關于幽門螺桿菌與糖尿病的孟德爾隨機化研究

[摘要]目的利用孟德爾隨機化（Mendelianrandomization，MR）方法研究幽門螺桿菌（helicobacterpylori，Hp）感染與糖尿病發(fā)病之間的因果關系，為Hp感染后胃腸外疾病的發(fā)病研究提供參考。方法利用已經(jīng)報道的Hp遺傳易感性強相關兩個單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphisms，SNPs）及公開可用的全基因組關聯(lián)研究（genome-wideassociationstudies，GWAS）的數(shù)據(jù)，采用逆方差加權(quán)法（inversevarianceweightedanalysis，IVW）、MR-Egger法、加權(quán)中位數(shù)法進行分析，評估Hp感染與糖尿病之間的關聯(lián)性。結(jié)果IVW結(jié)果顯示Hp感染遺傳易感性與糖尿病風險增加之間不存在因果關系（OR=1.018，95%CI：0.984～1.054，P=0.304）。此外，Hp相關空泡毒素（VacA）抗體（OR=1.007，95%CI：0.986～1.028，P=0.537）、細胞毒素相關蛋白（CagA）抗體（OR=0.988，95%CI：0.967～1.010，P=0.298）和免疫球蛋白IgG（OR=0.973，95%CI：0.939～1.008，P=0.129）均與糖尿病風險無因果關系。異質(zhì)性和多效性檢驗表明各暴露間不存在異質(zhì)性且無水平多效性，MR的結(jié)果較為可靠。結(jié)論Hp感染與糖尿病風險增加之間不存在因果關系。

[關鍵詞]孟德爾隨機化；幽門螺桿菌；糖尿病；因果推斷

[中圖分類號]R587R573[文獻標識碼]A[DOI]10.3969/j.issn.1673-9701.2024.20.002

AMendelianrandomizedstudyonhelicobacterpylorianddiabetesmellitus

HANJinglue，ANFangmei

DepartmentofGastroenterology，WuxiPeople’sHospitalAffiliatedtoNanjingMedicalUniversity，Wuxi214023，Zhejiang，China

[Abstract]ObjectiveToutilizetheMendelianrandomized（MR）methodtoinvestigatethecausalrelationshipbetweenhelicobacterpylori（Hp）infectionandthedevelopmentofdiabetesmellitus，providingreferencevalueforunderstandingthepathogenesisofextragastrointestinaldiseasesfollowingHpinfection.MethodsWeemployedtwosinglenucleotide polymorphisms（SNPs）thathavebeenpreviouslyreportedasgeneticvariantsassociatedwithHpseroprevalence，alongwithpubliclyavailablegenome-wideassociationstudies（GWAS）data.Weusedtheinversevariance-weighted（IVW）technique，MR-Eggerregression，andweightedmediantechniquefortheanalysis.ResultsTheIVWresultsindicatednocausalrelationshipbetweengeneticsusceptibilitytoHpinfectionandanincreasedriskofdiabetes（OR=1.018，95%CI：0.984-1.054，P=0.304）.Moreover，noneoftheHp-relatedantibodies，includingVacA（OR=1.007，95%CI：0.986-1.028，P=0.537），CagA（OR=0.988，95%CI：0.967-1.010，P=0.298），andIgG（OR=0.973，95%CI：0.939-1.008，P=0.129），showedacausalassociationwiththeriskofdiabetes.Heterogeneityandhorizontalpleiotropytestswereconducted，andtheresultsindicatednoheterogeneityorhorizontalpleiotropy，confirmingthereliabilityoftheMRanalysis.ConclusionThefindingsofthisstudysuggestthatthereisnocausalrelationshipbetweenHpinfectionandanincreasedriskofdiabetes.

[Keywords]Mendelianrandomization;Helicobacterpylori;Diabetesmellitus;Causalinference

幽門螺桿菌（helicobacterpylori，Hp）感染是全球最廣泛的細菌性感染之一，其患病率因不同地理區(qū)域而異，并受到多種因素的影響，感染的人群主要分布在亞非發(fā)展中國家[1]。中國人群中受Hp感染的比例為41.5%～72.3%，并且這一比例會隨著社會經(jīng)濟和衛(wèi)生水平的變化而有所不同，其感染方式主要是通過口口傳播以及糞口傳播[2]。Hp感染危險因素包括職業(yè)暴露、飲食飲水污染、吸煙、家族傳播等[3]。

Hp感染與B型胃炎、胃十二指腸潰瘍、胃癌以及黏膜相關淋巴組織淋巴瘤的發(fā)病風險呈正相關。除此之外，越來越多的研究表明Hp感染與多種胃腸外疾病密切相關，包括心血管、血液、代謝、神經(jīng)退行性和過敏性等多系統(tǒng)疾病。糖尿病作為一種受多種遺傳、表觀遺傳和環(huán)境因素共同作用的復雜疾病，在全球范圍內(nèi)迅速增加，影響人群廣泛[4-6]。糖尿病最突出的危險因素是肥胖，且受到多種因素的影響，包括文化、生活方式、環(huán)境和社會經(jīng)濟地位等。糖尿病可導致包括心血管疾病、視網(wǎng)膜病變、腎臟損害、周圍神經(jīng)病變、足部問題等多種并發(fā)癥，對人體健康造成嚴重危害[7]。因此，探討影響糖尿病發(fā)病的危險因素至關重要。

