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Artigo de investigação
Este protocolo descreve um método para investigar os efeitos causais dos nutrientes alimentares em doenças oculares utilizando análise de randomização mendeliana. Essa abordagem permite identificar potenciais riscos nutricionais e fatores protetores para grandes distúrbios oculares.
Miopia e outros distúrbios oculares importantes, como catarata, glaucoma e degeneração macular relacionada à idade (DMRI), representam crescentes preocupações de saúde pública em todo o mundo. Embora se acredite que a nutrição influencie o desenvolvimento e a degeneração ocular, as evidências causais permanecem limitadas. Uma análise de randomização mendeliana (RM) com duas amostras foi realizada utilizando dados resumidos do estudo de associação genômica em grande escala (GWAS) para avaliar os efeitos causais da ingestão de macronutrientes e micronutrientes na dieta sobre o risco de miopia e outras doenças oculares. O método ponderado pela variância inversa (IVW) foi usado como análise primária, apoiado por mediana ponderada, MR-Egger e MR-PRESSO para testes de sensibilidade. Para considerar comparações múltiplas, foi aplicada a correção da taxa de falsas descobertas (FDR). Após o ajuste de FDR, níveis mais altos de vitamina C geneticamente previstos permaneceram significativamente associados a um risco aumentado de DMAE (razão de chances [OR] = 1,324, intervalo de confiança [IC]: 95%: 1,133–1,546). Várias associações adicionais foram observadas em níveis de significância nominal (P < 0,05), incluindo maior ingestão relativa de gordura na dieta com aumento do risco de miopia (OR = 1,033, IC 95%: 1,003–1,063), ingestão de açúcar com risco reduzido de catarata (OR = 0,746, IC 95%: 0,561–0,993), ferro com menor risco de miopia (OR = 0,995, IC 95%: 0,991–0,999), vitamina D com risco aumentado de catarata (OR = 1,256, IC 95%: 1,062–1,487), ácido fólico com risco reduzido de catarata (OR = 0,843, IC 95%: 0,724–0,981) e fósforo com risco reduzido de glaucoma (OR = 0,727, IC 95%: 0,554–0,953). Não foi observada evidência de pleiotropia horizontal ou heterogeneidade. Esses achados sugerem um possível papel causal de certos nutrientes no risco de doenças oculares, embora a maioria das associações não tenha permanecido significativa após múltiplos testes de correção e, portanto, deva ser interpretada com cautela. Estudos adicionais são necessários para confirmar essas descobertas e explorar mecanismos biológicos subjacentes.
A deficiência visual causada por distúrbios oculares representa um desafio global crescente de saúde pública, com implicações socioeconômicas e de qualidade de vidasignificativas 1,2,3. Entre essas condições, o erro refrativo emergiu como uma das principais causas de perda de visão, especialmente no Leste e Sudeste Asiático, onde sua prevalência entre jovens adultos atinge 80–90%, e a alta miopia afeta até 20% dapopulação 4. Evidências epidemiológicas mais recentes sugerem que a prevalência de miopia continua aumentando globalmente, e estudos mais recentes destacaram a contribuição das mudanças modernas no estilo de vida, especialmente o aumento da exposição à tela digital e a redução da atividade ao ar livre, para essatendência 5. As projeções estimam que, até 2050, quase metade da população mundial poderá ser míope, com aproximadamente 10% apresentando alta miopia e suas complicações que ameaçam a visãoassociadas 4. Além da miopia, outros distúrbios oculares importantes, como a degeneração macular relacionada à idade (DMRI), catarata e glaucoma, também contribuem substancialmente para a perda globalde visão 6,7,8. Dada a ausência de intervenções universalmente eficazes para interromper a progressão da perda de visão, a identificação de fatores ambientais e de estilo de vida modificáveis é crucial para desenvolver estratégias eficazes de prevenção.
