《Food Science & Nutrition》：The Association Between Irritable Bowel Syndrome and Generalized Anxiety Disorder and Influencing Factors: A Mediation Mendelian Randomization Study
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本研究首次通过孟德尔随机化方法系统探讨了免疫细胞、血浆代谢物、炎性因子及肠道菌群对肠易激综合征（IBS）和广泛性焦虑症（GAD）的因果作用，揭示了IBS是GAD的风险因素（OR=1.328），并发现了IBS在菌群“Bilophila”、代谢物等因子影响GAD过程中的中介作用，为理解“脑-肠轴”互作机制提供了全新视角。
引言
肠易激综合征（Irritable Bowel Syndrome, IBS）是一种常见的慢性功能性胃肠疾病，以反复发作的腹痛或腹部不适以及排便习惯改变为特征，全球约10%–20%的人口受其影响。广泛性焦虑症（Generalized Anxiety Disorder, GAD）则是一种以过度且难以控制的担忧以及持续的心理和躯体紧张为特征的严重精神疾病。值得注意的是，临床调查显示约32%的IBS患者同时表现出GAD症状，表明两者可能存在共同的上游生物学紊乱基础，且IBS可能是GAD的风险因素。传统上，IBS的发病机制研究集中于胃肠动力异常、肠道敏感性增高、脑-肠轴失调及心理社会影响等领域，而免疫炎症反应、肠道菌群失调及代谢物变化的作用日益受到重视。同样，肠道菌群、免疫细胞功能改变、代谢通路异常以及炎症因子也被认为在GAD的病理生理中扮演关键角色。然而，这些因素与IBS/GAD之间的确切相互关系尚未明确。孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）作为一种利用遗传变异作为工具变量进行因果推断的方法，能有效减少混杂偏倚，为本研究系统探讨上述多因素与两种疾病的因果关系提供了可靠工具。
材料与方法
本研究的数据来源于多个公开的基因组关联研究（Genome-Wide Association Study, GWAS）数据库。血浆代谢物、免疫细胞特征和肠道菌群的GWAS数据来自GWAS catalog。其中，1400种血浆代谢物数据来自加拿大老龄化纵向研究（CLSA）队列的8091名个体；731种免疫细胞特征数据涉及3757名非重叠的欧洲个体；肠道菌群数据来自包含7738名参与者的荷兰微生物组计划，涵盖了207个微生物分类群和205条代谢通路；91种炎症相关循环蛋白数据来自一项包含11个队列、14,824名欧洲参与者的研究。IBS的数据来自IEU OpenGWAS项目，包含53,400例病例和433,201例对照。GAD的数据来自FinnGen R12数据库，包含7148例病例和444,414例对照。
研究严格遵循MR报告规范，并基于三个核心假设筛选工具变量（Instrumental Variables, IVs）。对于免疫细胞、代谢物、炎性因子和菌群等暴露因素，选择p < 1×10-5的单核苷酸多态性（Single-Nucleotide Polymorphisms, SNPs）作为IVs；对于IBS或GAD暴露，则采用更严格的p < 5×10-6的标准。随后去除连锁不平衡，排除与结局显著相关的SNPs，并计算F统计量以确保IVs强度。主要采用逆方差加权（Inverse Variance Weighted, IVW）模型进行因果估计，并辅以MR-Egger、加权中位数等多种方法进行验证。在中介分析中，通过计算暴露对中介（a）、中介对结局（b）的效应，以及总效应（c），来评估IBS的中介作用比例（a*b/c）。统计分析使用TwoSampleMR和MRPRESSO等软件包，进行了多效性检验、异质性评估和留一法敏感性分析以确保结果的稳健性。
结果
SNP的选择
研究为不同分析筛选了具有强统计效力的SNPs。例如，在IBS和GAD的遗传研究中分别纳入了52个和18个SNPs；在免疫细胞与IBS/GAD的分析中分别使用了17,358个和17,564个SNPs；在血浆代谢物与IBS/GAD的分析中分别获得了32,868个和33,335个SNPs，所有SNPs的F值均表明其作为工具变量是可靠的。
多因素与IBS的因果关联
通过MR分析，系统揭示了免疫细胞、血浆代谢物、炎性因子和肠道菌群与IBS之间复杂的因果网络。
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肠道菌群与IBS：在分析的207个微生物分类群和205条通路中，发现了25个显著的因果关联。其中，“L-天冬氨酸和L-天冬酰胺生物合成的超级通路”和“Eggerthella”被确定为IBS的保护因素，而“嘧啶脱氧核糖核苷酸从头生物合成的超级通路”和“Bilophila”则是IBS的风险因素。
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血浆代谢物与IBS：在1400种血浆代谢物中，鉴定出103个显著的因果关联。“苯甲酸盐与亚油酰-花生四烯酰-甘油（18:2–20:4）[1]的比值”以及“S-腺苷同型半胱氨酸（SAH）与亮氨酸的比值”对IBS有保护作用，而“胡椒碱代谢物C17H21NO3 (3)的葡萄糖醛酸苷水平”和“腺苷5‘-单磷酸（AMP）与组氨酸的比值”则会增加IBS风险。
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炎性因子与IBS：在91种炎性因子中，发现了7个显著的因果联系。“肿瘤坏死因子配体超家族成员12水平”和“白血病抑制因子水平”对IBS有损害作用，而“神经营养因子-3水平”和“CD40L受体水平”则是IBS的保护因素。
