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胆石症及胆囊切除术与胃食管反流病因果关系的相关性研究

2024-11-11 73 上传者：管理员

摘要：目的用孟德尔随机化(MR)研究方法探讨胆石症和胆囊切除术与胃食管反流病(GERD)的因果关系。方法基于大规模全基因组关联研究(GWAS)数据库，选择与胆石症和胆囊切除术密切相关的遗传变异作为工具变量，用MR多效性残差和异常值法(MR-PRESSO)剔除离群值，以逆方差加权法(IVW)作为主要分析方法，用MR-Egger法、加权中位数法、简单模式法和加权众数法4种统计方法作为补充进行因果效应评估。同时用Cochran’s Q进行异质性检验，用MR Egger intercept检验分析水平多效性，用留一法评估结果的稳健性。结果 IVW结果显示，胆石症(比值比为1.05,95%置信区间为1.03～1.07,P<0.01)和胆囊切除术(比值比为2.56,95%置信区间为1.76～3.73,P<0.01)均与GERD风险增加显著相关。Cochran’s Q检验显示，胆石症的遗传变异存在异质性(P<0.05),胆囊切除术的遗传变异无明显异质性(P>0.05)。MR-Egger intercept分析未检测到潜在的水平多效性(P>0.05),留一法分析显示结果稳健。结论遗传学预测的胆石症和胆囊切除术与GERD存在正向因果关系，提示应加强对胆石症和胆囊切除术后患者发生GERD的预防。

关键词：
GERD
孟德尔随机化
胃食管反流
胆囊切除术
胆结石
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胆石症或称胆结石，是一种常见的胃肠道疾病，发病率约占全球成年人口的10%～20%[1]。1%～3%的轻度症状患者在1年内出现严重症状或并发症，如急性胆管炎、急性胆囊炎、黄疸和胰腺炎[2]。腹腔镜胆囊切除术推荐用于有症状的胆结石患者[2]。研究显示，胆囊切除术后长期腹部症状的比例高达40%,患者出现腹泻、胀气、恶心、呕吐或腹痛等症状[3]。AKYUZ等[4]研究指出，胆囊切除术会增加胃食管反流病(gastroesophageal reflux disease, GERD)的发生率。以往的研究均来自观察性研究，容易被混杂因素所干扰。孟德尔随机化(mendelian randomization, MR)是一种遗传流行病学研究的统计方法，用单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)作为工具变量(instrumental variable, IV)来推断暴露与结局之间的因果关系，可以避免传统流行病学研究中受混杂因素和反向因果关系的影响[5]。本研究基于全基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)数据，用双样本MR法探究胆石症及胆囊切除术与GERD之间潜在的因果关系。

一、材料与方法

1 数据来源

本研究基于GWAS数据中的SNP进行MR分析，胆石症的GWAS数据源自Finngen数据库，胆囊切除术和GERD的GWAS统计数据源自IEU Open GWAS数据库。

2 研究方法

MR分析用SNP作为IV,MR研究的有效性基于以下3个核心假设[6]:①相关性假设：IV与暴露密切相关；②独立性假设，IV与任何可能介导从暴露到结果的混杂因素无关；③排他性假设，IV只可能通过暴露影响结果，和结局没有直接关系。首先设置筛选暴露因素的SNPs的P值<5×10-8,设置r2<0.001,kB=1.0×104去除连锁不平衡，得到符合条件的SNPs。然后，在结局GERD的GWAS数据集中查询上述筛选到的SNPs所对应的信息。将暴露的SNPs与结局的SNPs协调，以排除回文序列SNPs。

在PhenoScanner数据库中逐一查询每个SNP所对应的表型，排除与混杂因素和结局GERD相关的SNPs, 并计算F统计量(F-statistic)以评估遗传变异与暴露之间的相关性强弱。通常F≥10可以满足第1个MR假设，并且不会受到弱IV偏倚的影响。计算公式[7]为F=β2/SE2。其中，β为SNPs对应暴露的效应值，SE为β对应的标准误。

2.1 因果关系的计算

首先用孟德尔随机化多效性残差和异常值(mendelian randomization pleiotropy residual sum and outlier, MR-PRESSO)方法来检测是否出现离群值，如有离群值，则去除离群值之后再进行MR分析和敏感性分析[8-9]。本研究用逆方差加权法(inverse-variance weighted, IVW)作为主要的统计分析方法，同时用了随机效应IVW方法，该方法允许SNPs存在异质性。为保证MR结果的可靠性，本研究还用了MR-Egger、加权中位数法(weighted median)、简单模式法(simple mode)和加权众数法(weighted mode)4种统计分析方法。

2.2 敏感性分析

本研究用Cochran’sQ进行异质性检验，评估遗传变异的异质性。如果P<0.05表明存在异质性，用随机效应IVW MR分析。用MR Egger intercept检验来分析水平多效性，该假设检验的零假设为截距项等于0,即不存在多效性，拒绝原假设则表明IV对结局之间存在多效性。即使在选择IV的过程中用了多种方法满足假设，仍有可能存在一些对结局有风险的IV,用留一法(leave-one-out)分析来验证MR分析结果的稳定性，通过将每一个IV进行逐个剔除，计算剩下的IV所产生的效应值并进行分析。无论删除哪个SNP,如果对结果没有根本影响，表明结果是稳健的。

