يصف هذا البروتوكول طريقة لدراسة التأثيرات السببية للمغذيات الغذائية على أمراض العين باستخدام تحليل العشوائية المندلية. يتيح هذا النهج تحديد المخاطر الغذائية المحتملة والعوامل الوقائية لاضطرابات العين الكبرى.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة بحثية
يصف هذا البروتوكول طريقة لدراسة التأثيرات السببية للمغذيات الغذائية على أمراض العين باستخدام تحليل العشوائية المندلية. يتيح هذا النهج تحديد المخاطر الغذائية المحتملة والعوامل الوقائية لاضطرابات العين الكبرى.
قصر النظر واضطرابات العين الكبرى الأخرى، مثل المياه البيضاء، والزرق، والتنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD)، تثير مخاوف متزايدة بشأن الصحة العامة حول العالم. بينما يعتقد أن التغذية تؤثر على تطور العين وتدهورها، إلا أن الأدلة السببية لا تزال محدودة. تم إجراء تحليل عشوائي مندلي (MR) من عينتين باستخدام بيانات ملخصة لدراسة الارتباط الجينومي واسع النطاق (GWAS) لتقييم التأثيرات السببية للمغذيات الكبرى الغذائية وتناول المغذيات الدقيقة على خطر قصر النظر وأمراض العين الأخرى. تم استخدام طريقة التباين المرجحة بالعكسية (IVW) كتحليل أساسي، مدعومة باختبار الوسيط المرجح، MR-Egger، وMR-PRESSO لاختبارات الحساسية. لمراعاة عدة مقارنات، تم تطبيق تصحيح معدل الاكتشاف الكاذب (FDR). بعد تعديل FDR، بقيت مستويات فيتامين C المتوقعة جينيا مرتفعة مرتبطة بشكل ملحوظ بزيادة خطر الإصابة ب AMD (نسبة الاحتمالات [OR] = 1.324، فترة الثقة 95٪ [CI]: 1.133–1.546). لوحظت عدة ارتباطات إضافية عند مستويات الدلالة الاسمية (P < 0.05)، بما في ذلك زيادة تناول الدهون الغذائية مع زيادة خطر قصر النظر (OR = 1.033، 95٪ CI: 1.003–1.063)، تناول السكر مع انخفاض خطر الساد (OR = 0.746، 95٪ CI: 0.561–0.993)، الحديد مع خطر قصر النظر أقل (OR = 0.995، 95٪ CI: 0.991–0.999)، فيتامين د مع زيادة خطر الإصابة بالماء الأبيض (OR = 1.256, فترة الثقة 95٪: 1.062–1.487)، وحمض الفوليك مع انخفاض خطر الإصابة بالماء الأبيض (OR = 0.843، فترة الثقة 95٪: 0.724–0.981)، والفوسفور مع انخفاض خطر الجلوكوما (OR = 0.727، فترة الثقة 95٪: 0.554–0.953). لم يلاحظ أي دليل على تعدد الأبعاد الأفقي أو التغاير العددي. تشير هذه النتائج إلى وجود دور سببي محتمل لبعض العناصر الغذائية في خطر أمراض العين، رغم أن معظم الروابط لم تبق ذات دلالة بعد تصحيح متعدد من الفحوصات، وبالتالي يجب تفسيرها بحذر. هناك حاجة إلى دراسات إضافية لتأكيد هذه النتائج واستكشاف الآليات البيولوجية الكامنة.
