《JACC: Basic to Translational Science》：Mendelian Randomization Reveals Interleukin-6 Receptor-Lipoprotein(a) Interplay With Independent Cardiovascular Risk Reductions
编辑推荐：
在该研究中，两样本孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）支持了白细胞介素-6受体（IL-6R）信号传导对脂蛋白(a)（Lp(a)）浓度具有因果效应，揭示了两种心血管疾病（CVD）因果危险因素之间的直接相互作用。重要的是，英国生物
在该研究中，两样本孟德尔随机化（Mendelian Randomization, MR）支持了白细胞介素-6受体（IL-6R）信号传导对脂蛋白(a)（Lp(a)）浓度具有因果效应，揭示了两种心血管疾病（CVD）因果危险因素之间的直接相互作用。重要的是，英国生物样本库（UK Biobank, UKB）的流行病学分析表明，忽视IL-6R功能状态会混淆IL-6水平与Lp(a)之间的关联。然而，即使考虑到受体的功能状态，循环IL-6对Lp(a)浓度的影响也是微小的。一致地，析因孟德尔随机化（factorial Mendelian randomization）表明，下调IL-6R信号传导和降低Lp(a)可独立减少CVD风险，突出了CVD风险缓解的互补机会。
心血管疾病（CVD）是全球主要的死亡原因，预防与治疗的新型策略对于减轻其全球负担至关重要。动脉粥样硬化作为CVD的主要潜在病因，是一种由脂质与炎症相互作用驱动 complex 的疾病。过去十年中，包括脂蛋白(a)（Lp(a)）和白细胞介素（IL）-6等炎症细胞因子在内的非传统危险因素，作为新兴治疗靶点受到了广泛关注。IL-6是IL-1β信号通路的下游介质，可结合膜结合IL-6受体（IL-6R）或可溶性IL-6R，增加C反应蛋白（CRP）等下游分子的转录；MR研究通过IL6R基因的功能缺失（LOF）变异rs2228145（Asp358Ala）支持IL-6R信号传导在CVD风险中的因果关系，且该变异可降低CVD风险，IL-6及IL-6R抑制剂下调IL-6R信号传导的治疗目前正在CVD临床试验中进行研究。与此同时，靶向升高Lp(a)的临床试验已进入3期，Lp(a)是受遗传控制最强的脂蛋白，MR研究支持其对CVD的因果关系；尽管Lp(a)浓度变异几乎完全由LPA基因决定，但部分波动来自激素、肝肾疾病以及感染和慢性炎症性疾病。LPA启动子区域包含IL-6反应元件，多项研究表明IL-6轴对Lp(a)浓度有影响，近期模拟IL-6抑制的IL6基因座遗传变异显示出降Lp(a)效应，在高风险人群临床试验中，阻断IL-6或IL-6R的药物可使Lp(a)水平降低16%至41%；但IL-6R下调与循环IL-6水平升高相关，这要求在理解下游信号传导及其对Lp(a)浓度的影响时，将循环IL-6与IL-6R功能状态解耦。此外，目前有争议认为Lp(a)与CVD风险的关联仅存在于存在以IL-6和CRP升高为标志的残余炎症风险时，但IL-6R信号传导在人群水平调节Lp(a)浓度的程度仍不明确，其对CVD治疗的意义也不清楚。因此，研究人员开展本研究，旨在使用MR检验IL-6R信号传导对Lp(a)浓度的潜在因果作用，利用UKB在人群水平研究该机制联系的相关性，并将IL-6水平与IL-6R活性解耦，最后研究与IL-6R信号传导和Lp(a)相关的遗传变异是否独立与CVD相关。该研究发表在《JACC: Basic to Translational Science》。
