腸道菌群與垂體腺瘤的孟德爾隨機化研究

[摘要]"目的"探討腸道菌群與垂體腺瘤（pituitary"adenoma，PA）之間的因果關系。方法"采用雙向兩樣本孟德爾隨機化（Mendelian"randomization，MR）法，利用MiBioGen和FinnGen的全基因組關聯研究（genome"wide"association"study，GWAS）數據庫中關于腸道菌群（從MiBioGen聯盟獲得211種）和FinnGen聯盟發布的R9版PA（包括1402例垂體瘤患者和375"875名對照者）的匯總統計數據，分析腸道菌群與PA的因果關系。以逆方差加權法為主要分析方法，使用多效性和異質性檢驗驗證結果的可靠性，并進行反向MR分析，以排除反向因果關聯的可能。結果"瘤胃球菌UCG004屬（OR=1.391，95%CI：1.004～1.932，P=0.049）、紡錘鏈菌屬（OR=1.654，95%CI：1.101～2.494，P=0.017）和氨基酸球菌科（OR=1.994，95%CI：1.252～3.173，P=0.004）可能增加PA的發病風險。相反，瘤胃梭菌5屬（OR=0.634，95%CI：0.415～0.991，P=0.043）、艾森伯格菌屬（OR=0.701，95%CI：0.551～0.915，P=0.007）、負抗桿菌綱（OR=0.574，95%CI：0.362～0.895，P=0.014）和廣古菌門（OR=0.784，95%CI：0.644～0.975，P=0.022）可能是PA的保護因素。敏感度分析顯示不存在多效性和異質性。結論"腸道菌群與PA之間的因果關系可為PA的發病因素提供新的理論依據。

[關鍵詞]"垂體腺瘤；腸道菌群；孟德爾隨機化分析；逆方差加權法

[中圖分類號]"R739.41""""""[文獻標識碼]"A""""""[DOI]"10.3969/j.issn.1673-9701.2025.09.006

Mendelian"randomization"study"on"gut"microbiota"and"pituitary"adenoma

HE"Ting1，"YUAN"Jianlie2

1.Zhejiang"University"School"of"Medicine，"Hangzhou"310029，"Zhejiang，"China;"2.Department"of"Neurosurgery，"the"Affiliated"Jinhua"Hospital"of"Zhejiang"University"School"of"Medicine，"Jinhua"321000，"Zhejiang，"China

[Abstract]"Objective"To"investigate"the"potential"causal"relationship"between"gut"microbiota"and"pituitary"adenoma"（PA）."Methods"Two-sample"Mendelian"randomization"（MR）"analysis"was"adopted"by"using"genome"wide"association"study"（GWAS）"summary"statistics"from"the"MiBioGen"consortiums"（obtaining"211"gut"microbiota"taxa）"and"FinnGen"consortiums"R9"release"data"（from"1402"cases"PA"patients"and"375"875"control"cases）"to"evaluate"the"causal"association"between"gut"microbiota"and"PA."Inverse"variance"weighted"method"was"used"as"main"analysis"method，"and"pleiotropy"and"heterogeneity"tests"were"used"to"verify"the"reliability"of"the"results."In"addition，"anbsp;reverse"MR"analysis"was"performed"to"rule"out"the"possibility"of"a"reverse"causal"association."Results"Genus"Ruminococcaceae"UCG004"（OR=1.391，"95%CI："1.004-1.932，"P=0.049），"Fusicatenibacter"（OR=1.654，"95%CI："1.101-2.494，"P=0.017），"and"family"Acidaminococcaceae"（OR=1.994，"95%CI："1.252-3.173，"P=0.004）"were"found"to"increase"the"risk"of"PA."Conversely，"the"genus"Ruminiclostridium"5"（OR=0.634，"95%CI："0.415-0.991，"P=0.043），"genus"Eisenbergiella"（OR=0.701，"95%CI："0.551-0.915，"P=0.007），"class"Negativicutes"（OR=0.574，"95%CI："0.362-0.895，"P=0.014），"and"phylum"Euryarchaeota"（OR=0.784，"95%CI："0.644-0.975，"P=0.022）"exhibited"a"negative"correlation"with"PA."Sensitivity"analyses"indicated"the"absence"of"pleiotropy"and"heterogeneity."Conclusion"The"causal"relationship"between"gut"microbiota"and"PA"may"provide"a"new"theoretical"basis"for"the"pathogenesis"of"PA.

