《Communications Medicine》:Genetics identifies obesity as a shared risk factor for co-occurring multiple long-term conditions
编辑推荐:
本研究针对多病共存机制不明确的问题,通过遗传学方法探讨肥胖(BMI)在71种慢性疾病遗传相关性中的作用。研究发现BMI可解释30%疾病对的遗传相关性(740对),其中161对疾病的遗传关联完全由BMI介导。采用孟德尔随机化证实BMI对特定疾病对存在因果效应,预计BMI降低1个标准差可使每千人减少17例慢性肾病-骨关节炎共病患者。该研究为肥胖相关多病防治提供了遗传学证据。
随着人口老龄化加剧,多病共存(multimorbidity)已成为全球公共卫生领域面临的重大挑战。当同一个体同时患有两种或以上慢性疾病(long-term conditions, LTCs)时,不仅会显著降低患者生活质量,还会给医疗系统带来沉重负担。然而,目前科学界对多病共存的潜在机制了解甚少——为什么某些疾病总是"结伴出现"?是偶然现象还是存在共同的生物学基础?
为解开这个谜团,Mounier等人将目光投向了肥胖这个关键风险因素。众所周知,肥胖与糖尿病、心脏病等多种慢性疾病密切相关,但它在多病共存中究竟扮演什么角色?是"幕后推手"还是"中间人"?传统观察性研究由于存在混杂因素干扰,难以给出明确答案。这正是《Communications Medicine》最新发表的研究要解决的核心问题。
研究团队开创性地采用遗传学方法,首次系统评估了身体质量指数(body mass index, BMI)在71种常见慢性疾病遗传相关性中的贡献。通过对2485对疾病组合的分析,他们发现BMI遗传因素能够解释30%疾病对(740对)的遗传相关性,其中161对疾病的遗传关联完全由BMI介导。更令人振奋的是,通过孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)等因果推断方法,研究证实降低BMI可有效减少特定疾病对的共病风险,为临床干预提供了重要依据。
关键技术方法
本研究整合了多源基因组关联研究(genome-wide association study, GWAS)汇总数据,包括GEMINI协作组提供的71种LTCs数据(涵盖13个疾病领域)和最大规模的BMI遗传数据(样本量约70万)。核心分析方法包括:1)利用连锁不平衡评分回归(linkage disequilibrium score regression, LDSC)计算疾病间遗传相关性;2)基于Schur补集原理开发部分遗传相关(partial genetic correlation)计算方法(已封装为R包partialLDSC);3)采用两样本孟德尔随机化验证BMI与疾病的因果关系;4)使用bGWAS贝叶斯方法区分直接和间接遗传效应;5)通过UK Biobank队列数据估算BMI干预对疾病共病率的影响。
BMI在多病遗传相关性中的重要作用
研究人员发现,在55%的疾病对(1362/2485)中,调整BMI遗传因素后遗传相关性发生显著变化。其中740对疾病(30%)的遗传相关性被部分减弱,表明BMI是这些疾病共享遗传基础的重要组成部分。典型例子包括2型糖尿病与骨关节炎的遗传相关性从0.22降至-0.02,痛风与骨关节炎的相关性从0.19降至0.02。这些疾病对多涉及循环系统疾病、肌肉骨骼系统疾病等不同领域,说明BMI的影响跨越了传统疾病分类界限。
BMI作为多病共存的共同风险因子
特别值得注意的是161对疾病(6.5%),在调整BMI遗传因素后,原本显著的遗传相关性完全消失。这意味着这些疾病之间的遗传联系完全由BMI介导。孟德尔随机化分析进一步确认,BMI升高是这些疾病对的共同风险因素。例如,BMI每增加1个标准差(约4.5个单位),慢性肾病与骨关节炎共病的风险显著增加。基于这一发现,研究团队估算出将BMI降低1个标准差,每1000名患者中可减少17例慢性肾病-骨关节炎共病患者,相当于患病率降低4.6%。
BMI遗传效应的异质性现象
研究还发现33对疾病呈现"反转"现象——调整BMI前无遗传相关性,调整后反而出现显著相关。这些疾病对多涉及骨质疏松症,可能与BMI对骨质疏松的保护作用有关。这种相反的作用方向在常规分析中掩盖了真实的遗传共享机制,凸显了BMI在多病共存中复杂的调节作用。
不同肥胖指标的比较分析
为验证结果的稳健性,研究团队还使用腰臀比(waist-hip ratio, WHR)进行了平行分析。结果显示WHR与BMI的调整效果高度一致(78%疾病对重叠),但WHR对298对疾病显示出独特的调节作用,提示不同体脂分布指标可能捕获不同的病理生理机制。
研究结论与展望
这项研究通过创新的遗传学方法,首次在全基因组层面量化了肥胖在多病共存遗传架构中的贡献。结果表明,BMI不仅是多种慢性疾病的独立风险因素,更是连接不同疾病的重要"桥梁"。特别是对于代谢性疾病与肌肉骨骼疾病等跨领域疾病组合,BMI解释了大量遗传相关性,这为临床实践提供了重要启示:针对肥胖的干预措施可能产生"一石多鸟"的效果,同时降低多种疾病的共病风险。
研究的创新之处在于开发了部分遗传相关性分析框架,能够有效区分疾病间共享遗传基础的直接效应和通过BMI介导的间接效应。这种方法克服了传统观察性研究的局限性,为理解复杂疾病网络提供了新视角。随着GLP-1受体激动剂等高效减肥药物的出现,本研究为通过体重管理降低多病负担提供了遗传学证据支持。
未来研究需要进一步探索肥胖不同维度(如体脂分布、代谢健康型肥胖等)对多病共存的特异性影响,并在更多族裔人群中进行验证。同时,将分析框架扩展到三元或多元疾病组合,将有助于揭示更复杂的多病共存网络。这项工作标志着我们在理解疾病共病机制方面迈出了重要一步,为开发精准化的多病预防策略奠定了坚实基础。