يمثل ضعف البصر الناتج عن اضطرابات العين تحديا عالميا متزايدا في الصحة العامة، مع آثار اجتماعية واقتصادية وجودة حياة كبيرة 1,2,3. من بين هذه الحالات، برز خطأ الانكسار كسبب رئيسي لفقدان الرؤية، خاصة في شرق وجنوب شرق آسيا، حيث يصل انتشاره بين الشباب إلى 80-90٪، ويؤثر قصر النظر العالي على ما يصل إلى 20٪ من السكان4. تشير الأدلة الوبائية الحديثة إلى أن انتشار قصر النظر يستمر في الارتفاع عالميا، وقد أبرزت دراسات أحدث مساهمة تغييرات نمط الحياة الحديثة، لا سيما زيادة تعرض الشاشات الرقمية وتقليل النشاط الخارجي، في هذا الاتجاه. تقدر التوقعات أنه بحلول عام 2050، قد يكون ما يقرب من نصف سكان العالم يعانون من قصر نظر، مع حوالي 10٪ يعانون من قصر النظر العالي ومضاعفات تهدد الرؤية المرتبطة به4. بعيدا عن قصر النظر، تساهم اضطرابات عين رئيسية أخرى مثل التنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD)، والساد العاعد، والزرق، بشكل كبير في فقدان الرؤية العالمي 6,7,8. نظرا لغياب التدخلات الفعالة عالميا لوقف تقدم فقدان البصر، فإن تحديد العوامل البيئية ونمط الحياة القابلة للتعديل أمر بالغ الأهمية لتطوير استراتيجيات وقاية فعالة.
تشترك هذه الحالات في أسباب معقدة تشمل الاستعدادات الجينية والتعرض البيئي. تشير الأدلة الناشئة إلى أن التغذية قد تلعب دورا حاسما في تطور العين، واستقلاب الشبكية، وتعديل الإجهاد التأكسدي، والحفاظ على السلامة الهيكلية عبر أنسجة العين المختلفة 9,10,11. تم الارتباط بعدة مغذيات دقيقة، بما في ذلك فيتامين أ، فيتامين د، الزنك، والحديد، في الحفاظ على صحة العين من خلال دعم وظيفة المستقبلات الضوئية، وتنظيم الأوعية الدموية، والدفاع ضد مضادات الأكسدة12،13،14،15. على سبيل المثال، اقترح أن فيتامين د يؤثر على نمو العين ومسارات الالتهاب، ويلعب الحديد دورا أساسيا في استقلاب الشبكية وتنظيم الإجهاد التأكسدي، ويشارك الزنك في الدفاع ضد مضادات الأكسدة ووظيفة ظهارة صبغة الشبكية. بالإضافة إلى ذلك، قد تؤثر المغذيات الغذائية الكبرى مثل الدهون والكربوهيدرات على صحة العين من خلال المسارات الأيضية الجهازية، بما في ذلك استقلاب الدهون، وإشارات الإنسولين، والاستجابات الالتهابية16,17. ومع ذلك، اعتمدت معظم الدراسات السابقة التي بحثت في هذه العناصر الغذائية على تصاميم رصدية، وهي عرضة للسبب الخلفي والعكس السببي، مما يصعب تحديد ما إذا كانت هذه الارتباطات سببية.
ومع ذلك، كانت نتائج الدراسات الرصدية التي فحصت العلاقة بين تناول الطعام وأمراض العيون غير متسقة، حيث أبلغ البعض عن ارتباطات ذات دلالة وأخرى وجد نتائج معدومة17، 18، 19. من المرجح أن تعكس هذه التناقضات قيودا مثل صغر حجم العينات، والارتباك المتبقي، وتحيز الاستدعاء في تقييمات النظام الغذائي، وإمكانية حدوث سبب عكسي. لمعالجة هذه الفجوات، يقدم العشوائية المندلية (MR) أداة وبائية قوية باستخدام المتغيرات الجينية كمتغيرات أداة لاستنتاج السببية بين التعرضات والنتائج20. نظرا لأن المتغيرات الجينية تتنوع عشوائيا عند الحمل ولا تتأثر إلى حد كبير بالعوامل البيئية أو السلوكية، يقلل الاستدلال المغناطيسي من التحيز ويسمح بالاستدلال السببي الأكثر مصداقية من التصاميم الرصدية التقليدية21. وقد حددت دراسات الارتباط الجينومي واسعة النطاق (GWAS) الحديثة أدوات وراثية لمجموعة واسعة من المغذيات الغذائية الكبرى والعناصر الدقيقة22،23، بالإضافة إلى الأنماط الظاهرية العينية بما في ذلك قصر النظر، والانفصال البقعي المعدني، والمياه البيضاء، والزرق، مما يمكن من إجراء تقييم شامل قائم على الرنين المغناطيسي للعلاقات بين النظام الغذائي واضطراب العين.