[Key"words]"Pituitary"adenoma;"Gut"microbiota;"Mendelian"randomization"analysis;"Inverse"variance"weighted

垂體腺瘤（pituitary"adenoma，PA）是一類常見的顱內腫瘤，占腦腫瘤的10%～20%[1]。由于缺乏相關的大型隨機對照試驗，且對其病因相關的研究非常有限，PA的發病原因至今仍不明確。研究表明細胞周期、信號通路的改變及腫瘤抑制因子的缺失可能是導致PA發生的潛在機制[2]。

腸道菌群是哺乳動物腸道內復雜的微生物群落，可通過多種途徑影響宿主大腦的發育和功能，包括免疫、神經內分泌和神經途徑[3]；大腦也可通過以上途徑影響腸道菌群的組成，這種腦與腸道菌群之間的相互作用稱為腦–腸軸。腸道菌群也可通過影響下丘腦–垂體–腎上腺軸（hypothalamic-pituitary-"adrenal"axis，HPA）調節應激反應和內分泌水平。許多動物實驗表明腸道菌群及其代謝物可通過多種方式影響垂體功能[4-6]。多種證據表明腸道菌群與PA之間有密切的聯系，但目前尚不清楚腸道菌群的改變是導致PA的原因還是PA引起的結果。

孟德爾隨機化（Mendelian"randomization，MR）是一種新的流行病學方法，利用遺傳變異作為工具變量（instrumental"variables，IVs）探索暴露和疾病結果之間的因果關系[7]。從父母到后代的基因型分配是隨機的，因此遺傳變異和結果之間的關聯不受常見混雜因素的影響，該優勢使MR擁有與隨機對照試驗相同級別的證據水平[8]。本研究采用MiBioGen和FinnGen的全基因組關聯研究（genome"wide"association"study，GWAS）匯總統計數據進行雙樣本MR分析，評估腸道菌群和PA之間的因果關系。

1""資料與方法

1.1""研究設計

MR分析依賴3個關鍵假設：①分析使用的IVs需與腸道菌群有很強的相關性；②所選擇的Ivs與其他可能同時影響腸道菌群和PA的混雜因素無相關性；③Ivs僅通過與腸道菌群的聯系間接影響PA。

1.2""數據來源

與腸道菌群相關的遺傳變異數據是從MiBioGen聯盟獲得[9]。該聯盟的研究包括來自11個國家24個隊列的18"340名參與者，共納入211個種群。PA數據來自FinnGen聯盟發布的R9版數據，包括1402例PA患者和375"875名對照者。

1.3""IVs的選擇

IVs選擇標準：①根據Plt;1.0×10–5選擇顯著相關的單核苷酸多態性（single"nucleotide"polymorphisms，SNP）；②以R2lt;0.001，域寬度10"000kb為參數剔除連鎖不平衡的IVs；③同時剔除回文SNP，因為腸道菌群的GWAS數據沒有提供效應等位基因頻率，筆者無法確定這些SNP是否在暴露和結局上保持一致；④為確保IVs和暴露之間的強相關性，排除F統計量（F=β2/SE2）lt;10的IVs[10-11]。進行上述質量控制步驟后，從一個大規模腸道菌群數據中篩選出2680個與結局相關的SNP。這些SNP被選擇為IVs進行后續分析。

