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心血管疾病与子宫内膜异位症因果关联双样本孟德尔随机化研究

2025-01-15 49 上传者：管理员

摘要：目的：采用孟德尔随机化(MR)方法研究心血管疾病(CVD)与子宫内膜异位症(EM)之间的双向因果关系。方法：根据预设的阈值从心血管疾病的全基因组关联研究数据中提取出与其强相关的独立单核苷酸多态性位点(SNP)作为工具变量，主要采用逆方差加权法(IVW)评估CVD与EM发生风险的关联；并辅以MR-Egger回归、MR-PRESSO、Cochran’s Q检验和“留一法”的敏感性分析来评估因果关系，检验结果的可靠性。结果：在MR分析中显示CVD和EM之间存在明显的因果关系(OR=1.333,95%CI:1.120～1.587,P=0.001)。在反向MR分析中显示，EM与CVD之间不存在明显因果关系。结论：遗传学预测CVD与EM的发生风险升高有关。

关键词：
因果关系
妇科疾病
子宫内膜异位症
孟德尔随机化
心血管疾病
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子宫内膜异位症(endometriosis, EM)是一种慢性妇科疾病，可影响10%的育龄女性[1]。其主要特点是子宫内膜组织存在于子宫外，主要症状是痛经、性交困难、慢性盆腔疼痛和不孕等[2]。最近的一项研究将子宫内膜异位症与多种病理机制联系起来，包括全身炎症、促动脉粥样硬化脂质谱、氧化应激增强和内皮功能障碍[3]。作为一种全身性疾病，目前对EM的发病机制及其影响仍知之甚少。心血管疾病(cardiovascular disease, CVD)是造成全球人口死亡的主要原因。近年来心血管疾病的总体发病率正在下降，但女性的死亡率仍然较高[4],同时，医生也长期低估了女性发生心血管疾病的可能性。虽然男女在心血管疾病的治疗准则上并无不同，但是在危险因素、表现、症状、诊断测试的精准度以及对药物的应答上，女性都有显著的差异[5]。在对女性患者进行评估时，上述大部分因素并未得到考虑，这一点体现在对女性的CVD管理上更不稳定。

值得注意的是，迄今为止获得的流行病学数据表明子宫内膜异位症与罹患心血管疾病的风险之间存在联系。在台湾的一项队列研究中表明EM患者与主要的不良心脑血管事件(MACCE)具有相关性[6],在一项回顾性队列研究中也认为子宫内膜异位症与心血管结局风险增加有关。患有子宫内膜异位症的年轻女性是CVD风险评估和预防的潜在目标[7]。而两者相关联的潜在机制可能是与EM相关的CVD的慢性炎症有关，因为炎症标志物与动脉粥样硬化和微血管功能障碍有关[8]。此外，内源性激素波动和药理学因素(例如非甾体抗炎药)也可能导致EM和CVD之间的相互影响[5]。

上述研究都是基于传统的观察性流行病学调查所得出的结论，而此类研究通常所涉及样本量较小，其结果容易受到混杂因素的干扰，可能因存在反向因果效应而导致结果偏倚。其次，由于EM症状的出现和诊断之间往往存在长时间延迟，对于可改变的危险因素和基于回忆暴露的研究信息会变得不准确，导致受到反向因果关系影响的可能性增加。因此，在推测暴露与结果的因果关系方面存在一定的局限性。而孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)方法作为一种能突破传统观察性研究局限的流行病学研究的新方法，近年来已经在多项研究领域中得到了应用。该方法的核心思路是将遗传变异作为一种工具变量，通过对子代的遗传变异进行预测，旨在排除先前观察性研究中可能存在的混杂因素和反向因果效应，从而揭示CVD与EM之间的双向因果关联。