研究人员使用的主要关键技术方法包括：基于公开汇总数据和英国生物样本库（UKB，约50万参与者，此处分析限制为自述白人 ancestry，n=471,607，其中IL-6和Lp(a)水平及IL6R变异rs2228145基因分型可用的子集n=44,233）的个体水平数据，使用IL6R基因座的单个核苷酸变异（SNVs）作为IL-6R信号传导（以CRP浓度作为下游生物标志物代理）的工具变量，使用LPA基因座的加权SNV评分及14个SNV作为Lp(a)浓度的工具变量；开展两样本逆方差加权MR、敏感性分析（简单中位数、加权中位数、MR-Egger、MR-PRESSO）、留一法分析、共定位分析以检验IL-6R信号传导对Lp(a)的因果效应，开展反向两样本MR检验Lp(a)对IL-6的因果效应；在UKB中进行分位数回归、多变量线性回归、比例边际方差分解以分析IL-6血浆水平、IL6R LOF变异rs2228145与Lp(a)浓度的关联；开展析因MR，使用IL6R和LPA遗传评分，通过Cox比例风险回归（以年龄为时间尺度）分析两者下调对CVD风险的联合效应，分为四组模拟安慰剂、IL-6R抑制剂治疗、Lp(a)抑制剂治疗、两者联合治疗的情形，并检验连续评分的加性和交互效应。
研究结果如下：
MR研究支持IL-6R信号传导对Lp(a)浓度具有因果作用：研究人员使用IL6R基因座的24个SNV作为工具变量，两样本逆方差加权MR显示IL-6R信号传导与Lp(a)浓度存在显著因果关联（β=0.06；95%CI：0.04-0.09），尽管存在异质性，但简单中位数、加权中位数、MR-Egger、MR-PRESSO等稳健敏感性分析一致支持该显著因果关联，MR-Egger截距和MR-PRESSO全局检验无多效性证据，留一法未发现单一有影响的SNV；仅使用IL6R基因内的7个SNV的敏感性分析也显著（β=0.09，95%CI：0.07-0.12）且无异质性；IL6R基因座的共定位分析显示CRP（IL-6R信号传导代理）与Lp(a)浓度遗传关联信号为同一因果变异的后验概率很高（H4=0.975）。使用IL6R和LPA遗传评分的校正分位数回归显示，两者均与绝对Lp(a)浓度显著相关，且两者存在显著交互作用，即IL-6R信号传导增加对Lp(a)的效应在LPA评分更高（Lp(a)浓度更高）时更强。反向MR使用LPA基因座的SNV作为Lp(a)的工具变量，未显示Lp(a)浓度对血浆IL-6浓度有因果线性效应，阳性对照显示相同工具与冠心病有因果关联。
IL6R LOF变异rs2228145影响IL-6循环水平与Lp(a)浓度的关联：rs2228145次要等位基因（C）增加膜结合IL-6R的蛋白水解切割，下调IL-6经典信号通路，携带该变异的个体CRP浓度显著降低，循环IL-6水平显著升高，且伴有Lp(a)浓度降低的趋势（在全UKB队列中趋势显著，Ptrend=0.004）。该LOF变异与Lp(a)浓度的小幅降低显著相关，在全UKB队列中β=-0.25 nmol/L每LOF等位基因（P=0.003），在UKB IL-6子集调整IL-6血浆水平后β=-0.71 nmol/L每LOF等位基因（P=0.009）。IL-6血浆水平与Lp(a)浓度升高显著相关，调整rs2228145后β从+0.82增至+0.91 nmol/L每单位IL-6水平；按rs2228145功能拷贝数分层后，携带至少1个功能性野生型（WT）等位基因的个体中该关联显著（β=+1.03~+1.07 nmol/L，P<0.001），而携带两个LOF等位基因（无功能性拷贝）的个体中关联不显著（β=+0.41 nmol/L，P=0.17）。IL-6水平仅解释UKB IL-6子集中0.03%的Lp(a)方差，调整rs2228145后增至0.04%，在携带两个功能性WT拷贝的个体中解释为0.06%。