由于飲食習慣、地區(qū)、年齡、性別等因素可能成為影響探究Hp感染與糖尿病相關性的混雜因素，很難進行隨機對照試驗來驗證Hp感染與糖尿病之間的關聯(lián)性。因此，闡明Hp感染是否與糖尿病發(fā)病相關具有一定的挑戰(zhàn)性。由于Hp感染在人群中的高患病率以及抗Hp治療的相對容易性，確定Hp感染與糖尿病發(fā)病風險之間的關聯(lián)對于防治糖尿病這一公共衛(wèi)生事件具有重要的臨床意義[8-10]。

孟德爾隨機化（Mendelianrandomization，MR）是一種使用遺傳變異作為暴露的工具變量來評估暴露對結(jié)局的因果影響，以排除觀察性研究中固有的混雜因素影響的方法[11]。因此，MR設計可以嚴格解釋復雜疾病之間的因果關系。隨著全基因組關聯(lián)研究（genome-wideassociationstudies，GWAS）的積累和大規(guī)模GWAS數(shù)據(jù)的可用性，兩樣本MR設計變得越來越容易和廣泛應用[13-15]。在本研究進行兩樣本MR分析，以預測Hp感染與糖尿病之間的關聯(lián)。

1資料與方法

1.1研究設計

本研究采用兩樣本MR方法來探究Hp與糖尿病發(fā)病風險的因果關系。MR研究的假設有效性基于以下3個核心假設：①相關性假設：基因變異與暴露密切相關；②獨立性假設：基因變異與任何可能介導從暴露到結(jié)果的混雜因素無關；③排除-限制性假設：基因變異只可能通過暴露影響結(jié)果。為了進一步評估工具變量的有效性，計算了每個單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphisms，SNPs）的工具變量強度[12]。

IvR3+5hKDYH18Wh8qg8BK2cKzmhXaIssCCQXutF5WqY=1.2數(shù)據(jù)來源

糖尿病的數(shù)據(jù)來源于IEUOpenGWAS數(shù)據(jù)庫，包含38841例病例和451248名對照（ID：ebi-a-GCST90018926）。工具變量可通過兩種途徑獲得，一種是從文獻中獲得，另一種是直接從GWAS匯總統(tǒng)計中獲得。Hp感染的相關基因是從Mayerle等[13]的研究中獲得的，包括2763例病例和8175名對照，其中4p14的TLR1基因rs10004195和1q23.3的FCGR2A基因rs368433被確定為與Hp血清陽性率相關性最強的基因變異?？笻p空泡毒素（VacA）、細胞毒素相關蛋白（CagA）、免疫球蛋白G（IgG）相關的SNPs均來自于IEU數(shù)據(jù)庫。從中篩選出P<5×10-6的SNPs作為工具變量，其中15個SNPs被認為與VacA（ID：ebi-a-GCST90006916）相關，15個SNPs被認為與CagA（ID：ebi-a-GCST90006911）相關，12個SNPs被認為與IgG（ID：ieu-b-4905）相關。

1.3統(tǒng)計學方法

采用TwoSampleMRR軟件包進行處理分析，本項研究的主要方法是運用逆方差加權(quán)法（inversevarianceweightedanalysis，IVW）來探究Hp感染與糖尿病之間的關聯(lián)，本研究還使用MR-Egger、加權(quán)中位數(shù)法（weightedmedian，WM）進行額外分析。所有統(tǒng)計分析和數(shù)據(jù)可視化均使用R編程軟件（R4.3.2）進行。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2結(jié)果

2.1工具變量篩選結(jié)果

研究通過篩選全基因組水平（P<5×10-6）并做聚類處理（R2<0.001，kb=10000）后納入了45個SNPs，這些SNPs與暴露因素強相關且相互獨立，滿足關聯(lián)性假設。

2.2MR分析結(jié)果

在評估Hp感染對糖尿病的影響方面，采用多種方式進行MR分析。IVW方法顯示OR=1.018，95%CI：0.984～1.054，P=0.304，表明Hp感染遺傳易感性與糖尿病風險增加之間不存在因果關系。此外，Hp相關抗體VacA（OR=1.007，95%CI：0.986～1.028，P=0.537）、CagA（OR=0.988，95%CI：0.967～1.010，P=0.298）和IgG（OR=0.973，95%CI：0.939～1.008，P=0.129）對糖尿病的因果效應與Hp遺傳易感性對糖尿病的因果效應相同。對于MR-Egger方法和加權(quán)中位數(shù)的敏感性分析也顯示出了類似的結(jié)果（表1）。異質(zhì)性和多效性檢驗表明各暴露不存在異質(zhì)性且無水平多效性。

