综述:全蛋白质组孟德尔随机化研究血浆蛋白与乳腺炎的关联及中药潜在候选药物预测

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Clinical Traditional Medicine and Pharmacology

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  本文通过孟德尔随机化(MR)研究血浆蛋白与乳腺炎风险的关系,发现 99 种血浆蛋白与之有关,其中 16 种得到验证,如 Toll 样受体 3(TLR3)有保护作用,CD59 增加患病风险。还预测了 24 种中药的治疗潜力,为乳腺炎研究提供新思路。

  

1. 引言


乳腺炎是乳腺组织的炎症性疾病,可分为哺乳期和非哺乳期乳腺炎。传统中医(TCM)将其分类并采用多种治疗手段,但现有治疗存在局限。血液中的蛋白质可作为潜在生物标志物,但以往观察性研究中,部分血浆蛋白与乳腺炎风险的关联证据不一致。孟德尔随机化(MR)利用遗传变异作为工具变量评估因果关系,可减少反向因果和混杂因素的影响。本研究借助 MR 分析血浆蛋白与乳腺炎风险的因果关联,探索中医治疗乳腺炎的机制。

2. 方法


  • 研究设计:采用两样本 MR 方法,利用全基因组关联研究(GWAS)数据估计血浆蛋白与乳腺炎的因果关联,并进行敏感性分析和生物信息学分析。MR 分析的遗传变异需满足与暴露显著关联、仅通过暴露影响结果、独立于混杂因素三个假设。
  • 数据来源:血浆蛋白的蛋白质数量性状位点(pQTL)数据来自 UK Biobank - PPP 数据库和 deCODE pQTL 数据集。乳腺炎的 GWAS 汇总统计数据来自 FinnGen 数据库,诊断标准依据 ICD - 10、ICD - 9 和 ICD - 8 代码。
  • IV 选择:选择与血浆蛋白水平在全基因组范围内显著关联(P < 5×10??)的遗传变异作为 IV,排除不在相应蛋白质编码区域 ±1 Mb 范围内的变异,以及存在连锁不平衡(LD)的单核苷酸多态性(SNPs)。计算 F 统计量评估弱工具变量偏差,最终选取 6229 个遗传变异作为 1971 种蛋白质的工具变量,后续分析保留 5770 个变异用于 1937 种蛋白质。
  • 统计分析:主要采用逆方差加权(IVW)法计算 Wald 比值进行加权估计。通过 Cochran's Q 检验评估 IVs 的异质性,根据异质性结果选择随机效应模型或固定效应模型。利用 Benjamin - Hochberg(BH)法调整错误发现率(FDR),FDR 校正 P 值 <0.05 为有显著相关性,FDR 校正 P 值> 0.05 但 P 值 < 0.05 为有提示性关联。采用 MR - Egger 回归法、加权中位数法和最大似然法进行敏感性分析。所有统计分析使用 R 软件的 “Mendelian Randomization” 和 “TwoSampleMR” 包。
  • 分析潜在中药:基于 TCMID 数据库筛选靶向蛋白的中药成分和中药,保留可信度值 > 0.7 的相互作用,通过与文献中临床批准的乳腺炎治疗方法交叉验证,确定关键干预草药,并记录相关信息。
  • GO 富集分析:应用 GO 富集分析评估与乳腺炎发病风险相关的血浆蛋白在生物过程(BP)、细胞成分(CC)和分子功能(MF)方面的显著富集情况,使用 R 软件 clusterProfiler 包中的 enrichGO 函数,并采用 Benjamini - Hochberg 法调整结果。

3. 结果


  • 孟德尔随机化研究和网络药理学分析结果:所用蛋白质的 F 统计量均大于 10,提示弱工具偏差可能性较小。IVW 法的主要 MR 结果显示,经 FDR 校正后,无血浆蛋白与乳腺炎风险有统计学显著关联,但 99 种血浆蛋白有提示性关联,其中 45 种呈负相关,55 种呈正相关。重新选择工具变量后,16 种血浆蛋白的关联在另一个数据集仍显著,且多种 MR 方法结果一致。TLR3 与乳腺炎风险的负关联最显著,CD59 与风险增加相关。
  • GO 富集结果:对 99 种与乳腺炎风险有提示性关联的血浆蛋白进行 GO 富集分析,发现其基因涉及 32 个 GO 项目,主要影响炎症和免疫相关通路。TLR3 主要参与白细胞介导的免疫、炎症反应调节等通路;氨基肽酶 N 主要参与细胞膜外侧等 CC 通路;CD59 参与补体激活等免疫相关通路。
  • 中药潜在候选药物预测:基于 TCMID 数据库,确定了 24 种靶向 11 种蛋白质的中药。鹿茸(Lurong)靶向蛋白最多,柴胡(Chaihu)靶向 3 种蛋白。针对 TLR3 蛋白,发现 42 种生物活性植物化学物质,薏苡仁(Yiyiren)、栀子(Zhizi)、党参(Dangshen)和茯苓(Fuling)中的化合物与之相互作用,党参还可能是 CD59 蛋白的潜在候选中药。

4. 讨论


本研究首次利用 MR 方法探索血浆蛋白与乳腺炎风险的关联,确定了 16 种相关血浆蛋白,富集分析表明炎症和白细胞介导的免疫在乳腺炎发病机制中起关键作用,可能受 TLR3 调节。

  • TLR3 与乳腺炎:TLR3 识别双链 RNA,在免疫和上皮细胞中表达,包括乳腺细胞。现有研究提示其参与乳腺炎免疫反应,但具体机制未完全明确,需进一步研究确认其关联及靶向治疗潜力。
  • CD59 与乳腺炎:CD59 调节补体系统,保护细胞免受补体介导的裂解。本研究中其与乳腺炎的正相关表明补体调节平衡可能被破坏,细胞内 CD59 可能调节免疫反应,但具体机制有待研究。
  • 氨基肽酶 N 与乳腺炎:氨基肽酶 N 广泛分布,在免疫反应中有多种功能,可调节促炎细胞因子,但与乳腺炎风险的关系尚不明确,需进一步研究。
  • 中药治疗乳腺炎:研究比较了中药活性成分与靶向蛋白的关系,发现多种中药如蒲公英(Pugongying)、白芍(Baishao)等可能对乳腺炎有治疗作用,其作用机制包括调节信号通路、影响微生物群等。临床中根据中医证型应用中药方剂治疗乳腺炎,为其疗效提供了实践依据。
  • 研究的优势与局限:本研究采用全蛋白质组 MR 分析,样本量大、覆盖广,减少了偏倚,且多种方法验证结果。但研究对象均为欧洲血统,可能限制结论的普适性;FDR 校正后无显著关联,需更大队列和 GWAS 验证;无法排除多效性的影响。

5. 结论


本研究支持 CD59 和 TLR3 与乳腺炎风险改变的提示性关联,基于这些靶点,柴胡、白芍、薏苡仁等 17 种中药可能对乳腺炎有治疗作用,需进一步研究确认关联并探索潜在生物学机制。

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