لذلك، كان الهدف الأساسي من هذه الدراسة هو تقييم التأثيرات السببية المحتملة لمغذيات الماكرونت الغذائية وتناول المغذيات الدقيقة على خطر أمراض العين الكبرى باستخدام إطار عشوائي مندلي مكون من عينتين. تحديدا، بحثت الدراسة فيما إذا كانت المستويات المتوقعة وراثيا من المغذيات الغذائية الكبرى (مثل الدهون والكربوهيدرات) والمغذيات الدقيقة (بما في ذلك الفيتامينات والمعادن) مرتبطة بخطر قصر النظر، والمياه البيضاء، والزرق، والتنكس البقعي المرتبط بالعمر (AMD). توفر النتائج أدلة جديدة لتوجيه التوصيات الغذائية المستقبلية والاستراتيجيات الوقائية التي تستهدف صحة العين.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
استخدمت تحليلات العشوائية المندلية بيانات من GWAS (https://gwas.mrcieu.ac.uk/) متاحة للجمهور، والتي كانت قد حصلت بالفعل على الموافقات الأخلاقية والموافقة المستنيرة اللازمة أثناء جمع البيانات الأولي. وبالتالي، لم تكن هناك حاجة لمزيد من الموافقة الأخلاقية أو المستنيرة للدراسة. البرامج وقواعد البيانات المستخدمة مدرجة في جدول المواد.
1. بيانات التعرض
تم الحصول على ملخص معلومات GWAS حول تناول المغذيات الكبيرة الغذائية النسبية للدهون والبروتين والكربوهيدرات والسكر من أكثر من 235,000 فرد من أصول أوروبية23. تم تسجيل الاستهلاك الغذائي في اليوم السابق (UKB) أو المعتاد (جميع الفئات الأخرى) باستخدام استبيانات شاملة للمنتجات. تم تصحيح الاستهلاك النسبي لكل عنصر غذائي كبير بواسطة إجمالي الطاقة المدخلة، مما يسمح بتأثيرات غير خطية. وبعد إجراءات صارمة لمراقبة الجودة، أصبح حجم العينة المجمعة النهائي 235,391 للسكر و268,922 للدهون والبروتين والكربوهيدرات23. تلخص الخصائص الأساسية للمشاركين المشمولين في مؤشر GWAS لتناول المغذيات الكبيرة الغذائية النسبية في الجدول 1.
تم الحصول على بيانات الارتباط الجيني للمغذيات الدقيقة من مراجعة شاملة للأدبيات الموجودة وتوفر GWASs قوية في السكان الأوروبيين. باختصار، تم تضمين إحصائيات ملخصة GWAS لسبعة معادن أساسية: الكالسيوم في المصل، والنحاس، والحديد، والمغنيسيوم، والفوسفور، والسيلينيوم (المقاس في عينات الدم أو أظافر القدم)، والزنك24، 25، 26، 27، 28، 29، 30، 31، بالإضافة إلى سبعة فيتامينات، منها 25-هيدروكسي فيتامين د، فيتامين A1 (ريتينول)، فيتامين ب6، فيتامين ب9 (حمض الفوليك)، فيتامين ب12، فيتامين ج، وفيتامين E32، 33، 34، 35، 36، 37. تلخص الخصائص الأساسية للمشاركين المشمولين في GWAS للمغذيات الدقيقة في الجدول 1.
2. بيانات النتائج
تم الحصول على بيانات النتائج من مشروع GWAS التابع لجامعة IEU (https://gwas.mrcieu.ac.uk/)، الذي تم تطويره في وحدة علم الأوبئة التكاملية بجامعة بريستول. تحديدا، تم فحص قصر النظر كنتيجة باستخدام بيانات من المصدر: ukb-b-6353 (n = 460,536)، والمياه البيضاء من المصدر: EBI-A-GCST90018814 (n = 491,877)، والزرق من المصدر: EBI-A-GCST90013865 (n = 406,927)، والتنكس البقعي المبكر المرتبط بالعمر من المصدر: EBI-A-GCST010723 (n = 105,248). تلخص الخصائص الأساسية للمشاركين المشمولين في اختبار قصر النظر واضطرابات العين الكبرى الأخرى في الجدول 2. استندت تعريفات الأنماط الظاهرية لأمراض العين إلى مجموعات بيانات GWAS الأصلية. تم اشتقاق قصر النظر (ukb-b-6353) من بنك بيو البريطاني وعرف بناء على الاستخدام المبلغ الذاتي للنظارات أو العدسات اللاصقة بشكل رئيسي للرؤية عن بعد (قصر النظر). تم الحصول على نتائج الماء الأبيض والجلوكوما من تحليلات GWAS كبيرة استنادا إلى حالات تم تشخيصها سريريا من خلال السجلات الطبية أو إحصائيات نوبات المستشفيات. تم تعريف التنكس البقعي المرتبط بالعمر المبكر (AMD) وفقا لمعايير تشخيصية موحدة استخدمت في دراسات اتحاد GWAS الأصلية. قد تؤدي الاختلافات في تعريفات الأنماط الظاهرية عبر الدراسات إلى بعض التباين ويجب أخذها في الاعتبار عند تفسير النتائج.