Essas condições compartilham etiologias complexas envolvendo tanto predisposições genéticas quanto exposições ambientais. Evidências emergentes sugerem que a nutrição pode desempenhar um papel crítico no desenvolvimento ocular, metabolismo retiniano, modulação do estresse oxidativo e manutenção da integridade estrutural em vários tecidosoculares 9,10,11. Vários micronutrientes, incluindo vitamina A, vitamina D, zinco e ferro, têm sido implicados na manutenção da saúde ocular ao apoiar a função dos fotorreceptores, a regulação vascular e a defesaantioxidante 12,13,14,15. Por exemplo, a vitamina D tem sido sugerida como influencia o crescimento ocular e as vias inflamatórias, o ferro desempenha um papel essencial no metabolismo da retina e na regulação do estresse oxidativo, e o zinco participa da defesa antioxidante e da função do epitélio pigmentário retiniano. Além disso, macronutrientes alimentares como gorduras e carboidratos podem afetar a saúde ocular por meio de vias metabólicas sistêmicas, incluindo metabolismo lipídico, sinalização de insulina e respostasinflamatórias 16,17. No entanto, a maioria dos estudos anteriores que investigaram esses nutrientes baseou-se em desenhos observacionais, que são suscetíveis a causalidades de confusão e inversa, tornando difícil determinar se essas associações são causais.
No entanto, os resultados de estudos observacionais que examinaram a relação entre ingestão alimentar e doenças oculares foram inconsistentes, com alguns relatando associações significativas e outros encontrando resultadosnulos 17,18,19. Essas discrepâncias provavelmente refletem limitações como pequenos tamanhos de amostra, confusão residual, viés de recordação nas avaliações alimentares e potencial para causalidade reversa. Para suprir essas lacunas, a randomização mendeliana (RM) oferece uma poderosa ferramenta epidemiológica ao usar variantes genéticas como variáveis instrumentais para inferir causalidade entre exposições edesfechos 20. Como as variantes genéticas são aleatoriamente variadas na concepção e em grande parte não afetadas por fatores ambientais ou comportamentais, a RM reduz o viés e permite inferências causacionais mais confiáveis do que os desenhos observacionaistradicionais 21. Estudos recentes de associação genômica em larga escala (GWAS) identificaram instrumentos genéticos para uma ampla gama de macronutrientes e micronutrientesdietéticos 22,23, bem como para fenótipos oculares incluindo miopia, DMRI, cataratas e glaucoma, permitindo uma avaliação abrangente baseada em ressonância magnética das relações dieta-distúrbio ocular.
Portanto, o objetivo principal deste estudo foi avaliar sistematicamente os potenciais efeitos causais da ingestão de macronutrientes e micronutrientes na dieta sobre o risco de doenças oculares maiores, utilizando um modelo de randomização mendeliana com duas amostras. Especificamente, o estudo investigou se níveis geneticamente previstos de macronutrientes alimentares (como gorduras e carboidratos) e micronutrientes (incluindo vitaminas e minerais) estavam associados ao risco de miopia, catarata, glaucoma e degenerescência macular relacionada à idade (DMRI). Os achados fornecem evidências inovadoras para orientar futuras recomendações alimentares e estratégias preventivas voltadas para a saúde ocular.
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As análises de Randomização Mendeliana (MR) utilizaram dados de um GWAS (https://gwas.mrcieu.ac.uk/) acessível ao público, que já havia obtido as aprovações éticas e de consentimento informado necessárias durante a coleta inicial dos dados. Consequentemente, não foi necessário mais consentimento ético ou informado para o estudo. O software e os bancos de dados utilizados estão listados na Tabela de Materiais.
1. Dados de exposição
Informações resumidas do GWAS sobre a ingestão relativa de macronutrientes dietéticos de gordura, proteína, carboidratos e açúcar foram obtidas de mais de 235.000 indivíduos de ascendênciaeuropeia 23. A ingestão alimentar do dia anterior (UKB) ou do habitual (todas as outras coortes) foi registrada usando questionários abrangentes sobre alimentos. A ingestão relativa de cada macronutriente foi corrigida pela ingestão total de energia, permitindo efeitos não lineares. Seguindo rigorosos procedimentos de controle de qualidade, o tamanho agregado final da amostra é de 235.391 para açúcar e 268.922 para gordura, proteína ecarboidratos 23. As características básicas dos participantes incluídos no GWAS sobre a ingestão relativa de macronutrientes dietéticos são resumidas na Tabela 1.
