Genetyczne efekty przyczynowe fenotypów komórek odpornościowych w nadciśnieniu tętniczym (HT)
Po wykluczeniu potencjalnych czynników zakłócających oraz stwierdzeniu braku plejotropii horyzontalnej (P > 0,05), przeprowadzono analizę MR dwóch próbek w celu oceny przyczynowego wpływu fenotypów komórek odpornościowych na ryzyko HT. Dla każdego fenotypu komórek odpornościowych wykorzystanego jako ekspozycja obliczono statystykę F, aby ocenić siłę zmiennych instrumentalnych. Wszystkie instrumenty przekroczyły konwencjonalny próg F > 10, co wskazuje na minimalne obciążenie słabymi instrumentami. Szczegółowe statystyki F dla kluczowych cech odpornościowych omówionych w tekście głównym przedstawiono w Tabeli uzupełniającej 2. Łącznie 32 fenotypy związane z odpornością wykazały istotne powiązania z ryzykiem HT (P < 0,05) (Rysunek 1). Solidność tych wyników została potwierdzona analizami wykresów rozrzutu (Uzupełniający Rysunek 2A,B) oraz analizami wrażliwości z wykorzystaniem metody leave-one-out (Rysunek uzupełniający 3A,B).
Wśród głównych wyników fenotyp Treg wykazał najbardziej rozległy udział, przy czym CD3 na wydzielających Treg CD39+ (OR = 1.063; 95% CI: 1.023–1.105; P = 0.002) oraz %aktywowanych Treg CD39+ aktywowanych Treg (OR = 1.081; 95% CI: 1.008–1.161; P = 0.030) okazały się kluczowymi cechami związanymi z ryzykiem, które następnie priorytetyzowano do analizy mediacji. W etapach dojrzewania limfocytów T, CD3 na CM CD8br wykazało największą wielkość efektu wśród cech związanych z ryzykiem (OR = 1.094; 95% CI: 1.040–1.150; P < 0.001), podczas gdy TD DN (CD4⁻CD8⁻) AC wykazało istotny związek ochronny (OR = 0.930; 95% CI: 0.881–0.982; P = 0.009). Wśród fenotypów limfocytów B, podgrupy komórek mieloidalnych wykazujące ekspresję HLA-DR konsekwentnie wykazywały efekty zwiększające ryzyko, przy czym HLA DR na CD33dim HLA DR+ CD11b⁻ osiągnęło OR = 1.095 (95% CI: 1.032–1.162; P = 0.003). Pełne wyniki dla wszystkich sześciu kategorii komórek odpornościowych: cDC, Treg, etapów dojrzewania limfocytów T, TBNK, monocytów, limfocytów B oraz fenotypów komórek mieloidalnych zostały podsumowane na Rysunku 1.
Analizy wrażliwości dodatkowo potwierdziły uzyskane wyniki. Na podstawie odpowiednich ocen statystycznych nie stwierdzono istotnych dowodów na heterogeniczność i plejotropię horyzontalną (Tabela uzupełniająca 3 oraz Tabela uzupełniająca 4). Wyniki te zostały potwierdzone przez analizę „leave-one-out”.
Przyczynowe efekty HT na komórki odpornościowe
Wyniki wykazały, że HT był pozytywnie powiązany przyczynowo z 2 cechami immunologicznymi: wydzielającymi limfocytami T regulacyjnymi CD4 (1.143: 1.023-1.277; P = 0.018) oraz monocytarnymi mieloidalnymi komórkami supresyjnymi (1.373: 1.058-1.782; P = 0.017). Z kolei HT był negatywnie powiązany przyczynowo z 4 cechami immunologicznymi: aktywowanymi limfocytami T regulacyjnymi CD4 (0.818: 0.679-0.987; P = 0.036), aktywowanymi limfocytami T regulacyjnymi CD4+ (0.790: 0.676-0.924; P = 0.003), aktywowanymi i spoczynkowymi limfocytami T regulacyjnymi CD4 (0.871: 0.780-0.974; P = 0.015) oraz limfocytami T CD25++ CD4+ (0.855: 0.747-0.980; P = 0.017) (Rysunek 2). Odkrycia te sugerują wzajemną zależność między HT a stanami aktywacji Treg, co może odzwierciedlać indukowane chorobą przebudowywanie układu odpornościowego. Wykresy rozrzutu (Rysunek uzupełniający 4) oraz metoda „leave-one-out” (Rysunek uzupełniający 5) potwierdziły stabilność wyników. Analizy wrażliwości również zwalidowały otrzymane rezultaty. Siła tych wyników została potwierdzona oceny heterogeniczności i horyzontalnej wielokrotności (Tabela uzupełniająca 5 oraz Tabela uzupełniająca 6). Wnioski te są wspierane przez analizę „leave-one-out”.
