维生素D与妊娠剧吐的因果关联:两样本孟德尔随机化研究*

程 红

(阜阳职业技术学院医学护理学院,安徽阜阳 236031)

妊娠恶心和呕吐(nausea and vomiting of pregnancy, NVP)是一种常见的疾病,通常在妊娠约6～8周开始,在孕16～20周消退[1]。一项量化全球NVP发病率的荟萃分析报告,70%的孕妇经历了NVP,发病率差异很大[2]。而妊娠剧吐通常被视为严重的NVP,影响0.3%～10.8%的孕妇[3- 4]。妊娠剧吐与不良的孕产妇和胎儿后遗症有关,并且在极少数情况下可能是孕产妇和胎儿死亡的原因,主要是NVP严重并发症包括韦尼克脑病、电解质失衡和维生素K缺乏等导致[5]。孕早期NVP女性的肉制品和蛋白质摄入量及其能量比例、维生素B12、镁和锌等总摄入量均低于非NVP孕妇,而碳水化合物摄入量比例较高,提示NVP改变饮食摄入[6]。大多数女性NVP可以通过改变饮食和生活方式进行干预,但超过1/3患者经历临床相关症状,或需要液体和维生素补充和/或止吐治疗。一项研究描述1985-2004年的美国、英国、澳大利亚、新西兰和加拿大在治疗妊娠剧吐情况时发现,维生素补充率从10%～33%不等,这意味着多达67%～90%的妊娠剧吐女性可能长期缺乏维生素[7]。母亲营养不良可能导致维生素K缺乏进而导致凝血功能障碍[8]。妊娠剧吐(hyperemesis gravidarum, HG)也可以引起维生素B1缺乏从而导致韦尼克脑病发生。维生素B2缺乏可通过胎盘GDF15的上调引起孕妇恶心和呕吐[9]。然而有研究报道,妊娠早期NVP孕妇采用食物频率量表评估维生素D摄入量与血浆测量25羟维生素D水平之间呈显著强相关关系,提示NVP不太可能影响孕妇维生素D血浆浓度[10]。这可能导致当前研究很少关注NVP孕妇是否要补充维生素D营养素,也很少关注维生素D在NVP中的作用。

然而,我国孕妇维生素D不足是非常常见的。除了流行病学研究可以用来分析维生素D与妊娠剧吐之间的关联,最近兴起的孟德尔随机化研究通过利用随机化分配的基因型为工具变量,为暴露因素与结局变量之间的因果关联提供强有力的科学证据[11]。因此,本研究依托全基因组关联分析大数据,以单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism, SNP)作为工具变量,采用孟德尔随机化法从基因层面研究维生素D与妊娠剧吐之间的因果关联。

1 资料与方法

1.1数据提取 2022年10月28日,依托IEU OpenGWAS project平台,即检索网址https://gwas.mrcieu.ac.uk/,先找到样本量最大的维生素D相关的全基因组关联研究(Genome-Wide Association Studies, GWAS)数据,ieu-b-4808;进一步检索到妊娠剧吐相关GWAS数据,finn-b-O15_EXCESS_VOMIT_PREG。人群来源均属欧洲人。维生素D的GWAS数据集的特征描述是25-羟维生素D水平,样本量是441 291,SNP数量是16 668 957;妊娠剧吐GWAS数据集的特征描述是二分类变量,妊娠剧吐的病例组样本量是1 148人,对照组是11 033人,SNP数量是16 379 549。

1.2SNP工具变量的筛选 以P<5×10-8,且连锁不平衡系数0.001和区域宽度10 000 kb为设置条件,从维生素D的ieu-b-4808数据集中筛选出与维生素D强相关且没有基因多效性的SNP为工具变量。进一步与妊娠剧吐的finn-b-O15_EXCESS_VOMIT_PREG数据集进行合并,分析维生素D与妊娠剧吐之间的因果关联。

1.3因果效应估计 使用随机效应逆方差加权法、MR-Egger回归、加权中值法、加权模型等4种模型计算两者关联效应估计。如这些模型的结果比较一致[12-13],意味着两者之间可能有真正的因果关系。

1.4敏感性分析 采用leave-one-out法开展敏感性分析,即依次剔除每一个SNP从而分析剩余SNPs对妊娠剧吐的效应,从而观察每一个分析结果是否变化;如果变化不大,说明结果是比较稳健的[14]。

1.5异质性检验 计算Cochran’sQ值,评价遗传变异的因果估计是否存在异质性[13]。

所有统计分析均采用R studio中Two Sample MR包和MR-PRESSO包完成。

2 结果

2.1维生素D相关的SNP筛选结果 在最终的合并数据集中共纳入174个SNP,本研究摘录了20个SNP的相关信息。MR-PRESSO分析未检出任何SNP离群值。见表1。

