《Behavioural Brain Research》：Decoding Anxiety: Plasma Lipids and Proteins as Causal Agents
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摘要焦虑障碍是一种严重的精神疾病，但其分子机制至今仍不甚明了。虽然观察性研究已将血液中的脂质和蛋白质与心理健康联系起来，但由于混淆因素和因果倒置的问题，难以得出确切的因果关系。在此，我们运用双样本孟德尔随机化方法，利用两个大规模的独立基因组关联研究数据集，系统地分析了179种血浆
摘要
焦虑障碍是一种严重的精神疾病，但其分子机制至今仍不甚明了。虽然观察性研究已将血液中的脂质和蛋白质与心理健康联系起来，但由于混淆因素和因果倒置的问题，难以得出确切的因果关系。在此，我们运用双样本孟德尔随机化方法，利用两个大规模的独立基因组关联研究数据集，系统地分析了179种血浆脂质和4,907种血浆蛋白质对焦虑障碍的因果影响。通过贝叶斯加权孟德尔随机化和孟德尔随机化稳健调整得分方法，我们对主要逆方差加权分析的结果进行了验证，以降低多效性的影响。同时，通过敏感性分析和反向孟德尔随机化来评估结果的稳健性和方向性。中介分析进一步探讨了蛋白质特征是否在脂质与焦虑之间的关联中起中介作用。研究结果表明，有三种脂质具有显著的因果效应，其中甾醇酯（27:1/20:5）在两个研究群体中均表现出保护作用。此外，还有31种蛋白质与焦虑存在显著因果关联。值得注意的是，甾醇酯（27:1/20:5）的保护作用部分是由SERPINA4和ICT1的表达上升所介导的，这两种蛋白也具有保护作用。我们的研究为血浆脂质组和蛋白质组在焦虑障碍中的因果作用提供了遗传学证据，并揭示了一条特定的脂质-蛋白质-焦虑通路，这一通路可能为寻找新的生物标志物和治疗靶点提供依据。这些结果凸显出整合多组学孟德尔随机化方法在解析精神疾病机制方面的价值。
引言
焦虑障碍是全球范围内最为常见的精神疾病之一，其终生患病率在5%到25%之间[1]。这类疾病的特征是过度且持续的担忧与恐惧，严重影响了患者的日常功能和生活质量。如此高的患病率凸显了焦虑障碍所带来的巨大公共卫生压力，因此需要持续开展研究，以阐明其复杂的发病机制并开发更有效的干预措施[2]。焦虑障碍的病因是多因素的，包括内分泌失调、免疫功能异常、神经炎症以及神经递质系统失衡等。目前，针对这些疾病的有效治疗靶点仍然缺乏[3]。
近年来，越来越多的研究表明，血浆中各种脂质的水平可能在精神疾病的发病和发展过程中起着重要作用，其中包括焦虑障碍[4]。有研究发现，患有重度抑郁症的青少年外周血中的溶血磷脂酰胆碱（LPC 18:0）等脂质指标存在明显异常[5]。此外，一项在荷兰家庭中进行的临床研究也表明，血浆中的磷脂酰胆碱和鞘磷脂浓度与抑郁和焦虑症状之间存在显著关联[6]。脂质水平还可能作为预测精神疾病的潜在生物标志物。例如，一项前瞻性多中心队列研究发现，老年抑郁症患者外周血中的二十二碳六烯酸和亚油酸水平存在显著变化，这表明它们可能具有预测抑郁症状的潜力[7]。
除了脂质水平之外，血浆中特定蛋白质的丰度也与精神疾病的发病机制密切相关。有临床研究显示，患有围产期情绪和焦虑障碍的患者，即便没有合并先兆子痫，其血浆中的NCAM1、NRCAM和NTRK3等特定蛋白质的表达水平也存在显著变化[8]。在一项大规模的多基因风险评分分析中，血浆C1酯酶抑制剂蛋白也被发现与神经质存在显著关联，而神经质则是焦虑和抑郁的共同风险因素[9]。然而，目前仍缺乏系统性的多组学研究来彻底阐明焦虑障碍的病理机制或寻找相应的治疗靶点。此外，大多数研究血浆特定脂质或蛋白质与焦虑障碍之间关联的研究都属于观察性研究。这种研究方法难以排除生活方式因素、共存疾病以及药物使用等潜在的混淆因素，还存在焦虑障碍本身可能导致生理生物标志物发生变化的因果倒置问题。因此，迫切需要采用方法学上更为严谨的研究来明确血浆脂质、血浆蛋白质与焦虑障碍之间的因果路径，从而加速从外周血中发现新的风险标志物和干预靶点。