1、资料与方法

1.1研究原理

MR是一种利用与暴露和结果相关的遗传变异作为工具变量(IVs)的方法，以间接推断可能存在的暴露和结果之间的因果关系。其主要的原理是以IVs为基础，利用有效的IVs来代替暴露，再利用IVs在结局人群中的分布来推断暴露和结局之间的因果关系，从而无须去观察暴露因素在人群中的分布。而一个有用的IVs应该是与任何已知的混杂因素无关，尽量避免混杂因素的影响，最终对暴露和结局之间的因果关系进行评估，见图1。

图1双向孟德尔随机化分析模型和CVD与EM孟德尔随机化假设

(1)表示工具变量必须与暴露密切相关；(2)表示工具变量必须独立于与暴露和结局有关的任何潜在混杂因素；(3)表示工具变量必须仅通过暴露与结局相关联。

1.2数据来源

CVD相关的数据来源于IEUopenGWAS数据库，其样本主要来自欧洲人群[9]。总共218 792个样本，共获得16 380 466个SNPs。此外，EM的GWAS数据也来自IEUopenGWAS数据库，共有样本71 341个，共获得16 376 529个SNP位点。

1.3 SNP的筛选与评价

首先，本研究在GWAS汇总数据库中提取数据，在P<5×10-8的筛查条件下，选取与IVs有显著关联的SNPs,并设定r2=0.001,kb=5 000,消除连锁不平衡对IVs的影响，保证IVs的独立性。用F统计量来评价IVs的强弱，当F>10时，表明不太可能出现工具变量偏倚。本研究F统计量均>10,符合孟德尔随机化的关联性假设。

1.4统计学方法

本研究采用逆方差加权法(inverse variance weighting, IVW)、MR-Egger回归法、加权中位数法(weighted median, WM)、加权中值法(weighted median estimator, WME)、简单中位数法(simple median, SM)5种方法估算暴露—结果变量间的因果关系[10]。IVW法是目前国际上公认的MR分析方法，其基本思想是通过融合各工具变量的Wald比值来估计各工具变量，当存在异质性时，采用随机效应模型，不存在异质性时，采用固定效应模型[11-12]。MR-Egger方法可用于检测潜在的多效应，并且允许在回归模型中包含截距项。本研究采用了“TwoSampleMR”软件包的0.5.7版本和R软件的4.3.1版本进行MR分析与质量控制，检验水平为α=0.05。

1.5质控

首先，我们进行了Cochran’sQ检验以评估SNPs之间的异质性，并观察到这些SNPs存在显著的异质性。其次，采用了MR-Egger法检验潜在的多效性，结果表明本研究存在显著的多效性。随后，利用孟德尔随机多态残差与离群值(MR-PRESSO)检索，寻找离群的SNPs,并对其进行筛选剔除，再进行分析。最后，采用“留一法”验证研究结论的可靠性，在逐一去除SNPs后，统计其余SNPs的整合效果，评价个体SNPs对个体暴露—结局的作用。

2、结果

2.1 CVD与EM的因果关系

首先，将检测到的与CVD密切相关的SNPs位点(P<5×10-8)与连锁不平衡参数(r2=0.001,kb=5 000)筛选出93个符合假设1、2、3的SNPs。再对其余93个SNPs与EM数据进行全基因组关联分析，获取暴露—结局数据集。在本研究中，每一个SNP的F值(19.49～56.54)均超过10,表示不存在弱工具变量[13]。在剔除了含有潜在混杂因素(心包炎、中风、高血压、心肌梗死)的SNP后，最后选择了91个SNPs作为工具变量，评价CVD与EM的因果相关性。在孟德尔随机分析中，我们采用了IVW方法，同时采用了另外四种方法(WM、SM、WME、MR-Egger)对结果进行评估，具体信息请参考表1。图2展示了用于描述主要结果的散点图，结果显示，CVD与EM之间存在显著关联，其OR为1.333(95%CI:1.120～1.587,P=0.001)。Cochran’sQ的检验结果为Q=101.315,P=0.195>0.05。MR-Egger-intercept检验截距处P=0.969,没有发现潜在的水平多效性[14]。这表明，除了暴露之外，工具变量对结局没有明显的影响，MR-PRESSO法检测结果显示，SNP位点并无异常。经过“留一法”测试所有因果推断结果均不受个体SNP的影响。图3和图4展示了工具变量森林图和“留一法”测验结果森林图。为了进一步验证上述结论的稳定性，绘制的漏斗曲线显示因果效应分布基本对称，没有明显偏差，具体结果见图5。