1.4""敏感度分析

通過MR-Egger檢驗和MR-PRESSO法以確保不存在水平多效性，同時使用Cochran’s"Q檢驗進行異質性分析。

1.5""統計學方法

采用R4.3.0統計學軟件及“TwoSample"MR”“Mendelian"Randomization”“MR-PRESSO”軟件包對數據進行處理分析。采用逆方差加權法（inverse"variance"weighted，IVW）、加權中位數法、簡單模態法、加權模態法和MR-Egger法5種常用的MR分析方法，其中以IVW為主。該分析方法匯總每個SNP的Wald值，并通過Meta分析得出總效應值[12]。最后進行反向MR分析，排除反向因果關系的可能性。反向MR分析遵循與上述分析相同的流程。

2""結果

2.1""MR分析結果

利用IVW方法結果顯示瘤胃球菌UCG004屬（OR=1.391，95%CI：1.004～1.932，P=0.049）、紡錘鏈菌屬（OR=1.654，95%CI：1.101～2.494，P=0.017）和氨基酸球菌科（OR=1.994，95%CI：1.252～3.173，P=0.004）可能增加PA的發病風險。相反，瘤胃梭菌5屬（OR=0.634，95%CI：0.415～0.991，P=0.043）、艾森伯格菌屬（OR=0.701，95%CI：0.551～0.915，P=0.007）、負抗桿菌綱（OR=0.574，95%CI：0.362～0.895，P=0.014）和廣古菌門（OR=0.784，95%CI：0.644～0.975，P=0.022）可能是PA的保護因素，見表1；同時，反向MR分析不存在因果關系。

2.2""敏感度分析

MR-Egger和IVW均未顯示出異質性（Pgt;0.05），見表2。MR-Egger檢驗結果排除水平多效性（Pgt;0.05），見表3。在MR分析中，MR-PRESSO分析未發現任何顯著的異常值或水平多效性（Pgt;0.05），見表4。

3""討論

本研究通過利用公共數據庫數據從遺傳學角度評估腸道菌群和PA之間的潛在因果關系，并證實腸道菌群的不同成分對PA產生的影響。其中，瘤胃球菌UCG004屬、紡錘鏈菌屬和氨基酸球菌科導致PA的風險較高，而瘤胃梭菌5屬、艾森伯格菌屬、負抗桿菌綱和廣古菌門則是PA的保護因素。

腸道菌群因其對人類健康和疾病的各個方面的影響而逐漸被人們所認知[13-14]。研究表明腸道菌群在內分泌和免疫系統調節中發揮重要作用，這可能是腸道菌群在PA發生中的作用機制[15-16]。近年來，越來越多的證據表明腸道菌群和PA發生之間存在聯系。Lin等[17]發現在生長激素型PA患者糞便樣本中經黏液真桿菌屬和羅姆布茨菌屬的豐度較低，而顫桿菌屬和腸桿菌屬水平升高且這些菌群的改變與生長激素–胰島素樣生長因子1軸密切相關。Hu等[18]發現與健康對照組相比，PA患者中某些菌種（如活潑瘤胃球菌、布羅米瘤胃球菌、產氣柯林斯氏菌和紡錘鏈菌）的豐度增加，它們分別屬于瘤胃球菌屬、氨基酸球菌科和紡錘鏈菌屬，是已知的PA危險因素，這些發現與本研究結果相一致。瘤胃球菌屬是人類腸道中常見的菌屬。研究表明該屬中的某些菌種（布羅米瘤胃球菌）可發酵膳食纖維并產生短鏈脂肪酸，包括丁酸和丙酸[19]。這些短鏈脂肪酸可通過多種機制影響神經內分泌系統，如其可激活G蛋白偶聯受體41和43，分別調節胰島素分泌、食欲控制和能量代謝[20]。氨基酸球菌科由于研究有限，其具體作用和潛在機制仍不清楚。一些研究支持其參與氨基酸代謝，這可能導致具有神經調節功能的代謝物的產生[21]。紡錘鏈菌屬是一個相對罕見的菌屬，在神經內分泌調節方面的研究很少，還需要進行更多的研究闡明其作用機制。瘤胃梭菌5屬可通過調節腸道免疫反應影響人類免疫系統功能，其與免疫細胞相互作用，并有助于維持腸道黏膜的穩定性和免疫耐受[22]；同樣，艾森伯格菌屬對人類健康也有積極影響，包括預防炎癥、維持腸道內環境[23]。盡管腸道菌群和PA之間的確切機制仍有待研究，但現有證據表明兩者之間存在顯著的相關性，需要進一步的研究以闡明具體的分子機制，明確改變腸道菌群組成是否可作為PA的預防策略。

