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研究文章

膳食宏量营养素与微量营养素对近视及其他主要眼病的因果效应:一项孟德尔随机化研究

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DOI:

10.3791/70258

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2026年5月26日

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本文内容

摘要

本方案描述了一种利用孟德尔随机化分析研究膳食营养素对眼部疾病因果效应的方法。该方法可识别主要眼病的潜在营养风险因素和保护性因素。

摘要

近视及其他主要眼部疾病(如白内障、青光眼和年龄相关性黄斑变性[AMD])正日益成为全球重要的公共卫生问题。尽管营养被认为会影响眼部的发育与退化,但目前关于其因果关系的证据仍然有限。本研究利用大规模全基因组关联研究(GWAS)汇总数据,采用两样本孟德尔随机化(MR)分析方法,评估膳食宏量营养素和微量营养素摄入对近视及其他眼部疾病风险的因果效应。主要分析采用逆方差加权(IVW)法,并辅以加权中位数法、MR-Egger和MR-PRESSO进行敏感性检验。为校正多重比较,应用了错误发现率(FDR)校正。在经过FDR校正后,遗传预测较高的维生素C水平仍与AMD风险增加显著相关(比值比[OR] = 1.324,95%置信区间[CI]:1.133–1.546)。此外,在名义显著性水平下(P < 0.05)还观察到多个其他关联,包括相对较高的膳食脂肪摄入与近视风险升高相关(OR = 1.033,95% CI:1.003–1.063),糖摄入与白内障风险降低相关(OR = 0.746,95% CI:0.561–0.993),铁摄入与近视风险降低相关(OR = 0.995,95% CI:0.991–0.999),维生素D摄入与白内障风险升高相关(OR = 1.256,95% CI:1.062–1.487),叶酸摄入与白内障风险降低相关(OR = 0.843,95% CI:0.724–0.981),以及磷摄入与青光眼风险降低相关(OR = 0.727,95% CI:0.554–0.953)。未发现水平多效性或异质性的证据。这些结果提示某些营养素可能在眼部疾病风险中发挥潜在的因果作用,但大多数关联在多重检验校正后不再具有显著性,因此应谨慎解读。未来还需进一步研究以验证这些发现,并探索其潜在的生物学机制。

引言

由眼部疾病引起的视力障碍已成为日益严重的全球公共卫生挑战,对社会经济和生活质量产生重大影响1,2,3。在这些疾病中,屈光不正已成为视力下降的主要原因,尤其是在东亚和东南亚地区,其在青年人群中的患病率高达80–90%,高度近视影响着高达20%的人口4。近期流行病学证据表明,全球近视患病率仍在持续上升,新近研究强调了现代生活方式的改变,特别是数字屏幕暴露增加和户外活动减少,在这一趋势中的作用5。预测估计到2050年,全球近一半人口可能患有近视,其中约10%将发展为高度近视,并面临相关的威胁视力的并发症4。除近视外,其他主要眼部疾病,如年龄相关性黄斑变性(AMD)、白内障和青光眼,也在全球视力丧失中占据重要比重6,7,8。鉴于目前尚无普遍有效的干预措施能够阻止视力丧失的进展,识别可改变的环境和生活方式因素对于制定有效的预防策略至关重要。

这些疾病具有复杂的病因,涉及遗传易....

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方案

孟德尔随机化(Mendelian Randomization, MR)分析所使用的数据来自一个公开可用的全基因组关联研究数据库(https://gwas.mrcieu.ac.uk/),该数据库在最初的数据收集中已获得必要的伦理审查和知情同意批准。因此,本研究无需再次进行伦理审查或获取知情同意。所使用的软件和数据库列于材料表中。

1. 暴露数据

关于脂肪、蛋白质、碳水化合物和糖相对膳食宏量营养素摄入的全基因组关联研究(GWAS)汇总信息来自超过235,000名欧洲血统个体23。通过全面的食物项目问卷收集了前一日(UKB)或习惯性(所有其他队列)的膳食摄入情况。每种宏量营养素的相对摄入量均根据总能量摄入进行校正,以允许非线性效应的存在。经过严格的质控流程后,糖的最终汇总样本量为235,391,脂肪、蛋白质和碳水化合物的样本量为268,92223。相对膳食宏量营养素摄入GWAS中所包含参与者的基线特征总结于表1中。

微量营养素的遗传关联数据来源于对现有文献的全面综述以及欧洲人群中已有的高质量全基因组关联研究(GWAS)。简要而言,纳入了七种必需矿物质的GWAS汇总统计结果,包括血清....