Os dados de associação genética para micronutrientes foram obtidos a partir de uma revisão abrangente da literatura existente e da disponibilidade de GWASs robustos em populações europeias. Resumidamente, foram incluídas estatísticas resumidas do GWAS para sete minerais essenciais: cálcio sérico, cobre, ferro, magnésio, fósforo, selênio (medido em amostras de sangue ou unhas dos pés) ezinco 24,25,26,27,28,29,30,31 , além de sete vitaminas, incluindo 25-hidroxivitamina D, vitamina A1 (retinol), vitamina B6, vitamina B9 (ácido fólico), vitamina B12, vitamina C e vitaminaE 32,33,34,35,36,37. As características básicas dos participantes incluídos no GWAS dos micronutrientes são resumidas na Tabela 1.
2. Dados de resultados
Os dados dos resultados foram obtidos do Projeto IEU GWAS (https://gwas.mrcieu.ac.uk/), desenvolvido na Unidade de Epidemiologia Integrativa do MRC na Universidade de Bristol. Especificamente, a miopia foi examinada como resultado usando dados da fonte: ukb-b-6353 (n = 460.536), catarata da fonte: ebi-a-GCST90018814 (n = 491.877), glaucoma da fonte: ebi-a-GCST90013865 (n = 406.927) e degeneração macular precoce relacionada à idade da fonte: ebi-a-GCST010723 (n = 105.248). As características básicas dos participantes incluídos no GWAS de miopia e outros distúrbios oculares importantes são resumidas na Tabela 2. As definições de fenótipos de doenças oculares foram baseadas nos conjuntos de dados originais do GSA. Miopia (ukb-b-6353) foi derivada do Biobanco do Reino Unido e definida com base no uso auto-relatado de óculos ou lentes de contato, principalmente para visão à distância (miopia). Os desfechos de catarata e glaucoma foram obtidos a partir de grandes meta-análises GWAS baseadas em casos clinicamente diagnosticados identificados por meio de prontuários médicos ou estatísticas de episódios hospitalares. A degeneração macular relacionada à idade precoce (DMRI) foi definida de acordo com critérios diagnósticos padronizados usados nos estudos originais do consórcio GWAS. Diferenças nas definições de fenótipos entre os estudos podem introduzir certa heterogeneidade e devem ser consideradas ao interpretar os resultados.
3. Seleção de variáveis instrumentais
Polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) associados a exposições em significância genômica ampla (P < 5 × 10⁻8) foram selecionados como variáveis instrumentais. SNPs independentes foram selecionados como variáveis instrumentais com um limiar r2 de < 0,001, baseado em sua distância dentro de 10.000 kb nos dados europeus de 1000G, usando o pacote "TwoSampleMR" R. A força dos instrumentos selecionados foi avaliada usando a estatísticaF 38. Uma estatística F maior que 10 é geralmente considerada indicativa de variáveis instrumentaisfortes 39. Todas as análises foram harmonizadas para garantir o alinhamento dos alelos de efeito entre os conjuntos de dados de exposição e desfecho.