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免疫细胞特征与IBS：在731种免疫细胞特征中，揭示了42个显著的因果关联。“中央记忆CD4-CD8-T细胞占CD4-CD8-T细胞的百分比”以及“中央记忆CD4+T细胞上的CD4”对IBS有保护作用，而“效应记忆CD8+T细胞上的CD8”和“CD39+静息CD4调节性T细胞上的CD4”则会增加IBS风险。
多因素与GAD的因果关联
研究同样系统探讨了上述因素与GAD的因果联系。
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肠道菌群与GAD：发现了35个显著的因果关联。“Roseburia inulinivorans”和“蔗糖降解III（蔗糖转化酶）”对GAD有保护作用，而“Bacteroides caccae”和“嘧啶脱氧核糖核苷降解的超级通路”则是GAD的风险因素。
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血浆代谢物与GAD：鉴定出72个显著的因果关联。“AMP与肌苷5‘-单磷酸（IMP）的比值”以及“腺苷3’,5‘-环磷酸（cAMP）与AMP的比值”能保护GAD，而“谷氨酸与谷氨酰胺的比值”和“丙氨酸与天冬酰胺的比值”则会增加GAD风险。
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炎性因子与GAD：发现了6个显著的因果关联。“蛋白S100-A12水平”和“IL-12亚基β水平”对GAD有损害作用，而“巨噬细胞炎症蛋白1a水平”和“C-X-C基序趋化因子1水平”则是GAD的保护因素。
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免疫细胞特征与GAD：揭示了43个显著的因果关联。“活化与静息CD4调节性T细胞占CD4+T细胞的百分比”以及“CD20-B细胞上的CD38”对GAD有保护作用，而“单核髓源性抑制细胞上的CD14”和“效应记忆CD4-CD8-T细胞的绝对计数”则是GAD的风险因素。
确定IBS为GAD的风险因素
MR分析结果表明，IBS是GAD的一个风险因素（比值比Odds Ratio, OR = 1.328）。然而，反向MR分析并未显示GAD对IBS存在因果影响，这提示两者关系复杂，IBS可能导致GAD，但反之则未必。
中介分析揭示IBS与GAD间的潜在关联
为进一步探索IBS与GAD之间的复杂联系，研究进行了中介分析。结果显示，当IBS作为中介因素时，发现了5个显著的关联，包括1个免疫因子、1个肠道菌群和3个血浆代谢物通过IBS介导了对GAD的影响。
具体而言，IBS削弱了“Bilophila”（13.30%）和“X-24736水平”（10.30%）对GAD发病的保护作用。同时，IBS也减弱了“1-棕榈酰-2-亚油酰-gpc（16:0/18:2）水平”（11.10%）对GAD的有害影响。此外，IBS增强了“静息CD4调节性T细胞上的CD25”（13.60%）对GAD的风险效应，以及“10-十七碳烯酸（17:1n7）水平”（13.30%）对GAD的保护作用。这些发现表明，IBS不仅直接影响GAD的发生，还作为一个中介因子，调节着免疫细胞、肠道菌群和血浆代谢物对GAD的影响。
敏感性分析
通过各种敏感性分析，包括MR-Egger截距检验、MR-PRESSO多效性检测、Cochrane Q异质性检验以及留一法分析，均证实了本研究主要结果的稳健性和可靠性，未发现严重的多效性或由单个SNP主导结果的情况。
讨论
本研究通过MR分析，首次系统评估了免疫细胞、血浆代谢物、炎性因子和肠道菌群与IBS及GAD之间的因果联系，并进一步通过中介分析确认了IBS是GAD的风险因素，且在某些生物学通路中发挥中介作用。研究结果与现有部分证据相互印证。例如，益生菌如乳杆菌和双歧杆菌可通过调节神经递质代谢、增强下丘脑-垂体-肾上腺（Hypothalamic-Pituitary-Adrenal, HPA）轴功能等方式，对焦虑和抑郁产生有益影响，本研究发现“Bifidobacterium”对GAD有保护作用（OR = 0.859）。在炎性因子方面，“干细胞因子（Stem Cell Factor, SCF）”是IBS的风险因素（OR = 1.032），其与c-Kit构成的系统在内脏感知、平滑肌收缩和炎症反应中起重要作用，可能成为IBS的干预靶点。免疫系统方面，“CD4+T细胞绝对计数”是IBS的风险因素（OR = 1.035），这与IBS患者结肠黏膜中CD4+T细胞浸润增加的现象一致。代谢物方面，“谷氨酰胺与丙氨酸的比值”是IBS的保护因素（OR = 0.966），谷氨酰胺作为肠黏膜细胞的重要能量来源，对维持肠道屏障功能至关重要；而“犬尿氨酸（Kynurenine, KYN）水平”是GAD的风险因素（OR = 1.110），这与应激或炎症状态下色氨酸-犬尿氨酸通路失衡导致焦虑加重的机制相符。
中介分析进一步阐明，免疫细胞（静息CD4调节性T细胞上的CD25）、肠道菌群（Bilophila）和代谢物（10-十七碳烯酸[17:1n7]和1-棕榈酰-2-亚油酰-gpc[16:0/18:2]水平）可通过调节IBS来影响GAD。这表明IBS在“脑-肠轴”互作中扮演了关键的枢纽角色。
结论
据研究者所知，这是首次全面评估免疫细胞、血浆代谢物、炎性因子和肠道菌群与IBS及GAD因果关联的研究。通过中介分析，进一步证实了这些因素与两种疾病之间的复杂联系，为理解其发病机制提供了新的理论基础，也提示针对肠道环境、免疫和代谢的多靶点干预，可能是未来预防和治疗IBS及其共病焦虑的新策略。
