荟萃分析及其在动物研究中的应用

黄荣，马晓玲，舒适

(1.青海大学畜牧兽医科学院，西宁 81000；2.青海大学农牧学院，西宁 81000)

荟萃分析(Meta-analysis)，又称Meta分析，是对原始研究的再次定量研究、同一类问题的定量合成，属于二次研究。该分析方法要求具备系统性、可重复性及客观性[1,2]。它也是一种综合多个研究结果的分析思路或规则，根据研究结果的类型和不同的分析目的可有数目繁多的统计方法供选择[3,4]。Meta分析最早是由英国教育心理学家Glass提出的[5]，目前已广泛用于心理学、教育学、临床医学和流行病学的医学健康领域，并为临床科研提供可靠的数据[6，7，8]。Meta分析是循证医学大量文献分析的核心方法[9,10]。在20世纪90年代，Meta分析被引入到了生态学领域，得到了生态学界的广泛关注，并且研究者将Meta分析方法运用于生态学野外实验的评价和分析中。随着生态学科的发展，Meta分析在全球变化生态学和应用生态学领域也得到了长足的发展[11]。Meta分析在1998年首次由彭少麟等人引入我国生态学界的研究领域，之后该分析方法被广大的生态学者熟知并应用[12]。Meta分析还应用于经济学研究，对解决实证研究结果不一致的问题提供了方法途径[13]。而在管理领域研究方面，如产品创新与企业绩效的相关关系、组织学习与组织绩效、创新与企业绩效等，也采用Meta分析的方法[14]。但是在以生产性能评估为核心的传统动物营养领域中由于数据资料不完善等原因，Meta分析尚未得到推广和应用[15]。Meta分析能够增加统计学检验效能、定量估计研究效应、提出新的研究方向和临床决策。应用Meta分析也能够对文献质量严格把关，及时发现过去研究中存在的不足之处，进而得到全面、量化、可靠的结论。同时，Meta分析能够解决争议大、研究数量多、同时具有明确对比的科研问题[15,16]。基于此，本文就Meta分析的概念与分类、原理与基本流程以及应用进行以下综述。

1 Meta分析的概述

1.1 Meta分析的概念

Meta分析是现代科学研究中系统评价的重要方法，狭义的Meta分析是指一种对已有的资料进行最佳利用的方法，而广义的Meta分析是指对资料进行定量合成的统计处理方法。Meta分析可以根据其分析特征翻译为元分析、荟萃分析、汇后分析、汇总分析、整合分析、二次分析、再分析等，也可以音译为梅塔分析或媒太分析等，但是直译的“Meta”分析最为贴切[17]。该方法源于著名统计学家Pearson在1904年的“血清接种预防肠热病的疗效”研究，以及Fisher在1920年“合并P值”的思想。而在1976年，心理学家Glass进一步将之发展为“合并统计量”，并正式将这类分析命名为“Meta-analysis”[16,18，19，20]。此方法的核心思想是认为科学的进步依赖于从一批研究里提炼普遍性结论[21]。Meta分析所合并的结果指标有二分类数据、连续性数据、有序数据、计数或率，以及时间—事件数据五大类。其中，对连续性数据进行Meta分析时，合并的统计量为均数差(mean difference，MD)，即两组间均数的差值[22]。Meta分析本质上是一种观察性研究，就是将相同研究目的的多个研究结果汇总，并分析评价其合并效应量的一系列过程，即通过综合多个研究结果而提供一个量化的平均效果或联系来回答问题[19]。Meta分析主要内容包括综合检验(对某一检验假设的若干个别检验统计量进行综合检验)、综合评估实验效应(提供效应大小的统计指标)、如是相关性研究(可综合评价相关效应的大小)。此外，有时还作齐性检验(检验各个结果是否一致，讨论产生不一致的原因)和敏感性分析(按不同研究特征分为亚组再进行综合)[23]。

相对于传统的文献综述，Meta分析具有以下主要的特点：第一，有明确的研究问题和研究假设，对原始研究的异质性能够做出判断；第二，分析对象是某研究领域的研究中尚未阐明，尤其是有争议或结论矛盾的问题；第三，Meta分析的数据来源于文献资料的统计结果，如：率、均数等；第四，分析过程是一个基于有效全面的检索策略，筛选评价文献后合并同质统计量进行定量分析的过程，可以对每个研究报告中的统计量进行加权合并，得出相关临床研究结果的更精确估计；第五，Meta分析有其自身的质控措施，能够尽可能避免人为造成的一些选择性、样本大小及研究异质性的偏倚；第六，Meta分析可以利用合并资料后样本扩大的优势形成新的研究假设，并推测出单独验证这一假设的研究所需样本大小，为进一步研究提供依据[24-26]。

