蔚文鍇 史長河 史晶晶 李玉生

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南 鄭州 450052

腦小血管?。╟erebral small vessel disease，CSVD）是一種集臨床、影像以及病理學(xué)特征的綜合征，通常是由包括大腦內(nèi)動脈、小動脈、毛細(xì)血管和小靜脈等在內(nèi)的小血管病變引起的［1］。腦小血管病是導(dǎo)致卒中的重要原因，現(xiàn)在還被認(rèn)為與血管性癡呆相關(guān)的重要因素［2-3］，在與年齡相關(guān)的認(rèn)知功能障礙中起重要作用，約80%的65歲以及所有90歲的老年人均表現(xiàn)出腦小血管病的臨床癥狀［4］。磁共振（MRI）T2加權(quán)- 液體衰減反轉(zhuǎn)恢復(fù)序列（fluid attenuated inversion recovery，F(xiàn)LAIR）上的腦白質(zhì)高信號（white matter hyperintensities，WMH）是小血管病早期的重要影像學(xué)診斷標(biāo)志物［1，5］。

大腦耗氧量占全身的20%，同時(shí)大腦衰老主要影響代謝需求高的神經(jīng)元，因此老年人的大腦更容易受呼吸功能受限的影響［6］。慢性阻塞性肺?。╟hronic obstructive pulmonary disease，COPD）是世界范圍內(nèi)的第三大致死病因［7］，卒中及其一些亞型和認(rèn)知功能障礙在COPD患者中也有相當(dāng)普遍的報(bào)道［8-10］。既往研究表明，COPD 是缺血性腦卒中的獨(dú)立危險(xiǎn)因素［11］。此外，COPD和CSVD具有相似的危險(xiǎn)因素，如年齡和吸煙，并且它們具有同質(zhì)的病理生理機(jī)制，如炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激［12］。

孟德爾隨機(jī)化（Mendelian randomization，MR）可以推斷一種特征和另一種特征，如表型和疾病風(fēng)險(xiǎn)之間的因果效應(yīng)。在MR中，與暴露事件相關(guān)的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymorphisms，SNP）可作為工具變量（instrumental variables，IV），又因IV 與其他混雜因素不相關(guān)，所以MR能在有效避免傳統(tǒng)流行病學(xué)研究中混雜偏倚的情況下，評估先前觀察到的暴露和結(jié)局事件之間的因果關(guān)系［13］。目前已有幾項(xiàng)MR研究報(bào)告了傳統(tǒng)血管危險(xiǎn)因素，如高血壓、2型糖尿病及高同型半胱氨酸血癥在CSVD中的作用［14-16］。本研究在歐洲血統(tǒng)人群中使用既往大規(guī)模全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wide association study，GWAS）的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了高效的雙樣本MR，以探索COPD 在CSVD中的作用。

1 資料與方法

1.1 暴露數(shù)據(jù)本研究暴露數(shù)據(jù)來自于一項(xiàng)包含6 500 例COPD 住院患者及212 292 例健康對照者的16 380 466 個(gè)SNP 位點(diǎn)的GWAS 薈萃分析，研究對象皆為歐洲血統(tǒng)，通過限定P 值及連鎖不平衡條件（P＜5×10-6，CLUMP-R2=0.01，kb=5 000），得到9個(gè)與COPD 相關(guān)的位點(diǎn)，這些位點(diǎn)均出現(xiàn)在結(jié)局事件的白質(zhì)完整性（white matter integrity，WMI）GWAS數(shù)據(jù)中。接著排除一個(gè)具有回文序列的位點(diǎn)rs1801272，最 終 篩 選 出8 個(gè) 可 作 為IV 的SNP 位點(diǎn)。所有COPD GWAS 數(shù)據(jù)均來自GWAS summary statistics 數(shù)據(jù)庫（https：//gwas.mrcieu.ac.uk/），Dataset ID：“finn-b-COPD_HOSPITAL”。SNP 表型關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)查詢并參考人類基因型與表型關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)庫PhenoScanner V2（http：//www.phenoscanner.medschl.cam.ac.uk/）。研究中作為IV 的SNP 位點(diǎn)信息見表1。

表1 COPD和CSVD WMI GWAS數(shù)據(jù)中8個(gè)SNP位點(diǎn)的特征Table 1 Characteristics of 8 SNP loci in COPD and CSVD WMI GWAS data

1.2 結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)來自于一項(xiàng)有關(guān)腦小血管病MRI 標(biāo)志物的GWAS 研究，此研究包含UK Biobank納入的18 381例歐洲血統(tǒng)研究對象，所有研究對象均接受3.0T MRI 檢查，其中包括彌散張量成像（diffusion tensor imaging，DTI）用于測量并分析得到白質(zhì)的平均彌散率（mean diffusivity，MD）和各向異性分?jǐn)?shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A），并以此評估WMI，即白質(zhì)受損程度，其中MD 亞組17 467 例，F(xiàn)A亞組17 663例［17］。另外，凡診斷為大血管卒中、多發(fā)性硬化、帕金森病、癡呆或任何其他神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病等可能與白質(zhì)損傷有關(guān)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病的個(gè)體均被排除在研究之外。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析孟德爾隨機(jī)化分析通過TwoSampleMR 算法包在基于RStudio-2022.02.0-443的R 4.1.3版本中執(zhí)行。研究采用5種MR分析方法，包括逆方差加權(quán)分析（inverse-variance weighted，IVW）、加權(quán)中位數(shù)法（weighted median）、MR-Egger、簡單模式（simple mode）、加權(quán)模式（weighted mode），其中主要方法是IVW分析。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

