游離脂肪酸受體4與乳腺癌關系的孟德爾隨機化研究

[摘要] 目的 采用兩樣本孟德爾隨機化方法探究乳腺癌與游離脂肪酸受體4（free fatty acid receptor 4，FFAR4）的因果關系。方法 采用全基因組關聯分析和表達數量性狀基因座（expression quantitative trait loci，eQTL）數據，分別提取與乳腺癌和FFAR4密切相關的單核苷酸多態性位點。采用逆方差加權（inverse-variance weighted，IVW）、MR-Egger、加權中位數、簡單模式和加權模式5種方法計算因果效應值。采用Cochran Q檢驗檢測異質性，MR-Egger截距檢驗和MR-PRESSO檢測水平多效性，留一法進行敏感性分析以保證結果的穩健性。此外采用貝葉斯共定位分析評估FFAR4表達是否與乳腺癌在給定基因組區域共享同一個因果遺傳變異。結果 本研究共納入12個與FFAR4表達水平密切相關的eQTL。IVW分析結果表明，FFAR4表達水平升高可增加總乳腺癌、Luminal A、Luminal B/HER2-陰性、HER2-增強亞型乳腺癌的發生風險。共定位分析結果顯示，FFAR4表達水平和總乳腺癌共享因果變異的后驗概率為0.889。結論 FFAR4表達與乳腺癌間可能存在因果關系。

[關鍵詞] 游離脂肪酸受體4；乳腺癌；孟德爾隨機化；共定位分析

[中圖分類號] R181.2；R737.9" """"[文獻標識碼] A """""[DOI] 10.3969/j.issn.1673–9701.2025.17.008

Mendelian randomization study on free fatty acid receptor 4 and breast cancer

CHEN Siyi， LI Hui， XU Qunying， XIA Jia， YE Yunli， LIU Ya

School of Public Health， Southwest Medical University， Luzhou 646000， Sichuan， China

[Abstract] Objective To explore the causal relationship between breast cancer and free fatty acid receptor 4 （FFAR4） by using two-sample Mendelian randomization. Methods By using Genome-wide Association Studies and expression quantitative trait locus （eQTL） data， single nucleotide polymorphism sites closely related to breast cancer and FFAR4 were extracted. Causal effect values were calculated by using five methods： inverse variance weighting （IVW）， MR-Egger， weighted median， simple mode and weighted mode. Cochran Q tests were used to detect heterogeneity， MR-Egger intercept tests and MR-PRESSO tests were used to assess level multiplicity， and the hold-out method was employed for sensitivity analysis to ensure robustness of the results. Additionally， Bayesian co-location analysis was used to evaluate whether FFAR4 expression shares the same causal genetic variant with breast cancer in given genomic region. Results A total of 12 eQTLs closely related to FFAR4 expression levels were included in this study. The results of IVW analysis showed that increased FFAR4 expression levels increased the risk of overall breast cancer， Luminal A， Luminal B/HER2-negative， and HER2-enhanced subtypes of breast cancer. The co-location analysis showed that the posterior probability of FFAR4 expression level and total breast cancer shared causal variation was 0.889. Conclusion There may be a causal relationship between FFAR4 expression and breast cancer.

[Key words] Free fatty acid receptor 4; Breast cancer; Mendelian randomization; Co-location analysis

游離脂肪酸受體4（free fatty acid receptor 4，FFAR4），又稱G蛋白偶聯受體120，分布于脂肪、肝臟、胃腸道、肺、心臟等多種組織中^[1]。FFAR4是游離脂肪酸受體家族的一員，在體內作為受體與中長鏈脂肪酸結合，如長鏈多不飽和脂肪酸omega-3 （ω-3）^[2]。研究發現ω-3脂肪酸刺激FFAR4后，使其與β-arrestin2結合，發揮較強的抗炎作用^[3]。此外，研究表明FFAR4是ω-3脂肪酸提高機體胰島素敏感性的關鍵分子^[4–6]。因此，FFAR4被認為是糖尿病治療或預防的一個有力靶點。迄今為止，研究人員已經開發多種有效的FFAR4小分子激動劑^[7]。FFAR4可能在乳腺癌的發生發展中發揮作用，但研究結論尚不一致。有研究發現FFAR4^[8–10]激活可促進乳腺腫瘤細胞增殖、遷移和侵襲；也有研究觀察到FFAR4激活可發揮抑癌作用^[11–12]。目前關于FFAR4表達水平與乳腺癌關系的人群研究相對較少。有研究發現FFAR4在人乳腺癌組織中的蛋白表達水平明顯高于鄰近正常組織^[13]。由于FFAR4激動劑具有較廣闊的應用前景，評估FFAR4表達水平與乳腺癌發生風險的因果關系十分重要。