Genetyczne efekty przyczynowe metabolitów osocza w nadciśnieniu tętniczym
Po wybraniu odpowiednich zmiennych instrumentalnych i wykluczeniu niezrównoważenia łańcuchów oraz słabych instrumentów, zidentyfikowano łącznie 34 843 SNP powiązane z metabolitami osocza, przy czym minimalna statystyka F wyniosła 19,50 (Tabela uzupełniająca 7). Przy zastosowaniu metody IVW wstępnie stwierdzono, że 9 metabolitów osocza jest przyczynowo powiązanych z HT. Spośród nich 4 metabolity były pozytywnie skorelowane ze zwiększonym ryzykiem HT: stosunek glukozy do maltozy (1,195: 1,082-1,319; P < 0,001), kwas taurocholowy (1,190: 1,073-1,321; P = 0,001), 5-hydroksymetylo-2-furoylokarnityna (1,127: 1,046-1,215; P = 0,002) oraz C5 (1,120: 1,032-1,215; P = 0,006) (Tabela 1).
Z drugiej strony, 5 metabolitów może być ujemnie skorelowanych z ryzykiem HT, w tym ergoteineina (0.958: 0.927-0.990; P = 0.010), stosunek karnytyny do propionylokarnytyny (C3) (0.895: 0.825-0.970; P = 0.007), stosunek adenozylo-5'-difosforanu (ADP) do N-acetyloneuraminianu (0.890: 0.823-0.963; P = 0.004), stosunek argininy do glutaminianu (0.882: 0.802-0.968; P = 0.009) oraz 1-(1-enyl-palmitoyl)-2-linoleoyl-GPE (p-16:0/18:2) (0.873: 0.798-0.955; P = 0.003).
Analizy wrażliwości również potwierdziły uzyskane wyniki. Wiarygodność tych wyników została potwierdzona poprzez oceny heterogeniczności i multiplicity poziomej (Supplementary Table 8 oraz Supplementary Table 9). Wnioski te są wspierane przez analizę typu „leave-one-out”.
Mediacja ryzyka HT przez komórki odpornościowe i metabolity osocza
W oparciu o wcześniej zidentyfikowane fenotypy komórek odpornościowych i metabolity osocza zastosowano strategię MR dla dwóch próbek w celu oszacowania potencjalnych efektów mediacyjnych. W pierwszym kroku przeprowadzono analizy MR, przyjmując 32 fenotypy komórek odpornościowych jako ekspozycje i 9 metabolitów osocza jako wyniki, co ujawniło 12 istotnych związków przyczynowych obejmujących 10 fenotypów komórek odpornościowych i 8 metabolitów osocza, z odpowiadającymi im szacunkami efektu β1 od komórek odpornościowych do metabolitów. Wśród nich najistotniejszy związek zidentyfikowano pomiędzy CD3 na wydzielających Treg komórkach CD39+ a poziomem C5 (1,050: 1,016-1,085; P = 0,004). W drugim kroku C5 potraktowano jako ekspozycję, a HT jako wynik. Wykonano analizy MR, w tym wykrywanie wartości odstających metodą MR-PRESSO oraz oceny heterogeniczności i plejotropii poziomej. Nie wykryto odstających SNP ani dowodów na heterogeniczność lub plejotropię (Tabela 2), co pozwoliło na oszacowanie efektu przyczynowego od metabolitu osocza do HT (β2) (Rycina uzupełniająca 6).
