《The Journal of Prevention of Alzheimer's Disease》：Can we identify people with Alzheimer’s disease from examination of the eye? A bidirectional Mendelian randomization (MR) study
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背景 阿尔茨海默病（AD）中的神经退行性变被认为是由β-淀粉样蛋白（amyloid-beta）和tau蛋白在脑血管和脑中的沉积驱动的。由于眼睛是中枢神经系统的延伸，本研究旨在确定眼部哪些神经血管和神经视网膜变化是由AD引起的，而非疾病的相关关联。
方法 研究人
背景 阿尔茨海默病（AD）中的神经退行性变被认为是由β-淀粉样蛋白（amyloid-beta）和tau蛋白在脑血管和脑中的沉积驱动的。由于眼睛是中枢神经系统的延伸，本研究旨在确定眼部哪些神经血管和神经视网膜变化是由AD引起的，而非疾病的相关关联。
方法 研究人员应用了双向两样本单变量和多变量孟德尔随机化（MR）方法。工具变量来自AD和以下眼部特征的全基因组关联研究（GWAS）：黄斑区OCT扫描的中央黄斑厚度（MT）、视网膜神经纤维层（mRNFL）、神经节细胞-内丛状层（mGCIPL）、外核层（ONL）、内节层（IS）和外节层（OS）的厚度测量；以及其他成像方法获得的视网膜小动脉迂曲度（AT）、小静脉迂曲度（VT）、小静脉宽度（VW）、分形维数（FD）、垂直杯盘比（VCDR）、视杯面积（OCA）和视盘面积（ODA）。
结果 有强证据表明，对AD的遗传易感性通过特异性地增加视网膜小动脉迂曲度（AT）（β = 0.007; 95%CI = 0.002, 0.011; p值 = 0.005）来影响视网膜血管，该结果基于英国生物银行（UK Biobank）参与者（n=52,798）。AD可能影响内视网膜的mRNFL（β = -0.047, 95%CI = -0.119, 0.023, p值 = 0.18）和mGCIPL（β = -0.061; 95%CI = -0.14, 0.025, p值 = 0.16）以及OS层（β = 0.044; 95%CI = -0.0001, 0.08; p值 = 0.05），但证据较弱。多变量MR分析表明，视盘面积与AD之间的因果关系（OR = 0.76; 95%CI = 0.62, 0.93, p值 = 0.009）可能由屈光不正介导。
结论 阿尔茨海默病的早期脑血管体征可能通过眼部检查被发现。需要进一步研究以确定眼部筛查痴呆症的临床应用价值。
阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是全球痴呆症的最常见类型，预计到2050年将影响1.528亿人，带来超过1.4万亿美元的年度医疗成本。尽管新疗法可延缓AD患者的认知衰退，但无法逆转病理改变，且可能伴有严重副作用。因此，识别疾病的早期体征至关重要。AD病理特征为细胞外β-淀粉样蛋白（amyloid-beta）沉积和细胞内过度磷酸化tau蛋白导致的神经原纤维缠结，且常累及脑血管。眼睛是中枢神经系统的延伸，视网膜和视神经作为CNS中可直接观察的部分，为AD早期检测提供了潜在窗口。既往观察性研究提示眼部变化与AD相关，但因混杂和反向因果而无法确定病因关系，且研究设计异质性导致结论偏倚。为此，研究人员开展了这项双向孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）研究，利用遗传变异作为工具变量，评估AD与多种眼部特征之间的因果方向，以明确哪些神经血管和神经视网膜变化直接由AD引起。
研究人员利用来自多个大规模全基因组关联研究（GWAS）的汇总数据，采用双向两样本单变量和多变量MR方法。主要AD GWAS来自Kunkle等（21,982例AD病例），其余眼部特征GWAS包括：黄斑区OCT扫描的中央黄斑厚度（MT）、视网膜神经纤维层（mRNFL）、神经节细胞-内丛状层（mGCIPL）、外核层（ONL）、内节层（IS）、外节层（OS）厚度；血管特征如视网膜小动脉迂曲度（AT）、小静脉迂曲度（VT）、小静脉宽度（VW）、分形维数（FD）；视盘形态如视盘面积（ODA）、视杯面积（OCA）、垂直杯盘比（VCDR）。样本队列主要源自英国生物银行（UK Biobank, n=52,798）及其他公开GWAS数据库，所有分析均基于欧洲裔人群。研究核心结论为：AD遗传易感性特异性地增加视网膜小动脉迂曲度，而对内视网膜神经退行性变的因果证据较弱；此外，视盘面积增大可降低AD风险，但该效应可能由屈光不正介导。这项研究发表在《The Journal of Prevention of Alzheimer's Disease》，为AD的早期眼部筛查提供了新证据。
