體質(zhì)指數(shù)與充血性心力衰竭的關(guān)系：一項(xiàng)基于GWAS數(shù)據(jù)庫的孟德爾隨機(jī)化研究

閆鳳娟，朱家良，呂軍

心力衰竭因其較高的發(fā)病率和較差的預(yù)后成為全球重要的公共衛(wèi)生問題[1]，是各種心臟疾病的終末狀態(tài)，肥胖與心血管疾病（包括心力衰竭）之間的關(guān)系已得到廣泛認(rèn)可[2]，即肥胖是心血管疾病的危險(xiǎn)因素之一。體質(zhì)指數(shù)（BMI）是綜合指標(biāo)，即體重（kg）/身高（m）2，可較準(zhǔn)確的衡量人體的胖瘦及健康程度。有研究表明，肥胖人群的心力衰竭發(fā)生率高于正常BMI人群[3,4]。一項(xiàng)薈萃分析的結(jié)果顯示，基線腰圍每增加10 cm，繼發(fā)心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)增加1.29倍[5]。因此，及時(shí)、準(zhǔn)確的把BMI控制在正常范圍，可能會減少心力衰竭的發(fā)生率。

傳統(tǒng)流行病學(xué)研究中，由于受混雜因素和反向因果關(guān)系的影響，因此被認(rèn)為只是有限的因果推斷。孟德爾隨機(jī)化（Mendelian randomization，MR）是對傳統(tǒng)流行病學(xué)方法的補(bǔ)充，基于單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphism，SNP）的MR研究可用于進(jìn)一步克服這些限制[6]。MR使用配子發(fā)生過程中遺傳變異的隨機(jī)分布計(jì)算暴露風(fēng)險(xiǎn)的因果估計(jì)，與環(huán)境混雜因素?zé)o關(guān)。使用這種方法，可使混雜程度顯著降低，且對反向因果關(guān)系具有較低的敏感性[6,7]。本研究基于全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS），使用SNP為工具變量，采用雙樣本MR法，分析BMI和CHF的因果關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 數(shù)據(jù)來源本研究所使用的數(shù)據(jù)庫是IEU OpenGWAS（https://gwas.mrcieu.ac.uk/），其中BMI的GWAS ID是ieu-a-2，充血性心力衰竭的GWAS ID是bbj-a-109，網(wǎng)站訪問時(shí)間為2022年11月3日。如果SNP具有r2＞0.01的相關(guān)性，則需剔除這些連鎖不平衡的工具變量[8]。我們以工具變量的SNP為索引，使暴露因素和結(jié)局因素的SNP取交集，構(gòu)建工具變量-暴露因素-結(jié)局變量三者的關(guān)系。即完成了兩樣本的SNP的選取和關(guān)系的構(gòu)建。

1.2 統(tǒng)計(jì)方法IVW和 MR-Egger主要用于MR分析[9]，為進(jìn)一步保證MR結(jié)果的可靠性，還同時(shí)使用了Weighted median、Simple mode和Weighted mode三種其他方法。在協(xié)調(diào)效應(yīng)等位基因后，我們進(jìn)行了MR分析，結(jié)果用風(fēng)險(xiǎn)比（OR值）和95%置信區(qū)間（95%CI）表示。首先，我們探討了BMI和充血性心力衰竭之間的因果關(guān)系。主要從以下兩個(gè)方面進(jìn)行敏感性分析[10]：①異質(zhì)性檢驗(yàn)：檢驗(yàn)Ⅳ之間的差異，若P＜0.05，則使用隨機(jī)效應(yīng)模型來估計(jì)MR效應(yīng)量。②留一法敏感性檢驗(yàn)：類似于經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)迭代法，通過逐個(gè)剔除SNP來判斷某個(gè)SNP是否對結(jié)果造成顯著性改變，即計(jì)算每個(gè)Ⅳ連續(xù)消除后剩余Ⅳ的MR結(jié)果。無論刪除哪個(gè)SNP，如果對結(jié)果都沒有根本影響，表明結(jié)果是穩(wěn)健的。同時(shí)，使用漏斗圖展示SNP總體上是否對稱。本研究采用R4.2.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。

2 結(jié)果

2.1 SNP的篩選BMI數(shù)據(jù)集共包含了339 224例個(gè)體的255 5511個(gè)SNP，從中確定了79個(gè)與BMI相關(guān)的SNP，最終78個(gè)獨(dú)立的SNP被用作BMI的工具變量。CHF數(shù)據(jù)集包含了212 453個(gè)體的8885 805個(gè)SNP，與暴露因素SNP取交集后，共有72個(gè)SNP納入此項(xiàng)研究，交集SNP見圖1。

