心房颤动与肠道恶性肿瘤因果关系的孟德尔随机化研究

许志杰 闫龙美 邢雅璇 吴弦宇 陈益多 高慧容 张京春

摘要目的：探讨心房颤动（AF）与肠道恶性肿瘤的因果关系。方法：运用单变量孟德尔随机化和全基因组关联研究（GWAS）结合超过100万名受试者的6项相关GWAS研究针对AF鉴定单核苷酸多态性（SNPs）。主要采用逆方差加权（IVW）方法进行孟德尔随机化分析。结果：单变量孟德尔随机化证实AF遗传易感性与结肠恶性肿瘤［OR＝1.12，95%CI（1.00，1.25），P＝0.043］以及小肠恶性肿瘤［OR＝1.34，95%CI（1.04，1.74），P＝0.025］风险增加存在明显的因果联系。结论：AF遗传易感性与肠道恶性肿瘤有潜在因果关系，为心血管疾病与消化道肿瘤的治疗和预防提供参考。

关键词心房颤动；肠道恶性肿瘤；孟德尔随机化

doi：10.12102/j.issn.16721349.2024.06.005

心房颤动（atrialfibrillation，AF）是心脏节律紊乱的常见类型，随着患病率的持续上升，其对公众健康的影响愈发显著［12］。AF不仅与缺血性中风、认知功能下降和增加死亡风险有关［3］，还与恶性肿瘤风险的显著增加有关。观察性研究报道AF人群的癌症发病率超出普通人群的30%～40%［4］。一项丹麦的纵向研究更是强调新发的AF诊断与3个月内癌症发病率的增加有关［5］。与此相应，基于丹麦饮食、癌症和健康的研究进一步确认了AF诊断后的90d内癌症风险上升，尤其是肠道恶性肿瘤，并且此风险在更长的观察期间仍持续存在［67］。虽然之前的观察性研究已经证实了AF与肠道恶性肿瘤等消化系统癌症风险增加的关系，但其中的因果机制仍是一个悬而未决的问题。因此，推测AF与小肠、结肠、直肠等肠道恶性肿瘤存在潜在的因果关系。

孟德尔随机化（Mendelianrandomization，MR）研究是一种以在人群中随机分配的遗传变异作为工具变量（instrumentalvariables，IVs），通过建立工具变量与暴露、结局之间的关联，揭示暴露与结局之间因果关联的一种研究方法，相比较于传统观察性研究，MR研究具有明显的优势，包括样本量大、能够最大限度地减少混杂因素对因果关联检验的影响等［8］。为明确AF与肠道恶性肿瘤的因果关系，MR提供了基于基因遗传变异的方法，以确定可能的因果关联［9］。历来，MR对于各种暴露与其相应的结果之间的因果作用进行了深入解读［10］。总之，AF与肠道恶性肿瘤之间的关联越来越受到关注。本研究利用MR方法揭示其复杂的因果机制。

1资料与方法

1.1研究设计

本项研究探讨以一个围绕与AF紧密联结特性的全基因组关联研究（GenomeWideAssociationStudy，GWAS）数据集为起点，旨在阐明AF与肠道恶性肿瘤之间的因果联系。详见图1。此项MR研究遵循以下3个基本假设：1）关联性，遗传变异与所研究的暴露保持显著的关联；2）独立性，遗传变异保持独立并且与任何可能扭曲暴露－结局关系的混杂因素无关；3）排除性限制，遗传变异仅通过暴露影响结局。

1.2数据溯源

与AF关联的资料汇集自6项不同的研究［11］：在挪威开展的NordTrndelagHealthStudy（HUNT）研究，在冰岛开展的deCODE研究，密歇根基因组计划，在美国开展的DiscovEHR研究，基于英国人群队列的UKBB研究，以及AFGen联盟，提供了来自31个队列的AF关联汇总统计数据。6项研究共涉及60620例病人及970216名对照者，而关于肠道恶性肿瘤的数据则源自FinnGen研究［12］。需特别强调，现行的分析仅依赖于公开获得的总结统计数据，从而规避了额外伦理审批的需求。

