缺血性卒中与血管性痴呆之间的因果关系：一项孟德尔随机化研究

摘要

本方案描述了一种可重复的双样本孟德尔随机化工作流程，用于利用公开可用的全基因组关联研究汇总统计数据分析缺血性卒中与血管性痴呆之间潜在的因果关联。

摘要

缺血性卒中（IS）是全球范围内导致残疾和死亡的主要原因，而血管性痴呆（VaD）是一种与脑血管损伤相关的常见痴呆亚型。观察性研究提示IS与VaD之间存在关联，但这些研究易受混杂因素和反向因果关系的影响。本方案描述了一种可重复的两样本孟德尔随机化（MR）工作流程，用于利用公开的全基因组关联研究（GWAS）汇总统计数据评估IS与VaD之间潜在的因果关系。与IS相关的遗传工具变量从公开的GWAS数据集中提取，VaD的结局关联数据则来自公开的VaD GWAS数据集。相应的数据集编号已在方案部分提供。在完成结局匹配和等位基因校正后，共保留51个单核苷酸多态性（SNPs）用于最终的MR分析。该工作流程包括工具变量筛选、连锁不平衡剔除、等位基因校正、工具变量强度评估、逆方差加权（IVW）分析、加权中位数分析、MR-Egger分析、异质性检验、水平多效性评估以及留一法敏感性分析。在代表性分析中，IVW方法显示遗传预测的IS与VaD风险之间存在正向关联，加权中位数方法也得出方向一致的结果。MR-Egger估计值方向一致，但未达到统计学显著性。因此，这些发现应被解读为提示可能存在因果效应的证据，而非因果关系的确凿证明。本方案可帮助研究人员利用公开的GWAS数据，采用透明且可重复的MR工作流程来探究与脑血管疾病相关的结局。

引言

缺血性卒中（IS）是全球范围内导致严重残疾和死亡的主要原因之一¹。根据全球疾病负担研究的最新数据，尽管全球IS发病率有所下降，但其疾病负担仍然显著，尤其是在东欧、东亚、中亚和撒哈拉以南非洲地区^2,3。此外，在社会人口发展指数（SDI）较低的国家，IS的发病率正在上升，并预计从2020年到2030年将持续增加。

大量流行病学研究提示脑血管疾病与血管性痴呆（VaD）之间可能存在关联^4,5。在中国，VaD是老年人中最常见的痴呆类型之一，而缺血性卒中（IS）的高患病率与VaD的发生密切相关。然而，大多数现有研究为观察性研究，残余混杂因素、反向因果关系以及疾病定义的差异可能限制对因果关系的推断。因此，需要采用其他分析方法来评估IS是否可能参与VaD的发生发展过程。

缺血性卒中（IS）可能通过多种机制影响血管性痴呆（VaD）的发生。IS 引起的脑血管损伤可导致脑灌注不足，进而引发神经退行性改变⁶。此外，VaD 可能与IS后的慢性脑血管损伤、微血管损害以及炎症反应有关⁷

方案

本研究使用了公开可用的全基因组关联研究（GWAS）汇总统计资料。原始研究已获得机构审查委员会批准，并取得了参与者的知情同意。本二次分析无需额外的伦理审批。

1. 研究设计与伦理声明

1. 采用双样本孟德尔随机化设计，评估缺血性卒中（IS）与血管性痴呆（VaD）之间潜在的因果关联。
2. 仅使用公开可用的全基因组关联研究（GWAS）汇总统计资料。由于纳入GWAS数据集的所有原始研究均已获得机构审查委员会批准并取得参与者的知情同意，因此本二次分析无需额外的伦理审批。
3. 在数据提取前，将缺血性卒中（IS）定义为暴露因素，血管性痴呆（VaD）定义为结局变量。

2. 软件准备

1. 使用 R 统计软件进行所有分析。
2. 加载 TwoSampleMR 软件包，用于工具变量提取、结局数据提取、等位基因整合、孟德尔随机化估计、异质性检验及敏感性分析。加载 MRPRESSO 软件包，用于评估全局水平多效性及潜在的异常值变异体。
3. 在工作流程中使用以下核心函数：extract_instruments、extract_outcome_data、harmonise_data、mr、generate_odds_ratios、mr_heterogeneity、mr_p....

结果

图1 总结了双样本孟德尔随机化分析的整体工作流程，从数据集选择和工具变量筛选，到敏感性分析及结果可视化。各阶段的代表性输出结果如下所示。

遗传工具变量与数据协调质量控制

最初使用 p < 5 × 10^-6 的显著性阈值，从暴露性全基因组关联研究（GWAS）数据集中提取了共计 52 个与 IS 相关的单核苷酸多态性（SNP）。随后从血管性痴呆（VaD）GWAS 数据集中提取了结局关联数据。经过结局匹配、代理 SNP 搜索和等位基因校正后，最终保留了 51 个 SNP 用于孟德尔随机化（MR）分析。其中有 2 个变异位点通过代理 SNP 进行匹配。保留的遗传工具列于表 1中。这 51 个保留工具的 F 统计量范围为 20.91 至 46.06，中位数为 25.08，四分位距（IQR）为 22.95–30.71。所有保留的 SN.......

讨论

本研究提出了一种双样本孟德尔随机化（MR）方案，利用公开可用的全基因组关联研究（GWAS）汇总统计数据，评估缺血性卒中（IS）与血管性痴呆（VaD）之间潜在的因果关联。在代表性分析中，逆方差加权（IVW）和加权中位数方法均支持遗传预测的IS与VaD风险之间存在正向关联，而MR-Egger估计结果虽方向一致，但未达到统计学显著性。因此，这些发现为可能存在因果效应提供了提示性证据，而非因果关系的确凿证明。

在脑血管损伤的背景下，所观察到的关联具有生物学上的合理性。缺血性卒中（IS）可导致区域性神经元损伤、脑灌注受损以及随后的神经退行性改变。既往研究表明，血管性痴呆（VaD）常发生于脑血流减少或脑血管损伤的情况下^13,14。IS后持续存在的慢性脑血管改变可能进一步促进认知功能下降及VaD风险的增加¹⁵。此外，卒中后的微血管损伤、炎症反应以及慢性神经血管功能障碍，可能构成IS与VaD之间潜在的生物学联系。然而，目前的孟德尔随机.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
芬恩基因组全基因组关联研究数据集	FinnGen	finn-b-F5_VASCDEM	作为血管性痴呆结局数据来源的公开全基因组关联研究数据集
IEU OpenGWAS数据库	MRC整合流行病学单位，布里斯托尔大学	ebi-a-GCST90018864	作为缺血性卒中暴露数据来源的公开全基因组关联研究数据集
R软件	R统计计算基金会	不适用	用于孟德尔随机化分析的统计软件
RStudio	Posit Software, PBC	不适用	用于运行R脚本的集成开发环境
TwoSampleMR软件包	MRC整合流行病学单位，布里斯托尔大学	不适用	用于工具变量提取、数据协调、孟德尔随机化分析及敏感性分析的R软件包
MRPRESSO软件包	CRAN	版本 1.0	用于评估全局水平多效性及潜在异常值工具变量的R软件包
writexl软件包	CRAN	不适用	用于将结果表格导出为xlsx文件的R软件包