針對阿片類藥物和膽石病因果關系的新見解:一項兩樣本孟德爾隨機化研究

于馨潔,潘振祥

(吉林大學白求恩第二臨床醫學院 麻醉科,吉林 長春130022)

膽石癥困擾著全球約10%～20%的成年人,影響了患者的生活質量,加重了經濟負擔[1]。膽石癥的危險因素包括肥胖、糖尿病,膽囊動力障礙等[2]。阿片類藥物是臨床實踐中常用的一組鎮痛藥,廣泛應用于全身麻醉的誘導、維持及圍術期鎮痛治療[3-5]。然而,濫用阿片類藥物可能導致成癮和其他嚴重的健康風險,如呼吸抑制[6-7]。新近有研究報道:阿片類藥物可能是膽石癥發生的一項影響因素[8]。與隨機對照實驗(RCT)方法對比,孟德爾隨機化(MR)研究能夠克服潛在的混雜因素并顯示研究目標之間的因果關系效應[9]。我們應用MR方法,對阿片類藥物和膽石病因果關系進行了研究,報道如下。

1 資料和方法

1.1 研究設計在確定暴露變量的全基因組關聯研究(GWAS)匯總數據與結局變量的GWAS匯總數據相互獨立的情況下,本研究以阿片類藥物作為暴露變量,以膽石癥作為結局變量,使用兩樣本MR進行因果關聯分析,以探究阿片類藥物對膽石癥的因果效應。MR分析遵循以下3個假設[10]:①工具變量與暴露變量強相關;②工具變量獨立于觀察到或未觀察到的混雜因素;③工具變量僅通過暴露影響結果。具體流程見圖1。

圖1 兩樣本MR設計思路

1.2 數據來源所有暴露和結果的匯總數據均從NHGRI-EBI GWAS目錄(https://www.ebi.ac.uk/gwas)下載。阿片類藥物的GWAS匯總統計數據包括14,261,317個位點,這些SNPs是通過對22982個阿片類藥物依賴患者和55826個對照的分析獲得的[11]。膽石癥的GWAS匯總統計數據來自FinnGen和finn-a-K11_CHOLELITH。

1.3 工具變量的選擇為了滿足MR分析的假設①,本研究使用P<5×10-6以篩選與阿片類藥物有關的單核苷酸多態性(single-nucleotide polymorphisms,SNPs)。獨立性設置為10000 kb,r2<0.001。為了最大限度地減少混雜的影響,我們使用 Pheno Scanner(http://www.phenoscanner.medschl.cam.ac.uk/phenoscanner)估計了工具變量和混雜因素之間可能的關聯,該軟件提供了SNP表型。為了進一步評價弱工具變量偏倚,使用F統計量計算工具變量的效力。其中F<10的工具變量被剔除[12],具體計算公式為F=β2/SE2,其中β為等位基因效應值,SE為標準誤。最終,分別選擇了40個SNP 作為阿片類藥物的遺傳工具。

1.4 兩樣本MR分析本研究使用逆方差加權法(IVW)作為主要分析方法確定因果關系,該方法是在所有工具變量有效的前提下,將其方差的倒數作為權重進行加權計算。使用Cochran’s Q檢驗檢驗異質性,若存在異質性則采用IVW方法的隨機效應模型; 否則,IVW方法的固定效應模型被用作我們研究的主要結果。此外還采用MR-Egger回歸法、加權中位數法(WME),懲罰加權中值(PWM),最大似然(ML)。MR-Egger截距[13]方法用于檢測水平多效性。留一法主要是依次剔除每個SNP,然后計算剩下所有SNP的結果,當某個MR結果和總結果無顯著統計學差異,則說明該SNP不會對效應估計結果產生非特異性影響[14]。

1.5 統計學分析比值比(OR)和95%可信區間(CI)用以估計由暴露存在引起的相對風險。使用R包TwoSampleMR進行兩樣本MR分析和相關敏感性分析。所有統計分析和圖像均由R 4.1.0進行分析。P<0.05認為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 工具變量在排除連鎖不平衡后,獲得了40個SNP。單一SNP對應的F統計量分布范圍為20.81～35.18,F值均>10,這表明結果不存在弱IVs偏倚,即本結果可靠。

2.2 孟德爾隨機化分析兩樣本孟德爾隨機化估計出的效應值及95% CI結果見森林圖(圖2)。IVW法結果:[OR=1.11(95%CI:1.01～1.23),P<0.05],阿片類藥物使用的基因數據對數變換后每降低一個標準差,則導致膽石病的發病風險增加11%,且差異有統計學意義。此外,WME分析,ML分析和PWM分析也證明阿片類藥物導致膽石癥患病風險增高(P<0.05)。與阿片類藥物相關的SNP及其膽石癥風險的散點圖見圖3A,根據直線斜率判斷,IVW法,PWM法,WME法和WL法的因果關聯估計相近。這些結果表明:基因預測顯示阿片類藥物的使用與膽石癥發生的風險顯著相關。

圖2 MR分析森林圖

圖3 兩樣本MR和 “留一法”敏感性分析結果。(A) 兩樣本MR結果散點圖 ;(B) “留一法”敏感性分析結果。

2.3 敏感性分析MR-Egger的egger_intercept結果為(P>0.05),表明本研究結果不存在水平多效性。MR-Egger回歸結果統計量Q=68.84(P<0.05),提示SNP間存在異質性。“留一法”敏感性分析結果:有39個SNPs的IVW分析結果與納入全部SNPs的分析結果相近,未發現對因果關聯估計值影響較大的SNPs(圖3B)。這些結果顯示:阿片類藥物的使用與膽石癥發生的風險相關。

3 討論

以往的觀察性研究已經發現使用阿片類藥物可增加膽石癥的患病風險[8]。一些研究顯示,53.6%的膽結石患者存在阿片類藥物成癮。阿片類藥物對通過影響Oddis括約肌的功能,導致膽囊排空延遲進而影響膽汁分泌[15]。這種痙攣會導致膽總管內壓力增加,進而導致膽汁淤滯,這是膽結石形成的關鍵因素之一[16]。與文獻報道[8]一致,我們使用MR研究發現,使用阿片類患者的患者遺傳易感性會增加膽石癥的發生風險。

關于膽石癥的形成機制,除了阿片類藥物會影響Oddis括約肌的功能外,還會引起腸道微生物破壞和膽汁失調。具體而言,長期嗎啡治療會顯誘導革蘭氏陽性致病菌優先擴增以及膽汁解離細菌菌株減少,從而增加膽石形成的風險[17]。此外,還有研究表明,76% 的接受阿片類藥物和縮膽囊素治療的患者中膽汁射血分數下降[18],這可能是由于阿片類藥物通過抑制突觸前和神經肌肉末梢的興奮性神經傳遞進而降低膽囊的收縮力[17]。

本研究還存在一些局限性:GWAS數據摘要僅涉及歐洲血統的個體,因此,我們的結論應謹慎應用于種族和民族多樣化的人群。其次,考慮到阿片類藥物和膽石癥之間相互關系的重要臨床意義,需進一步的動物實驗或臨床研究以更好的揭示膽石癥發生的生物學機制。

綜上所述,本研究使用孟德爾隨機化研究發現,阿片類藥物與膽石癥的發生存在因果關聯。醫生和醫療專業人員可以警惕患有慢性疼痛并使用阿片類藥物的患者,因為這些患者可能面臨更高的膽石癥風險。