平均血小板體積與心腦血管疾病的孟德爾隨機化研究

秦翠杰,李闖,李震,曹輝

(鄭州大學第一附屬醫院 腔內血管外科,河南 鄭州 450052)

血小板是十分活躍的血液成分,在炎癥以及血栓形成中起主要作用,并促進動脈粥樣硬化的發展[1]。平均血小板體積(mean platelet volume,MPV)反映了血小板的大小和生理功能,體積較大的血小板中所含的血小板顆粒較多,更易引起動脈粥樣硬化中血栓的形成[2]。心腦血管疾病具有較高的死亡率和致殘率,嚴重威脅社會健康,加重經濟負擔[3]。以往的研究已經認識到MPV與心腦血管疾病的聯系,雖然有少數研究結果相反,但大多數回顧性研究顯示,MPV水平的上升是導致心腦血管疾病的一個危險因素[4]。鑒于部分矛盾的結論,需要一種不同的方法來研究MPV與心腦血管疾病之間的聯系。孟德爾隨機化研究(mendelian randomization,MR)是流行病學中用來評估暴露因素與疾病風險之間關系的一種常用方法[5]。由于遺傳等位基因在妊娠期隨機分配,MR結果不受混雜因素的影響[6]。既往已有部分研究確定了與心腦血管疾病存在因果關系的暴露因素,如同型半胱氨酸[7]和脂蛋白a[8]。本研究旨在利用全基因組關聯研究(genome-wide association studies,GWAS)公共數據,并通過雙樣本MR方法,探究MPV與常見心腦血管疾病之間是否存在因果關系。

1 資料與方法

1.1 實驗設計本研究采用雙樣本MR研究探討MPV水平與心腦血管疾病風險之間的潛在因果關系。暴露因素(MPV)和疾病結局冠心病(coronary artery disease,CAD)、心肌梗死(myocardial infarction,MI)和缺血性腦卒中(ischemic stroke,IS)的關聯數據均在GWAS數據庫中獲取。本研究MR分析中工具變量的選擇滿足以下條件:(1)工具變量必須與MPV水平顯著相關;(2)工具變量獨立于混雜因素外;(3)工具變量只能通過MPV與CAD、MI和IS風險相關。

1.2 數據來源本研究中的匯總數據均從MRC IEU Open GWAS數據庫(https://gwas.mrcieu.ac.uk/)中獲得。其中暴露因素數據來自HaemGen聯盟的GWAS數據,包括66 867例歐洲受試者和2 690 859個單核苷酸多態性位點(single nucleotide polymorphisms,SNPs),GWAS-ID為“ieu-a-1006”。本研究的結局變量包括IS、CAD和MI。IS患者GWAS數據匯總統計來源于2021年歐洲人群薈萃分析數據(病例組10 551例,對照組202 223例)。CAD患者 (病例組10 157例,對照組351 037例)和MI患者數據(病例組7 018例,對照組354 176例)來源于Neale Lab匯總分析數據。上述GWAS數據均來自歐洲人群。

1.3 SNPs篩選為了獲得暴露因素的工具變量,從GAWS數據中挑選與MPV水平在全基因組顯著相關(P<5×10-8)的SNPs。為了消除連鎖不平衡關系給研究帶來的偏倚,SNPs的連鎖不平衡必須滿足參數r2<0.001和Kb=10 000。F統計量常被引用作為工具變量強度的度量,F>10說明不存在弱工具變量偏移。納入研究的SNPs均為同時符合暴露因素和結局GWAS數據的SNPs。MR-PRESSO可以發現逆方差加權法(inverse-variance weighted,IVW)[9]中的離群值,剔除異常值并評價前后因果關系的變化。

1.4 統計分析本研究MR分析在R 4.2.1軟件中運用TwoSample MR程序包進行分析。使用了5種常用的MR分析方法:IVW、加權中位數法(weighted median)[10]、MR-Egger回歸法[11]、基于眾數的簡單估計(weighted mode)以及基于眾數的加權估計法(simple mode),并以IVW為主要分析方法,其他分析方法作為補充。為了進一步解釋潛在的多效性,進行一系列的敏感性分析。Cochran’sQ檢驗量化了工具變量的異質性,P<0.05表示存在異質性。MR-Egger法作為一種加權線性回歸,其截距可以評估工具變量之間是否存在水平多效性。MR- PRESSO方法可以檢測并校正離群的SNP。此外,還使用了逐個剔除敏感性檢驗(leave-one-out sensitivity test)來評估因果效應是否被單個SNP顯著影響。

2 結果

2.1 篩選出的工具變量信息在剔除7個回文SNPs后,本研究最終共納入23個SNPs作為有效工具變量。所有工具變量的F統計量均大于10(30.25～447.02),表明該MR分析納入的工具變量具有足夠的強度,證實結果是可靠的。表1提供了納入SNPs詳細信息。

表1 最終篩選的單核苷酸多態性位點詳細信息

表1(續)

