基因预测的25-羟基维生素D（25-hydroxyvitamin D）水平对甲状腺功能减退症（hypothyroidism）的影响：一项两样本孟德尔随机化（two-sample Mendelian randomization）研究

《BioMed Research International》：Genetically Predicted 25-Hydroxyvitamin D Levels on Hypothyroidism: A Two-Sample Mendelian Randomization

　　

背景：25-羟基维生素D（25-hydroxyvitamin D）水平的改变与甲状腺疾病风险相关。本研究采用孟德尔随机化（Mendelian randomization，MR）来推断25-羟基维生素D与甲状腺功能减退症（hypothyroidism）之间可能的因果关联。方法：研究人员利用欧洲人群全基因组关联研究（genome-wide association study，GWAS）的汇总统计数据开展两样本MR，以推断基因控制的25-羟基维生素D水平对甲状腺功能减退症、桥本甲状腺炎（Hashimoto′s thyroiditis）以及甲状腺疾病生化参数风险的因果性；逆方差加权（inverse-variance-weighted，IVW）法被用作计算所有SNP（single-nucleotide polymorphism，单核苷酸多态性）组合放应的主要方法，其他方法被用于评估结果的稳定性和可靠性，并开展了全面的敏感性分析以确保MR分析的主要假设均未被违反。结果：IVW分析结果显示，较高的25-羟基维生素D水平与较低的甲状腺功能减退症风险之间存在显著的因果关联（beta = ?0.197，95% CI [?0.301，?0.093]；SE = 0.053，Pbeta= 2.256 × 10?4），且与游离T4（free T4，fT4）水平升高相关（beta = 0.204，95% CI [0.094，0.305]；SE = 0.056，Pbeta= 3.0506 × 10?4）。另一方面，未确定较高的25-羟基维生素D水平与桥本甲状腺炎（beta = ?0.047，95% CI [?0.245，0.151]，p = 0.641）以及TSH（thyroid-stimulating hormone，促甲状腺激素）水平（IVW法：beta = -0.030，SE = 0.034，95% CI [-0.097，0.038]；P = 0.392）有显著因果性。结论：这项两样本MR研究结果提供了证据，支持25-羟基维生素D补充有可能降低甲状腺功能减退症风险的潜力。

该研究论文发表于《BioMed Research International》。目前观察性研究虽提示25-羟基维生素D（25-hydroxyvitamin D）水平与甲状腺功能减退症（hypothyroidism）、促甲状腺激素（TSH，thyroid-stimulating hormone）水平等相关，但存在混杂偏倚与反向因果等局限，且随机对照试验（RCT，randomized clinical trial）在维生素D与甲状腺结局方面数据有限，既往RCT样本量小、人群非欧洲裔，结论争议较大；而欧洲碘充足人群中甲状腺功能减退症最常见病因为桥本甲状腺炎（Hashimoto′s thyroiditis，一种自身免疫性甲状腺炎及自身免疫甲状腺疾病AITD，autoimmune thyroid disease），但25-羟基维生素D与甲状腺功能减退症、桥本甲状腺炎、游离T4（fT4，free T4）、TSH之间的因果关联尚未明确。为此，研究人员开展两样本孟德尔随机化（two-sample Mendelian randomization，MR）研究，利用欧洲人群大型GWAS（genome-wide association study，全基因组关联研究）汇总统计数据作为工具变量（IV，instrumental variable）来推断基因预测的25-羟基维生素D水平对甲状腺功能减退症、桥本甲状腺炎、fT4、TSH的因果效应；最终发现较高基因预测25-羟基维生素D水平可显著降低甲状腺功能减退症风险并提升fT4水平，但与桥本甲状腺炎及TSH无显著因果关联。该结果从遗传学角度支持了25-羟基维生素D补充在降低甲状腺功能减退症风险方面的潜在作用，对公共卫生层面筛查与纠正维生素D缺乏具重要意义。

研究人员所用主要关键技术方法如下：暴露为血清25-羟基维生素D水平，结局为甲状腺功能减退症（GWAS ID GCST90204167，病例51194例、对照443383例，欧洲人群）、桥本甲状腺炎（GCST90018855，病例15654例、对照379986例，欧洲人群）、fT4（Thyroid Omics Consortium phs000930，N=49269，欧洲人群）、TSH（同联盟phs000930，N=54288，欧洲人群），暴露数据来自GWAS catalog GCST90000616（N=417580，欧洲人群）；筛选全基因组显著（p < 5×10^?8）SNP并clumping独立（r²≤ 0.001，窗口10 000 kb），harmonize对齐等位，剔除弱工具（F统计量<10）、HLA区SNP、水平多效性SNP（Phenoscanner V2检索）、回文SNP；主要因果估计用逆方差加权（IVW，inverse-variance-weighted），辅以MR–Egger、加权中位数（weighted median）、加权众数（weighted mode）、MR-PRESSO（Mendelian Randomization Pleiotropy Residual Sum and Outlier）、penalized IVW、robust IVW、MR Lasso、MR-cML、debiased IVW、简单中位数、简单众数、penalized MR–Egger、penalized加权中位数、penalized robust IVW、模式基估计（MBE，mode-based estimation）等；Bonferroni校正显著性阈值0.0125（0.05/4结局）；异质性用Cochran′s Q及I²、Rucker′s Q检验，水平多效性用MR–Egger截距检验，敏感性分析含MR-PRESSO离群去除、Cook距离诊断、leave-one-out、单SNP分析、漏斗图；全部用R软件4.3.1及TwoSampleMR、MendelianRandomization、MRPRESSO、mr.raps包完成。