孟德爾隨機化（Mendelian"randomization，MR）利用與暴露相關的遺傳變異作為工具變量，評估暴露與疾病間的因果關系^[14]，有助于避免傳統流行病學研究方法中存在的混雜偏倚和反向因果關系問題^[15]。全基因組關聯分析（Genome-wide Association Studies，GWAS）發現表達數量性狀基因座（expression quantitative trait loci，eQTL）有助于在非編碼區中尋找影響復雜性狀的候選基因^[16]。eQTL中的順式eQTL（cis-eQTL）定位在調控基因所在的區域與目的基因表達間的關系較反式eQTL（trans-eQTL）更為密切^[17-18]。因此，本研究使用cis-eQTL作為工具變量開展兩樣本MR分析，從遺傳水平估計FFAR4表達水平與乳腺癌發生間的因果關系。

1 "資料與方法

1.1 "數據來源

本研究使用的乳腺癌協會聯盟GWAS匯總數據庫，該數據庫包括總乳腺癌和5種分子亞型（Luminal A、Luminal B/HER2-陽性、Luminal B/HER2-陰性、HER2-陽性、Triple-陰性）數據。FFAR4基因的cis-eQTL匯總數據來自于eQTLGen聯盟數據庫^[19]。文中所用匯總數據均來源于公開的已獲得倫理批準的公共數據，本研究不需要單獨的倫理批準。

1.2" 研究方法

本研究選擇的工具變量遵循以下假設：①與FFAR4表達水平密切相關；②獨立于混雜因素；③僅通過FFAR4表達而非其他變量對結局產生影響。因此，本研究篩選與暴露強相關的單核苷酸多態性位點（single nucleotide polymorphisms，SNP），篩選標準為P lt; 5× 10^?8。為避免由SNP間連鎖不平衡產生的偏倚，選擇相互獨立的 SNP 作為工具變量。工具變量會降低統計檢驗的有效性因此本研究通過計算F統計量來評估SNP是否存在弱工具變量偏倚，并排除F值lt;10的SNP^[20]使用逆方差加權（inverse- variance weighted，IVW）、MR-Egger、加權中位數（weighted median，WME）、簡單模式（simple mode，SM）和加權模式（weighted mode，WM）5種方法計算因果效應值，即每增加1個標準差（standard deviation，SD）暴露的比值比（odds ratio，OR）和95%置信區間（confidence interval，CI）。為評估FFAR4是否與乳腺癌在基因中心上下游1Mb區域以內共享因果遺傳變異，本研究采用近似貝葉斯因子法，H₄假設的后驗概率gt;0.8表示FFAR4表達與乳腺癌存在共同遺傳變異驅動位點^[21]。

1.3 "統計學方法

本研究使用 R 4.3.1統計學軟件對數據進行處理分析，進行兩樣本MR分析，采用Cochran’s Q 檢驗確定工具變量是否存在異質性，若Plt;0.05，提示存在異質性，此時應選擇隨機效應IVW模型計算因果效應值，否則使用固定效應IVW模型^[22]。對MR-Egger回歸截距項進行統計學檢驗，若Plt;0.05，提示工具變量存在水平多效性。此外，進一步采用MR-PRESSO法檢驗工具變量是否存在水平多效性，并識別工具變量中的離群值。若存在水平多效性（Plt;0.05），則去除離群值后重新計算暴露與結局的因果效應^[23]。采用留一法逐一排除各SNP，計算基于剩余 SNP 的效應值，評估結果的穩健性。Plt;0.05為差異有統計學意義。

2" 結果

2.1 "SNP篩選

經篩選，本研究共納入12個與FFAR4表達強相關且不存在連鎖不平衡的SNP評估它們與乳腺癌間的關聯，包括rs10882270、rs11187462、rs11187538、rs12413627、rs12778515、rs12782443、rs148513375、rs1609574、rs34535475、rs4919250、rs7917033、rs9419746。F統計量最小32.24，最大403.85。

2.2" MR分析

IVW分析結果表明，FFAR4表達水平升高可增加總乳腺癌（OR=1.140，95%CI：1.095～1.188）、Luminal A（OR=1.088，95%CI：1.032～1.148）、 Luminal B/HER2-陰性（OR=1.151，95%CI：1.040～ 1.273）、HER2-陽性（OR=1.346，95%CI：1.134～1.596）增強亞型乳腺癌發生風險，5種方法得出的因果關系方向一致，見圖1。

2.3" 敏感性分析

對所有檢驗組，Cochran Q異質性檢驗Pgt;0.05，表明SNP間不存在異質性，因此，在MR分析中采用固定效應IVW模型進行計算。MR-Egger截距檢驗Pgt;0.05，提示工具變量不存在水平多效性。MR-PRESSO檢驗顯示僅Luminal B/HER2-陽性的工具變量存在rs148513375和rs7917033兩個離群值（Plt;0.001），剔除離群值后水平多效性得到改善（P=0.076）。漏斗圖顯示SNP分布基本對稱，見圖2。留一法分析表明，FFAR4基因表達與總乳腺癌及5種亞型間的因果關系并不歸因于某單一SNP，結果具有較好的穩健性。

2.4" 共定位分析

FFAR4表達水平和總乳腺癌在給定基因區域的共享因果變異后驗概率為0.889，提示兩者很可能存在共同遺傳變異驅動位點。本研究未發現FFAR4表達水平與各亞型乳腺癌間存在共同遺傳變異。