3. اختيار المتغيرات الآلية
تم اختيار تعدد أشكال النيوكليوتيدات الأحادية (SNPs) المرتبطة بتعرضات ذات دلالة جينومية واسعة (P < 5 × 10⁻8) كمتغيرات أداية. تم اختيار SNPs المستقلة كمتغيرات أدوات بعتبة r2 < 0.001، بناء على المسافة ضمن 10,000 كيلوبت في بيانات 1000G الأوروبية، باستخدام حزمة R "TwoSampleMR". تم تقييم قوة الأدوات المختارة باستخدام إحصائية Fرقم 38. الإحصائية F التي تزيد عن 10 تعتبر عموما دلالة على المتغيرات الأداتية القوية39. تم توحيد جميع التحليلات لضمان محاذاة أليلات التأثير بين مجموعات بيانات التعرض والنتائج.
4. تقديرات العشوائية المندلية
لتقدير العلاقة السببية بين المغذيات الكبيرة الغذائية والعناصر الدقيقة وقصر النظر واضطرابات العين الكبرى الأخرى، تم تطبيق حزمة "TwoSampleMR" R لتحليل الرنين المغناطيسي. تم استخدام المتغيرات الجينية المرتبطة بكل من المغذيات الكبرى والعناصر الدقيقة في النظام الغذائي كمتغيرات أداة لفحص علاقتها السببية بقصر النظر واضطرابات العين الكبرى الأخرى. يعتمد تحليل الرنين المغناطيسي على ثلاثة افتراضات رئيسية: (1) افتراض الصلة، حيث ترتبط المتغيرات الجينية ارتباطا وثيقا بالتعرض؛ (2) افتراض الاستقلالية، حيث تكون المتغيرات مستقلة عن المراوغين؛ و(3) افتراض تقييد الاستبعاد، حيث تؤثر المتغيرات على النتيجة فقط من خلال عرض الاهتمام. تم تطبيق عدة طرق للربات المغناطيسي، بما في ذلك التوازن الوزني بالتباين العكسي (IVW)، والوسيط الموزون، والنمط الموزون، وMR-Egger، حيث كان IVW هو النهج الأساسي والطرق الأخرى المستخدمة لتقييم متانة النتائج. توفر طريقة IVW أدق تقدير سببي عندما تكون جميع المتغيرات الآلية صالحة أو عندما يتم موازنة التنوع الأفقي عبر المتغيرات. يمكن لمقدر الوسيط المرجح أن يولد تقديرات متسقة حتى لو كانت ما يصل إلى 50٪ من الأدوات الجينية غير صالحة. تسمح طريقة الانحدار MR-Egger باكتشاف تعدد الاتجاهات من خلال تقدير مصطلح تقاطع يعكس متوسط التأثير متعدد الخواص عبر المتغيرات الجينية. في البداية، تم حساب التقديرات السببية باستخدام نماذج IVW ذات التأثيرات الثابتة، وتم استخدام نماذج IVW العشوائية عند اكتشاف تباين كبير (p < 0.05). لأخذ مقارنات متعددة عبر تعرضات ونتائج متعددة في الاعتبار، تم تطبيق تصحيح معدل الاكتشاف الكاذب (FDR) باستخدام طريقة بنجاميني-هوشبرغ. تم تعريف الدلالة الإحصائية بأنها P المعدلة من قبل روزفلت < 0.05، بينما اعتبرت P < 0.05 ذات دلالة اسمية. تم إجراء جميع التحليلات في R (الإصدار 4.1.2). لتوضيح الإطار التحليلي، يتم عرض تمثيل مخطط لتصميم وافتراضات MR في الشكل 1.
