基于孟德尔随机化的类风湿性关节炎及其血清抗体水平与子痫前期的因果关系分析*

时间:2024-08-31 17:54:02 来源:网友投稿

缪嘉燕,钱雅婷,王一枭,薛 璇

(南京医科大学附属妇产医院/南京市妇幼保健院妇产科,南京 210004)

子痫前期(pre-eclampsia,PE)是妊娠20周后出现的新发高血压,伴有蛋白尿或终末器官损伤[1]。PE导致3%~5%的妊娠复杂化,每年全球至少42 000名孕产妇死于PE[2]。目前尚无针对PE的治疗方法,对PE的干预主要集中在预防、及时诊断和分层管理上。因此,对影响PE的危险因素进行探究尤为重要。

类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)是一种进行性的慢性、全身炎症性的自身免疫性疾病,主要影响滑膜关节和邻近组织,包括骨、肌肉和肌腱[3]。现有的证据表明RA与包括PE在内的多种不良妊娠结局相关[4]。RA合并妊娠时,孕妇的PE发生率明显升高[5-6]。类风湿因子(rheumatoid factor,RF)和抗瓜氨酸蛋白抗体(anti-citrulline protein antibody,ACPA)存在时表明 RA 活动度更高、关节破坏更广泛,以及具有更显著的关节外表现[7]。有研究表明RA 疾病活动度可能与不良妊娠结局相关[8],但目前尚缺乏RA疾病活动度对PE影响的证据。

由于妊娠并发症、种族差异、反向因果关系、选择偏倚和其他潜在偏倚等研究缺陷,观察性研究并不能充分、直接地反映RA与PE之间的因果关系[9]。孟德尔随机化(Mendelian randomization,MR)分析是一种通过筛选工具变量(instrumental variable,IV)探究暴露因素与结局因素之间的因果关系的分析方法[10],被广泛用于探究临床因素与疾病之间的因果关系[11]。遗传变异具有随机性,因而MR分析可以通过减少潜在的混杂因素的影响,从遗传角度分析暴露因素与结果因素之间的相关性,以提供可靠的分析结果[12]。因此,本研究进行两样本MR分析以充分评估RA及其血清抗体水平与PE之间的因果关系。

1.1 资料来源

纳入的全部全基因组关联研究(genome-wide study,GWAS)数据的人口学信息来源于Risteys R5网站(https://r5.risteys.finngen.fi/)。暴露和结局的GWAS数据集均来自数据库IEU Open GWAS project (https://gwas.mrcieu.ac.uk/)。RA的诊断符合国际疾病分类-10(international classification of diseases 10,ICD-10):M05/M06;血清抗体阳性RA的诊断符合ICD-10:M05;血清抗体阴性RA的诊断符合ICD-10:M060。RA的GWAS ID为finn-b-M13_RHEUMA,本研究纳入了6 236例患者和147 221例对照者(欧洲人群);血清抗体阳性RA、血清抗体阴性RA的GWAS ID分别为finn-b-RHEUMA_SEROPOS、finn-b-RHEUMA_SERONEG。PE的诊断符合ICD-10:O14,汇总数据来自芬兰数据库,包含3 556例患者和114 735例对照者。

1.2 方法

1.2.1研究设计

MR分析设计中,分别将RA、血清抗体阳性RA和血清抗体阴性RA作为暴露因素,PE作为结局因素,探究RA与PE的因果关系。用于MR分析的所有IV都必须满足3项假设以保证MR分析结果的准确性:IV应与RA、血清抗体阳性RA和血清抗体阴性RA直接相关;IV与RA、血清抗体阳性RA、血清抗体阴性RA及PE相关的任何混杂因素无关;IV仅能通过RA、血清抗体阳性RA和血清抗体阴性RA影响PE,见图1。

图1 MR分析设计的有向无环图

1.2.2IV筛选和MR分析

在筛选IV用于MR分析时,设置筛选阈值P<5×10-8,连锁不平衡系数r2为0.001,区域宽度为10 000 kb。全部IV均需要计算其F统计量以评估其工具强度,F>10表明所选IV的强度能够在后续的MR分析中具有足够的估计效果,不存在弱工具变量偏倚。不满足F>10的IV被排除。F统计量计算公式为:

F=R2(N-2)/(1-R2)

(1)

R2:IV对应的暴露方差;N:GWAS数据样本量[13]。最后根据等位基因和等位基因频率,去除或者调整具有不一致等位基因的单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)来协调暴露和结局的SNP,以确保具有相应的等位基因。

IV与混杂因素的关系使用PhenoScanner (http://www.phenoscanner.medschl.cam.ac.uk/)[14]检索,设置检索阈值P<5×10-8以评估IV是否受混杂因素影响,受混杂因素影响的IV被排除。

1.3 统计学处理

以逆方差加权法(inverse-variance weighting,IVW)作为MR分析的主要评估方法,联合MR-Egger、加权中位数、简单模型和加权模型4种MR方法综合评估其结果的稳健性[15]。通过MR-Egger截距法和MR-多效性残差和异常值(MR-PRESSO)法检验水平多效性。Cochrane’sQ统计量用于计算各IV的异质性。留一法用于确定单个IV是否对MR结果产生决定性影响。本研究使用R4.2.0完成,使用“TwoSampleMR”和“MR-PRESSO”包。以P<0.05为差异有统计学意义。