圖1 最終篩選出的SNP信息

2.2 MR分析我們探討了BMI（暴露）和充血性心力衰竭（結(jié)果）之間的因果關(guān)系?；贛R的BMI和CHF風(fēng)險(xiǎn)分析總結(jié)如表1所示。5項(xiàng)MR方法結(jié)果表明，遺傳預(yù)測的較高BMI與CHF風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，即BMI每增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，CHF的風(fēng)險(xiǎn)增加1.535倍（IVW-P值＜0.001）。我們從森林圖也可以看出（圖2），下面紅色的部分，是所有SNP的綜合結(jié)果，其在0的右側(cè)，說明在使用MR Egger和逆方差加權(quán)方法下，BMI的升高增加CHF的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)。散點(diǎn)圖和漏斗圖分別見圖3～4，漏斗圖顯示納入的SNP分布基本均衡。

表1 五種MR方法的OR值和95%CI

圖2 MR的森林圖

圖3 MR的散點(diǎn)圖

2.3 敏感性分析異質(zhì)性檢驗(yàn)，使用MR Egger和IVW法進(jìn)行異質(zhì)性檢驗(yàn)，均提示不存在異質(zhì)性（MR Egger P值=0.44；IVW P值=0.343）。leaveone-out默認(rèn)使用的是IVW法，從圖5可以看出，剔除任何一個(gè)SNP后，剩余SNP的結(jié)果都在有效線的右側(cè)，且總結(jié)果（紅色）也在無效線的右側(cè)，說明結(jié)果是穩(wěn)健的。

圖4 MR的漏斗圖

圖5 留一法敏感性檢驗(yàn)（BMI作為暴露量，CHF作為結(jié)果）

3 討論

這項(xiàng)雙樣本MR研究包括9413例CHF病例和203 040例對照，結(jié)果表明較高的BMI與CHF風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)。在所有敏感性分析中，結(jié)果都是穩(wěn)健且一致的。先前的一項(xiàng)研究，對13 730例患者隨訪了23年后發(fā)現(xiàn)，在校正了患者的一般信息、吸煙、體育活動和酒精攝入后，較高的BMI和心力衰竭的發(fā)生相關(guān)性最強(qiáng)，與正常BMI相比，BMI≥35的患者發(fā)生心力衰竭的風(fēng)險(xiǎn)是3.74倍[11]，這與我們的研究結(jié)果是一致的。

研究表明，青春期BMI變化是男性成人心力衰竭的新危險(xiǎn)因素。可能的機(jī)制包括青春期BMI的大幅增加與青年人時(shí)的大量內(nèi)臟脂肪組織有關(guān)[12]。假設(shè)青春期BMI大幅增加是內(nèi)臟脂肪增加的結(jié)果，反之又與血壓升高和成人左心室重構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)升高有關(guān)，左心室重構(gòu)是心力衰竭的前兆[13,14]。肥胖與心力衰竭相關(guān)的生理學(xué)的機(jī)制可能是通過腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)激活相關(guān)的血流動力學(xué)變化、交感神經(jīng)系統(tǒng)激活、鹽皮質(zhì)激素受體表達(dá)的活性增加、炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[15]。

目前，我國肥胖人群逐年增加，可能導(dǎo)致CHF的發(fā)生率升高。本研究發(fā)現(xiàn)，BMI每增加一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差，CHF的風(fēng)險(xiǎn)就增加1.535倍；提示人們應(yīng)注重健康的飲食、生活習(xí)慣，控制體重和BMI，以降低CHF的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

本研究的優(yōu)勢：①基于SNP為工具變量開發(fā)的雙樣本MR研究，可有效的避免未知的混雜因素；②本研究納入的數(shù)據(jù)是樣本量很大的GWAS數(shù)據(jù)庫，且bbj-a-109數(shù)據(jù)集均為東亞人群，對我國未來的研究可提供一定的參考價(jià)值。本研究的不足之處：①本研究僅是統(tǒng)計(jì)學(xué)分析的結(jié)果，沒有進(jìn)一步探討生物學(xué)機(jī)制。②本研究未對結(jié)果進(jìn)行外部驗(yàn)證，希望在未來的研究中，可以使用外部數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，以獲得更多的信息。

綜上所述，本研究采用雙樣本MR分析的方法對遺傳數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和探討，結(jié)果顯示較高的BMI可增加CHF的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，提示積極控制BMI可能會減少CHF的發(fā)生。