1.3工具变量的筛选

本研究深入审视了以下疾病：AF及肠道恶性肿瘤。经过常规的筛选步骤，如撤回同意、疑似的染色体非整倍性和基因推断与自述性别不符合者，针对欧洲血统的参与者施行GWAS评估［13］。从多重全基因组关联研究资料中挑选出适宜于MR评估的优质工具变量。初步筛选出达到全基因组显著性准则（P＜5×10－8）的SNPs。然后依据连锁不平衡标准（基于基因组参照面板［14］所定义的R2＜0.1）留存相关SNPs。严格筛除P＜5×10－8显著性界线上与结局变量有关的SNPs。符合传统GWAS标准（P＜5×10－8）且与AF相关特质的变异被用以构建针对每个表型的遗传工具。每种遗传工具均涵盖1种至多种遗传变异，并促使其成为工具变量的特性［15］。在整合暴露与结果数据集时，严格排除回文SNPs与那些缺乏必要信息的SNPs。通过F统计量来衡量工具变量的强度，低于10的标准意味着其作为工具的潜能偏弱，因而应从分析中去除［16］。

1.4MR分析

首先，针对AF对肠道恶性肿瘤进行细致的单变量MR研究。为综合众多遗传工具的总体效应估值，运用了4种附加方法，即逆方差权重法（inversevarianceweighted，IVW）、加权中位数法、MREgger法以及加权模式法［17］。这些附加方法能够准确估计因果关系，即使在可能认为SNP无效的情况下，从而确保发现的稳健性和可靠性。本研究严格遵循MR主要分析中所要求的3个基本工具变量假设。随后，为应对排除性假设限制，借助MREgger回归截距策略，评估由水平多效性所带来的因果估测的潜在偏倚，同时权衡其所对应的95%置信区间（confidenceinterval，CI）［18］，此外，采用MR多效性残差评估水平多效性的存在与否，并且借助MRPRESSO异常值检测技术，精准排除离群的SNPs，确保研究的严密性［19］。然后通过PhenoScannerV2工具，对每一个独特的遗传工具进行严格的多效性审查［20］。

1.5敏感性分析

IVW方法需要每一个基本的MR假设的有效性。然而，如果工具变量通过其他途径影响结果，则IVW得出的因果估计可能不准确，这表明可能存在多效性。为了解决这个问题，采用MREgger回归方法进行水平多效性检验。在敏感性分析环节，主要用Cochran的Q检验，旨在识别是否存在相应的异质性［21］，并且通过R语言软件（版本4.2.0）内的MendelianRandomization与TwoSampleMR软件包进行分析。

2结果

2.1AF与肠道恶性肿瘤的单变量MR分析

在单变量MR分析中，剔除可能的多效性、回文、无必要信息、异常以及F值小于10的SNPs，最终纳入相应数量与AF强相关的SNPs。单变量MR分析结果显示，基因预测的AF易感性与结肠恶性肿瘤［IVW方法：优势比（oddsratio，OR）＝1.12，95%CI（1.00，1.25），P＝0.043］以及小肠恶性肿瘤［IVW方法：OR＝1.34，95%CI（1.04，1.74），P＝0.025］之间存在正向的因果联系。然而，基因预测的AF易感性与直肠恶性肿瘤之间并不存在明显的因果关系［IVW方法：OR＝0.91，95%CI（0.78，1.05），P＝0.185］。同时，其他如MREgger、加权中位数及加权模式得出的β值与IVW法结果方向一致，进一步证明分析模型的严谨性。详见表1。

2.2敏感性分析

基于敏感性分析所得的结果，在MREgger截距回归分析中（截距＜0.05，P＞0.05，详见表1），结肠恶性肿瘤、小肠恶性肿瘤以及直肠恶性肿瘤的结果均未明确提示存在水平多效性证据。然而，由Cochran的Q检验所推导出的P值明确揭示了AF与结肠恶性肿瘤和直肠恶性肿瘤之间单变量MR分析中显著的异质性。相关散点图展示了在4种MR方法中AF与肠道恶性肿瘤的预期因果效应，详见图2。同时，通过漏斗图可视化地展现异质性检验（见图3）。

