兒童期體重指數(shù)及出生體重與未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇因果關(guān)系的兩樣本孟德爾隨機(jī)化研究

張美金 郭慶輝 許昌聲, 彭峰 林金秀

目的：應(yīng)用兩樣本孟德爾隨機(jī)化（MR）方法探討兒童期體重指數(shù)及出生體重與未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇之間的因果聯(lián)系。

方法：以單核苷酸多態(tài)性（SNP）為工具變量，從全基因組關(guān)聯(lián)分析數(shù)據(jù)中篩出與兒童期體重指數(shù)及出生體重相關(guān)的SNP，用MR Egger 回歸法、逆方差加權(quán)法（IVW）和加權(quán)中位數(shù)法3 種兩樣本MR 方法分析兒童期體重指數(shù)及出生體重與未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇之間的因果關(guān)聯(lián)。

結(jié)果：隨著兒童體重指數(shù)增加，未來妊娠期高血壓（IVW 的隨機(jī)效應(yīng)模型：OR=1.417，95%CI：1.144～1.755，P=0.001；加權(quán)中位數(shù)法：OR=1.277，95%CI：1.028～1.587，P=0.027）和子癇前期-子癇（IVW：OR=1.399，95%CI：1.130～1.733，P=0.002）發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)均增加。出生體重與未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇之間的因果關(guān)聯(lián)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P 均＞0.05）。敏感性分析支持上述因果關(guān)聯(lián)的穩(wěn)健性。

結(jié)論：兒童期體重指數(shù)與未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇之間存在正向因果關(guān)聯(lián)。出生體重與未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇之間的因果關(guān)聯(lián)無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

妊娠期高血壓疾病是妊娠期常見并發(fā)癥，嚴(yán)重威脅母嬰健康[1]，是孕產(chǎn)婦死亡的第二大原因[2]，也是死產(chǎn)的重要原因[3]。針對(duì)妊娠期高血壓疾病的預(yù)防干預(yù)具有重要意義。妊娠前體重指數(shù)≥28 kg/m2是妊娠期高血壓疾病的重要危險(xiǎn)因素之一[1]，研究提示兒童期肥胖和低出生體重可以引發(fā)多種心血管疾病，增加高血壓風(fēng)險(xiǎn)[4-6]，同時(shí)多項(xiàng)觀察性研究發(fā)現(xiàn)兒童期超重和肥胖、低出生體重與未來妊娠期高血壓和子癇前期的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)[7-9]，但是兒童期肥胖及出生體重與未來妊娠期高血壓疾病之間是否存在因果關(guān)聯(lián)尚未見研究證實(shí)。

孟德爾隨機(jī)化（MR）是利用遺傳變異做為工具變量進(jìn)行因果推斷的流行病學(xué)研究方法，因遺傳變異在配子形成時(shí)隨機(jī)分配且早于疾病表型，MR 研究可以排除反向因果及混雜因素干擾，以彌補(bǔ)傳統(tǒng)觀察性研究的不足[10]。本研究擬采用暴露與結(jié)局來自于不同樣本的兩樣本MR 方法，對(duì)兒童期肥胖、出生體重與未來妊娠期高血壓疾病之間的關(guān)系進(jìn)行因果推斷。

1 資料與方法

1.1 研究設(shè)計(jì)

妊娠期高血壓疾病包括妊娠期高血壓、子癇前期-子癇、慢性高血壓伴發(fā)子癇前期、妊娠合并慢性高血壓。由于前兩者與后兩者發(fā)病機(jī)制及治療方案差異較大，本文主要研究前兩者。

兩樣本MR 研究需要滿足3 個(gè)基本假設(shè)：（1）工具變量與暴露強(qiáng)相關(guān)；（2）工具變量與暴露或結(jié)局的混雜因素相互獨(dú)立；（3）工具變量只能通過暴露作用于結(jié)局[11]。本研究中工具變量為單核苷酸多態(tài)性（SNP），暴露因素為兒童期肥胖和出生體重，結(jié)局變量為妊娠期高血壓和子癇前期-子癇。基于以上假設(shè)，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，探討因果聯(lián)系。