2.2 孟德爾隨機化分析結果選擇IVW作為分析的主要方法,結果表明MPV水平和IS (OR=2.493,95% CI:1.092～5.694,P=0.030)之間存在因果關聯。weighted median、weighted mode和simple mode分析方法與主要分析方法IVW結果一致(P=0.033,P=0.018,P=0.020),進一步證明了MPV水平與IS之間存在因果關系。MR-Egger回歸法結果(P=0.304)與上述分析方法結果存在差異。MPV水平與CAD(OR=1.003,95% CI:0.985～1.022,P=0.707)和MI(OR=0.999,95% CI:0.983～1.014,P=0.853)之間不存在因果關系,其余4種分析方法結果呈現出相似的趨勢。5種常見的MR分析方法結果見表2、圖1。

表2 MPV積與心腦血管疾病MR分析結果、異質性檢驗以及水平多效性檢驗結果

A為缺血性腦卒中;B為冠心病;C為心肌梗死。

2.3 異質性和多效性檢驗MPV與IS的異質性檢驗中MR-Egger回歸、IVW結果表明工具變量間存在較弱的異質性(P=0.012,P=0.016)。MPV與CAD和MI的異質性檢驗中MR-Egger回歸、IVW結果表明工具變量間不存在異質性(P>0.05)。MPV與IS、CAD和MI相應的MR-Egger結果表明水平多效性不會對MR分析結果造成偏倚(PIS=0.867;PCAD=0.364;PMI=0.188)(見表2)。MR-PRESSO檢驗未發現異常的SNPs。“leave-one-out”分析表明,所有心腦血管疾病的MR分析結果均不因剔除單個SNP而出現波動,見圖2。為了進一步檢驗上述結果的穩定性,繪制的漏斗圖結果顯示本研究未見偏倚,見圖3。

A為缺血性腦卒中;B為冠心病;C為心肌梗死。

A為缺血性腦卒中;B為冠心病;C為心肌梗死。

3 討論

本研究采用雙樣本MR方法評估MPV與常見心腦血管疾病之間是否存在因果關聯。實驗結果表明MPV水平與IS之間存在因果關系,MPV水平高的患者更容易發生IS (OR=2.493,95% CI:1.092～5.694)。已有研究表明血小板在止血和血栓形成過程中起關鍵作用,另一方面通過分泌細胞因子、趨化因子和其他炎癥遞質調節炎癥過程[12]。大量研究發現,較大的血小板反應性更強,與未來血栓事件發生率較高有關[13]。一項薈萃分析的結果表明,MPV水平升高可能是IS患者發生不良臨床結局的預測因子[14]。在另一項隊列研究中發現,MPV升高是發生IS的獨立危險因素[15]。Choi等[16]發現MPV水平升高是房顫患者發生卒中的準確預測因子,MPV水平對是否發生腦卒中的預測能力不受抗血小板治療以及抗凝治療的影響。一項前瞻性研究結果表明,高MPV水平可能與血小板生成素水平升高有關,從而導致IS的發生和發展[17]。本研究結果為MPV與IS之間存在因果關系提供了可信的證據。有研究表明,MPV與IS嚴重程度相關,rs7961894的T >C變異與IS急性期MPV水平升高和卒中患者1 a死亡率降低相關[18]。此外,在一項接受溶栓治療的IS患者的研究中,入院時MPV低水平預示著溶栓后的更好的預后結果[19]。上述研究結果表明,MPV不僅是影響IS發生的重要標志物,而且可能與IS患者的預后密切相關。

多項前瞻性和回顧性研究已經證實了MPV在常見心腦血管疾病中的重要性。有研究表明,高MPV水平可以引起血脂異常,增加冠狀動脈疾病的風險[20]。相反,在一項納入2 872例穩定性CAD患者的研究中,結果顯示低MPV水平的CAD患者不良心血管事件的發生率更高[21]。在一項關于MI患者的研究中,MI患者MPV水平明顯高于健康對照組,具有臨床診斷意義[22]。上述實驗結果存在出入可能與回顧性研究及前瞻性研究中混雜因素的影響有關,這表明在相關領域還需要進一步的研究來證實MPV與心血管疾病的影響關系。MR分析結果可不受外界混雜因素的影響,根據本研究結果,MPV與CAD(OR=1.003,95% CI:0.985～1.022,P=0.707)和MI(OR=0.999,95% CI:0.983～1.014,P=0.853)之間不存在因果關系。

本研究存在一定的優勢。首先,利用MR方法研究了MPV與常見心腦血管疾病之間的因果關系,MR方法消除了混雜變量和反向因果關系的影響。另外除了運用IVW分析方法,還采用weighted median、MR-Egger回歸法、weighted mode以及simple mode方法來評估暴露和結局的因果效應。然而,本研究仍然存在一定的局限性。首先,本研究數據只包括了歐洲血統的人群,不同民族、國家和地區的基因差異可能影響實驗結果。其次,MPV的測量值取決于獲得樣本和檢測之間的時間間隔,以及用于檢測的設備,本研究無法保證樣本的檢測技術相同,可能導致結果存在一定的偏倚。

綜上所述,本MR研究提供的遺傳學證據支持MPV水平與IS之間存在因果聯系,MPV水平的升高增加了患IS的風險。然而MPV水平與CAD和MI之間的因果關系尚未得到證實,需要進一步研究。