W końcowym etapie analizy MR przeprowadzono analizy mediacji, aby wyjaśnić, czy przyczynowy wpływ fenotypów komórek odpornościowych na HT jest mediowany przez metabolity osocza. Wyniki wykazały, że podwyższone poziomy C5 pełniły rolę mediatora w ścieżce łączącej CD3 na wydzielających Treg komórkach CD39+ z wyższym ryzykiem rozwoju HT (Rycina uzupełniająca 7 oraz Rycina 3). Testy wykrywania wartości odstających MR-PRESSO, testy heterogeniczności i plejotropii nie wykazały obciążonych SNP ani oznak heterogeniczności lub plejotropii horyzontalnej (Tabela 3, Tabela uzupełniająca 10, oraz Tabela uzupełniająca 11). Wśród nich proporcja mediacji poziomu C5 wyniosła 8,89% (2,34% do 15,4%) (P = 0,008). Ostatecznie przeprowadzono odwrotne analizy mediacji MR, aby rygorystycznie przetestować założenia dotyczące kierunkowości. W przypadku zależności od metabolitów do komórek odpornościowych, odwrotna analiza MR (poziomy C5 do CD3 na wydzielających Treg komórkach CD39+) nie wykazała istotnych efektów przyczynowych (IVW P > 0,05 po korekcie Bonferroniego), co potwierdza jednokierunkowość (Tabela 4). W przypadku zależności od HT do metabolitów, odwrotna analiza MR (HT do poziomów C5) nie wykazała powiązań przyczynowych (IVW P > 0,05 po korekcie Bonferroniego), co potwierdza przyjętą kierunkowość (Tabela 5). Biorąc pod uwagę umiarkowany efekt całkowity oraz brak dowodów wzajemnych w dwukierunkowej analizie MR, wyniki mediacji te należy uznać za wstępne.
Analiza cytometryczna do wykrywania komórek Treg CD3+CD4+CD25+CD39+
Aby zweryfikować wyniki analizy metabolomicznej, in vitro przeprowadzono walidację eksperymentalną w celu oceny charakterystyki ekspresji CD39+ Treg a poziom C5 w osoczu. Do ilościowego oznaczenia komórek Treg (CD3⁺CD4⁺CD25⁺) oraz ich podzbiorów CD39⁺ (CD3⁺CD4⁺CD25⁺CD39⁺) we krwi obwodowej pacjentów z HT i zdrowej grupy kontrolnej wykorzystano cytometrię przepływową. Jak pokazano w Rysunek 4A–Czarówno liczba komórek Treg (CD3⁺CD4⁺CD25⁺), jak i podgrupy Treg CD39⁺ była znacznie wyższa u pacjentów z nadciśnieniem tętniczym w porównaniu z osobami zdrowymi (P < 0,001). Celowana analiza profilu metabolomicznego osocza z wykorzystaniem tandemowej spektrometrii mas wykazała ponadto, że poziomy C5 były znacznie wyższe w grupie HT (P < 0.001, Rysunek 4D). Ponadto analiza korelacji Pearsona wykazała pozytywną zależność między poziomami C5 w osoczu a częstością występowania podgrupy CD39⁺Treg (Rysunek 4E), co jest zgodne z domniemaną ścieżką CD39⁺Treg-C5-HT zidentyfikowaną przez MR. Jednakże przekrojowy charakter badania oraz mała liczebność próby uniemożliwiają wyciągnięcie wniosków przyczynowych wyłącznie na podstawie tych danych.
DOSTĘPNOŚĆ DANYCH:
Statystyki podsumowujące badanie asocjacyjne całego genomu (GWAS) dla Hashimoto’s thyroiditis pobrano z katalogu GWAS Catalog (ebi-a-GCST90018855; https://gwas.mrcieu.ac.uk/). Statystyki podsumowujące cechy komórek odpornościowych pobrano z katalogu GWAS Catalog (od ebi-a-GCST90001391 do ebi-a-GCST90002121; https://www.ebi.ac.uk/gwas/). Dane GWAS dla metabolitów osocza pobrano z katalogu GWAS Catalog (GCST90199621-GCST90201020; https://www.ebi.ac.uk/gwas/studies/GCST90199621-90201020). Dane stanowiące podstawę wyników niniejszego badania znajdują się w Supplementary File 1.

