關(guān)于幽門螺桿菌與糖尿病的孟德爾隨機(jī)化研究

[摘要]目的利用孟德爾隨機(jī)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(guān)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(bào)道的Hp遺傳易感性強(qiáng)相關(guān)兩個(gè)單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphisms，SNPs）及公開可用的全基因組關(guān)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(jìn)行分析，評(píng)估Hp感染與糖尿病之間的關(guān)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(fēng)險(xiǎn)增加之間不存在因果關(guān)系（OR=1.018，95%CI：0.984～1.054，P=0.304）。此外，Hp相關(guān)空泡毒素（VacA）抗體（OR=1.007，95%CI：0.986～1.028，P=0.537）、細(xì)胞毒素相關(guān)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(fēng)險(xiǎn)無因果關(guān)系。異質(zhì)性和多效性檢驗(yàn)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(fēng)險(xiǎn)增加之間不存在因果關(guān)系。

[關(guān)鍵詞]孟德爾隨機(jī)化；幽門螺桿菌；糖尿病；因果推斷

[中圖分類號(hào)]R587R573[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(xì)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(guó)家[1]。中國(guó)人群中受Hp感染的比例為41.5%～72.3%，并且這一比例會(huì)隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(xiǎn)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(guān)淋巴組織淋巴瘤的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)呈正相關(guān)。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(guān)，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(fù)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(xiǎn)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(huì)經(jīng)濟(jì)地位等。糖尿病可導(dǎo)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(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害[7]。因此，探討影響糖尿病發(fā)病的危險(xiǎn)因素至關(guān)重要。

由于飲食習(xí)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(guān)性的混雜因素，很難進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)來驗(yàn)證Hp感染與糖尿病之間的關(guān)聯(lián)性。因此，闡明Hp感染是否與糖尿病發(fā)病相關(guān)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(duì)容易性，確定Hp感染與糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)聯(lián)對(duì)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(jī)化（Mendelianrandomization，MR）是一種使用遺傳變異作為暴露的工具變量來評(píng)估暴露對(duì)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(shè)計(jì)可以嚴(yán)格解釋復(fù)雜疾病之間的因果關(guān)系。隨著全基因組關(guān)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(shè)計(jì)變得越來越容易和廣泛應(yīng)用[13-15]。在本研究進(jìn)行兩樣本MR分析，以預(yù)測(cè)Hp感染與糖尿病之間的關(guān)聯(lián)。

1資料與方法

1.1研究設(shè)計(jì)

本研究采用兩樣本MR方法來探究Hp與糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)的因果關(guān)系。MR研究的假設(shè)有效性基于以下3個(gè)核心假設(shè)：①相關(guān)性假設(shè)：基因變異與暴露密切相關(guān)；②獨(dú)立性假設(shè)：基因變異與任何可能介導(dǎo)從暴露到結(jié)果的混雜因素?zé)o關(guān)；③排除-限制性假設(shè)：基因變異只可能通過暴露影響結(jié)果。為了進(jìn)一步評(píng)估工具變量的有效性，計(jì)算了每個(gè)單核苷酸多態(tài)性（singlenucleotidepolymorphisms，SNPs）的工具變量強(qiáng)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(kù)，包含38841例病例和451248名對(duì)照（ID：ebi-a-GCST90018926）。工具變量可通過兩種途徑獲得，一種是從文獻(xiàn)中獲得，另一種是直接從GWAS匯總統(tǒng)計(jì)中獲得。Hp感染的相關(guān)基因是從Mayerle等[13]的研究中獲得的，包括2763例病例和8175名對(duì)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(yáng)性率相關(guān)性最強(qiáng)的基因變異。抗Hp空泡毒素（VacA）、細(xì)胞毒素相關(guān)蛋白（CagA）、免疫球蛋白G（IgG）相關(guān)的SNPs均來自于IEU數(shù)據(jù)庫(kù)。從中篩選出P<5×10-6的SNPs作為工具變量，其中15個(gè)SNPs被認(rèn)為與VacA（ID：ebi-a-GCST90006916）相關(guān)，15個(gè)SNPs被認(rèn)為與CagA（ID：ebi-a-GCST90006911）相關(guān)，12個(gè)SNPs被認(rèn)為與IgG（ID：ieu-b-4905）相關(guān)。