3 "討論

研究表明對不同的癌癥類型，FFAR發揮的作用可能不同。在前列腺癌、肺癌和卵巢癌中，FFAR4表達對腫瘤進展的抑制作用^[24–26]。然而，在胰腺癌中，研究發現FFAR4表達可提高癌細胞的運動活性^[27]。另有研究在食管癌組織中觀察到FFAR4表達水平升高，且與腫瘤進展呈正相關^[28]。

本研究利用兩樣本MR探討遺傳預測的FFAR4水平與乳腺癌風險間關系。本研究結果顯示FFAR4基因預測表達水平與總乳腺癌、Luminal A、Luminal B/HER2-陰性、HER2-增強亞型發病風險間具有顯著的正向關聯。敏感性分析也提示因果效應估計結果具有較高的穩健性。共定位結果提示FFAR4與總乳腺癌間可能存在共同因果變異位點。因此，本研究證據提示FFAR4表達水平與乳腺癌間可能存在因果關聯。

作為ω-3脂肪酸的受體，FFAR4和ω-3脂肪酸的捆綁關系一直被關注。目前ω-3脂肪酸和乳腺癌發生風險的關系還存在爭議，多數研究更傾向于ω-3脂肪酸有抑制乳腺癌發生和進展的作用^[29–31]。研究表明FFAR4基因敲除的小鼠，ω-3脂肪酸仍可減少乳腺腫瘤的生長，提示ω-3脂肪酸獨立于FFAR4對乳腺癌發揮抑制作用^[29-30]。有研究發現FFAR4蛋白水平在Luminal A、Luminal B/HER2-陽性、HER2–陽性和Triple陰性4種亞型的人乳腺癌組織中高度翻譯，并促進乳腺癌細胞的生長，且這一過程并不由ω-3脂肪酸所介導^[10]。另有研究顯示油酸可通過激活FFAR4促進MCF-7（Luminal A）乳腺癌細胞的增殖^[7]。有研究發現使用FFAR4選擇性抑制劑作用于MDA-MB-231（Triple 陰性）和MCF-7乳腺癌細胞，可部分抑制由油酸誘導的MDA-MB-231乳腺癌細胞的遷移作用，對MCF-7則是完全抑制^[8]。研究表明FFAR4在乳腺癌組織和細胞系中的表達明顯高于正常乳腺組織和乳腺細胞，并可通過PI3K/Akt/NF-κB通路促進乳腺癌的血管生成和轉移^[9]；這一機制與結腸癌中的發現類似^[32]。以上基礎研究證據提示FFAR4可獨立于ω-3脂肪酸對乳腺癌發揮促進作用，具體機制還有待進一步研究。

本研究采用的工具變量cis-eQTL定位在FFAR4基因內部區域或其鄰近區域對基因表達可能具有更直接的調控作用，因此研究結果較其他遺傳變異位點更具有生物學合理性^[18]。在評估暴露與結局的因果效應時，IVW法是主要評估方法，其余4種作為敏感性分析。其中，WME法被認為在50%以下的遺傳變異違背MR核心假設時仍能較準確地估計因果關聯效應^[33]。MR-Egger法也可進行因果關聯效應估算，但統計效能有所降低^[34]。WM法和SM法對因果效應的檢測能力較其他方法更低^[35]。本研究在總乳腺癌和亞型的分析中，各方法發現的因果效應強度和方向基本一致，尤其在總乳腺癌和Lumina A型乳腺癌中更明顯，這提示研究結果具有較好的穩定性。留一法進一步說明研究結果受單個SNP影響較小，結果穩健性較好。

本研究納入的暴露和結局樣本互不重疊，減小研究結果的Ⅰ型錯誤概率^[36]。暴露與結局數據庫均為大規模GWAS數據庫，且cis-eQTL位點F值均較高，這減小研究結果的弱工具變量偏倚^[37]。漏斗圖基本對稱，也提示本研究結果受偏倚干擾較小^[38]。此外，貝葉斯共定位分析可控制因連鎖不平衡造成的遺傳混雜^[23]。本研究采用共定位分析，發現FFAR4表達和總乳腺癌在給定的基因組區域中很可能共享因果變異，提示FFAR4表達和乳腺癌的發生可能由同一遺傳變異驅動；這進一步驗證MR分析的結果，增強結果的可靠性。

本研究存在一定的局限性：①使用的數據絕大多數為歐洲樣本，結論是否適用于其他人群還有待驗證。②由于目前缺乏FFAR4蛋白數量性狀基因座（protein quantitative trait loci，pQTL）報道，本研究采用的SNP為eQTL，其對FFAR4基因表達變異的解釋度可能較pQTL更低。綜上，本研究結果初步證明FFAR4表達與乳腺癌間可能存在因果關系。

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：2025–02–11）

（修回日期：2025–05–09）

基金項目：西南醫科大學校級基金項目（2017-ZRQN-059）；四川省瀘州市科技計劃項目（2022-SYF-64）

通信作者：劉婭，電子信箱：liuya_12@163.com