Rycina 1: Wykres leśny przedstawiający związki przyczynowe cech komórek odpornościowych z zapaleniem tarczycy Hashimoto. Wykres leśny podsumowujący związki przyczynowe wszystkich badanych w niniejszej pracy cech komórek odpornościowych z zapaleniem tarczycy Hashimoto (HT). Skróty: nsnp, liczba polimorfizmów pojedynczego nukleotydu (SNPs); pval, wartość P; OR, iloraz szans; CI, przedział ufności. Proszę kliknąć tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rycina 2: Wykres leśny przedstawiający efekty przyczynowe Hashimoto w odniesieniu do fenotypów komórek odpornościowych. Wykres leśny podsumowujący efekty przyczynowe HT na różne fenotypy komórek odpornościowych. Skróty: nsnp, liczba SNP; pval, wartość P; OR, iloraz szans; CI, przedział ufności. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.

Rysunek 3: Wykres leśny przedstawiający efekt mediacyjny izowalerylokarnityny (C5) w osoczu pomiędzy CD39+ a zapaleniem tarczycy Hashimoto. Wykres leśny podsumowujący efekty przyczynowe C5 w osoczu, które pośredniczą w powiązaniu między CD39+ a HT. Skróty: OR, iloraz szans; CI, przedział ufności. Aby wyświetlić powiększoną wersję tego rysunku, kliknij tutaj.

Rycina 4: Ekspresja regulacyjnych komórek T CD39+ i poziomy izowalerylokarnityny (C5) w osoczu u pacjentów z zapaleniem tarczycy Hashimoto. (A) Strategia bramkowania w cytometrii przepływowej dla regulacyjnych komórek T (Treg; CD3+CD4+CD25+) oraz komórek CD39+ Treg. (B) Całkowite poziomy komórek Treg. (C) Poziomy komórek CD39+ Treg. (D) Poziomy izowalerylokarnityny (C5) w osoczu zmierzone za pomocą tandemowej spektrometrii mas. (E) Analiza korelacji Pearsona pomiędzy poziomami izowalerylokarnityny (C5) w osoczu a proporcją komórek CD39+ Treg. Skróty: SSC-A, pole rozproszenia bocznego; FSC-A, pole rozproszenia przedniego; FSC-H, wysokość rozproszenia przedniego. ***P < 0.001 względem zdrowych kontroli. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
Tabela 1: Efekty przyczynowe dziewięciu istotnie powiązanych metabolitów osocza w zapaleniu tarczycy Hashimoto. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela 2: Efekt przyczynowy poziomu izowalerylokarnityny (C5) w zapaleniu tarczycy Hashimoto (β₂). Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela 3: Przyczynowy wpływ regulatorowych limfocytów T CD3+CD39+ na zapalenie tarczycy Hashimoto. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela 4: Wpływ poziomu izowalertylokarnityny (C5) na regulacyjne limfocyty T CD3+CD39+.Proszę kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela 5: Wpływ przyczynowy zapalenia tarczycy Hashimoto na poziomy izowalerylokarnityny (C5). Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rysunek uzupełniający 1: Projekt badania i schemat analizy. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rysunek uzupełniający 2: Wykresy rozrzutu przedstawiające szacunki przyczynowe dla powiązań między 32 cechami komórek odpornościowych a zapaleniem tarczycy Hashimoto. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rycina uzupełniająca 3: Analizy typu „leave-one-out” oceniające odporność efektów przyczynowych 32 cech komórek odpornościowych w zapaleniu tarczycy Hashimoto.Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rycina uzupełniająca 4: Wykresy punktowe przedstawiające związki przyczynowe zapalenia tarczycy Hashimoto z sześcioma fenotypami komórek odpornościowych.Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rycina uzupełniająca 5: Analizy typu leave-one-out oceniające odporność efektów przyczynowych zapalenia tarczycy Hashimoto na sześć fenotypów komórek odpornościowych. