血浆代谢物介导免疫细胞与心肌梗死之间的因果关联：一项孟德尔随机化研究

摘要

本研究系统分析731种免疫细胞与MI之间的因果关联，并评估1400种血浆代谢物的中介作用。研究采用双向孟德尔随机化（MR）分析探索免疫细胞与MI之间的因果关系，并通过一步和两步中介分析筛选相关血浆代谢物。主要分析方法包括逆方差加权法（IVW）、加权中位数法、简单众数法、加权众数法、MR-Egger回归、MR-Egger截距检验和MR-PRESSO，以评估结果稳健性。与免疫细胞和代谢物相关的单核苷酸多态性（SNP）进一步通过STRING数据库进行基因筛选，并开展富集分析。

结果显示，共有44种免疫细胞与MI存在因果关联（p<0.05），其中树突状细胞上的HLA DR（ebi-a-GCST90002106）关联最显著（p<0.001）。研究共识别出19个SNP，OR=1.038，95%CI1.018–1.059。反向分析未发现统计学意义（p>0.05），提示不存在明显反向因果关系。血浆代谢物中，脱氧胆酸葡萄糖醛酸苷水平、磷酸盐/N-乙酰神经氨酸比值和糖基神经酰胺在免疫细胞与MI之间发挥中介作用，其中介效应比例分别为7.0%、4.6%和6.6%。STRING数据库分析识别出8个关键基因和1条可能连接免疫表型与上述3种代谢物的信号通路（p<0.05）。

研究认为，免疫细胞与MI之间存在因果关系。脱氧胆酸葡萄糖醛酸苷水平、磷酸盐/N-乙酰神经氨酸比值和糖基神经酰胺在这一因果关系中发挥部分中介作用。

结果

在731种免疫细胞与MI的因果分析中，研究以免疫细胞表型为暴露因素、MI为结局变量，在去除LD和弱IV后开展731次正向双样本MR分析。结果显示，47种免疫细胞表型与MI存在因果关联。敏感性分析发现其中9种免疫细胞表型存在异质性或水平多效性，因此予以剔除。剔除后，IVW分析显示38种免疫细胞表型与MI存在可靠因果关系。

其中，树突状细胞上的HLA DR是最显著的MI风险相关免疫细胞表型。Cochran’s Q检验、MR-PRESSO检验和MR-Egger截距检验均提示，该因果关系不存在明显异质性或水平多效性。反向MR分析显示，MI对树突状细胞上的HLA DR无显著因果作用（IVW法，p>0.05）。

为探索免疫细胞影响代谢表型及MI的潜在机制，研究进一步分析树突状细胞上的HLA DR与1400种血浆代谢物之间的关系，最终识别出96种相关血浆代谢物，敏感性分析未发现明显异质性或水平多效性。随后以这96种代谢物为暴露因素、I9_MI_STRICT为结局变量进行双样本MR分析，发现多种代谢物与MI存在显著因果关系，包括5-乙酰氨基-6-氨基-3-甲基尿嘧啶水平、甘氨酸/丙氨酸比值、丝氨酸/苏氨酸比值、脱氧胆酸葡萄糖醛酸苷水平、磷酸盐/N-乙酰神经氨酸比值、N-乙酰甘氨酸水平和糖基神经酰胺水平。

中介MR分析显示，5-乙酰氨基-6-氨基-3-甲基尿嘧啶水平、甘氨酸/丙氨酸比值、丝氨酸/苏氨酸比值和N-乙酰甘氨酸水平的中介效应方向与总效应方向相反，因此更可能属于遮蔽效应。最终，研究选择脱氧胆酸葡萄糖醛酸苷水平、磷酸盐/N-乙酰神经氨酸比值和糖基神经酰胺进行中介MR分析。结果提示，脱氧胆酸葡萄糖醛酸苷水平可能是MI的保护因素，而磷酸盐/N-乙酰神经氨酸比值和糖基神经酰胺可能是MI的风险因素。

研究方法

本研究采用两步中介MR分析，以评估血浆代谢物在免疫细胞调控MI过程中的作用。首先，以免疫细胞为暴露因素、MI为结局变量，开展双样本双向MR分析，评估731种免疫细胞与MI之间的因果关系，并计算总效应（beta_all）。同时，以MI为暴露因素、731种免疫细胞为结局变量进行反向MR分析，以排除反向因果关系。随后，研究筛选与MI相关的免疫细胞，进一步分析其与1400种血浆代谢物之间的因果关系，得到中介代谢物效应量（beta1）。再以筛选出的血浆代谢物为暴露因素、MI为结局变量，计算其因果效应（beta2）。最后结合beta_all、beta1和beta2进行中介分析，系统评估血浆代谢物的中介作用。

数据来源包括GWAS Catalog中731种免疫细胞表型的GWAS汇总统计数据（GCST90001391–GCST90002121）。这些数据基于流式细胞术获得，其中118项为绝对细胞计数，389项为中位荧光强度，32项为形态学参数，192项为相对细胞指标。免疫细胞被分为7大类，包括B细胞、经典树突状细胞、成熟T细胞、单核细胞、髓系来源细胞、TBNK淋巴细胞和调节性T细胞（Treg）。循环代谢物GWAS数据来自8299名个体，覆盖1400种代谢指标，包括1091种代谢物和309种代谢物比值。MI数据来自FinnGen数据库，数据ID为I9_MI_STRICT，总样本量为406565例，其中对照378019例，MI病例28546例。

本研究使用SNP作为工具变量（IV）评估因果关系。MR需满足3项基本假设：IV与暴露因素强相关；IV独立于混杂因素；IV仅通过暴露因素影响结局。为增加可用SNP数量，研究采用较宽松的显著性阈值筛选SNP，并通过连锁不平衡（LD）剔除处理，阈值设为kb=10000、r²=0.001。IV强度采用F统计量评估，F>10提示不存在明显弱工具变量偏倚。

小结

本研究从遗传学角度提示，免疫细胞尤其是树突状细胞上的HLA DR与MI风险存在因果关联。血浆代谢物在该关系中发挥部分中介作用，其中脱氧胆酸葡萄糖醛酸苷水平可能具有保护作用，而磷酸盐/N-乙酰神经氨酸比值和糖基神经酰胺可能增加MI风险。基因与通路分析进一步提示，免疫调控、代谢改变和MI之间可能存在更深层的分子联系。