1.2 Meta分析的分类

近年来随着研究方法的进展，Meta分析越来越多的应用于各个研究领域，也在动物研究中得到应用。常规Meta分析的优势在于提高统计效能、定量综合评价效应的平均水平及发现以往研究的不足之处，提出新的研究问题，为进一步研究指明方向[8]。应用的类型包括网状Meta分析、累积Meta分析、剂量—反应Meta分析、基于模型的Meta分析、前瞻性Meta分析和诊断性Meta分析等。

网状Meta分析的出现大大提升了单个研究的价值，有利于现有研究数据的充分利用[27]。这种分析的最大优势在于可以量化、比较同类疾病在不同干预措施下，对结果进行合并直接比较和间接比较，并按照某一结果指标的优劣排序，从而优选最佳的方案[28]。

累积Meta分析指各原始研究按照某个变量的变化，依次引入Meta分析过程的一种独特的分析方法[29]。它在传统Meta分析的基础上又具备新的特点：第一，高效性，累积Meta分析可以通过整合同类临床研究，扩大样本容量，减少随机误差的发生，大大提高统计效能[30]；第二，整合性，可简化复杂多样的数据，总结出合理、可靠的结论；第三动态性，可以按照某种特定顺序进行累积分析，每加入一项研究即再次执行Meta分析，可反映研究结果随某种特定顺序的动态变化趋势；第四指导性，可以通过合并分析易发现单项研究难以察觉的问题,对临床研究的深入和科研思维的开拓具有一定的指导意义[31]。

剂量—反应Meta分析是对多个原始剂量—反应研究进行综合汇总，得出一个合并的剂量—反应关系效应值，并绘制线性或非线性曲线的一类Meta分析[32]。剂量—反应Meta分析在探讨自变量与因变量关系中起着十分重要的作用[33]，相比传统的二分类及连续性资料Meta分析，剂量—反应Meta分析可同时处理3个及以上组别的数据，并直接估计暴露因素与疾病的剂量—反应关系[34,35]。

基于模型的Meta分析是通过收集近年来临床研究文献的数据，建立数学模型进行分析的一种定量分析方法。它是成为系统评价药物有效性和安全性的重要工具，为药物研发中的决策、药物治疗学特征的描述、给药方案的制定等提供依据。基于模型的Meta分析纳入的文献种类更为宽泛，既可以关联小样本数据，也可以对大数据进行分析。而且，具有预测和模拟的功能，能够提供更大的信息量，发现更多的影响因素，更好为个体化治疗提供依据。另外，它还包含更完整的科学研究过程等优点[36-39]。

前瞻性Meta分析是指在随机对照试验的结果尚未出来之前，先进行系统检索、评价和制定纳入及排除标准的一种Meta分析。前瞻性Meta分析在研究开始之前或者进行中就制定好了计划，可以避免各研究间出现较大的差异，同时具有个体数据Meta分析的优点[40]。

诊断性Meta分析主要是为评价某种诊断措施对目标疾病的准确率，多为对目标疾病的敏感性、特异性进行评价，报道似然比、诊断比值比等[40]。

1.3 Meta分析的原理和基本步骤

Meta分析从本质上来讲是定量化的综述，可以对某个问题的多个独立结果进行系统性的定性或定量。研究者不是进行原始的研究，而是对研究已获得的结果进行综合分析。一般收集有关该问题的全部研究成果(包括尚未发表的和已发表的)，再对这些研究成果进行评估。舍掉不可接受的研究成果，最后用适当的统计方法进行合并分析。在此过程中的统计方法可以分为两步：第一，计算各个独立研究的综合统计量；第二，进行异质性检验和对每个研究报告中的统计量(效应大小)进行加权合并[26,41]。

Meta分析的步骤包括三个阶段的总体思路和七个基本步骤(图1)[8]，三个阶段分别为设计准备阶段、数据收集阶段和分析总结阶段。七个基本步骤分别为提出问题(宜简单明确)，拟定研究方案；构建检索策略，系统检索去重后形成原始文献库；设定文献的纳入标准和排除标准，按照系统评价和Meta分析优先报告的条目(Preferred ReportingItems for Systematic Review and Meta-analysis,PRIS-MA)文献收集流程，筛选并纳入符合标准的文献；对纳入的文献进行研究设计质量评价(如有无对照、是否随机分组等)；制表、录入、提取数据及建立分析数据库；对数据进行定性综合及定量综合(Meta分析、Meta回归)，最后分析研究结果，得出综合结论(统计学处理)，撰写研究报告或论文[8,21,41]。

