炎症与代谢因素对圆锥角膜风险的因果影响：一项孟德尔随机化分析

《Eye》：Influence of inflammatory and metabolic factors on keratoconus risk: a causal inference analysis

本研究针对圆锥角膜（Keratoconus）复杂的病因问题，利用大规模基因组数据开展孟德尔随机化分析，系统评估了特应性疾病、血清葡萄糖水平等暴露因素与圆锥角膜风险之间的因果关系，首次客观量化了高血糖的保护效应及多种慢性炎症的致病风险，为临床风险分层和疾病管理提供了重要依据。

　　

在眼科疾病的大家族中，圆锥角膜（Keratoconus, KC）是一种颇为棘手且影响视力的角膜退行性疾病。患者的角膜会逐渐变薄、向外凸出，形成不规则的锥形，导致视力严重下降和高度散光。尽管这种疾病的全球患病率约为万分之十四，但其发病原因长期以来如同被迷雾笼罩。过去的研究发现它似乎具有家族聚集性，暗示了遗传因素的重大作用；同时，一些环境因素，比如经常揉眼睛、患有过敏性疾病（如哮喘、过敏性皮炎等）也被怀疑会推波助澜。然而，这些观察性研究中存在着一个根本性的难题：我们很难分清到底是过敏性炎症本身直接导致了角膜损伤，还是患者因为眼睛发痒而去揉眼，而揉眼这个物理动作才是真正的“元凶”。这种混杂因素使得传统研究难以确定真实的因果关系。为了拨开迷雾，更精确地评估各种风险因素，研究人员将目光投向了遗传学领域的一种强大工具——孟德尔随机化（Mendelian Randomisation, MR）分析。这种方法利用基因型作为工具变量，模拟了一种类似随机对照试验的研究设计，能够有效推断暴露因素（如疾病或生理指标）与结局（如圆锥角膜）之间的潜在因果关联。

本研究的核心方法是利用公开的大规模全基因组关联研究数据，进行了一项精心设计的两样本孟德尔随机化分析。研究团队从多个已发表的欧洲血统人群的GWAS汇总数据中，选取了与一系列暴露因素强相关的单核苷酸多态性作为工具变量。这些暴露因素包括：血清葡萄糖水平、特应性疾病（Atopy）、哮喘（Asthma）、嗜酸性粒细胞计数、类风湿关节炎（Rheumatoid Arthritis, RA）和炎症性肠病（Inflammatory Bowel Disease, IBD，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎）。随后，他们将选出的SNPs在圆锥角膜GWAS数据中的效应大小，与其在对应暴露因素中的效应大小进行比较，从而推断因果关系。整个分析在R语言环境中使用“MendelianRandomization”软件包完成，并主要采用了逆方差加权法来估计总体效应，同时辅以简单中位数法和MR-Egger回归来评估结果的稳健性和潜在的偏倚。研究强调，所有分析均使用欧洲血统人群的数据，以避免跨种族连锁不平衡模式差异带来的混杂。

结果

血清葡萄糖水平降低圆锥角膜风险

研究人员首先探究了血清葡萄糖水平（Glycaemia）与圆锥角膜风险的关系。他们分别从英国生物银行（UK Biobank）和MAGIC联盟的研究中获取了与空腹血糖相关的遗传工具变量。分析结果显示，无论在哪个数据集中，较高的血清葡萄糖水平都对圆锥角膜显示出显著的保护作用。具体来说，在英国生物银行的数据中，血清葡萄糖水平每增加1 mmol/L，患圆锥角膜的风险比值比（Odds Ratio, OR）为0.49（95%置信区间CI = 0.33–0.72）。这意味着高血糖水平可以显著降低约一半的患病风险。这一发现与之前的观察性研究结果一致，从遗传因果的角度证实了高血糖可能是圆锥角膜的一个保护性因素。