1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用TwoSampleMRR軟件包進(jìn)行處理分析，本項(xiàng)研究的主要方法是運(yùn)用逆方差加權(quán)法（inversevarianceweightedanalysis，IVW）來探究Hp感染與糖尿病之間的關(guān)聯(lián)，本研究還使用MR-Egger、加權(quán)中位數(shù)法（weightedmedian，WM）進(jìn)行額外分析。所有統(tǒng)計(jì)分析和數(shù)據(jù)可視化均使用R編程軟件（R4.3.2）進(jìn)行。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)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(gè)SNPs，這些SNPs與暴露因素強(qiáng)相關(guān)且相互獨(dú)立，滿足關(guān)聯(lián)性假設(shè)。

2.2MR分析結(jié)果

在評(píng)估Hp感染對(duì)糖尿病的影響方面，采用多種方式進(jìn)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(fēng)險(xiǎn)增加之間不存在因果關(guān)系。此外，Hp相關(guān)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(duì)糖尿病的因果效應(yīng)與Hp遺傳易感性對(duì)糖尿病的因果效應(yīng)相同。對(duì)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(yàn)表明各暴露不存在異質(zhì)性且無水平多效性。

3討論

關(guān)于Hp感染對(duì)糖尿病風(fēng)險(xiǎn)的因果關(guān)系，證據(jù)并不一致。一項(xiàng)Meta分析匯總了41項(xiàng)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(xiǎn)因素（OR=1.27），且Hp感染對(duì)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(duì)13397名受試者Hp感染和糖尿病的患病率進(jìn)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(jì)學(xué)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(shí)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(duì)象得出了Hp感染是糖尿病的危險(xiǎn)因素的結(jié)論。然而Pyo等[18]通過一項(xiàng)隊(duì)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(jì)學(xué)意義。

有關(guān)Hp感染與糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)之間的關(guān)系受到飲食習(xí)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(jìn)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(dǎo)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(dǎo)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(duì)糖尿病影響的風(fēng)險(xiǎn)略高于其他人群[8]。Hp感染對(duì)糖尿病的影響在不同年齡階段的人群也不同。一項(xiàng)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(guān)，但在年齡<44歲的參與者中，Hp感染與糖尿病無關(guān)[20]。Dooki等[21]也研究發(fā)現(xiàn)Hp感染對(duì)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(duì)糖尿病的影響可能是一個(gè)長(zhǎng)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(xiàng)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(jì)學(xué)意義[22]。對(duì)于不同性別人群，Hp感染與糖尿病關(guān)系也存在差異。Chen等[23]通過一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)男性受試者Hp感染與代謝綜合征和糖尿病（OR=1.59，95%CI：1.17～2.17）顯著相關(guān)，而在女性受試者中相關(guān)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(xiǎn)因素[9]。

TLR1的A等位基因會(huì)增加Hp感染的風(fēng)險(xiǎn)，而FCGR多態(tài)性與包括Hp在內(nèi)的持續(xù)性細(xì)菌感染有關(guān)[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(xué)遺傳易感性、CagA、VacA、IgG相關(guān)的SNPs作為工具變量，運(yùn)用了兩樣本MR探究Hp感染與糖尿病發(fā)病之間的因果關(guān)系。不同分析結(jié)果均表明Hp感染與糖尿病發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)之間不存在明確的因果關(guān)系，這表明根除或預(yù)防Hp感染可能不會(huì)降低糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)。

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(xué)檢測(cè)，這可能會(huì)對(duì)Hp感染的檢測(cè)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(guān)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(gè)SNPs（rs10004195和rs368433）與Hp遺傳易感性有顯著的獨(dú)立聯(lián)系，這雖然可以保證MR研究的強(qiáng)度，但是，嚴(yán)格選擇工具變量可能會(huì)導(dǎo)致假陰性結(jié)果。第四，用作VacA、CagA、IgG相關(guān)遺傳工具變量的相關(guān)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(jì)的統(tǒng)計(jì)功效。此外，Hp相關(guān)的GWAS研究樣本量少，這也可能會(huì)降低統(tǒng)計(jì)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(guān)的遺傳變異進(jìn)一步評(píng)估Hp感染與糖尿病之間的關(guān)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）