中圖分類號：R743.33 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2025.07.004

【Abstract】ObjectiveTo explore thecausal relationship between blood metabolitesandcerebral infarction（CI）by two-sample two-way Mendelian randomization（MR）analysis.MethodsThe published genome-wide asociation studies （GWAS）dataof cerebral infarction were obtained from public database.Witha GWAScontaining 140O circulating metabolitesas an exposure indicator，SNPswhich stronglyrelated to exposure factors wereselected as instrumental variables （IV）. Thecausalrelationshipbetween140ObloodmetabolitesandcerebralinfarctionwasanalyzedbyR4.3.2software.Fivemethods—MR-Egger regresson，inverse-variance weighted （IVW），weighted median，simple mode，and weighted mode—were employedtoasessheterogeneity，pleiotropy，andsensitivity，therebyverifying therobustnessoftheresults.Finall，a reverse MRanalysis was performedon theobtained results.ResultsIVW method was used to assess causal relationship betweenblood metabolitesand CI，and the results showed that urea （OR=0.997，95%CI： 0.996-0.999）wasa protectivefactor，andtheriskofCIdecreasedwiththeincreaseofmetaboliteurea.ThereverseMRresultsshowedthattherewas nocausalrelationshipbetweenthediseaseandthe metabolites.ConclusionUreahasaninhibitoryefectoncerebral infarction，which may providenewideas and newbasis fortheclinical treatmentand scientificresearchofcerebral infarctionin the future.

【Keywords】metabolites；cerebral infarction（CI）；Mendelian randomization（MR）；urea

腦梗死（cerebralinfarction，CI）是指一系列腦血管疾病導(dǎo)致腦部供血障礙，局部腦組織缺血、缺氧壞死，進(jìn)而損害神經(jīng)功能，甚至發(fā)生偏癱等嚴(yán)重后果的一類臨床綜合征[。因其具有高發(fā)病率、高致殘率和高病死率，給社會及家庭帶來重大經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)而備受關(guān)注[2-3]。其發(fā)病風(fēng)險隨著年齡的增加而增高。隨著我國人口老齡化逐年加劇，腦梗死的預(yù)防、診斷及治療水平的提高對人民健康有著重要意義。

血液代謝物作為研究熱點(diǎn)之一，隨著代謝組學(xué)的迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用于臨床研究，我們能夠明確代謝物的具體作用。諸多研究證實(shí)腦梗死與代謝紊亂之間是有聯(lián)系的[45]。然而，目前尚無血液代謝物與腦梗死之間存在因果關(guān)系的相關(guān)證據(jù)。因此，探究與腦梗死之間存在因果關(guān)聯(lián)的代謝物，為臨床提供新的治療方案尤為重要。

孟德爾隨機(jī)化（Mendelianrandomization，MR）作為一種用來推斷疾病因果關(guān)系的分析方法，近年來被廣泛應(yīng)用于科研領(lǐng)域。MR分析將遺傳變異作為工具變量（instrumentalvariable，IV），對暴露和結(jié)局之間存在的因果進(jìn)行測試[6。MR研究與傳統(tǒng)的臨床隨機(jī)對照試驗(yàn)（randomizedcontrolledtrial，RCT）

相似，但遺傳變異內(nèi)在的穩(wěn)定性可以規(guī)避傳統(tǒng)RCT存在的諸多弊端[7-8]，被譽(yù)為“天然的RCT”。但目前尚無評估血液代謝物與腦梗死之間的因果關(guān)系的相關(guān)研究報道。為此，我們利用全基因組關(guān)聯(lián)研究（genome-wideassociationstudies，GWAS）數(shù)據(jù)庫提供的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotidepolymorphism，SNP）作為工具變量，進(jìn)行了兩樣本雙向孟德爾隨機(jī)化研究探討血液代謝物與腦梗死之間的因果關(guān)系，以期為腦梗死的臨床及科研提供新方法、新思路和依據(jù)。

1資料與方法

1.1研究設(shè)計本研究利用MR分析方法探究循環(huán)代謝物與腦梗死之間的因果關(guān)系。將1400種循環(huán)代謝物作為暴露因素，腦梗死作為結(jié)局。數(shù)據(jù)分析借助R4.3.2軟件完成。為確保數(shù)據(jù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，研究進(jìn)行了敏感性、多效性、異質(zhì)性等多種分析；并對數(shù)據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行反向MR分析。此研究設(shè)計中，我們嚴(yán)格遵循MR分析的三個核心假設(shè)，如圖1所示。

圖1MR分析的三種假設(shè)