本研究補充關于腸道菌群和PA之間的關系，并為其關聯提供一個新的遺傳學視角。從疾病預防的角度來看，腸道菌群的調節可指導PA的預防。然而，本研究存在一定局限性。首先，由于使用的是匯總統計數據而不是原始數據，因此無法對PA患者進行腫瘤特異性亞組分析；其次，腸道菌群GWAS數據只能在屬水平上進行分析，無法進一步在菌種水平上對腸道菌群和PA進一步研究；再次，FinnGen聯盟的數據大多數來自歐洲血統的人群，所以研究結果可能不完全適用于非歐洲血統的個體。最后，雖然MR方法采用遺傳變異進行因果推理，但該分析方法并未涉及直接的因果關系，而是涉及腸道菌群和PA之間的總體效應，仍需要進一步研究腸道菌群與PA之間的具體機制、靶點和途徑。

綜上，本研究為腸道菌群和PA之間的因果關系提供進一步的證據。本研究分析腸道菌群在激素調節和免疫系統調節中的重要作用，可為進一步研究腸道菌群在PA發生中的具體機制提供新的視角。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。

[參考文獻]

[1] OSTROM"Q"T，"GITTLEMAN"H，"XU"J，"et"al."CBTRUS"statistical"report："Primary"brain"and"other"central"nervous"system"tumors"diagnosed"in"the"united"states"in"2009—2013[J]."Neuro"Oncol，"2016，"18（suppl_5）："v1–v75.

[2] MELMED"S."Pathogenesis"of"pituitary"tumors[J]."Nat"Rev"Endocrinol，"2011，"7（5）："257–266.

[3] DINAN"T"G，"CRYAN"J"F."Gut-brain"axis"in"2016："Brain-"gut-microbiota"axis-mood，"metabolism"and"behaviour[J]."Nat"Rev"Gastroenterol"Hepatol，"2017，"14（2）："69–70.

[4] SUDO"N，"CHIDA"Y，"AIBA"Y，"et"al."Postnatal"microbial"colonization"programs"the"hypothalamic-pituitary-adrenal"system"for"stress"response"in"mice[J]."J"Physiol，"2004，"558"（Pt"1）："263–275.

[5] COHEN"S"M，"TSIEN"R"W，"GOFF"D"C，"et"al."The"impact"of"NMDA"receptor"hypofunction"on"GABAergic"neurons"in"the"pathophysiology"of"schizophrenia[J]."Schizophr"Res，"2015，"167（1-3）："98–107.

[6] ARENTSEN"T，"QIAN"Y，"GKOTZIS"S，"et"al."The"bacterial"peptidoglycan-sensing"molecule"Pglyrp2"modulates"brain"development"and"behavior[J]."Mol"Psychiatry，"2017，"22（2）："257–266.

[7] GREENLAND"S."An"introduction"to"instrumental"variables"for"epidemiologists[J]."Int"J"Epidemiol，"2018，nbsp;47（1）："358.

[8] MBUTIWI"F，"DESSY"T，"SYLVESTRE"M"P."Mendelian"randomization："A"review"of"methods"for"the"prevention，"assessment，"and"discussion"of"pleiotropy"in"studies"using"the"fat"mass"and"obesity-associated"gene"as"an"instrument"for"adiposity[J]."Front"Genet，"2022，"13："803238.