表1 维生素D相关的20个SNP相关信息

2.2因果关系验证 MR-Egger回归截距项为0.005,对应P值为0.513,表明纳入的SNPs之间没有基因多效性。随机效应逆方差加权法、MR-Egger回归、加权中值法、加权模型等4种模型的效应估计值一致表明维生素D水平高是妊娠剧吐的保护因素,每增加一个降低妊娠剧吐风险含量的等位基因,妊娠剧吐风险降低109.21%,维生素D水平与妊娠剧吐风险呈负相关关系。见表2、图1。

图1 维生素D对妊娠剧吐的MR效应散点图

表2 4种MR回归统计模型结果

2.3敏感性分析结果 经过leave-one-out法依次除去每个SNP,余下173个SNP的β效应值在-0.781至-0.583之间,所有P值均<0.035。所有leave-one-out法检验效应值及其95%置信区间都在0的无效线左侧,并且与随机效应逆方差加权法估计值区间相近。这些结果提示无论剔除哪一个SNP均不能对结果产生较大的影响,说明本孟德尔随机化研究结果是稳健的。见图2。

图2 维生素D对妊娠剧吐的MR留一法效应的森林图

2.4异质性 漏斗图显示纳入的所有SNP基本对称。IVW和MR-Egger回归结果显示Cochran’sQ统计量分别是143.733(P=0.893)和143.303(P=0.888),表明SNP之间没有异质性。见图3。

图3 维生素D对妊娠剧吐的MR效应漏斗图

3 讨论

妊娠剧吐可导致维生素缺乏。一项系统综述研究通过总结15项纳入妊娠剧吐相关维生素K缺乏的研究,4份病例报告了孕产妇出现凝血相关并发症,9份病例报告了新生儿并发症;而只有30%～50%的妇女在诊断出维生素K缺乏后进行了维生素K的补充[15]。另一项纳入13项随机对照试验的荟萃分析发现,与安慰剂相比较,生姜干预对于改善NVP的一般症状、缓解恶心和减少呕吐均有显著作用;而维生素B6干预与生姜干预疗效相似[16]。然而很少有研究关注其他维生素包括维生素D对妊娠剧吐的影响。

研究表明,在孕妇中,维生素D缺乏的患病率在0%～27%不等,而维生素D不足的患病率高达33.9%～70.4%,表明育龄妇女维生素D缺乏和不足的患病率很高[17]。妊娠期母亲血浆25-羟基维生素D浓度低与子痫前期、妊娠糖尿病、早产、产后出血等并发症有关[18]。因此补充维生素D作为一种协同有效的公共卫生战略,可以尽量减少不良的孕产妇健康后果。只要有可能,应基于初始维生素D血清水平进行补充,以便在整个妊娠期间获得和保持至少40 ng/mL的最佳水平[18]。

本研究采用4种不同的孟德尔随机化研究模型分析结果均提示维生素D与妊娠剧吐之间有因果关系。通常认为随机效应逆方差加权法验证因果关联要比其他孟德尔随机化方法好。随机效应逆方差加权法的截距项限制为零,拟合基因型与结局变量的关联对基因型与暴露因素的关联的加权线性回归,即汇总了多个遗传变异的因果效应[19- 20]。然而随机效应逆方差加权法容易犯I类错误率,从而导致与真实因果效应的绝对偏差的平均值即偏倚也有所增加。MR-Egger回归允许无约束截距项,截距项是对基因多效性的检验,而斜率提供了一个解释多效性偏差的因果效率估计。“MR-Egger回归法总能把因果效应估计的I类错误率控制得很低,还可以较准确地检测出是否存在基因多效性效应并且能对由基因多效性效应导致的因果效应估计的偏倚加以校正”;但MR-Egger法依赖InSIDE假设,一旦无法满足则MR-Egger法的偏倚非常大[21]。并且InSIDE假设难以进行验证。加权中值法是因果效应估计为加权比率估计的中位数,即便有一半的SNP是无效工具变量。加权中值法在没有满足Inside假设条件且无效工具变量不多的情况下,要比随机效应逆方差加权法和MR-Egger法的效应估计更接近真实[13]。

每种孟德尔随机化法的效应估计有各自的条件和优势[22],验证因果关系会有些许差异。因此,本研究结果的一致性稳健地表明了维生素D与妊娠剧吐之间或存在真正的因果关系。尽管本研究人群均是欧洲人群,且研究数据只来自一个数据库,限制了本研究结果的推广,但考虑到孕妇维生素D不足或缺乏非常普遍,在孕早期甚至孕前推荐维生素D补充剂的服用,或鼓励增加户外活动和阳光接触,不仅对母婴身体大有裨益,或许也会降低妊娠呕吐的发生风险,有助于妇幼卫生的基础保健工作建设。