注：關(guān)聯(lián)性假設(shè)——遺傳變異應(yīng)與暴露因素具有強(qiáng)相關(guān)性;獨(dú)立性假設(shè)——遺傳變異與混雜因素之間是相互獨(dú)立；排他性假設(shè)——工具變量僅能通過暴露因素對結(jié)局產(chǎn)生作用

1.2數(shù)據(jù)來源作為暴露因素的1400 種循環(huán)代謝物的GWAS數(shù)據(jù)來自CHEN等[9]的研究，代謝物下載地址為“https：//www.ebi.ac.uk/gwas/publications/36635386”。結(jié)局?jǐn)?shù)據(jù)（腦梗死）從IEUopenGWASproject數(shù)據(jù)庫（https：//gwas.mrcieu.ac.uk/）獲得，關(guān)鍵詞為“cerebral infarction”，GWASID：ukb-d-I63，包含病例2353例、對照組病例358841例，SNP數(shù)：10889323例。研究人群為不限性別的歐洲人種。

1.3篩選工具變量我們嚴(yán)格遵循MR分析的三個核心假設(shè)，篩選出與暴露因素即1400種代謝物具有強(qiáng)相關(guān)的 SNPs（ Plt;1×10^-5 ），將遺傳距離參數(shù)設(shè)置為 10 000kb ， r²=0.001 ，去除連鎖不平衡的SNP。借助R4.3.2軟件去除與工具變量不具有強(qiáng)相關(guān)性的弱工具變量，篩選出 Fgt;10 的 SNPs作為工具變量進(jìn)行MR分析。

1.4MR分析方法引用R軟件中的“VariantAn-notation”“gwasglue”及“TwoSampleMR”包對代謝物和腦梗死之間的因果關(guān)系進(jìn)行MR分析， Plt;0.05 表示結(jié)果有意義。方法涉及逆方差加權(quán)法（inversevar-ianceweighted，IVW）MR-Egger回歸法、加權(quán)中位數(shù)法（weightedmedian）、簡單模式法（simplemode）和加權(quán)模式法（weightedmode）5種方法，其中以IVW為主要分析方法。同時采用留一法敏感性分析評價單個SNP對MR分析結(jié)果是否產(chǎn)生影響。通過IVW和MR-Egger回歸法評估結(jié)果的異質(zhì)性和多效性，以確保數(shù)據(jù)結(jié)果的穩(wěn)健性。

2結(jié)果

2.1工具變量利用自編程腳本對1400 種血液代謝物進(jìn)行篩選，得到工具變量的SNP數(shù)目為11～71個不等（ Fgt;10） ，表明數(shù)據(jù)可進(jìn)行MR分析。

2.2兩樣本MR分析代謝物與腦梗死之間的因果關(guān)系MR分析結(jié)果如圖2所示。采用IVW對MR分析結(jié)果進(jìn)行過濾（ Plt;0.05 ），篩選出與研究疾病顯著相關(guān)的循環(huán)代謝物1種——尿素（ OR=0 . 997， 。如表1所示，暴露因素“尿素” β 值小于 0，ORlt;1 ，說明尿素是腦梗死的保護(hù)因素，即隨著這個循環(huán)代謝物的增加可以降低腦梗死的發(fā)病風(fēng)險。如圖3散點(diǎn)圖所示，隨著SNP對“尿素”的影響增加，SNP對腦梗死的抑制作用也增強(qiáng)。MR分析森林圖（圖4）可以清晰地反映每個SNP對研究結(jié)局腦梗死的影響，綜合效應(yīng)值 _lt;0 ，說明該代謝物為保護(hù)因素，反之即為危險因素。

注：圖中最外圈代表代謝物的ID，對每個代謝物都使用5種方法（IVW、MR-Eger、simple mode、weighted median、weighted mode）進(jìn)行MR分析，得到5種方法的 P 值，格子顏色代表 P 值，紅色代表 Plt;0.05 ，紅色越深說明 P 值越小，藍(lán)色越深說明 P 越大

圖2代謝物與腦梗死之間的MR分析結(jié)果

表1疾病相關(guān)的代謝產(chǎn)物

縱坐標(biāo)代表SNP對結(jié)局因素的影響

圖3MR分析散點(diǎn)圖

注：圖中表示SNP對結(jié)局的影響；橫坐標(biāo)代表效應(yīng)值；縱坐標(biāo)代表SNP

圖4MR分析森林圖

2.3對MR結(jié)果的敏感性分析接下來，我們進(jìn)行了一系列分析以確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。如圖5留一法敏感性分析所示，去除單個SNP并不會對MR結(jié)果產(chǎn)生影響；圖6漏斗圖所示，SNPs分布基本對稱，表明數(shù)據(jù)無明顯異質(zhì)性。MR-Egger回歸法結(jié)果顯示Pgt;0.05 ，說明數(shù)據(jù)不存在明顯的多效性及異質(zhì)性。MR-PRESSO結(jié)果顯示不存在單個異常值，且所有SNP綜合異常值 Pgt;0.05 。