特应性疾病显著增加圆锥角膜风险

研究的另一大重点是评估特应性疾病（即过敏性疾病）的影响。结果显示，有特应性疾病史的个体患圆锥角膜的风险显著增加，其风险比值比高达1.84（95% CI = 1.52–2.22）。更深入的分析发现，即使将哮喘病例排除在外，仅考虑非哮喘的特应性疾病（如过敏性皮炎、过敏性鼻炎），其风险依然显著升高（OR_IVW= 1.68）。相比之下，单独的儿童期或成人期哮喘则未显示出与圆锥角膜有显著的因果关联，这可能是因为研究样本量或统计效力的限制。为了进一步验证这一发现并规避自我报告可能存在的偏倚，研究人员使用了一个客观的生物学指标——循环嗜酸性粒细胞计数作为暴露。嗜酸性粒细胞是过敏和哮喘活动的重要标志物。分析结果同样显示，较高的嗜酸性粒细胞计数会显著增加圆锥角膜的患病风险（OR_IVW= 1.42）。这些结果强有力地支持了特应性疾病状态，而非仅仅是其引发的行为（如揉眼），在圆锥角膜的发病机制中扮演着直接的因果角色。

慢性炎症性疾病的影响

研究还扩展到了其他与免疫系统相关的慢性炎症性疾病。分析发现，类风湿关节炎（OR_IVW= 1.11）和克罗恩病（OR_IVW= 1.08）均与圆锥角膜风险存在微弱但统计学上显著的正向因果关联。然而，溃疡性结肠炎以及青少年关节炎则未显示出显著的效应。这提示某些特定的系统性免疫紊乱，尤其是那些具有Th1/Th2免疫应答失衡特征的疾病，可能会增加个体患圆锥角膜的易感性。

讨论与结论

这项研究通过孟德尔随机化分析，首次提供了关于几种常见暴露因素与圆锥角膜风险之间因果关系的客观量化证据。研究证实，特应性疾病是圆锥角膜的一个重要风险因素，其风险提升幅度显著。同时，研究揭示了一些看似无关的慢性炎症性疾病，如类风湿关节炎和克罗恩病，也可能轻微增加圆锥角膜的患病风险。这些发现将人们的注意力从单纯的局部机械损伤（如揉眼）转移到了系统性免疫反应本身可能对角膜组织产生的影响上。有证据表明，圆锥角膜患者的泪液和角膜组织中，诸如IL-6、TNF-α等促炎细胞因子水平会升高，这为免疫机制参与发病提供了旁证。

另一方面，研究也确认了较高的血清葡萄糖水平具有明确的保护作用。这一效应可能与高血糖状态下角膜基质中发生的非酶糖基化反应（美拉德反应）有关，该反应会导致蛋白质交联，从而增加角膜的硬度，使其更能抵抗变薄和变形。这解释了为何临床上糖尿病与圆锥角膜的发病率呈负相关。

这项研究的意义深远。首先，它澄清了长期以来的争议，指出特应性疾病本身（通过免疫炎症通路）而非仅仅是其症状（如眼部瘙痒导致的揉眼）是圆锥角膜的关键风险因素。其次，研究揭示了圆锥角膜可能与更广泛的系统性免疫紊乱之间存在关联，这拓展了我们对这种疾病的理解范畴。最后，将非遗传风险因素（如特应性状态、血糖水平）与已知的遗传风险模型相结合，将能构建出更精准的个体化风险预测工具，帮助临床医生更好地评估疾病风险、严重程度和潜在的进展。

当然，研究也存在一定的局限性。例如，所有分析基于欧洲血统人群，结论在其他种族群体中的普适性有待验证；孟德尔随机化分析依赖于一系列核心假设，虽然本研究努力遵循最佳实践并选择了强力的工具变量，但仍无法完全排除未知混杂因素或水平多效性的可能性。此外，由于缺乏合适的遗传工具变量，研究未能直接评估“揉眼”这一行为本身对圆锥角膜的因果影响。

总而言之，这项发表于《Eye》期刊的研究，利用前沿的遗传流行病学方法，为我们绘制了一幅关于圆锥角膜病因的更清晰、更具因果说服力的图谱。它不仅深化了我们对疾病生物学的认识，也为未来的预防策略、风险分层和潜在的治疗干预靶点指明了新的方向。随着更多遗传数据的积累和更精细的分析技术的应用，我们有望更深入地揭示圆锥角膜这一复杂疾病的奥秘。