克罗恩病与化脓性汗腺炎发生风险的两样本孟德尔随机化研究

韩梦琦,朱文鹏,邹云飞

(皖南医学院公共卫生学院,安徽 芜湖 241002)

化脓性汗腺炎(hidradenitis suppurativa,HS),也被称为逆向性痤疮,是一种慢性、复发性、使人衰弱的皮肤炎症性疾病[1]。通常发生在腋窝、臀肌、腹股沟和肛周等褶皱处的滤泡上皮组织,常常被误诊为复发性疖疮[2]。由于剧烈的疼痛、恶臭分泌物、瘢痕和行动限制,HS对患者的社会心理和生活质量的影响是毁灭性的[3]。据调查,化脓性汗腺炎在澳洲和欧洲的发病率约为0.67%～0.77%[4-5],全球HS流行率约在1%～4%之间[6]。大多数学者认为化脓性汗腺炎的发病与基因易感性和环境暴露和生活方式因素有关。

克罗恩病(Crohn’s disease)是一种复发性全身炎症性疾病,主要累及胃肠道,常表现为腹痛、发热,肠梗阻、腹泻伴血、黏液排出等[7]。症状会随着时间的推移而波动,经常被误诊为肠易激综合征。高达20%的患者会出现并发症,包括肠狭窄、肠脓肿或肠瘘[8]。好发年龄为15～25岁,在北美,克罗恩的发病率约为6.3～23.8/10万人,患病率约为96.3～318.5/10万人。在亚洲,其发病率约为6.3/10万人[9-10]。病因尚不清楚,但可能取决于遗传易感性、环境诱因和黏膜免疫之间的相互作用[11]。

最近发表的一项观察性研究的Meta分析显示HS与克罗恩病以及溃疡性结肠炎有显著因果关系[12],在肛周瘘患者中发现高HS患病率[13]。一些回顾性病例研究中发现患者同时发生克罗恩病和HS的概率在0.6%～38%之间[14-15]。但是,克罗恩病和HS的因果作用仍存在争议。孟德尔随机化作为一种因果推断的分析方法,已广泛应用于流行病学病因学领域[16]。通过引入工具变量作为遗传预测因子,不受环境、社会经济因素和个人行为等常见混杂因素的影响,推断暴露与疾病的因果关联[17]。本研究运用两样本孟德尔随机化方法,探究克罗恩病与化脓性汗腺炎之间的因果关系。

1 资料与方法

1.1 资料来源 以单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)为工具变量,克罗恩病为暴露因素,化脓性汗腺炎为结局变量,在IEU open GWAS数据库,网站https：//gwas.mrcieu.ac.uk提取对应的包和结局变量数据集。克罗恩病数据来源于上述数据库2021年的一项GWAS数据,此数据集的样本量为212 356例,包含2 056例克罗恩病患者、210 300例对照人群,SNP数量为16 380 455个。化脓性汗腺炎数据来源于2021年的一项GWAS分析,该数据集的样本量为211 548例,包括409例化脓性汗腺炎患者和211 139例对照人群,SNP数量为1 638 045个。

1.2 研究设计 两样本孟德尔随机化研究中,使用遗传变异作为工具变量必须满足3个假设：独立性假设：工具变量与混杂因素无关联;关联性假设：工具变量需要与暴露因素强关联;排除限定准则：工具变量与结局变量无关联,且只能通过暴露因素与结局变量发生关联[18-19]。

1.3 工具变量的选择 为避免连锁不平衡偏倚(linkage disequilibrium,LD),设置SNP的筛选标准为P<5×10-8、连锁不平衡R2<0.001,遗传距离为10 000 kb[20]。最终选择了6个SNP作为工具变量。从这6个选定的SNP中,提取SNP对应的编码,效应等位基因(effect allele,EA)、其他等位基因(other allele,OA)、等位基因效应大小(β)、标准误(SE)和P值。

1.4 统计学方法 本研究的统计分析及作图利用R语言4.2.2版本完成。采用MR-Egger、加权中位数法(weight median estimator,WME)、逆方差加权法(inverse-variance weighted,IVW)、简单模型(simple mode)和加权模型(weighted mode)进行两样本孟德尔随机化分析,以推断暴露和结局的因果关系。当方向性多效性不存在时,IVW法可以通过元分析方法结合每个IV的Wald估计值,对暴露对结局的因果效应提供相对稳定和准确的因果评估。当有至少50%的SNP是无效的IV时,WME法可以稳健地估计整体因果关系[21-22]。此外,采用MR-Egger法、留一法进行研究稳健性评价。MR-Egger回归的截距代表暴露对结局的因果效应估计值,当MR-Egger结果的截距项与0相差较大时,说明研究结果存在水平多效性。采用留一法(Leave-one-out)进行敏感性分析来确定总体估计值是否受到某些特定SNP的影响。