3討論

關于Hp感染對糖尿病風險的因果關系，證據(jù)并不一致。一項Meta分析匯總了41項研究的9599例患者研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)Hp感染是糖尿病的危險因素（OR=1.27），且Hp感染對2型糖尿病影響更大（OR=1.43）[8]。然而一些研究得出了相反的結(jié)論，Man等[9]的研究通過對13397名受試者Hp感染和糖尿病的患病率進行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Hp感染者與陰性組之間糖尿病患病率差異無統(tǒng)計學意義。Bener等[16]研究發(fā)現(xiàn)相較于非糖尿病患者，Hp感染率在2型糖尿病患者中更高，同時感染Hp的2型糖尿病患者的癥狀更多。Kato等[17]納入了從未感染、過去感染和現(xiàn)在感染Hp的研究對象得出了Hp感染是糖尿病的危險因素的結(jié)論。然而Pyo等[18]通過一項隊列研究發(fā)現(xiàn)Hp感染在糖尿病、糖尿病腎病或血糖控制不良的差異無統(tǒng)計學意義。

有關Hp感染與糖尿病發(fā)病風險之間的關系受到飲食習慣、地區(qū)、年齡、性別等因素的影響。Peng等[19]研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食顯著促進體質(zhì)量增加，胰島素抵抗和葡萄糖不耐受，而Hp感染可加劇由高脂飲食所誘導的腸道微環(huán)境的生態(tài)失調(diào)，包括微生物群和代謝產(chǎn)物的改變，從而導致了糖代謝受損。在不同地區(qū)之間比較，研究發(fā)現(xiàn)亞洲人群中Hp感染對糖尿病影響的風險略高于其他人群[8]。Hp感染對糖尿病的影響在不同年齡階段的人群也不同。一項橫斷面研究發(fā)現(xiàn)在年齡≥44歲的參與者中，Hp感染與糖尿病顯著相關，但在年齡<44歲的參與者中，Hp感染與糖尿病無關[20]。Dooki等[21]也研究發(fā)現(xiàn)Hp感染對兒童糖尿病的發(fā)生和血糖控制沒有影響。這些研究提示了Hp感染對糖尿病的影響可能是一個長期的過程，也揭示了Hp早發(fā)現(xiàn)、早治療的必要性。然而，一項納入受試者年齡≥40歲的橫斷面研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者的Hp感染率和非糖尿病患者Hp感染率之間差異無統(tǒng)計學意義[22]。對于不同性別人群，Hp感染與糖尿病關系也存在差異。Chen等[23]通過一項隊列研究發(fā)現(xiàn)男性受試者Hp感染與代謝綜合征和糖尿?。∣R=1.59，95%CI：1.17～2.17）顯著相關，而在女性受試者中相關性不明顯。但是也有研究發(fā)現(xiàn)Hp感染可能是女性糖尿病發(fā)生的危險因素[9]。

TLR1的A等位基因會增加Hp感染的風險，而FCGR多態(tài)性與包括Hp在內(nèi)的持續(xù)性細菌感染有關[14-15]。本研究基于公開可用的GWAS研究數(shù)據(jù)，選取與Hp血清學遺傳易感性、CagA、VacA、IgG相關的SNPs作為工具變量，運用了兩樣本MR探究Hp感染與糖尿病發(fā)病之間的因果關系。不同分析結(jié)果均表明Hp感染與糖尿病發(fā)病風險之間不存在明確的因果關系，這表明根除或預防Hp感染可能不會降低糖尿病的患病風險。

然而，本研究也存在一些局限性。首先，GWAS數(shù)據(jù)中Hp感染的診斷是基于血清學檢測，這可能會對Hp感染的檢測產(chǎn)生偏差。其次，使用的數(shù)據(jù)集只包括歐洲人群。雖然使用單一的歐洲人群來研究因果關系可以最大限度地減少人群分布偏倚，但可能無法推廣到其他人群，尤其是Hp高發(fā)的亞洲人群。第三，GWAS調(diào)查的結(jié)果顯示，只有兩個SNPs（rs10004195和rs368433）與Hp遺傳易感性有顯著的獨立聯(lián)系，這雖然可以保證MR研究的強度，但是，嚴格選擇工具變量可能會導致假陰性結(jié)果。第四，用作VacA、CagA、IgG相關遺傳工具變量的相關性較弱（P<5×10-6）。有限的SNP被選為工具變量，這可能只能解釋一小部分暴露的變化，并影響因果估計的統(tǒng)計功效。此外，Hp相關的GWAS研究樣本量少，這也可能會降低統(tǒng)計能力。因此，鑒于目前研究的局限性，仍然需要更大規(guī)模、更多種族、更多地區(qū)的GWAS研究來發(fā)現(xiàn)與Hp、糖尿病密切相關的遺傳變異進一步評估Hp感染與糖尿病之間的關系。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

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（收稿日期：2024–02–19）

（修回日期：2024–04–19）