4. Estimativas de randomização mendeliana
Para estimar a relação causal entre macronutrientes e micronutrientes na dieta e miopia e outros distúrbios oculares importantes, foi aplicado o pacote "TwoSampleMR" R para análise de RM. Variantes genéticas associadas a cada macronutriente e micronutriente dietético foram usadas como variáveis instrumentais para examinar sua relação causal com a miopia e outros distúrbios oculares importantes. A análise de RM baseia-se em três suposições principais: (1) a suposição de relevância, na qual as variantes genéticas estão fortemente associadas à exposição; (2) a suposição de independência, pela qual as variantes são independentes dos fatores de confusão; e (3) a suposição de restrição de exclusão, pela qual as variantes influenciam o resultado apenas por meio da exposição do interesse. Múltiplos métodos de RM foram implementados, incluindo ponderação inversa da variância (IVW), mediana ponderada, modo ponderado e MR-Egger, com a IVW como abordagem principal e os outros métodos usados para avaliar a robustez dos achados. O método da VV fornece a estimativa causal mais precisa quando todas as variáveis instrumentais são válidas ou quando a pleiotropia horizontal é equilibrada entre variantes. O estimador da mediana ponderada pode gerar estimativas consistentes mesmo que até 50% dos instrumentos genéticos sejam inválidos. O método de regressão MR-Egger permite a detecção de pleiotropia direcional estimando um termo de interceptação que reflete o efeito pleiotrópico médio entre variantes genéticas. Inicialmente, estimativas causais foram calculadas usando modelos de VIF de efeitos fixos, e modelos de VV de efeitos aleatórios foram empregados quando foi detectada heterogeneidade significativa (p < 0,05). Para considerar múltiplas comparações entre múltiplas exposições e desfechos, foi aplicada a correção da taxa de falsa descoberta (FDR) usando o método de Benjamini–Hochberg. A significância estatística foi definida como P ajustada por FDR < 0,05, enquanto P < 0,05 foi considerada nominalmente significativa. Todas as análises foram realizadas em R (versão 4.1.2). Para esclarecer o arcabouço analítico, uma representação esquemática do desenho e das suposições da RM é mostrada na Figura 1.
5. Análises de heterogeneidade e sensibilidade
Para avaliar a robustez dos resultados da RM, foram realizados testes de heterogeneidade para detectar possíveis inconsistências entre as variáveis instrumentais. A heterogeneidade foi avaliada usando a estatística Cochran Q, onde um valor P de < 0,05 indicou heterogeneidade significativa40. Análises de sensibilidade foram realizadas para avaliar a potencial pleiotropia, onde variantes genéticas podem influenciar o resultado por vias biológicas diferentes da exposição de interesse. A pleiotropia direcional foi avaliada usando o teste de interceptação de regressãoMR-Egger 41. Além disso, o método Mendelian Randomization Pleiotropy RESidual Sum and Outlier (MR-PRESSO) foi aplicado para identificar e remover potenciais valores pleiotrópicos (p < 0,05) e para fornecer estimativas causais corrigidas quandonecessário 41.
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Os efeitos causais significativos da ingestão de macronutrientes e micronutrientes na dieta sobre a miopia e outros distúrbios oculares importantes, conforme identificados pelo método de IVW, são resumidos na Tabela 3 e apresentados na Figura 2. Para considerar múltiplas comparações entre múltiplas exposições e desfechos, foi aplicada a correção FDR. Após o ajuste de FDR, apenas a associação entre os níveis geneticamente previstos de vitamin...
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Neste estudo, os potenciais efeitos causais da ingestão de macronutrientes e micronutrientes na dieta sobre o risco de miopia e outros distúrbios oculares importantes, incluindo catarata, glaucoma e DMRI, foram avaliados sistematicamente. Após corrigir para múltiplas comparações usando o método da taxa de falsa descoberta (FDR), apenas a associação entre os níveis geneticamente previstos de vitamina C e o aumento do risco de DMRI permaneceu estatisticamente significativa. Várias associaç...
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Os autores declaram que não têm interesses concorrentes.
Este estudo foi apoiado pelo Fundo Especial de Pesquisa Científica da Faculdade Médica de Traços Faciais, Universidade de Ciência e Tecnologia de Hubei (nº 2020XZ43) e pelo Projeto de Pesquisa Docente da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hubei (nº 2023XY052).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Banco de dados IEU GWAS | Unidade de Epidemiologia Integrativa do MRC, Universidade de Bristol | www.gwas.mrcieu.ac.uk | Fonte das estatísticas resumidas do GWAS |
| Pacote R MR-PRESSO | GitHub (desenvolvedores MR-PRESSO) | www.github.com/rondolab/MR-PRESSO | Usado para detectar pleiotropia e valores atípicos |
| Software R (versão 4.1.2) | A Fundação R | www.r-project.org | Usado para todas as análises estatísticas e randomização mendeliana |
| Pacote TwoSampleMR R | Unidade de Epidemiologia Integrativa do MRC | www.mrcieu.github.io/TwoSampleMR | Usado para análise de randomização mendeliana |
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