血浆蛋白与炎症性肠病风险的孟德尔随机化研究：揭示因果关联与治疗新靶点

本综述采用两样本孟德尔随机化（MR）方法，首次系统评估了3282种血浆蛋白与炎症性肠病（IBD）及其亚型（克罗恩病CD和溃疡性结肠炎UC）的遗传因果关联。研究确定了5个关键蛋白（BAND7、IL1RL1、IL18R1、ADH1B、FCGR1A）的因果作用，揭示了先天免疫和代谢通路在IBD发病中的核心机制，为靶向治疗开发提供了高水平遗传学证据。

　　

1. 引言

炎症性肠病（IBD）是一种慢性复发性炎症性疾病，主要包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD）。随着疾病病程延长，IBD会发展为多种并发症，严重影响患者生活质量和预后，已成为全球重大健康问题之一。IBD发病机制涉及遗传因素与环境因素的复杂相互作用，流行病学报告显示西方工业化国家IBD发病率呈持续上升趋势。

人类血液作为易于获取的生物样本，其无细胞成分——血浆含有来自组织、器官和全身循环的多种蛋白质。这些血浆蛋白在信号转导、运输、生长调节和宿主防御等关键生物学功能中发挥重要作用，同时反映了循环系统及相关组织的功能状态。在IBD特定背景下，实验性UC模型证明CXCR2/ELR⁺⁺ CXC趋化因子轴上调，促进中性粒细胞依赖性组织损伤，同时诱导的生长因子（TGFβ、PDGF、VEGF）促进黏膜愈合和上皮再生。

随机对照试验（RCT）是传统流行病学研究中推断因果关系的金标准，但由于试验设计和实施的严格条件以及医学伦理问题，往往难以直接探索生物标志物与疾病间的因果关系。孟德尔随机化（MR）作为一种遗传流行病学方法，利用受精过程中遗传变异的自然随机分配，模拟RCT中的随机分配，通过遗传变异作为工具变量（IV）来推断暴露与结局之间的因果关系。对于IBD这类具有长潜伏期和复杂病因的慢性疾病，MR提供了独特的机会来研究因果风险因素和生物标志物，而不会受到反向因果关系或生活方式因素混杂的偏倚影响。

2. 材料与方法

2.1. 研究设计

本研究采用两样本MR方法，全面评估3282种人类血浆蛋白对IBD及其组织型（UC和CD）风险的因果效应。MR研究利用与暴露显著相关的遗传变异作为工具变量（IV），评估暴露与结局之间的因果关系。MR方法通过减少残余混杂和反向因果关系，改善了暴露-结局关系的因果推断。

2.2. 数据来源

3282种人类血浆蛋白的单核苷酸多态性（SNP）数据来自先前的大规模基因组关联研究（GWAS），涉及3301名欧洲血统个体。IBD及其组织型（UC和CD）的结局数据来自Wellcome Trust Sanger研究所进行的大规模GWAS统计，共纳入25，305名个体，并与已发表的汇总统计数据进行meta分析，总样本量达59，957名受试者。

2.3. 工具变量选择

为确保因果推断的有效性，对合格IV施加三个关键假设：IV必须与研究的暴露存在明确可量化的联系；IV不应与混杂变量相关；IV应仅通过研究的暴露影响结局。使用R软件设置全基因组显著性P值阈值筛选SNP作为IV，大多数蛋白质提取的显著SNP不足时，将阈值放宽至P < 1 × 10^-5以确保工具强度。

2.4. 统计分析

MR分析中评估暴露与结局因果关系的主要方法是逆方差加权（IVW）。使用比值比（OR）量化遗传工具驱动的暴露每单位变化结局的风险增量水平。为加强研究结果，采用MR-Egger和加权中位数方法作为补充方法。应用Cochran Q检验评估SNP间因果估计的异质性，并进行留一法敏感性分析评估单个SNP对整体MR估计的影响。

3. 结果

3.1. 工具变量选择

本研究使用3282种人类血浆蛋白的GWAS数据筛选IV。初步筛选后，发现4种不同类型的血浆蛋白与IBD存在潜在因果关系。对于IBD的两种亚型，确定了2种可能与疾病风险相关的血浆蛋白类型。所有IV的F统计量均显著大于10，表明没有弱工具偏倚的证据。

3.2. 血浆蛋白类型与IBD及其亚型风险的因果关系

经过Bonferroni校正后，影响IBD及其组织型（UC和CD）的血浆蛋白P值低于Bonferroni阈值。IVW分析结果显示，4种蛋白类型在IBD风险中具有潜在作用：红细胞带7整合膜蛋白（OR = 0.84，95% CI = 0.77–0.90）、白细胞介素-1受体样1（IL1RL1；OR = 1.07，1.04–1.10）、白细胞介素-18受体1（IL18R1；OR = 1.08，1.04–1.12）和酒精脱氢酶1B（ADH1B；OR = 0.85，0.79–0.91）。