关键技术方法概述：研究人员采用双向两样本孟德尔随机化（MR）分析，从Kunkle等（AD GWAS，21,982例病例）及多个眼部特征GWAS（包括Currant等，n=31,434；Springelkamp等，n=22,484；Jiang等，n=52,798）中提取遗传工具变量（F统计量>10）。单变量MR使用逆方差加权（IVW）回归作为主要方法，并通过MR-Egger、加权中位数、加权模式进行敏感性分析以检验水平多效性。多变量MR（MVMR）用于调整屈光不正（RE）和眼轴长度（AL）。遗传相关分析采用连锁不平衡分数回归（LDSC）。此外，利用其他三个AD GWAS（Lambert等、Jansen等、Bellenguez等）进行复制分析，并应用Steiger检验评估因果方向的有效性。
研究结果总结如下：
**3.1 AD导致视网膜小动脉迂曲度增加**
通过IVW回归，研究人员发现遗传易感性AD显著增加了视网膜小动脉迂曲度（AT）（β=0.007, 95%CI=0.002-0.011, p=0.005），该效应在敏感性分析（MR-Egger、加权中位数、加权模式）中方向一致，且无显著水平多效性（MR-Egger截距p=0.38）。反向MR分析显示AT不影响AD风险（OR=0.99, p=0.94）。AD对其他血管特征（VT、VW、FD）无显著因果效应。
**3.2 AD可能导致内视网膜神经退行性变，但证据较弱**
IVW回归未提供AD与mRNFL（β=-0.047, p=0.18）或mGCIPL（β=-0.061, p=0.16）厚度变薄之间的强统计证据；敏感性分析中加权中位数和加权模式显示显著关联（p=0.02），但存在高度异质性（Cochran’s Q显著）。Steiger过滤后，去除解释结局变异更大的工具变量，AD对内视网膜变薄的效应增强（mRNFL: β=-0.062, p=0.02; mGCIPL: β=-0.076, p=0.03），但研究人员指出Steiger结果需谨慎解释。AD对总黄斑厚度、ONL、IS层无显著影响，对OS层有弱增厚效应（β=0.044, p=0.05）。反向MR显示所有视网膜层厚度（mRNFL、mGCIPL、MT、ONL、IS、OS）均不影响AD风险。
**3.3 视盘面积（ODA）影响AD风险，但可能由屈光不正介导**
IVW回归显示ODA每增加一个标准差（SD），AD风险降低24%（OR=0.76, 95%CI=0.62-0.93, p=0.009），效应显著且无多效性证据。反向MR中AD对ODA无临床重要影响（β=-0.009, p=0.06）。多变量MR（MVMR）调整眼轴长度后效应仍独立，但调整屈光不正后效应衰减（IVW OR=0.67, p=0.21），且存在弱工具变量偏倚（F=4.92），表明ODA与AD的关系可能由屈光不正介导。AD对视杯面积和垂直杯盘比无显著因果效应。
**3.4 额外敏感性分析**
使用Lambert等（临床确诊AD）的GWAS复制结果与主分析一致；而基于Jansen等和Bellenguez等（含AD代理病例）的分析标准误更大且方向不一致。留一法分析显示APOE基因的rs429358变异（代表APOE ε4等位基因）是主要贡献因素；Bellenguez等的GWAS排除了APOE变异，导致相关效应减弱。
**3.5 眼部特征间的共享遗传效应**
LDSC分析显示mRNFL与mGCIPL（rg=0.51, p=6.0e-28）、ONL与IS层（rg=0.55, p=6.5e-18）存在中等遗传相关；视盘表型之间相关较高（rg=0.3-0.9, p<0.0001），但与内视网膜厚度无相关；血管表型中AT与VT正相关（rg=0.37），VW与FD负相关（rg=-0.51）。多数眼部特征非独立，需谨慎解释MR结果。
讨论部分总结：既往观察性研究报道AD与内视网膜变薄等关联，但本研究的MR分析因样本量大且统计力强，未能提供AD引起内视网膜神经退行性变的强证据，可能与UK Biobank参与者较年轻、OCT测量敏感性、内视网膜变薄非特异性等原因有关。AD导致视网膜小动脉迂曲度增加，可能反映淀粉样微血管病，提示早期脑血管变化可在眼部检测，具有潜在治疗监测价值。视盘面积与AD的负相关关系由屈光不正介导，可能与教育程度的多效性有关。局限性包括：GWAS调整了可遗传协变量，眼部特征间遗传相关未校正多重比较，Steiger检验适用性有限，UK Biobank样本偏健康年轻，图像衍生表型易受系统误差影响，且结果可能不适用于非欧洲裔人群。
结论翻译：总之，本研究提供了有力证据，表明对AD的遗传易感性导致视网膜小动脉迂曲度增加，很可能源于淀粉样微血管病；然而，AD与内视网膜神经退行性变之间的因果关系较弱。这些发现提示，AD的早期脑血管表现可能通过眼部检测发现，并有望在临床研究中作为监测疾病进展或治疗反应的生物标志物。
