孟德尔随机化+肠道菌群联合

2023-09-13 14:33 作者:生信风暴官方频道 0人读过 | 我要投稿

今天给同学们分享一篇肠道菌群+孟德尔随机化的生信文章“No Evidence of a Genetic Causal Relationship between Ankylosing Spondylitis and Gut Microbiota: A Two-Sample Mendelian Randomization Study”，这篇文章于2023年2月20日发表在Nutrients期刊上，影响因子为5.9。

强直性脊柱炎（AS）与多种肠道微生物有关。作者旨在从基因层面分析两者之间的因果关系。研究方法孟德尔随机化（Mendelian randomization，MR）是工具变量（IVs）分析的一种；MR遵循 "亲代等位基因随机分配给子代 "的孟德尔遗传规则，以遗传变异为IVs，推断观察性研究中暴露因素与研究结果之间的因果关系。

1. IV 选择

通过筛选与暴露相关的 SNPs 并剔除 LD，作者得到了与 Bacteroides 相关的 12 个 SNPs、与链球菌相关的 17 个 SNPs、与变形菌相关的 14 个 SNPs 和与 Lachnospiraceae 相关的 19 个 SNPs。作者进一步确定了 12 个乳酸菌和强直性脊柱炎共有的 SNPs，并排除了一个与强直性脊柱炎相关的 SNPs（rs28757219），没有混杂 SNPs，11 个 SNPs 被用作 IV（F 统计量大于 10），并且有两个 palindromic SNPs（rs2366421、rs495004）。作者进一步发现了链球菌和强直性脊柱炎共有的 16 个 SNPs，其中没有与强直性脊柱炎或混杂因素相关的 SNPs，这 16 个 SNPs 被用作 IV（F 统计量大于 10），并且有两个 palindromic SNPs（rs395407、rs6563952）。作者进一步发现了 14 个蛋白细菌和强直性脊柱炎共有的 SNPs，没有 SNPs 与强直性脊柱炎或混杂因素相关，这 14 个 SNPs 被用作 IV（F 统计量 > 10），有两个 palindromic SNPs（rs312757、rs74757828）。作者还发现了 17 个拉克诺斯皮拉科和强直性脊柱炎共有的 SNPs，其中没有与强直性脊柱炎或混杂因素相关的 SNPs，这 17 个 SNPs 被用作 IV（F 统计量 > 10），有 1 个 palindromic SNPs（rs11755180）。

2. MR 分析

随机效应 IVW 结果显示，乳杆菌（p = 0.965，OR 95% 置信区间 [CI] = 0.990 [0.621-1.579]）、链球菌（p = 0.591，OR 95% CI = 1.120 [0.741-1.692]）、蛋白菌（p = 0.877，OR 95% CI = 0.954 [0.525-1.733]）和漆树菌（p = 0.717，OR 95% CI = 1.073 [0.732-1.574]）与强直性脊柱炎没有遗传因果关系。MR Egger、加权中位数、简单模式和加权模式的分析结果与随机效应 IVW 一致（图 1 和图 2）。

图1 肠道微生物群（乳酸杆菌、链球菌、变形杆菌和漆螺菌）与强直性脊柱炎之间的孟德尔随机化分析

图2 孟德尔随机化分析散点图

Cochran's Q 统计量（MR-IVW）和 Rucker's Q 统计量（MR Egger）显示，杆菌科、链球菌科和拉氏螺旋体科与 AS 的 MR 分析没有异质性（p > 0.05），而变形菌科与 AS 的 MR 分析有异质性（p< 0.05) (Table 1). The intercept test of MR Egger analysis showed that the MR analyses of Bacteroides, Streptococcus, Proteobacteria and Lachnospiraceae and AS had no horizontal pleiotropy (p > 0.05）。排除一个 "分析表明，作者的 MR 分析不是由单个 SNP 驱动的（图 3）。MR-PRESSO的全局检验表明，乳杆菌科、链球菌科和拉氏螺旋体科与AS的MR分析没有水平多向性（p > 0.05），而变形菌科与AS的MR分析具有水平多向性（p< 0.05)。MR-PRESSO分析的畸变试验表明，拟杆菌、链球菌和钩端螺旋菌科和AS的MR分析没有异常值，变形杆菌和AS的MR分析有一个异常值（rs11715072）（表1）。此外，IVW和MR Egger放射状MR方法显示，拟杆菌、链球菌、钩端螺旋菌科和AS之间的MR分析中没有异常值，变形杆菌和AS之间有一个异常值（图4）。MR-RAPS分析显示，拟杆菌（p=0.765，OR=0.931）、链球菌（p=0.232，OR=1.273）、变形杆菌（p=0.502，OR=1.195）和钩吻螺科（p=0.668，OR=1.093）与AS没有遗传因果关系。此外，MR-RAPS显示，拟杆菌、链球菌、变形杆菌、钩端螺旋菌科和AS之间的MR分析呈正态分布（p>0.05）（图5）。

图3 "漏掉一个 "分析。红线为随机效应 IVW 的分析结果

图4 MR 估计值直观显示了单个离群 SNP 的径向图，曲线显示了每个 SNP 的比率估计值

图5 肠道微生物群与强直性脊柱炎的 MR 分析正态分布图

最大似然法、惩罚性加权中位数和 IVW（固定效应）结果表明，乳杆菌、链球菌、变形菌和漆螺菌与强直性脊柱炎没有遗传因果关系（p > 0.05）（图 6）。

图6 肠道微生物群（乳酸杆菌、链球菌、变形菌和漆螺菌）与强直性脊柱炎之间的 MR 分析

3. 剔除异常值后的孟德尔随机化分析

由于蛋白细菌和强直性脊柱炎的 MR 分析存在异质性和水平多效性，而且 MR-PRESSO 发现了一个异常值（rs11715072），因此在剔除异常值后，作者进行了第二轮 MR 分析。

剔除rs11715072后，随机效应IVW结果显示，蛋白细菌与强直性脊柱炎之间不存在遗传因果关系（p = 0.522，OR 95% CI = 1.160 [0.737-1.826]）（图7A和图8）。Cochran's Q 统计量（MR-IVW）和 Rucker's Q 统计量（MR Egger）显示，蛋白质细菌和强直性脊柱炎的 MR 分析没有异质性（p > 0.05）。MR Egger 的截距检验表明，蛋白质细菌和 AS 的 MR 分析没有水平多向性（p > 0.05）。剔除一个 "分析表明，蛋白细菌和 AS 的 MR 分析结果不是由单个 SNP 驱动的（图 7B）。MR-PRESSO分析的全局检验表明，蛋白细菌和AS的MR分析结果没有水平多效性（p > 0.05），MR-PRESSO分析的扭曲检验表明，蛋白细菌和AS的MR分析结果没有异常值。此外，IVW 和 MR Egger 径向 MR 法划分结果显示，蛋白细菌和 AS 之间的 MR 分析没有异常值（图 7C）。MR-RAPS 分析表明，蛋白细菌和 AS 之间的 MR 分析呈正态分布（p > 0.05）（图 7D）。