1.2 數(shù)據(jù)來源

兒童期肥胖的暴露文件來自于早期生長遺傳學(xué)聯(lián)盟的最新全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）匯總數(shù)據(jù)（http://www.egg-consortium.org），該研究納入來自于26 項(xiàng)研究共39 620 名6～10 歲歐洲血統(tǒng)兒童，研究指標(biāo)為年齡、性別校正的體重指數(shù)[12]。出生體重的GWAS 數(shù)據(jù)源于英國生物樣本庫（http://www.nealelab.is/uk-biobank），該研究總樣本量為205 475 例，共納入13 791 467 個(gè)SNP。妊娠期高血壓、子癇前期-子癇的GWAS 數(shù)據(jù)取自FinnGen 聯(lián)盟發(fā)布的第九版GWAS 匯總數(shù)據(jù)（https://www.finngen.fi/fi），前者包含8 502 例病例和194 266 例對(duì)照，后者包含7 212 例病例和194 266 例對(duì)照。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

1.3.1 工具變量篩選

GWAS 數(shù)據(jù)中與暴露相關(guān)的工具變量SNP 需達(dá)到全基因組顯著性水平：P＜5×10-8。為避免連鎖不平衡，設(shè)置r2＜0.001，遺傳距離為10 000 kb。獲得的暴露相關(guān)SNP 與結(jié)局GWAS 數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，剔除回文SNP、不存于結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)中的SNP（不尋找代理）。MR-PRESSO 方法用于篩選離群值，若存在離群值則予剔除。

F統(tǒng)計(jì)量用于評(píng)估工具變量SNP 的效力，F(xiàn)=（N-k-1）/k×R2/（1-R2），R2=β2/（β2+N×SE2），N為總樣本量，k為工具變量數(shù)，R2為工具變量解釋暴露的程度，β為效應(yīng)大小，SE為β的標(biāo)準(zhǔn)誤[13]。F＞10 提示不存在弱工具變量偏倚。應(yīng)用Steiger Filtering 分析評(píng)估是否存在反向因果[14]。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)方法

本研究采用MR Egger 回歸法、逆方差加權(quán)法（IVW）、加權(quán)中位數(shù)法3 種兩樣本MR 分析方法，IVW 為主要分析方法。IVW 假設(shè)所有工具變量均為有效工具變量，加權(quán)中位數(shù)法假設(shè)超過一半工具變量為有效工具變量，MR Egger 回歸法考慮截距項(xiàng)的存在。結(jié)果用OR和95%CI表示。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α設(shè)為0.05。

1.3.3 敏感性分析

異質(zhì)性分析：計(jì)算Cochran'sQ統(tǒng)計(jì)量評(píng)估工具變量的異質(zhì)性，若存在顯著異質(zhì)性，則采用IVW 的隨機(jī)效應(yīng)模型進(jìn)行MR 分析。進(jìn)行逐個(gè)剔除檢驗(yàn)評(píng)估逐一剔除單個(gè)SNP 后剩余SNP 對(duì)結(jié)局的效應(yīng)。多效性分析：使用MR Egger 截距項(xiàng)評(píng)估工具變量的多效性，P＜0.05 提示存在多效性。以上分析使用R-4.3.0及RStudio-2023.03.0-386 軟件實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果

2.1 SNP 相關(guān)信息

本研究篩選出的4 組SNP 相關(guān)信息如表1 所示，應(yīng)用MR-PRESSO 方法分別剔除0、1、4、1 個(gè)離群值后，各確定16、15、79、82 個(gè)SNP 作為工具變量，F(xiàn)統(tǒng)計(jì)量均大于10，提示不易發(fā)生弱工具變量偏倚。根據(jù)Cochran'sQ統(tǒng)計(jì)量及其P值，兒童期體重指數(shù)與妊娠期高血壓的因果分析工具變量、出生體重與子癇前期-子癇的因果分析工具變量均存在異質(zhì)性（P均＜0.05），后續(xù)MR 分析采用IVW 的隨機(jī)效應(yīng)模型為主要分析方法。