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rycina uzupełniająca 6: Związek przyczynowy między poziomami izowalerylokarnityny (C5) a ryzykiem zapalenia tarczycy Hashimoto. (A) Wykres leśny (forest plot) przedstawiający efekt przyczynowy poziomu izowalerylokarnityny (C5) na ryzyko HT (β₂). (B) Wykres rozproszony przedstawiający szacowany efekt przyczynowy każdego SNP na ryzyko HT. (C) Wykres lejkowy (funnel plot) oceniający heterogeniczność szacunków randomizacji mendlowskiej (MR) dla wpływu poziomu C5 na ryzyko HT. (D) Analiza z pominięciem jednego wariantu (leave-one-out), wykazująca, że całkowita ocena ryzyka nie była w znacznym stopniu zależna od żadnego pojedynczego SNP. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Rycina uzupełniająca 7: Związek przyczynowy między regulacyjnymi limfocytami T CD3+CD39+ a ryzykiem zapalenia tarczycy Hashimoto. (A) Wykres leśny (forest plot) przedstawiający całkowity efekt przyczynowy regulacyjnych limfocytów T CD3+CD39+ na ryzyko HT. (B) Wykres rozrzutu przedstawiający szacowany efekt przyczynowy dla każdego SNP w odniesieniu do ryzyka HT. (C) Wykres lejkowy (funnel plot) oceniający heterogeniczność szacunków MR dla efektu regulacyjnych limfocytów T CD3+CD39+ na ryzyko HT. (D) Analiza z pominięciem pojedynczego wariantu (leave-one-out analysis) wykazująca, że ogólna ocena ryzyka nie była w istotny sposób wpływana przez żaden pojedynczy SNP. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 1: Charakterystyka zbiorów danych z badania asocjacyjnego całego genomu dla metabolitów osocza wykorzystanych w analizie randomizacji mendlowskiej.Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 2: Charakterystyka zmiennych instrumentalnych (SNP) i statystyki F dla kluczowych fenotypów komórek odpornościowych wykorzystanych jako ekspozycje w analizie randomizacji mendlowskiej. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 3: Ocena plejotropii dla analiz randomizacji mendlowskiej fenotypów komórek odpornościowych w kontekście Hashimoto thyroiditis.Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 4: Ocena heterogeniczności dla analiz randomizacji mendlowskiej fenotypów komórek odpornościowych w zapaleniu tarczycy Hashimoto. Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 5: Ocena plejotropii dla analiz randomizacji mendlowskiej wpływu zapalenia tarczycy Hashimoto na fenotypy komórek odpornościowych.Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 6: Ocena heterogeniczności dla analiz randomizacji mendlowskiej wpływu zapalenia tarczycy Hashimoto na fenotypy komórek odpornościowych.Aby pobrać ten plik, kliknij tutaj.
Tabela uzupełniająca 7: Polimorfizmy pojedynczego nukleotydu związane z metabolitami osocza. Aby pobrać ten plik, kliknij tutaj.
Tabela uzupełniająca 8: Ocena plejotropii dla analiz randomizacji mendlowskiej wpływu metabolitów osocza na zapalenie tarczycy Hashimoto. Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 9: Ocena heterogeniczności dla analiz randomizacji mendlowskiej metabolitów osocza w chorobie Hashimoto.Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 10: Ocena plejotropii dla analiz mediacji powiązań między fenotypem komórek odpornościowych a zapaleniem tarczycy Hashimoto za pośrednictwem metabolitów osocza.Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Tabela uzupełniająca 11: Ocena heterogeniczności dla analiz mediacyjnych powiązań fenotypu komórek odpornościowych z zapaleniem tarczycy Hashimoto za pośrednictwem metabolitów osocza.Kliknij tutaj, aby pobrać ten plik.
Plik uzupełniający 1: Dane wspierające wyniki niniejszego badania.Prosimy kliknąć tutaj, aby pobrać ten plik.