1. 3.
   Results（结果）
   3.1 The Causal Relationship Between 25-Hydroxyvitamin D Levels and Hypothyroidism（25-羟基维生素D水平与甲状腺功能减退症的因果关联）：初始harmonize后得90个SNP，剔除1个HLA区SNP剩89个（均F>10）；初IVW示beta = ?0.131（95% CI [?0.245，?0.017]，P_beta=0.023）但有异质性（IVW Q-p=2.216×10^?8，MR–Egger Q-p=1.56×10^?8），无多效性（MR–Egger截距p=0.826）；经MR-PRESSO、leave-one-out、Cook距离逐步剔除2、2、8个离群/影响SNP后剩77个SNP，再次IVW显示显著因果：beta = ?0.197（95% CI [?0.301，?0.093]，SE=0.053，P_beta=2.256×10^?4），且无异质性（IVW Q-p=0.499，MR–Egger Q-p=0.515）、无多效性（截距p=0.229）；加权中位数（beta=?0.214，P=9.937×10^?3）、加权众数（beta=?0.266，P=0.011）、MR–Egger（beta=?0.319，P=0.006）等均显著且方向一致，证实基因预测较高25-羟基维生素D水平降低甲状腺功能减退症风险。

3.2 The Causal Relationship Between 25-Hydroxyvitamin D Levels and Hashimoto′s Thyroiditis（25-羟基维生素D水平与桥本甲状腺炎的因果关联）：harmonize后88个SNP剔除1个HLA区剩87个，初IVW无显著因果（beta=?0.047，95% CI [?0.245，0.151]，P_beta=0.641），无异多效性（截距p=0.331）但有异质性（IVW Q-p=0.023，MR–Egger Q-p=0.024）；Cook距离剔除6个SNP后剩81个，IVW及其他MR方法均不显著（所有P_beta>0.0125），且后续无多效性（截距p=0.366）、无显著异质性（IVW Q-p=0.103，MR–Egger Q-p=0.102），表明基因预测25-羟基维生素D水平与桥本甲状腺炎风险无因果关联。

3.3 The Causal Relationship Between 25-Hydroxyvitamin D Levels and fT4（25-羟基维生素D水平与游离T4的因果关联）：harmonize后84个SNP初IVW无显著（beta=0.012，95% CI [?0.094，0.118]，P_beta=0.821），无多效性（截距p=0.414）但有强异质性（IVW Q-p=1.156×10^?11，MR–Egger Q-p=1.199×10^?11）；依次用MR-PRESSO剔除2个、Cook距离剔除11个、leave-one-out剔除1个SNP后剩70个，IVW显示显著正向因果：beta=0.204（95% CI [0.094，0.305]，SE=0.056，P_beta=3.0506×10^?4），且无异质性（IVW Q-p=0.073，MR–Egger Q-p=0.064）、无多效性（截距p=0.735）；加权中位数亦显著（beta=0.223，95% CI [0.067，0.379]，P=0.005），其余方法方向一致，证实基因预测较高25-羟基维生素D水平提升fT4水平。

3.4 The Causal Relationship Between 25-Hydroxyvitamin D Levels and TSH（25-羟基维生素D水平与促甲状腺激素的因果关联）：harmonize后84个SNP剔除1个Phenoscanner多效性SNP及MR-PRESSO检出1个离群SNP后剩82个；各种MR方法（IVW：beta=?0.030，SE=0.034，95% CI [?0.097，0.038]，P=0.392）均不显著（所有P_beta>0.0125），且无多效性（MR–Egger截距p=0.931）、无显著异质性（IVW Q-p=0.260，MR–Egger Q-p=0.236），表明基因预测25-羟基维生素D水平与TSH无因果关联。

讨论部分总结：本研究首次用全面的两样本MR框架（多工具细化、多稳健估计量）证明基因预测较低25-羟基维生素D水平与甲状腺功能减退症风险增高及fT4水平降低有显著因果关联，这与部分观察性研究一致；但未发现与桥本甲状腺炎及TSH的因果关联，提示25-羟基维生素D缺乏的因果作用可能更多指向非自身免疫病因的甲状腺功能减退症（如碘缺乏相关），因为在碘充足欧洲人群中桥本甲状腺炎虽是甲状腺功能减退症主因，但两者遗传因果并不连通，未来需研究25-羟基维生素D与碘缺乏的因果关联；机制上25-羟基维生素D受体（VDR，25-hydroxyvitamin D receptor）与核甲状腺激素受体相似，25-羟基维生素D可调节垂体TSH分泌，并具有免疫调节（抑制抗原提呈、Th1偏移、B细胞活化等）作用，这可能解释其对甲状腺功能的非自身免疫路径影响；临床层面结果支持25-羟基维生素D补充可能降低甲状腺功能减退症风险，可为公共卫生层面筛查与纠正维生素D缺乏提供依据；研究优势在于大样本欧洲GWAS数据源、MR减少混杂与反向因果、全面敏感性分析控偏倚；局限在于数据源于欧洲人群致外推受限，原GWAS可能存在人群分层等残余偏倚，需谨慎解释。结论部分翻译：综上，本研究利用遗传变异作为工具变量，提供了较低维生素D水平与较高甲状腺功能减退症风险及较低fT4水平之间可能因果关联的证据，这些发现可用于未来人群层面预防与管理甲状腺功能减退症的策略制定。