Epigenetic Signatures Associated with the Hepatic Exposome in NAFLD and NASH: An Exploratory Cross-Sectional Study of Circulating and PBMC-Based Biomarkers - 21/09/26

Doi : 10.1016/j.liver.2026.100392 
Maytham Khazaal Kadhim ⁎
 Department of Medical Laboratories, College of Health and Medical Techniques, Al-Ayen Iraqi University, Thi-Qar, Iraq 

⁎ Correspondence author.

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Sous presse. Manuscrit accepté. Disponible en ligne depuis le Monday 21 September 2026
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Highlights

•
10-analyte epigenetic panel discriminates NAFLD from NASH with AUC = 0.941.
•
DNMT3A rises and TET2 falls progressively with NAFLD-to-NASH severity.
•
Circulating miR-122 and miR-21 outperform ALT for NASH discrimination.
•
Epigenetic markers correlate with urinary PAH metabolites and diet score.
•
Cross-sectional design: findings support risk stratification, not prediction.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Abstract

Background

The transition from non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD) to non-alcoholic steatohepatitis (NASH) is a critical and poorly reversible hepatic transition that results from the cumulative effects of environmental, dietary and metabolic exposures — collectively referred to as the hepatic exposome, only a selected subset of which was assessed in this study. Epigenetic reprogramming, encompassing DNA methylation, histone modification, and dysregulation of non-coding RNAs (ncRNAs), may serve as a molecular correlate of these exposures and offers potential value as a biomarker platform for discriminating between NAFLD and NASH disease states. The historical NAFLD/NASH terminology is retained throughout for consistency with the EASL 2016 diagnostic criteria used for cohort recruitment; these entities correspond to metabolic dysfunction-associated steatotic liver disease (MASLD) and steatohepatitis (MASH) under current nomenclature.

Objective

This experimental cross-sectional study aimed to characterize the epigenetic landscape of exposure-induced responses in the liver in 387 adult participants who were divided into healthy controls (n = 130), NAFLD patients (n = 128), and confirmed NASH patients (n = 129), and to assess the translational diagnostic and risk-stratification value of a multi-analyte epigenetic panel that includes expression of DNA methyltransferase (DNMT3A), ten-eleven translocation enzyme (TET2), global 5-methylcytosine (5-mC) levels, histone acetylation marks and circulating microRNAs (miR-21, miR-122, miR-155, miR-34a, miR-192).

Methods

Peripheral blood and liver biopsy samples were processed for bisulfite pyrosequencing, quantitative reverse-transcription PCR (qRT-PCR), chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq) and Luminex-based miRNA profiling. Transient elastography, NAFLD activity score (NAS) and comprehensive metabolic profiling were performed as clinical phenotyping methods. One-way analysis of variance (ANOVA), Tukey's honestly significant difference (HSD) post-hoc testing, receiver operating characteristic (ROC) analysis, multivariable regression adjusted for age, BMI and diabetes status, and Spearman rank correlations were used.

Results

Highly significant inter-group differences were found for all 10 epigenetic biomarkers (ANOVA p < 0.001), differences that remained significant after multivariable adjustment for age, BMI and diabetes status. DNMT3A expression was progressively upregulated from Healthy (1.00 ± 0.12) through NAFLD (1.48 ± 0.31) to NASH (2.17 ± 0.44; F(2,384) = 218.4, p < 0.001), while TET2 exhibited the inverse pattern (0.39 ± 0.13 in NASH). Circulating miR-122 showed a marked fold-change (7.43 ± 1.34 vs 1.00 in controls). The combined DNMT3A + miR-21 panel achieved an AUC of 0.912 (95% CI: 0.884–0.940, sensitivity 86.0%, specificity 88.4%) for discriminating NAFLD from NASH, outperforming ALT alone (AUC = 0.787); a simplified three-marker panel (DNMT3A + miR-21 + miR-122) achieved a comparable AUC of 0.927. The most comprehensive 10-biomarker epigenetic panel performed best, with an AUC of 0.941.

Conclusions

The hepatic exposome is associated with a distinct and quantifiable epigenetic signature, measurable in blood, that discriminates NAFLD from NASH disease states in this cohort. Because the design is cross-sectional and derived from a single, non-externally-validated cohort, these findings are exploratory and do not establish prediction of future NAFLD-to-NASH transition or a causal relationship; independent external validation is required before any consideration of clinical application.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : NAFLD, NASH, MASLD, MASH, epigenetics, DNA methylation, microRNA, hepatic exposome, DNMT3A, TET2, miR-122, biomarker, one-way ANOVA, translational hepatology


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