2.2 EM与CVD的因果关系

采用同一种方法，对与EM密切相关的SNPs进行筛查，通过分析工具变量间的连锁不平衡参数，筛选出与EM密切相关的独立工具变量，剔除回文序列单核苷酸多态性。在此基础上，选用30个独立的SNPs为工具变量，通过整合全基因组关联分析获得的CVD转归信息，以30个SNPs为工具变量，评价EM与CVD的相关性，见表2。EM对CVD(OR=0.996,95%CI:0.977～1.015,P=0.675)。经Cochran’sQ检验，Q=31.053,P=0.363>0.05。MR-Egger-intercept没有发现潜在的CVD水平多效性(P=0.065),提示工具变量对暴露以外的结局影响不明显，而且MR-PRESSO法也没有发现SNPs的异常。“留一法”的测试结果表明，单个SNP位点不会对总体的因果关系产生影响。

表1 CVD和EM的孟德尔随机化结果

图2CVD和EM孟德尔随机化分析散点图

2.3两样本MR研究结果及质量控制

IVW分析结果表明CVD与EM的发病风险有密切联系(OR=1.333,95%CI:1.120～1.587,P=0.001),而应用孟德尔随机化的其他方法，包括WM、SM、WME、MR-Egger研究分析所得结果与IVW分析结果一致。在敏感性分析中，通过森林图和“留一法”检验发现，单个核苷酸多态性对结果没有显著影响。经过MR-Egger-intercept和MRPRESSO方法的验证，未发现水平多效性存在，从而加强了本研究结果的可靠性。

3、讨论

本研究通过双样本MR设计，探讨了CVD与EM之间的双向因果关系，发现CVD可能增加EM的风险，但EM与CVD的发生之间并无因果关系。

近年来，随着人们对CVD与EM之间潜在的相互机制的深入研究，CVD和EM之间的相互作用已成为一个令人感兴趣的新兴领域。根据不断积累的基础和临床证据，证明EM很可能与CVD存在密切关系。因此，研究EM与CVD的相互作用具有很高的临床意义。研究表示两者的相关性可能包括炎症失调、活性氧增加和不利的血脂状况[15]。其他因素可能与控制EM的治疗方式有关，包括定期使用非甾体抗炎药和阿片类药物[16]。在近期的一项基于人群的队列研究中，研究者纳入了166 835名符合条件的EM患者和333 706名无EM患者。与无EM的患者相比，EM患者因CVD入院的发生率较高。同样，EM患者继发CVD的发生率略高于非EM患者。患有EM的女性住院和继发CVD事件的风险增加，最终得出结论认为EM与CVD事件风险的增加有关[17]。同样，台湾省的一项研究也发现患有EM的女性患CVD的风险较高(分别为HR:1.17,95%CI:1.05～1.29和HR:1.24,95%CI:1.13～1.37)[6]。在一项纳入了六项队列研究的meta分析中也得出了相似结论，EM与CVD的风险显著增加相关。并认为两者的相关性主要是由于炎症、氧化应激增加、内皮功能障碍、动脉高血压和致动脉粥样硬化脂质谱等机制而产生联系[5]。

尽管以往多数观察性研究显示EM患者具有更高的CVD发生率，但本研究结果并未提供证据支持EM是导致CVD发生的遗传因素。恰恰相反，本研究最后得出的结论为CVD与EM之间存在明显的因果关系，前者能够明显提高后者的发生率。由此可以推断认为，既往的观察性研究可能是受到了反向因果关系的干扰。