3讨论

本研究严格执行全基因组关联分析，以深化阐释AF与肠道恶性肿瘤之间的因果关系。结果显示，AF与结肠、小肠恶性肿瘤的易感性具有潜在的正相关性，证实了AF的遗传倾向与特定消化系肿瘤之间的因果关系。虽然之前研究已确定某些消化道恶性肿瘤能使AF易感性的风险上升［22］，但AF亦显现为某些消化肿瘤的关键风险要素。有研究指出，25%的AF病人曾被确诊为癌症［23］；大型队列研究进一步揭示，在首次出现AF后的最初3个月内癌症的诊断率显著攀升［5］。

现有的MR研究尚未精准地勾画AF与肠道恶性肿瘤之间的因果关系。然而，众多可能的生物学机制均与其有关，凸显AF在肠道恶性肿瘤的易感性中不可或缺的地位。诸多观察性研究均在AF病人中突出了肠道癌的高显现率［2426］。在进行AF治疗时，应用抗凝药物可能产生的效应之一是在体内恶性肿瘤的潜在存在方面引发出血事件。这一假设认为，抗凝药物可能通过诱发肿瘤内出血，使得恶性肿瘤更易于被检测或暴露。这一机制可能提高对病人体内恶性肿瘤状态的诊断敏感性［27］。另外，心血管疾病与癌症发病中炎症的关联依然是一个研究的热点，其在这些疾病联系中已经成为一个经常被提及的议题。于消化恶性肿瘤病人中，已经记录了细胞因子的活跃合成，包括白细胞介素1（interleukin1，IL1）、白细胞介素6（interleukin6，IL6）以及C反应蛋白（Creactiveprotein，CRP）。同时，炎症标志物（如白细胞计数、C反应蛋白）的增高与早期和明确的AF风险增加息息相关，可能是通过促使心房的结构和电生理发生变化来实现［2829］。一项纳入5806名参与者的研究认为，C反应蛋白水平升高与AF有关［30］。上述研究大多分析了相关性，而并未建立在因果关系之上。本研究通过MR证实了AF与肠道恶性肿瘤间的潜在因果关系。另一方面，初步的临床观察研究提示，AF或许本身提升了癌症的易感性［31］。然而，关于这种关系是否表现为检测偏见或真实的因果关联，仍然是一个持续争论的焦点［6］。

随GWAS基因分型而来的全面表型研究为本研究提供了遗传工具，以便对大量疾病进行分析。此类基础研究使得在单变量MR模型中得以更为细致地对疾病之间的关系进行分析。

本研究通过单变量MR阐释AF与肠道恶性肿瘤易感性之间的潜在因果关系。另外，尽管研究对象被约束为欧洲血统者，确保了遗传背景的一致性，但此举也削减了研究结论的普适性，使之未能涵盖更为广泛的族群。同时，虽然水平多效性可以使用MREgger回归截距进行研究或校正，但这些方法通常需要大量的工具SNPs。由于遗传工具SNPs的数量和效力有限，在解释本研究中得出的某些结论时应谨慎。大体上的解读深根于诸如英国生物银行和FinnGen（https：//r7.finngen.fi/）等数据库中汲取的大规模样本，且得到了其他补充研究的进一步印证。

综上所述，AF在肠道恶性肿瘤的易感性中存在正向的潜在因果风险关系，为制定AF与消化系肿瘤的治疗和预防策略提供依据。

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（收稿日期：20230713）

（本文编辑郭怀印）

基金项目中国中医科学院科技创新工程基金资助项目（No.CI2021A00915）；国家自然科学基金项目（No.81573817）

作者单位1.北京中医药大学研究生院（北京100029）；2.中国中医科学院西苑医院，国家中医心血管病临床医学研究中心（北京100091）

通讯作者张京春，Email：zhangjingchun276@126.com

引用信息许志杰，闫龙美，邢雅璇，等.心房颤动与肠道恶性肿瘤因果关系的孟德尔随机化研究［J］.中西医结合心脑血管病杂志，2024，22（6）：9961000.