5. تحليلات التباين والحساسية
لتقييم متانة نتائج الرنين المغناطيسي، أجريت اختبارات التغاير لاكتشاف التناقضات المحتملة بين المتغيرات الأداية. تم تقييم التغاير باستخدام إحصائية كوكران Q، حيث أشارت قيمة P < 0.05 إلى تباين ذي دلالة إحصائية40. تم إجراء تحليلات حساسية إضافية لتقييم التنوع المتعدد المحتمل، حيث قد تؤثر المتغيرات الجينية على النتائج من خلال مسارات بيولوجية غير التعرض المطلوب. تم تقييم تعدد الاتجاهات باستخدام اختبار اعتراض الانحدار MR-Eggerرقم 41. بالإضافة إلى ذلك، تم تطبيق طريقة مندل العشوائية متعددة الأبعاد المجموع والشاذ (MR-PRESSO) لتحديد وإزالة القيم الشاذة المتعددة الاتجاهات المحتملة (p < 0.05) وتقديم تقديرات سببية مصححة عند الضرورة41.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تلخص الآثار السببية المهمة لتناول المغذيات الغذائية الكبرى والمغذيات الدقيقة على قصر النظر واضطرابات العين الكبرى الأخرى، كما تم تحديدها بطريقة IVW، في الجدول 3 ومعروضة في الشكل 2. لأخذ مقارنات متعددة عبر تعرضات ونتائج متعددة، تم تطبيق تصحيح فرانكلين روزفلت. بعد تعديل روزفلت، بقي الارتباط بين مستويات فيتامين سي المتوقعة وراثيا وزيادة خطر الإصابة بالارتداد المبكر فقط ذا دلالة إحصائية (OR = 1.324، فترة الثقة 95٪: 1.133–1.546، P = 4.00 × 10⁻
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذه الدراسة، تم تقييم التأثيرات السببية المحتملة لتناول المغذيات الكبرى الغذائية والعناصر الدقيقة على خطر قصر النظر واضطرابات العين الكبرى الأخرى، بما في ذلك المياه البيضاء، والزرق، والانبسط البقعي. بعد تصحيح عدة مقارنات باستخدام طريقة معدل الاكتشاف الكاذب (FDR)، بقي الارتباط بين مستويات فيتامين C المتوقعة وراثيا وزيادة خطر الإصابة ب AMD فقط ذا دلالة إحصائية. لوحظت عدة ارتباطات إضافية عند مستويات ذات دلالة اسمية، بما في ذلك تناول الدهون النسبي المرتفع مع زيادة خطر قصر النظر، وارتفاع م...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنهم لا يملكون مصالح متنافسة.
وقد دعمت هذه الدراسة صندوق البحوث العلمية الخاصة بكلية الطب لملامح الوجه، وجامعة هوبي للعلوم والتكنولوجيا (رقم 2020XZ43) ومشروع أبحاث التدريس في جامعة هوبي للعلوم والتكنولوجيا (رقم 2023XY052).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| قاعدة بيانات IEU GWAS | وحدة علم الأوبئة التكاملي التابعة لمجلس البحوث الطبية (MRC)، جامعة بريستول | www.gwas.mrcieu.ac.uk | مصدر إحصائيات ملخص GWAS |
| حزمة MR-PRESSO R | GitHub (مطورو MR-PRESSO) | www.github.com/rondolab/MR-PRESSO | يستخدم لاكتشاف التنوع المتعدد والنقاط الشذوذية |
| برنامج R (الإصدار 4.1.2) | مؤسسة R | www.r-project.org | يستخدم لجميع التحليلات الإحصائية والعشوائية المندلية |
| حزمة TwoSampleMR R | وحدة علم الأوبئة التكاملي في MRC | www.mrcieu.github.io/TwoSampleMR | يستخدم في تحليل العشوائية المندلية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.