摘要目的 探究肝纤维化早期血清诊断标志物.方法 58只SPF级SD大鼠[8～10周,(220±20)g,雄性]按照随机数字表法分为正常组(18只)和模型组(40只),模型组大鼠灌胃给予40％四氯化碳花生油溶液,正常组大鼠给予相同体积花生油,每周2次,连续12周.实验结束后检测大鼠体重,肝、脾脏质量,肝功能及肝纤维化指标,观察肝组织病理学变化.提取两组大鼠血清进行转录组学和代谢组学分析,筛选出差异表达基因和代谢物.整合随机森林、人工神经网络和逻辑回归筛选关键差异代谢物并评价其诊断效能.采用Western blot法验证关键靶点蛋白,并对关键基因及差异代谢物进行生物信息学分析.结果 与正常组比较,模型组大鼠体重下降,肝、脾脏重量增加,血清谷丙转氨酶、谷草转氨酶、碱性磷酸酶、乳酸脱氢酶、丙二醛、总胆红素、直接胆红素、透明质酸、层粘连蛋白、Ⅲ型前胶原和Ⅳ型胶原水平上升,谷胱甘肽-过氧化物酶、超氧化物歧化酶、白蛋白和总蛋白水平下降(P＜0.05).模型组大鼠肝脏组织汇管区炎症浸润伴随纤维化但小叶结构保留,判定为肝纤维化早期.两组差异表达基因有120个,排名前10位的关键基因和关键差异代谢物共同富集于谷胱甘肽代谢通路.与正常组比较,模型组大鼠肝脏组织中丝氨酸蛋白酶抑制剂家族E成员1、趋化因子(C-C基元)配体2趋化因子2、基质金属蛋白酶-7蛋白表达降低,分泌型磷蛋白1蛋白表达升高(P＜0.01).两组差异表达代谢物有124个,整合机器学习最终得到γ-谷氨酰半胱氨酸、谷氨酸、羟丙酸、2-氧基-4-甲硫基-丁酸和神经酸5个关键差异代谢物,其受试者操作特征曲线下面积均＞0.9,关键差异代谢物主要富集于谷胱甘肽代谢通路等.结论 代谢组学-转录组学整合机器学习算法,筛选出γ-谷氨酰半胱氨酸、谷氨酸、羟丙酸、2-氧基-4-甲硫基-丁酸和神经酸5个关键的差异代谢物和丝氨酸蛋白酶抑制剂家族E成员1、趋化因子(C-C基元)配体2趋化因子2、基质金属蛋白酶-7、分泌型磷蛋白1等10个关键的差异基因,且共同富集于谷胱甘肽代谢通路.提示早期肝纤维化可促使上述10个基因差异表达,进而导致肝脏代谢物异常表达,为临床肝纤维化早期诊断提供准确性高、无创的血清标志物.