[9] KURILSHIKOV"A，"MEDINA-GOMEZ"C，"BACIGALUPE"R，"et"al."Large-scale"association"analyses"identify"host"factors"influencing"human"gut"microbiome"composition[J]."Nature"Genetics，"2021，"53（2）："156–165.

[10] SUN"K，"GAO"Y，"WU"H，"et"al."The"causal"relationship"between"gut"microbiota"and"type"2"diabetes："A"two-sample"Mendelian"randomized"study[J]."Front"Public"Health，"2023，"11："1255059.

[11] BURGESS"S，"THOMPSON"S"G."Avoiding"bias"from"weak"instruments"in"Mendelian"randomization"studies[J]."Int"J"Epidemiol，"2011，"40（3）："755–764.

[12] BOWDEN"J，"DEL"G"M"F，"MINELLI"C，"et"al."Assessing"the"suitability"of"summary"data"for"two-sample"Mendelian"randomization"analyses"using"MR-Egger"regression："The"role"of"the"Ⅰ2"statistic[J]."Int"J"Epidemiol，"2016，"45（6）："1961–1974.

[13] CHEN"Y，"ZHOU"J，"WANG"L."Role"and"mechanism"of"gut"microbiota"in"human"disease[J]."Front"Cell"Infect"Microbiol，"2021，"11："625913.

[14] ADAK"A，"KHAN"M"R."An"insight"into"gut"microbiota"and"its"functionalities[J]."Cell"Mol"Life"Sci，"2019，"76（3）："473–493.

[15] MU"Q，"ZHANG"H，"LIAO"X，"et"al."Control"of"lupus"nephritis"by"changes"of"gut"microbiota[J]."Microbiome，"2017，"5（1）："73.

[16] FOSTER"J"A，"RINAMAN"L，"CRYAN"J"F."Stress"amp;"the"gut-brain"axis："Regulation"by"the"microbiome[J]."Neurobiol"Stress，"2017，"7："124–136.

[17] LIN"B，"WANG"M，"GAO"R，"et"al."Characteristics"of"gut"microbiota"in"patients"with"GH-secreting"pituitary"adenoma[J]."Microbiol"Spectr，"2022，"10（1）："e42521.

[18] HU"J，"YANGnbsp;J，"CHEN"L，"et"al."Alterations"of"the"gut"microbiome"in"patients"with"pituitary"adenoma[J]."Pathol"Oncol"Res，"2022，"28："1610402.

[19] SINGH"R"K，"CHANG"H"W，"YAN"D，"et"al."Influence"of"diet"on"the"gut"microbiome"and"implications"for"human"health[J]."J"Transl"Med，"2017，"15（1）："73.

[20] FARZI"A，"FROHLICH"E"E，"HOLZER"P."Gut"microbiota"and"the"neuroendocrine"system[J]."Neurotherapeutics，"2018，"15（1）："5–22.

[21] DODD"D，"SPITZER"M"H，"Van"TREUREN"W，"et"al."A"gut"bacterial"pathway"metabolizes"aromatic"amino"acids"into"nine"circulating"metabolites[J]."Nature，"2017，"551（7682）："648–652.

[22] De"FILIPPIS"F，"PELLEGRINI"N，"VANNINI"L，"et"al."High-level"adherence"to"a"Mediterranean"diet"beneficially"impacts"the"gut"microbiota"and"associated"metabolome[J]."Gut，"2016，"65（11）："1812–1821.

[23] PENG"Y，"YAN"Y，"WAN"P，"et"al."Effects"of"long-term"intake"of"anthocyanins"from"Lycium"ruthenicum"Murray"on"the"organism"health"and"gut"microbiota"in"vivo[J]."Food"Res"Int，"2020，"130："108952.

（收稿日期：2024–11–30）

（修回日期：2025–01–09）