孟德爾隨機(jī)化的IVW 分析顯示，COPD 與WMI-MD（P=0.458，OR=1.150，95% CI=0.795～1.662）及WMI-FA（P=0.055，OR=0.759，95%CI=0.572～1.006）間差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。其余MR分析結(jié)果見表2。

表2 MR分析結(jié)果Table 2 MR analysis results

3 討論

孟德爾隨機(jī)化作為近些年流行起來進(jìn)行因果推斷的有效方法，它以遺傳變異為工具變量推導(dǎo)結(jié)局和暴露的因果關(guān)系，能有效避免傳統(tǒng)流行病學(xué)研究的混雜偏倚，因?yàn)榛蛐驮谑茉袝r(shí)是隨機(jī)分配和固定的，所以其在MR 中作為工具變量能夠克服觀察性研究的局限性［13］。近期有多項(xiàng)CSVD相關(guān)的MR研究，LIU等［14］關(guān)于2 型糖尿病和CSVD 5 種影像學(xué)分型的MR研究表明2型糖尿病可能與CSVD特別是腔隙性腦卒中和腦白質(zhì)損傷有因果關(guān)系，另一項(xiàng)基于UK Biobank遺傳匯總數(shù)據(jù)的MR 研究通過探究傳統(tǒng)血管危險(xiǎn)因素與CSVD中腦白質(zhì)損傷的3種表型之間的聯(lián)系，發(fā)現(xiàn)較高的高血壓遺傳易感性及BMI可能會導(dǎo)致較重的CSVD負(fù)擔(dān)［16］。說明通過MR分析驗(yàn)證既往研究中已經(jīng)或者尚未明確的危險(xiǎn)因素與CSVD 之間是否存在因果關(guān)系具有一定的臨床價(jià)值。

MR研究基于3個(gè)主要假設(shè)。首先，IV在全基因組層面上與暴露（COPD）直接相關(guān)；其次，IV 不應(yīng)與暴露-結(jié)局（CSVD）關(guān)系中的混雜因素相關(guān)；最后，IV僅通過暴露影響結(jié)果［13，18］。本研究最終選擇的8 個(gè)SNP位點(diǎn)在GWAS研究中與COPD相關(guān)，并且與可能影響COPD和CSVD的和混雜因素不相關(guān)。另外，雖然目前臨床上大多使用MRI 的T2FLAIR 上的WMH作為CSVD的典型影像學(xué)特征，但相較于單純探測病理學(xué)損傷的WMH，DTI 能夠更敏感地檢測到白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能上的損傷。DTI 有兩個(gè)主要參數(shù)，MD 主要關(guān)注水分子的擴(kuò)散，對彌漫性白質(zhì)損傷很敏感，F(xiàn)A則主要測量彌散的方向性，是白質(zhì)完整性的重要標(biāo)志。因此DTI測量腦白質(zhì)完整性可以作為相關(guān)研究中更為敏感的表型［19-20］。

既往多項(xiàng)研究探索了COPD與CSVD之間的相關(guān)性，尤其是WMH和腦萎縮。一項(xiàng)前瞻性隊(duì)列研究表明，與健康對照者相比，無癡呆的COPD 患者有較重的側(cè)腦室旁WMH 負(fù)擔(dān)［21］；另一項(xiàng)基于社區(qū)的研究，在校正性別、年齡和吸煙等混雜因素后，發(fā)現(xiàn)肺功能受限與認(rèn)知能力下降以及皮質(zhì)下萎縮相關(guān)［22］。此外，DODD等［23］通過研究發(fā)現(xiàn)COPD患者WMH嚴(yán)重程度高于對照組。此外，研究還表明，在校正年齡、性別和卒中等因素后，WMH 的嚴(yán)重程度隨著COPD 持續(xù)時(shí)間的延長而增加。然而WMH的嚴(yán)重程度與COPD分級之間卻無顯著的相關(guān)性。本研究通過MR 探索COPD和CSVD中腦白質(zhì)損傷表型之間是否存在因果上的相關(guān)性，但結(jié)果提示COPD 可能不會增加患CSVD 中腦白質(zhì)損傷的風(fēng)險(xiǎn)。研究中可作IV 使用的SNP位點(diǎn)較少，這可能是呼吸系統(tǒng)和神經(jīng)系統(tǒng)之間遺傳背景相差較大導(dǎo)致的。此外，研究所使用的GWAS數(shù)據(jù)都來自歐洲人群，而且CSVD只有白質(zhì)損傷相關(guān)表型的GWAS數(shù)據(jù)有開放獲取的途徑，這些都造成研究結(jié)果的局限性。

COPD 與CSVD 之間的聯(lián)系機(jī)制尚不明確，當(dāng)血氧含量降低時(shí)，腦血流量會生理性增加以維持大腦的需氧量［24］，而腦室周圍白質(zhì)位于大腦動脈的交界處，所以低氧血癥可能引起白質(zhì)灌注不足而損傷。但該假設(shè)缺乏大規(guī)模臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，且由于CSVD 機(jī)制研究尚在探索階段，有關(guān)內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙、血-腦屏障損傷及潛在的分子通路研究也只是停留在基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)層面。因此，尚不能說明COPD與CSVD 之間存在明確的因果關(guān)系。期待后續(xù)更多的GWAS 數(shù)據(jù)能夠公開以供探索相關(guān)暴露因素與疾病之間的因果效應(yīng)。