图1 Meta分析步骤图

2 Meta分析在动物中的应用

Meta分析作为一种统计方法，相比于医学领域，在我国兽医与畜牧中的应用是处于刚刚起步阶段，尤其在动物营养研究领域中，而针对奶牛Meta分析和定量综述的研究仅发表了150篇[42]。Oetzel[43]和Enevoldsen[44]研究了奶牛产乳热因素，研究发现日粮中的S离子的浓度和阴阳离子平衡与乳热发生是最密切相关的两个营养因素，而且阴离子阳离子平衡对这种疾病的发生具有强烈的线性影响。李飞[45]等人利用Meta分析方法优化泌乳奶牛日粮粗饲料中性洗涤纤维和瘤胃可降解淀粉供应，为保障奶牛的瘤胃健康与高产提供理论依据。张千等人[46]利用Meta分析评估断奶应激对犊牛免疫功能的影响，发现犊牛血液中触珠蛋白和纤维蛋白原浓度在犊牛断奶后2周仍高于断奶前水平，可以考虑将其作为潜在应激标志物应用于今后反刍动物应激反应的研究中。同时，该研究为犊牛的健康管理、疾病预防以及犊牛断奶应激和免疫功能相关的研究提供了科学依据。

Meta分析在其他动物研究中也得到了应用。郭振等人[47]通过Meta分析研究了中链甘油三酯干预对大鼠和小鼠体重影响，研究发现中链甘油三酯的干预可以减轻大鼠或小鼠的体重，Amlan[48]等人应用Meta分析研究了低质羊草与羊采食量的关系，研究表明补叶量或叶的质量与基础牧草质量的交互作用能影响绵羊基础日粮与总日粮的采食量及生长发育，及动物数量性状基因座(Quantitative Trait Locus,QTL)的定位[49]。虽然Meta分析应用在动物QTL定位的研究起步较晚且研究的数量不多，但是已经广泛的应用到牛、猪、羊[50]和鸡[51]等主要的家畜物种。

Meta分析还应用于动物饲料方面的研究。Sterk[52]使用亚组分析和Meta回归分析研究了日粮营养组成对乳汁不同脂肪酸(Fatty Acid,FA)比例的影响，研究发现该影响取决于脂肪的种类和形式。Knapp[53]利用Meta回归分析方法发现，提高日粮粗脂肪可以降低每单位能量校正乳的甲烷释放量，这对于提高产奶量的研究提供了一定的参考价值。徐博成[54]等人在研究发酵饲料对断奶仔猪和生长育肥猪生长性能、腹泻的影响中运用Meta分析，研究发现，发酵饲料总体上可以提高猪的平均日增重(Average Day Gain,ADG)，并能降低料重比和腹泻率。另外，还有研究人员采用Meta分析法对在青贮饲料中添加乳酸菌的效果进行分析，结果发现该方法可以减少青贮饲料中的乙酸生成，提高青贮饲料的品质[21]。

就动物疾病来说，虽然Meta分析方法的应用不是很广泛，但是该方法对中药治疗奶牛乳房炎临床试验的系统评价研究，能够为防治奶牛乳房炎提供更有价值的参考依据[55]。

随着对Meta分析的深入研究，近几年来Meta分析也被研究者应用到动物生殖生理方面的研究中。Dolecheck[56]等人运用Meta分析调查奶牛临床或亚临床乳腺炎与生殖性能之间的关系，结果发现奶牛乳腺炎的发病率与其繁殖性能之间存在可量化的关联。目前对流行病学的Meta分析研究主要集中在单变量Meta分析，是因为流行病学本身的致病原因很复杂而且致病原因之间具有相关性[57]。Ran Xuhua[58]等人对我国奶牛病毒性腹泻的发病率和流行率，通过系统的回顾和Meta分析进行研究，结果发现我国奶牛的病毒性腹泻病的感染率虽然在研究数量上存在偏差，但是仍在不断上升。

3 小结与展望

Meta分析是现代科学研究中系统评价的重要方法，而且作为一种统计方法，能增加统计学检验效能、定量估计研究效应、提出新的研究方向或临床决策指导，而且Meta分析对文献质量严格把关，能及时发现过去研究中存在的不足之处为目的得到全面、量化、可靠的结论以及解决争议大、研究数量多、同时具有明确对比的科研问题。Meta分析虽然在其他方面得到广泛的应用，但是在对动物方面的研究还处在初级阶段[59]。随着Meta分析应用领域逐渐的扩大，研究者也在奋力研究如何克服其局限性，使其不断地改进和发展。经过统计学家和科研专家的精诚合作和不懈努力，Meta分析方法将会不断地趋于成熟和易于使用，其功能也将会更强大，因而在今后的动物科研当中的应用也将会越来越广泛。