表1 SNP 相關(guān)信息及MR 分析相關(guān)統(tǒng)計(jì)量

我們使用Steiger Filtering 分析來識(shí)別正確的推理方向，4 次MR 分析均顯示不存在反向因果（P均＜0.05）。

2.2 MR 分析結(jié)果（圖1）

圖1 MR 分析散點(diǎn)圖

兒童期體重指數(shù)與妊娠期高血壓存在正向因果關(guān)聯(lián)：隨著兒童體重指數(shù)增加未來妊娠期高血壓風(fēng)險(xiǎn)增加（IVW 的隨機(jī)效應(yīng)模型：OR=1.417，95%CI：1.144～1.755，P=0.001；加權(quán)中位數(shù)法：OR=1.277，95%CI：1.028～1.587，P=0.027）。

IVW 分析結(jié)果提示兒童期體重指數(shù)與子癇前期-子癇之間也存在正向因果關(guān)聯(lián)：隨著兒童體重指數(shù)增加，未來子癇前期-子癇風(fēng)險(xiǎn)增加（IVW：OR=1.399，95%CI：1.130～1.733，P=0.002），MR Egger 回歸法及加權(quán)中位數(shù)法分析顯示差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05），但3 種分析方法因果效應(yīng)方向一致（圖1B）。

MR 分析顯示遺傳代理的出生體重與未來妊娠期高血壓、子癇前期-子癇之間的因果關(guān)聯(lián)均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P均＞0.05）。

2.3 敏感性分析

應(yīng)用逐個(gè)剔除檢驗(yàn)進(jìn)一步評(píng)價(jià)因果關(guān)聯(lián)的穩(wěn)健性，逐一剔除單個(gè)SNP 后檢測剩余SNP 對(duì)結(jié)局的效應(yīng)，結(jié)果如圖2 所示，未發(fā)現(xiàn)明顯異質(zhì)性。

MR Egger 截距項(xiàng)分析顯示，兒童期體重指數(shù)與妊娠期高血壓（P=0.244）、子癇前期-子癇（P=0.279），出生體重與妊娠期高血壓（P=0.530）、子癇前期-子癇（P=0.492）的因果關(guān)聯(lián)不受工具變量的水平多效性影響。

3 討論

本研究應(yīng)用兩樣本MR 分析兒童期體重指數(shù)及出生體重與未來妊娠期高血壓、子癇前期-子癇之間的因果聯(lián)系，結(jié)果顯示，隨著兒童體重指數(shù)增加，未來妊娠期高血壓與子癇前期-子癇發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加，但出生體重與未來妊娠期高血壓、子癇前期-子癇之間不存在因果關(guān)聯(lián)。進(jìn)一步進(jìn)行敏感性分析未見強(qiáng)影響的SNP 工具變量和水平多效性，因果關(guān)聯(lián)具有穩(wěn)健性。

對(duì)妊娠期高血壓疾病危險(xiǎn)因素的早期識(shí)別干預(yù)，有助于減少孕產(chǎn)婦及胎兒死亡率。妊娠前肥胖狀態(tài)是妊娠期高血壓疾病的重要危險(xiǎn)因素，兒童期肥胖常延續(xù)至成年期肥胖及妊娠前肥胖[15]。一項(xiàng)包含49 600 名女性的觀察性研究發(fā)現(xiàn)，高于平均水平的兒童體重指數(shù)值和從兒童到成年的持續(xù)性超重與日后妊娠期高血壓和子癇前期的風(fēng)險(xiǎn)增加有關(guān)，而受孕前體重指數(shù)正?；山档惋L(fēng)險(xiǎn)[7]。Li 等[16]亦通過對(duì)Bogalusa 心臟研究數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到相似結(jié)論。以上研究結(jié)果與本研究應(yīng)用MR 方法得到的兒童期體重指數(shù)與未來妊娠期高血壓、子癇前期-子癇之間的因果聯(lián)系是一致的。這些關(guān)聯(lián)的確切機(jī)制尚不清楚，可能與兩者共有的代謝異常、危險(xiǎn)因素、內(nèi)皮損傷相關(guān)。Hoffman 等[17]在綜合分析大量研究的基礎(chǔ)上，提出假設(shè)：生長不良會(huì)導(dǎo)致許多生理適應(yīng)，包括表觀遺傳學(xué)、能量代謝率及底物代謝等的變化，這些適應(yīng)性改變可能會(huì)在環(huán)境改善后促進(jìn)慢性病，這種假設(shè)與健康和疾病的發(fā)展起源學(xué)說相符。雖目前流行病學(xué)研究已為因果關(guān)聯(lián)提供了確鑿證據(jù)，但生物學(xué)機(jī)制未完全明確，仍需進(jìn)一步探索。