2.4反向MR分析最后，將研究的結(jié)局因素腦梗死作為暴露因素，上文得到的血液代謝物尿素作為結(jié)局，方法同上文MR分析方法，進(jìn)行反向MR分析驗(yàn)證腦梗死與血液代謝物之間是否存在因果關(guān)聯(lián)。反向MR分析結(jié)果顯示研究疾病和代謝物之間并不具有因果關(guān)系（ Pgt;0.05 ）。見表2。

注：圖中運(yùn)用留一法敏感性分析方法檢驗(yàn)去除單個SNP得到的效應(yīng)值是否與主效應(yīng)值一致，是否影響結(jié)局

圖5留一法敏感性分析結(jié)果圖

圖6MR分析漏斗圖

表2反向MR分析IVW方法結(jié)果

3討論

加，嚴(yán)重威脅著人們的生命健康，不僅嚴(yán)重影響幸存者的生活質(zhì)量，還給社會和家庭帶來十分沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。目前臨床主要通過溶栓和取栓等手段達(dá)到腦梗死在人群中的發(fā)病風(fēng)險隨著年齡增大而增快速恢復(fù)腦組織血流的目的。然而，這些醫(yī)療措施往往受限于較短的溶栓時間窗以及其他出血風(fēng)險。本研究使用血液代謝物作為暴露因素，以腦梗死為結(jié)局，研究顯示尿素與腦梗死具有因果關(guān)系，即尿素是保護(hù)因素，隨著血清尿素的增加，腦梗死發(fā)病風(fēng)險降低；且在敏感性分析中未發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果存在異質(zhì)性及多效性。

尿素是體內(nèi)蛋白質(zhì)代謝的主要終產(chǎn)物，其生成量由飲食的攝入量、機(jī)體組織蛋白的分解代謝及肝功能的情況等多方面共同決定，通過測定血尿素含量可初步反映腎功能情況[10]。一般認(rèn)為，血液中尿素含量過高與腎功能的受損及腎臟疾病相關(guān)。體內(nèi)尿素循環(huán)衰竭會導(dǎo)致肝性腦病等致命的后果[1]

部分研究結(jié)果證實(shí)尿素對神經(jīng)元是有害的[12]但另有研究報道尿素衍生物可以通過降低氧化應(yīng)激、恢復(fù)酶的活性對神經(jīng)系統(tǒng)和神經(jīng)退行性疾病具有治療作用[13]。其他研究[14]報道較低的血清尿素濃度與較高的結(jié)直腸癌風(fēng)險相關(guān)，研究者認(rèn)為維持一定濃度的血清尿素對結(jié)直腸癌的預(yù)防具有重要意義，尤其是2型糖尿病患者。因此，我們假設(shè)尿素通過其他某種途徑發(fā)揮作用進(jìn)而起到保護(hù)腦血管的作用。

綜上所述，本研究數(shù)據(jù)證實(shí)了尿素與腦梗死在歐洲人群的因果關(guān)系，我們可以通過歐洲人群的數(shù)據(jù)結(jié)果預(yù)測其在中國腦梗死人群中的結(jié)果?；诂F(xiàn)有報道，我們應(yīng)重新識別尿素與機(jī)體之間的關(guān)系。未來，我們應(yīng)著手于驗(yàn)證尿素在中國腦梗死患者中的保護(hù)作用，闡明其中的具體分子作用機(jī)制，明確血尿素保護(hù)腦梗死的最佳濃度和療效，為腦梗死患者提供新的治療可能。

然而，本研究尚存在一定的局限性。首先，本研究的研究對象均為歐洲人群，其結(jié)果對于其他人群是否適用值得進(jìn)一步研究。其次，本研究的GWAS數(shù)據(jù)沒有對研究對象的生活習(xí)慣、年齡、基礎(chǔ)疾病以及環(huán)境因素等方面進(jìn)行分層，因此本研究并不能做進(jìn)一步探討。雖然本研究存在一定局限性，但是給未來腦梗死的防治提供了重要信息。

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（收稿日期：2025-01-08修回日期：2025-02-21）

（編輯：潘明志）