針對阿片類藥物和膽石病因果關(guān)系的新見解:一項(xiàng)兩樣本孟德爾隨機(jī)化研究

于馨潔,潘振祥

(吉林大學(xué)白求恩第二臨床醫(yī)學(xué)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(zhì)量,加重了經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)[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(shí)踐中常用的一組鎮(zhèn)痛藥,廣泛應(yīng)用于全身麻醉的誘導(dǎo)、維持及圍術(shù)期鎮(zhèn)痛治療[3-5]。然而,濫用阿片類藥物可能導(dǎo)致成癮和其他嚴(yán)重的健康風(fēng)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(fā)生的一項(xiàng)影響因素[8]。與隨機(jī)對照實(shí)驗(yàn)(RCT)方法對比,孟德爾隨機(jī)化(MR)研究能夠克服潛在的混雜因素并顯示研究目標(biāo)之間的因果關(guān)系效應(yīng)[9]。我們應(yīng)用MR方法,對阿片類藥物和膽石病因果關(guān)系進(jìn)行了研究,報道如下。

1 資料和方法

1.1 研究設(shè)計(jì)在確定暴露變量的全基因組關(guān)聯(lián)研究(GWAS)匯總數(shù)據(jù)與結(jié)局變量的GWAS匯總數(shù)據(jù)相互獨(dú)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(jié)局變量,使用兩樣本MR進(jìn)行因果關(guān)聯(lián)分析,以探究阿片類藥物對膽石癥的因果效應(yīng)。MR分析遵循以下3個假設(shè)[10]:①工具變量與暴露變量強(qiáng)相關(guān);②工具變量獨(dú)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(jié)果。具體流程見圖1。

圖1 兩樣本MR設(shè)計(jì)思路

1.2 數(shù)據(jù)來源所有暴露和結(jié)果的匯總數(shù)據(jù)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(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)包括14,261,317個位點(diǎn),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(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)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(shè)①,本研究使用P<5×10-6以篩選與阿片類藥物有關(guān)的單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotide polymorphisms,SNPs)。獨(dú)立性設(shè)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(jì)了工具變量和混雜因素之間可能的關(guān)聯(lián),該軟件提供了SNP表型。為了進(jìn)一步評價弱工具變量偏倚,使用F統(tǒng)計(jì)量計(jì)算工具變量的效力。其中F<10的工具變量被剔除[12],具體計(jì)算公式為F=β2/SE2,其中β為等位基因效應(yīng)值,SE為標(biāo)準(zhǔn)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(quán)法(IVW)作為主要分析方法確定因果關(guān)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(shù)作為權(quán)重進(jìn)行加權(quán)計(jì)算。使用Cochran’s Q檢驗(yàn)檢驗(yàn)異質(zhì)性,若存在異質(zhì)性則采用IVW方法的隨機(jī)效應(yīng)模型; 否則,IVW方法的固定效應(yīng)模型被用作我們研究的主要結(jié)果。此外還采用MR-Egger回歸法、加權(quán)中位數(shù)法(WME),懲罰加權(quán)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(jì)算剩下所有SNP的結(jié)果,當(dāng)某個MR結(jié)果和總結(jié)果無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異,則說明該SNP不會對效應(yīng)估計(jì)結(jié)果產(chǎn)生非特異性影響[14]。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析比值比(OR)和95%可信區(qū)間(CI)用以估計(jì)由暴露存在引起的相對風(fēng)險。使用R包TwoSampleMR進(jìn)行兩樣本MR分析和相關(guān)敏感性分析。所有統(tǒng)計(jì)分析和圖像均由R 4.1.0進(jìn)行分析。P<0.05認(rèn)為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)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(yīng)的F統(tǒng)計(jì)量分布范圍為20.81～35.18,F值均>10,這表明結(jié)果不存在弱IVs偏倚,即本結(jié)果可靠。