3 统计学处理

用R4.3.1中的TwoSampleMR和MR-PRESSO软件包进行统计分析。所有的统计学检验均为双侧检验。统计结果用比值比(odds ratio, OR)和95%置信区间(confidence interval, CI)表示。

二、结果

1 IV筛选结果

本研究所用的暴露因素和结局的GWAS数据信息见表1。根据筛选条件，在胆石症和胆囊切除术2种暴露因素的GWAS数据集中提取出SNPs, 计算SNPs的F统计量均大于10,说明不存在弱IV。最后，胆石症和胆囊切除术分别纳入21和33个SNPs作为IV。

表1暴露因素或结局的全基因组关联研究(GWAS)数据

2 胆石症和胆囊切除术对GERD的因果效应

筛选出SNPs后，在运行MR分析方法之前，先用MR-PRESSO检测离群值，胆石症的SNP不存在离群值，胆囊切除术的SNP存在2个离群值，即P<0.05的SNP,剔除离群值，然后进行MR分析，结果见表2。

IVW主要效应估计结果均为P<0.01,表明胆石症和胆囊切除术与GERD的发生之间有明确的因果关系，胆石症和胆囊切除术能促进GERD的发生风险。MR-Egger、weighted median、simple mode、weighted mode 4种方法作为IVW的补充方法，分析结果与IVW方法的趋势一致，即OR值均大于1,说明分析结果稳定。

3 敏感性分析

剔除离群值后进行异质性检验和水平多效性检验，Cochran’sQ异质性检验结果显示，胆石症存在异质性(P<0.05),胆囊切除术无明显异质性(P>0.05)。MR-Egger intercept多效性分析显示，胆石症和胆囊切除术对结局GERD的影响均P>0.05,说明未检测到水平多效性，表示暴露因素的IV并不显著通过暴露以外的途径影响结局。用留一法验证每个SNP位点对总体因果关系的影响，如图1所示，每个点代表1个SNP,均位于0的右侧，表明系统地去除单个SNP并重复MR分析时，都不会对因果关系产生显著影响，说明结果的稳健性。

表2胆石症和胆囊切除术对胃食管反流病(GERD)的因果关系分析

图1胆石症和胆囊切除术与GERD因果关系的留一法分析

三、讨论

本研究用胆石症、胆囊切除术和GERD的GWAS数据库，通过两样本MR方法探讨胆石症和胆囊切除术与GERD之间的因果关系。在本研究中用MR-PRESSO剔除离群值，多种MR分析方法结果显示，胆石症和胆囊切除术会增加GERD的发生风险。水平多效性检验未发现统计学差异，留一法检验未发现任何SNP对结果有显著影响。

既往研究关于胆结石和胆囊切除术后的患者发生GERD的风险尚有争议。一项纳入20例胆结石患者和20例健康受试者的研究表明，胆结石患者的胃食管反流发生率达75%,明显高于健康受试者的15%,这说明胆结石患者可能存在胃肠道功能缺陷[10]。多项研究表明，胆囊切除术后可能会加重胃食管反流[11-14],但胆囊切除术诱发胃食管反流的机制尚不明确，可能与胆囊切除术后胆囊的储液功能丧失、胃动力受损、食管括约肌功能降低、十二指肠胃反流或幽门螺杆菌感染率增加等多种过程有关[15-17]。一项回顾性研究评估了918例接受过上消化道内窥镜检查的患者，结果发现，胆囊切除术后的患者比未接受胆囊切除术的对照组更容易患糜烂性食管炎和十二指肠胃反流[13]。相反，另一项研究显示，胆囊切除术不会导致反流症状的增加[18]。但是这些研究纳入的样本量都较少，且多为观察性研究，容易受混杂因素的影响，无法建立直接的因果性关联。本研究用两样本MR方法，通过遗传变异的随机分配来实现随机化处理，控制混杂因素的干扰，结果发现，胆结石和胆囊切除术均具有升高GERD的风险，而且胆囊切除术导致GERD的风险更高，提示在临床实践中应更谨慎地选择胆囊切除术。

本研究提示：在胆石症或胆囊切除术后的人群中GERD的发生风险是显著升高的，这说明对胆石症保守治疗和手术治疗的患者进行胃食管反流的预防和评估是必要的。

参考文献:

[9] 张露,郭娜,郭鸿,等.胃食管反流病与慢性阻塞性肺疾病:两样本孟德尔随机化研究[J].中国临床药理学杂志,2024,40(3):440—443.

基金资助:北京市教委科研计划基金资助项目(KM202010025017); 广州市科

文章来源:孙阿宁,余克富,吴琼,等.胆石症及胆囊切除术与胃食管反流病因果关系的相关性研究[J].中国临床药理学杂志,2024,40(21):3163-3166.