2 结果

2.1 工具变量信息 在排除连锁不平衡后,确定了6个SNP作为工具变量,SNP的具体基本信息,见表1。MR-Egger回归的截距为-0.0449(P=0.607),提示筛选出的SNP与化脓性汗腺炎不存在基因多效性。

表1 最终纳入的SNP的基本信息

2.2 MR结果 3种方法得到的结果均支持克罗恩病与化脓性汗腺炎风险增加的因果关系。IVW结果显示OR=1.64,95%CI：1.28～2.09,P<0.001;加权中位数法显示OR=1.71,95%CI：1.24～2.35,P<0.001;加权模式显示OR=1.74,95%CI：1.21～2.50,P=0.032。见表2、图1A、图1B。

注：A.森林图;B.散点图;C.漏斗图;D.敏感性分析。

表2 克罗恩病与化脓性汗腺炎发生风险的两样本孟德尔随机化研究

2.3 异质性检验和敏感性分析 Cochran’Q检验结果IVW(P=0.412)和MR-Egger(P=0.322),表明SNPs之间不存在异质性。漏斗图显示所纳入的SNP基本呈对称分布,提示工具变量之间不太可能存在异质性,见图1C。敏感性分析采用“留一法”。每排除一个SNP,将剩下的SNP作为工具变量再次进行IVW效应分析,进而判断单一的SNP对结果的影响。结果并没发现某个单一SNP对结果产生影响,IVW方法结果较稳健,见图1D。

3 讨论

本文基于两样本孟德尔随机化方法分析GWAS数据集,结果支持克罗恩病是化脓性汗腺炎发病风险的危险因素。这提示克罗恩病患者要警惕化脓性汗腺炎发病风险的增加。

本研究与现有的观察性研究结果相符合。在一项对102例克罗恩病患者的连续性研究中,调查了患者的腋窝或腹股沟疼痛疖的患病状况,其中17例表示他们曾经或仍然在经历腋窝或腹股沟疼痛疖子[23]。在另一项回顾性病例研究中,2 926例克罗恩病患者中有18例患有化脓性汗腺炎[12]。最近发表的一项观察性研究的Meta分析也表明克罗恩病与化脓性汗腺炎有显著因果关系,在肛周瘘患者中发现高HS患病率[15]。

克罗恩病导致化脓性汗腺炎发生的确切机制尚不清楚。克罗恩病是报道最多的与HS相关的疾病之一[24]。克罗恩病引起的肛周瘘与晚期HS的外观相似。克罗恩病瘘管和HS都主要发生在富含细菌的部位,都易在会阴、腹股沟和肛周等处有瘘管形成。TNF-α在克罗恩病和化脓性汗腺炎的发生发展中起了重要作用。二者具有完全不同的病理组织学,都有遗传易感性,但具有共同的治疗方法——抗TNF-α治疗[25-26]。克罗恩病与编码细胞内细菌传感器NOD2/CARD15和自噬调节因子ATG16L1这两个多态性基因有关,细菌传感器NOD2在微生物感染部位招募ATG16L1,在免疫防御和自噬过程发挥重要作用。CARD15不仅是克罗恩病的易感基因,也是克罗恩病的疾病修饰基因[27-29]。这些基因参与了机体对细菌产物的免疫反应。虽然化脓性汗腺炎不存在CARD15基因突变,但大多数研究认为该疾病与免疫系统对共生细菌反应过度有关[30]。而这一过程在病理上也导致了克罗恩病的发生发展。因此,这可能是两种疾病之间可能存在的一种潜在机制。

本研究还存在一些局限性：研究只纳入了欧洲人群,对于其他国家和地区是否存在基因差异还需后续进一步验证;研究结果无法探讨克罗恩病和化脓性汗腺炎之间的生物学机制;GWAS数据缺乏按年龄、性别分组的亚组数据,无法比较亚组间的因果效应差异。

综上所述,本文利用两样本孟德尔随机化方法,发现克罗恩病和化脓性汗腺炎的因果关系,克罗恩病会增加化脓性汗腺炎发生风险,加强克罗恩病患者的化脓性汗腺炎早期筛查,对化脓性汗腺炎的早预防早治疗具有重要意义。