所述模型使用以下方程计算风险概率：风险概率＝5.85
×
10-7
×
r
3-0.000186804
×
r2+0.019725652
×
r-0.677104617；所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述系统还包括检测单元，所述检测单元用于检测所述血清指标水平。5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括信息获取单元，所述信息获取单元用于执行获取受试者检测信息的操作，所述检测信息包括所述血清指标水平、年龄、性别和是否属于2型糖尿病。6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括评估单元，所述评估单元用于执行根据所述计算单元的计算结果判断受试者重度肝纤维化预后的风险概率，给出合理化预防和治疗建议。7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括结果显示单元，所述结果显示单元用于显示所述评估单元得出的结论。8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述结果显示单元通过屏幕显示、声音播
报或打印的方式显示结果。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述的计算机程序运行时控制所述的计算机可读存储介质所在装置执行权利要求3中所述的重度肝纤维化预后风险评估系统。10.生理指标在构建重度肝纤维化预后风险评估模型中的应用，其特征在于，所述生理指标包括权利要求3中所述的血清指标水平、年龄、性别和是否属于2型糖尿病；所述重度肝纤维化为与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化。

技术总结
本发明公开了一种与代谢相关性脂肪肝相关的重度肝纤维化预后风险评估系统及应用，属于生物信息学分析领域。所述系统包括计算单元，所述计算单元利用重度肝纤维化预后风险评估模型计算风险概率；所述重度肝纤维化预后风险评估模型以血清指标水平、年龄、性别和是否属于2型糖尿病为输入变量；所述血清指标包括单核细胞与淋巴细胞比值、丙氨酸氨基转移酶、甘油三酯、高密度蛋白和糖化血红蛋白。本发明基于与MAFLD发生发展相关的炎症及代谢指标进行建模，通过非侵入性检测手段对MAFLD患者相关肝纤维化进行分度，并深入研究其与重度肝脏纤维化的风险关联，以助于尽早识别MAFLD患者的重度肝纤维化情况。的重度肝纤维化情况。的重度肝纤维化情况。


技术研发人员：肖芦山 洪畅 李芮宁 曾琳 刘莉 朱红波
受保护的技术使用者：南方医科大学南方医院
技术研发日：2023.05.12
技术公布日：2023/8/24