2.2 孟德爾隨機(jī)化分析兩樣本孟德爾隨機(jī)化估計(jì)出的效應(yīng)值及95% CI結(jié)果見森林圖(圖2)。IVW法結(jié)果:[OR=1.11(95%CI:1.01～1.23),P<0.05],阿片類藥物使用的基因數(shù)據(jù)對數(shù)變換后每降低一個標(biāo)準(zhǔn)差,則導(dǎo)致膽石病的發(fā)病風(fēng)險增加11%,且差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。此外,WME分析,ML分析和PWM分析也證明阿片類藥物導(dǎo)致膽石癥患病風(fēng)險增高(P<0.05)。與阿片類藥物相關(guān)的SNP及其膽石癥風(fēng)險的散點(diǎn)圖見圖3A,根據(jù)直線斜率判斷,IVW法,PWM法,WME法和WL法的因果關(guān)聯(lián)估計(jì)相近。這些結(jié)果表明:基因預(yù)測顯示阿片類藥物的使用與膽石癥發(fā)生的風(fēng)險顯著相關(guān)。

圖2 MR分析森林圖

圖3 兩樣本MR和 “留一法”敏感性分析結(jié)果。(A) 兩樣本MR結(jié)果散點(diǎn)圖 ;(B) “留一法”敏感性分析結(jié)果。

2.3 敏感性分析MR-Egger的egger_intercept結(jié)果為(P>0.05),表明本研究結(jié)果不存在水平多效性。MR-Egger回歸結(jié)果統(tǒng)計(jì)量Q=68.84(P<0.05),提示SNP間存在異質(zhì)性。“留一法”敏感性分析結(jié)果:有39個SNPs的IVW分析結(jié)果與納入全部SNPs的分析結(jié)果相近,未發(fā)現(xiàn)對因果關(guān)聯(lián)估計(jì)值影響較大的SNPs(圖3B)。這些結(jié)果顯示:阿片類藥物的使用與膽石癥發(fā)生的風(fēng)險相關(guān)。

3 討論

以往的觀察性研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)使用阿片類藥物可增加膽石癥的患病風(fēng)險[8]。一些研究顯示,53.6%的膽結(jié)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(dǎo)致膽囊排空延遲進(jìn)而影響膽汁分泌[15]。這種痙攣會導(dǎo)致膽總管內(nèi)壓力增加,進(jìn)而導(dǎo)致膽汁淤滯,這是膽結(jié)石形成的關(guān)鍵因素之一[16]。與文獻(xiàn)報道[8]一致,我們使用MR研究發(fā)現(xiàn),使用阿片類患者的患者遺傳易感性會增加膽石癥的發(fā)生風(fēng)險。

關(guān)于膽石癥的形成機(jī)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(diào)。具體而言,長期嗎啡治療會顯誘導(dǎo)革蘭氏陽性致病菌優(yōu)先擴(kuò)增以及膽汁解離細(xì)菌菌株減少,從而增加膽石形成的風(fēng)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?jǐn)?shù)下降[18],這可能是由于阿片類藥物通過抑制突觸前和神經(jīng)肌肉末梢的興奮性神經(jīng)傳遞進(jìn)而降低膽囊的收縮力[17]。

本研究還存在一些局限性:GWAS數(shù)據(jù)摘要僅涉及歐洲血統(tǒng)的個體,因此,我們的結(jié)論應(yīng)謹(jǐn)慎應(yīng)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(guān)系的重要臨床意義,需進(jìn)一步的動物實(shí)驗(yàn)或臨床研究以更好的揭示膽石癥發(fā)生的生物學(xué)機(jī)制。

綜上所述,本研究使用孟德爾隨機(jī)化研究發(fā)現(xiàn),阿片類藥物與膽石癥的發(fā)生存在因果關(guān)聯(lián)。醫(yī)生和醫(yī)療專業(yè)人員可以警惕患有慢性疼痛并使用阿片類藥物的患者,因?yàn)檫@些患者可能面臨更高的膽石癥風(fēng)險。