孟德尔随机化分析利用种系遗传变异作为工具变量，来替代对脂质和血浆蛋白质等风险因素的终生暴露情况。这种方法可以有效消除上述偏差，为推断因果关系提供可靠的框架[10]。作为细胞过程的直接介质，血浆蛋白质在将遗传变异与表型结果联系起来方面起着关键作用，因此蛋白质数量性状位点有望成为解析焦虑障碍发病机制中因果路径的重要途径[11]。尽管已有几项孟德尔随机化研究探讨了某些血液生物标志物与焦虑或抑郁之间的关联，但尚未有研究系统地整合血浆脂质组和蛋白质组数据来分析其中的中介路径，从而全面阐明从脂质代谢到蛋白质表达，最终导致焦虑障碍的潜在因果链。本研究采用了双样本孟德尔随机化方法，来分析血浆脂质组和血浆蛋白质数量性状位点对焦虑障碍的因果影响。同时，还通过中介分析来评估血浆蛋白质数量性状位点是否在脂质与焦虑障碍之间起中介作用。本研究旨在为焦虑障碍的生物学机制提供基于遗传学的新见解，从而为疾病预防和新治疗靶点的开发提供重要线索。
章节节选
研究设计
图1展示了本研究的整体设计。首先，我们运用双样本孟德尔随机化分析分别探讨血浆脂质组和血浆蛋白质数量性状位点对焦虑障碍的因果影响。随后，通过对显著结果进行贝叶斯加权孟德尔随机化分析、孟德尔随机化RAPS分析以及敏感性分析，进一步验证这些结果的可靠性，以确保能够得出稳健的因果推断。接着，我们对那些具有显著因果关联的暴露因素进行了反向孟德尔随机化分析，以评估是否存在因果倒置的可能。最后，我们还进行了两步中介分析。
选定工具变量的基本信息
工具变量是根据方法部分预先设定的标准挑选的。所有被纳入研究的工具变量都具有大于10的F统计值，满足了强工具变量的要求，从而有效降低了弱工具变量带来的偏差。在经过标准化处理后，每项分析都会至少使用三个有效的工具变量，以确保因果推断的稳健性。
血浆脂质组与焦虑障碍之间的因果关联
双样本孟德尔随机化分析得出的显著结果表明，血浆脂质组特征与焦虑障碍之间存在因果关联。
讨论
本研究首次采用系统性且全面的双样本孟德尔随机化方法，探讨了多种血浆脂质和蛋白质与焦虑障碍风险之间的因果关系，并分析了可能的中介机制。主要研究结果表明，在焦虑障碍的背景下，血浆脂质组与血浆蛋白质组之间存在复杂的相互作用，这说明血浆蛋白质可能在介导血浆脂质对焦虑障碍的影响方面起着关键作用。我们
结论
总之，通过大规模的双样本孟德尔随机化分析，本研究发现了与焦虑障碍发病存在显著因果关联的血浆脂质和蛋白质。中介分析进一步提示，甾醇酯（27:1/20:5）可能通过SERPINA4和ICT1等血浆蛋白质对焦虑风险产生影响。这些发现通过整合脂质组学和蛋白质组学信息，大大深化了我们对焦虑障碍发病机制的理解。
伦理审批与知情同意
孟德尔随机化分析中使用的所有汇总统计数据均来自先前已获得伦理审批且所有原始研究都取得个体知情同意的研究。本次分析无需额外的伦理审批。
资助情况
本研究得到了北京自然科学基金（项目编号：7242235）的资助。
CRediT作者贡献说明
宋月涵：写作——审阅与编辑、方法学、资金获取。何佳辉：写作——初稿撰写、研究实施、正式分析、概念构建。李峰：写作——审阅与编辑、监督、方法学。陈思敏：研究实施、数据整理。刘庆林：研究实施、正式分析。张泽涵：写作——初稿撰写、研究实施、正式分析、概念构建。王雅楠：写作——初稿撰写、研究实施、正式分析、数据整理。鲁凯悦：
利益冲突声明
作者声明不存在任何明显的财务利益冲突或个人关联关系。
致谢
我们要感谢那些开发“TwoSampleMR”、“BWMR”和“mr.raps”这些R语言包的程序开发者。
利益冲突声明
作者声明不存在任何已知的、可能影响本文研究结果的财务利益冲突或个人关系。
Jiahui He|Zehan Zhang|Yanan Wang|Simin Chen|Qinglin Liu|Kaiyue Ru|Xinyi Lv|Yuehan Song|Feng Li
中国北京中医药大学中医学院，邮编102488