研究發(fā)現(xiàn)低出生體重的足月兒較正常出生體重的足月兒患心血管疾病的風(fēng)險(xiǎn)更高[18]，也更容易出現(xiàn)兒童期肥胖和成年期肥胖[19]。Wagata 等[20]及Dempsey 等[21]通過一系列觀察性研究也發(fā)現(xiàn)相同現(xiàn)象。但本研究未發(fā)現(xiàn)出生體重與未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇之間之間的聯(lián)系。本研究旨在利用遺傳學(xué)工具來判斷因果聯(lián)系，MR 的證據(jù)等級(jí)介于觀察性研究和隨機(jī)對(duì)照實(shí)驗(yàn)之間，本研究與既往觀察性研究之間結(jié)果的差異可能與觀察性研究易受社會(huì)經(jīng)濟(jì)環(huán)境混雜因素干擾有關(guān)。種族特異性可能是研究結(jié)果差異的另一種原因，Innes 等[22]研究發(fā)現(xiàn)低出生體重和未來妊娠期高血壓之間的關(guān)聯(lián)在非西班牙裔紐約白人女性中顯著，但在黑種人女性中不顯著。另外本研究使用混合性別人群的出生體重GWAS 數(shù)據(jù)亦可能稀釋因果關(guān)聯(lián)，后續(xù)需要女性特異性的多種族GWAS 數(shù)據(jù)來對(duì)本研究進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

本研究的優(yōu)勢(shì)：（1）基于MR 的研究假設(shè)，MR可有效規(guī)避混雜因素和反向因果對(duì)本研究因果關(guān)聯(lián)的影響，MR 的證據(jù)等級(jí)高于觀察性研究；（2）本研究數(shù)據(jù)源于公共獲取數(shù)據(jù)庫，樣本總量大，具有良好的統(tǒng)計(jì)效能。

本研究的劣勢(shì)：（1）本研究納入歐洲人群，但未包含東亞人群，人群特異性限制了研究結(jié)果的外推性，目前包含東亞人群的GWAS 公共數(shù)據(jù)庫數(shù)量較少，期待后續(xù)相關(guān)人群GWAS 數(shù)據(jù)公開以進(jìn)一步分析；（2）本研究主要研究妊娠期高血壓疾病，但兒童期體重指數(shù)及出生體重?cái)?shù)據(jù)源于混合性別人群，這可能稀釋本研究的因果關(guān)聯(lián)，目前尚無女性特異性兒童期體重指數(shù)或兒童期肥胖GWAS 數(shù)據(jù)，未來需要進(jìn)一步用性別特異性GWAS 數(shù)據(jù)驗(yàn)證本文結(jié)論。

綜上所述，通過兩樣本MR 分析方法，本研究提示隨著兒童期體重指數(shù)的增加，未來妊娠期高血壓及子癇前期-子癇發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)增加，加強(qiáng)兒童期肥胖的篩查干預(yù)，減少兒童期肥胖對(duì)于守護(hù)母嬰健康具有重要臨床意義，防治高血壓應(yīng)從兒童做起。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突