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结果

通过IVW方法鉴定的膳食宏量营养素和微量营养素摄入对近视及其他主要眼部疾病的重要因果效应,总结于表3,并展示在图2中。为校正多个暴露因素与多个结局之间的多重比较,采用了FDR校正。经FDR调整后,仅遗传预测的维生素C水平与早期年龄相关性黄斑变性(AMD)风险增加之间的关联仍具有统计学意义(OR = 1.324,95% CI:1.133–1.546,P = 4.00 × 10⁻4)。IVW模型的所有异质性检验结果均无显著性(P > 0.05),表明工具变量之间具有一致性。此外,通过MR-Egger回归未检测到方向性多效性的证据,MR-PRESSO全局检验也未发现任何水平多效性。

相对膳食宏量营养素摄入对近视及其他主要眼部疾病因果效应的研究

在膳食宏量营养素方面,IVW 方法提示较高的相对脂肪摄入量与近视风险增加之间存在名义上的关联(ukb-b-6353)(O.......

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讨论

本研究系统评估了饮食中宏量营养素和微量营养素摄入对近视及其他主要眼部疾病(包括白内障、青光眼和年龄相关性黄斑变性[AMD])风险的潜在因果影响。在采用错误发现率(FDR)方法对多重比较进行校正后,仅遗传预测的维生素C水平与AMD风险升高之间的关联仍具有统计学显著性。若干其他关联在名义显著性水平上被观察到,包括较高的相对脂肪摄入与近视风险升高相关,较高的铁水平与近视风险降低相关,维生素D与白内障风险升高相关,叶酸与白内障风险降低相关,磷与青光眼风险降低相关,以及糖摄入与白内障风险降低相关。然而,这些关联在校正多重检验后不再显著,因此应谨慎解读。总体而言,研究结果提供了有限但具有提示性的遗传学证据,表明某些饮食因素可能与眼部疾病风险相关,凸显了进一步研究以验证这些关联并阐明相关生物学机制的必要性。

在分析中,遗传预测的较高维生素C水平与早期年龄相关性黄斑变性(AMD)风险增加相关。这一发现似乎与传统的抗氧化假说相矛盾,后者认为抗氧化剂可保护视网膜组织免受氧化损伤。然而,多种因素可能解释这一差异。首先,抗氧化营养素的生物学效应可能是剂量依赖性或情境依赖性的,维生素C暴露与视网膜变性之间的.......

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披露

作者声明不存在任何竞争利益。

致谢

本研究由湖北科技学院五官医学研究院专项科研基金(编号:2020XZ43)和湖北科技学院教学研究项目(编号:2023XY052)资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
IEU GWAS 数据库MRC 整合流行病学单位,布里斯托尔大学www.gwas.mrcieu.ac.ukGWAS 汇总统计量来源
MR-PRESSO R 软件包GitHub(MR-PRESSO 开发者)www.github.com/rondolab/MR-PRESSO用于检测多效性及异常值
R 软件(版本 4.1.2)R 基金会www.r-project.org用于所有统计分析及孟德尔随机化分析
TwoSampleMR R 软件包MRC 整合流行病学单位www.mrcieu.github.io/TwoSampleMR用于孟德尔随机化分析

参考文献

  1. Bourne, R. R., et al. Causes of vision loss worldwide, 1990-2010: A systematic analysis. Lancet Glob Health. 1 (6), e339-e349 (2013).
  2. Sherief, S. T., Muhe, L. M., Mekasha, A., Demtse, A., Ali, A. Prevalence and causes of ocular di....

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