同时，混杂因素的存在也可能导致MR研究结果与观察性研究结果不一致的原因。例如由疾病或疾病治疗引起的患者生活方式改变。常见的EM治疗包括孕激素、雌激素拮抗以及子宫切除术或卵巢切除术。这些常见疗法中的每一种都存在已知的心血管效应，并且可能直接导致CVD的发生[18]。

关于发病机制方面，在过去的一些研究中，关于心血管疾病的基础科学研究已经得出结论：认为免疫系统的失调在其病理生理学中发挥着重要作用。同时，还证明了针对炎症细胞因子的治疗可减少高危受试者的心血管并发症。这些研究的数据明确了炎症在CVD中的作用。同样，有研究认为EM是一种可以累及全身的炎症性疾病，它是由多种炎症因子引起的，例如细胞因子、前列腺素、巨噬细胞和肿瘤坏死因子(TNF)。而炎症又是非特异性免疫反应的一部分，在EM的病理生理学中发挥着关键作用，其可以通过改变免疫细胞的功能增加腹膜腔、子宫内膜和血液中促炎介质的水平。此外，各种炎症因子的水平，如细胞内黏附分子1(ICAM-1)、C反应蛋白、IL-1、IL-6、TNF-α和血管内皮生长因子(VEGF)等被发现存在于EM患者的腹膜液和外周血中[19]。同时，EM也越来越多地被视为一种自身免疫性疾病。事实证明，中性粒细胞、巨噬细胞、NK细胞和树突状细胞等免疫细胞可能在子宫内膜异位细胞的血管生成、生长和侵袭中发挥特殊作用[20]。基于以上研究，可以认为CVD与EM之间存在因果关系的主要原因是受到免疫系统和炎症的影响。

此次研究的主要优势在于：这项研究是首个利用MR方法从遗传学角度评估CVD与EM之间双向因果关联的研究。通过将遗传变异作为工具变量，最大限度地减少了传统观察性研究中混杂因素和反向因果关系的影响。同时，对异质性和敏感性进行测试，进一步确保了研究结果的可靠性。然而，需要注意的是，该研究也存在一些局限性。首先，该研究采用全基因组关联分析(GWAS)数据，不能评价两种疾病间的非线性相关性。其次，由于我们的SNPs来源于欧洲人种，所以得出的结论不一定适合于其他种族，但又能避免种族差异造成的偏差。同时，由于本研究使用的是汇总的基因组学分析数据，因此无法按年龄和性别进行分层，不过，分析中进行的统计检验结果在一定程度上表明，混杂因素存在或影响结果的可能性较小(没有显著的多效应证据)。此外，全基因组关联分析的样本数量还很少，需要进一步扩大样本量。我们的MR研究证实了CVD与EM发病风险的相关性，但尚需后续研究进一步加以证实和探索。

图3CVD和EM孟德尔随机化分析结果森林图

图4CVD和EM孟德尔随机化“留一法”分析结果森林图

图5CVD和EM孟德尔随机化分析漏斗图

表2 CVD和EM的孟德尔随机化结果

最后，本项MR的分析研究可以验证CVD与EM之间的多效性和潜在因果关系，可以改善CVD患者预后咨询的风险因素和致病途径。同时鉴于EM长期的诊断延迟和不必要手术的普遍存在，识别其致病的风险因素尤为重要，而本项研究突出了CVD与EM潜在的遗传易感性，可以合理地假设，CVD的早期治疗可能是降低EM发生风险的潜在预防策略，也可以用作支持EM诊断的诊断问卷和工具。

基金资助:2022年中国民族医药学会科研项目(2022M1042-310103);中医药人才队伍建设专项经费—中医临床优秀人才研修项目(部门预算社[2023]1号);

文章来源:申梦琦,杜泓成,郑云飞,等.心血管疾病与子宫内膜异位症因果关联的双样本孟德尔随机化研究[J].医学理论与实践,2025,38(01):20-25+37.