2.1 IV筛选情况

IV筛选过程见表1。

表1 IV筛选情况(n)

2.2 MR分析

基于IVW分析结果表明,RA(OR=1.098,95%CI:1.036~1.164,P=0.002)和血清抗体阳性RA(OR=1.088,95%CI:1.026~1.153,P=0.005)与PE之间有明显的正向因果关系,见表2。血清抗体阴性RA(OR=1.036,95%CI:0.971~1.104,P=0.282)与PE之间没有明显的因果关系。MR-Egger、加权中位数、简单模型和加权模型表明,RA和血清抗体阳性RA与PE的因果关系稳定,但血清抗体阴性RA和PE的因果关系不稳定。

表2 MR分析结果

2.3 SNP的水平多效性检验

MR-Egger截距法和MR-PRESSO分析显示,3种暴露因素与PE因果关系的MR分析中不存在明显的水平多效性,见表3、图2。

表3 SNP的水平多效性和异质性检验分析

A:RA;B:血清抗体阳性RA;C:血清抗体阴性RA。

2.4 异质性检验

Cochrane’sQ检验表明3种暴露因素的MR分析中未发现明显的异质性,见表3。留一法显示,在RA和血清抗体阳性RA的MR分析中,rs34434863对MR分析结果的影响明显。但血清抗体阴性RA的MR分析中未见明显影响MR分析结果的SNP,见图3。

A:RA;B:血清抗体阳性RA;C:血清抗体阴性RA。

已有MR分析发现RA和PE之间存在明显的正向因果关系(OR=1.05,95%CI:1.01~1.09,P<0.05)[16],但血清抗体水平是否介导RA与PE的因果关系尚不明确。本研究首次对RA、血清抗体阳性RA及血清抗体阴性RA与PE的因果关系进行了全面探究。结果表明,RA和血清抗体阳性RA与PE之间存在明显的正向因果关系,而血清抗体阴性RA和PE之间不存在因果关系。

一项纳入10 951 184名受试者的meta分析表明,患有 RA 的孕妇比未患 RA 的孕妇更容易发生PE(OR=1.66,95%CI:1.52~1.80,P<0.001)[5]。本研究结果不仅支持上述结论,而且发现血清抗体水平在RA和PE的因果关系中可能发挥重要作用。

关于RA导致PE风险升高的机制研究较少,肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白细胞介素(IL)-1、IL-6可能在RA和PE的关系中发挥重要作用[16]。在RA患者中,抗体渗透到关节间隙,其中RF是一种 IgM 抗体,可攻击Fc结构域中的转化IgG抗体;ACPA是另一种抗体,可以损伤瓜氨酸蛋白[17]。RF和ACPA产生的免疫复合物在关节腔滑液中堆积,刺激补体系统,进而通过酶级联反应促进关节炎症和损伤。慢性炎症引起的血管生成或关节内新血管发育会导致更多炎性细胞迁移至关节腔中[18]。TNF-α、IL-1、IL-6等炎性因子分泌后不仅会在关节腔中发挥炎症调节作用,而且可进入循环[17,19]。TNF-α、IL-1、IL-6 等炎性因子的升高可能是RA介导PE发生的关键。

PE发生的关键机制包括内皮细胞功能障碍、螺旋动脉重塑受损和滋养细胞侵袭力不足等[20]。免疫失调和炎症也是导致胎盘和肾功能障碍的重要因素,与孕产妇的血压升高相关[20-21]。炎性因子TNF-α、IL-1、IL-6在PE循环中显著升高[22-24]。TNF-α的升高可导致内皮细胞功能障碍,增加了血管阻力[25-26]。

此外,TNF-α对滋养层细胞凋亡的影响也可能是其介导PE发生的重要机制[27]。

TNF-α和IL-6还可通过减少一氧化氮的产生和增加内皮素-1的生成而引起内皮功能障碍。妊娠大鼠长期注射TNF-α或IL-6会明显升高血压,损害肾脏血流动力学,并刺激抗血管紧张素Ⅱ 1型受体自身抗体的产生,而TNF-α和IL-6注射未妊娠大鼠时并不能产生上述病理改变[28]。IL-1的升高会促进辅助性T细胞(helper T cell 17,Th17)细胞分化[29],Th17细胞具有促炎作用,并可分泌包括IL-17内的多种细胞因子[30]。IL-17可破坏内皮一氧化氮合酶的生成,引起血管张力增加[31]和血压升高[32]。基于上述机制,血清抗体导致的炎性因子分泌增多可能是介导RA和PE因果关系的关键。

本研究MR分析结果表明,RA和血清抗体阳性RA与PE存在明显的正向因果关系,而血清抗体阴性RA与PE之间不存在明显的因果关系。对于RA,尤其是血清抗体阳性RA的育龄期女性,应警惕其孕期PE的发生。本研究也存在一定的不足:研究人群均为欧洲人群,其结论是否适用于亚洲人群尚不可知;MR Egger、加权中位数、简单模型和加权模型的分析结果与IVW结果并非完全一致,这可能与SNP潜在的水平多效性相关。

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