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【编辑推荐】为解析胃肠道疾病与心脏瓣膜病(VHD)共病机制,研究人员基于全基因组数据,运用 LDSC、PLACO 及孟德尔随机化(MR)等方法,发现两者存在显著遗传相关性(如 GERD:rg=0.211),鉴定出 15 个多效性位点、64 个基因及肠道微生物(如 Butyricicoccus)的因果作用,为跨学科诊疗提供新方向。
心脏是人体的 “泵血中枢”,心脏瓣膜的健康直接影响血液循环,而胃肠道作为人体的 “消化工厂”,其功能紊乱也会牵一发而动全身。近年来,越来越多临床观察发现,胃肠道疾病(如胃食管反流病、炎症性肠病等)与心脏瓣膜病(valvular heart disease, VHD)常相伴出现,但二者看似独立的生理系统为何会产生共病现象,一直是医学领域的未解之谜。传统研究多聚焦于单一疾病的病理机制,对跨系统共病的遗传学基础和分子互作机制缺乏深入探讨。在此背景下,中国医学科学院阜外医院等机构的研究团队开展了一项全基因组多效性研究,试图从基因和微生物层面揭示胃肠道疾病与 VHD 的内在联系,相关成果发表在《npj Cardiovascular Health》。
为了探究胃肠道疾病与 VHD 的遗传关联,研究团队整合了多项大型全基因组关联研究(GWAS)数据,包括英国生物银行(UK Biobank)的胃食管反流病(GERD)、肠易激综合征(IBS)、消化性溃疡(PUD)数据,以及欧洲人群的炎症性肠病(IBD)、克罗恩病(CD)、溃疡性结肠炎(UC)数据,VHD 数据则来自芬兰 FinnGen 项目。研究采用了三大关键技术方法:①利用连锁不平衡分数回归(LDSC)计算遗传相关性;②通过 PLACO 方法识别多效性位点,并结合 MAGMA 进行基因水平分析;③运用两样本孟德尔随机化(MR)分析肠道微生物与疾病的因果关系。
研究结果
遗传相关性分析揭示共病的基因组基础
通过 LDSC 分析发现,VHD 与多种胃肠道疾病存在显著正遗传相关性,其中 GERD(rg=0.211,P=5.41×10-12)、IBS(rg=0.227,P=1.16×10-11)和 PUD(rg=0.2104,P=1.06×10-6)的相关性最强,提示这些疾病可能共享部分遗传调控通路。
多效性位点1与基因的跨疾病调控网络
PLACO 分析鉴定出 15 个全基因组显著的多效性位点(P<5×10-8),涉及 64 个基因(如 PITX2、CSF2、HLA-C 等)。这些基因富集于免疫应答(如 MHC 区域基因)、炎症调控(如 STAT3)和发育通路(如 PITX2 与心脏发育相关)。例如,MHC 区域的 rs431722 位点与 UC-VHD 多效性密切相关(P=1.73×10-18),提示免疫失调可能是两者共病的核心机制。
肠道微生物23的因果效应:从菌群到心脏的潜在通路
孟德尔随机化分析发现,丁酸球菌属(Butyricicoccus)对 VHD 和 GERD 具有因果保护作用(β=-0.133,P=0.004;β=-0.1,P=0.005),其机制可能与短链脂肪酸(如丁酸)的抗炎和维护肠道屏障功能有关。此外,毛螺菌科(Lachnospiraceae)与 GERD 正相关,瘤胃球菌科(Ruminococcaceae)与 IBS、CD 等炎症性肠病相关,提示不同菌群通过调控肠道 - 心脏轴参与疾病进程。
研究结论与讨45论
本研究首次通过全基因组多效性分析,系统揭示了胃肠道疾病与 VHD 的遗传共享机制和微生物调控网络。遗传层面,两者共享的多效性基因主要富集于免疫炎症通路(如 MHC 区域基因参与抗原呈递)和发育通路(如 PITX2 影响心脏瓣膜形成),为 “肠 - 心轴” 的分子互作提供了遗传学证据。微生物层面,丁酸球菌等有益菌的保护作用提示,调节肠道菌群可能成为预防 VHD 的新策略。
研究的局限性在于缺乏纵向数据验证因果时序,且样本主要为欧洲人群,需在其他种族中进一步验证。尽管如此,该研究为跨学科诊疗提供了突破性视角:临床中对胃肠道疾病患者进行 VHD 风险筛查,或通过益生菌干预调节肠道菌群以降低心血管风险,有望成为未来精准医疗的重要方向。此外,研究鉴定的多效性基因(如 NOD2、AGER)可作为潜在药物靶点,为开发双疾病适应症药物奠定了基础。
这项研究不仅深化了对 “肠 - 心共病” 机制的理解,更推动了基因组学与微生物组学在心血管疾病预防中的应用,为复杂疾病的联合管理开辟了新路径。