亚型分析显示，红细胞带7整合膜蛋白（OR = 0.82，0.76–0.90）和IL1RL1（OR = 1.10，1.05–1.14）与CD特异性相关，而UC风险与ADH1B（OR = 0.85，0.78–0.91）和高亲和力免疫球蛋白γ Fc受体I（FCGR1A；OR = 0.82，0.75–0.90）相关。

3.3. 统计分析结果

Cochran Q检验和留一法结果显示，3个SNP（rs1420106、rs1420091、rs6770670）对结果有较大影响。使用MR-Egger和加权中位数方法的敏感性分析发现，IVW中显著的所有血浆蛋白类型在两种方法中仍然显著，并且对IBD及其组织型的影响趋势相同。使用MR-PRESSO方法排除导致水平多效性的异常IV后，未发现红细胞带7整合膜蛋白与CD之间的关联。

反向分析结果显示，在先前确定的8种蛋白类型中，未发现IBD及其亚型之间的因果关系。

4. 讨论

这项MR分析确定了遗传易感性对4种血浆蛋白类型在IBD发展中的影响的实质性证据。组织型MR分析表明，克罗恩病和溃疡性结肠炎中2种不同的蛋白类型与疾病风险相关。本研究首次采用MR方法研究血浆蛋白类型与IBD及其常见组织型状态之间的相关性，该方法减轻了观察性研究中固有的某些偏倚，并可能提供数据来证实因果关系。

除了上述白细胞介素-1（IL-1）受体家族蛋白外，还确定了3种与IBD及其组织型风险降低相关的血浆蛋白类型。既往研究表明，IL-1受体家族蛋白在调节免疫反应和炎症中起关键作用，在IBD、CD和UC的发病机制中至关重要。

IL1RL1通过IL-33激活Th2细胞，导致IL-5和IL-13等细胞因子产生，从而加剧炎症。这种Th2偏向反应在UC中尤其显著，其中黏膜完整性常常受损，导致疾病特征性慢性炎症。IL18R1激活导致下游信号传导，可能加剧炎症反应，尤其在以Th1反应为主的CD中。CD中IL-18的存在与疾病活动度相关，表明其作为疾病严重程度生物标志物的潜力。

研究结果与既往研究略有不同：仅发现IL1RL1在IBD和CD中的作用，在UC中不显著；仅发现IL18R1在IBD中的作用，亚型分析中无显著相关性；除IL1RL1和IL18R1外，未发现其他IL-1受体家族蛋白与IBD或其组织型相关。这些发现突出了IL1RL1和IL18R1不仅作为疾病机制指标，而且作为特定IBD亚群候选生物标志物和潜在治疗靶点的潜力。

红细胞带7整合膜蛋白（BAND7）是band 7蛋白家族成员，在维持细胞膜完整性和功能方面起关键作用。IBD患者常出现贫血，归因于慢性炎症和吸收不良。贫血可能导致红细胞形态和膜特性改变。BAND7水平与IBD和CD风险呈负相关，这一保护性关联表明BAND7可作为反映IBD患者红细胞健康或恢复力的潜在生物标志物。

酒精脱氢酶1B（ADH1B）参与乙醇和其他醇类代谢。ADH1B可能通过酒精代谢、炎症反应调节和与肠道微生物组相互作用影响IBD风险和进展。较高ADH1B活性通过快速清除乙醇，可能有助于维持更健康的微生物平衡，从而对IBD发展产生保护作用。

高亲和力免疫球蛋白γ Fc受体I（FcγRI/CD64）是与IgG抗体Fc区结合的重要受体。在IBD中，免疫系统失衡导致慢性炎症。研究表明FcγRI促进IgG包被抗原的吞噬作用，有助于调节局部炎症反应。研究发现FcγRI仅对UC具有保护作用，这一特异性保护效应突出了Fcγ受体生物学的复杂性。

4.1. 研究优势

本研究有两个主要优势：MR分析主要基于GWAS数据的再利用，允许重新分析现有GWAS数据以探索血浆蛋白类型与IBD及其组织型之间的潜在因果关系；本研究首次使用MR方法研究血浆蛋白类型与IBD及其常见组织型之间的潜在因果关系。

4.2. 研究局限性

本研究有几个局限性：不同分析方法间显著性存在差异，加权和简单模式中更多分析不显著；CD和UC的亚型特异性分析样本量较小，统计效能降低；MR方法仅关注遗传关联，IBD是多因素疾病，环境因素起重要作用；本研究仅从遗传角度使用SNP作为IV分析关联，更深入探索仍有待进行；研究限于欧洲血统人群，降低了人口偏倚可能性，但限制了MR结果对其他人群的普适性。

5. 结论

总之，通过全面MR研究设计，发现了支持5种血浆蛋白类型与IBD及其常见组织型之间因果关联的遗传证据。这些研究结果为了解循环血浆蛋白亚型与IBD风险之间的复杂相互作用提供了宝贵见解，可为研究人员合作更好地监测和筛查IBD以及制定个性化医疗策略提供信息。