IL-6R信号传导遗传下调和Lp(a)降低独立保护免受CVD：研究人员使用IL6R和LPA遗传评分，将UKB白人参与者（n=458,181）按评分中位数分为四组，参考组为两者评分均高于中位数（模拟安慰剂），其余三组分别为IL6R评分≤中位数（模拟IL-6R信号抑制）、LPA评分≤中位数（模拟Lp(a)降低）、两者均≤中位数（模拟联合下调）。结果显示，遗传Lp(a)降低组CVD风险HR=0.83（95%CI：0.81-0.85，P<0.001），IL-6R信号下调组HR=0.97（95%CI：0.95-1.00，P=0.018），两者均下调组HR=0.81（95%CI：0.79-0.84，P<0.001）。连续评分的加性模型显示，IL6R评分每降低1个SD的HR=0.99（95%CI：0.98-1.00，P=0.019），LPA评分每降低1个SD的HR=0.88（95%CI：0.87-0.89，P<0.001）；交互模型显示两者交互项无统计学显著性（P=0.28），无对数风险尺度可加性偏离的证据。
讨论部分总结：本研究的两样本MR分析支持IL-6R信号传导升高Lp(a)浓度的因果作用。值得注意的是，循环IL-6水平与Lp(a)的正关联受IL-6R功能状态调节，表明忽视受体状态会混淆IL-6血浆水平与Lp(a)浓度的关联。尽管与因果关系一致，但IL-6R信号传导对一般人群Lp(a)浓度的影响较小。一致地，析因MR显示IL-6R信号传导遗传下调和Lp(a)降低可独立减少CVD风险。两者均为CVD新兴治疗靶点，相关抑制剂均在3期临床试验中；LPA启动子存在IL-6反应元件，既往临床 trials 中阻断IL-6或IL-6R可使Lp(a)降低16%-41%，本研究聚焦IL-6R活性。反向MR未显示Lp(a)浓度对一般人群系统IL-6浓度有线性因果效应，与既往MR研究结果一致，而机制研究显示高Lp(a)孵育单核细胞经刺激后OxPLs驱动IL-6增加，但该刺激步骤不能推广至一般人群，且本研究遗传工具捕捉Lp(a)浓度而非氧化磷脂。rs2228145 LOF变异在UKB中17%为纯合子，该变异使IL-6水平升高、Lp(a)降低，与“更高IL-6导致更高Lp(a)”假设不符，说明IL-6R功能状态是IL-6血浆水平与Lp(a)浓度关联的生物学限制因素，应在流行病学研究中考虑。IL-6水平与Lp(a)的关联受功能性IL-6R拷贝数调节，至少1个功能性IL-6R拷贝是激活影响LPA转录的细胞内信号级联所需，该发现在更大队列中需复现。IL-6可通过膜结合IL-6R（经典信号）、可溶性IL-6R（反式信号）或树突状细胞呈递（反式呈递）信号；rs2228145主要损害IL-6经典信号通路，增加可溶性IL-6R，研究人员推测一般人群中IL-6水平主要通过经典信号通路调节Lp(a)浓度，因为LPA仅在肝脏表达，肝细胞有膜IL-6R响应经典信号，但统计无法最终确定具体通路，需未来实验研究。总体IL-6R信号传导对一般人群Lp(a)的影响较小，仅解释0.03%-0.04%的方差，该微小影响及~17%的rs2228145纯合子频率可解释既往研究未检测到IL-6与Lp(a)正关联的原因；Lp(a)方差主要受LPA基因序列变异控制，也可来自炎症和慢性肾病等因素，而临床试验中IL-6R信号抑制后Lp(a)大幅降低仅在类风湿关节炎和慢性肾病人群中进行，这些人群炎症标志物升高可解释该大幅降低。研究人员还检测到IL6R评分与LPA评分的显著统计交互作用，即IL-6R信号传导的效应随LPA评分增加而更大，因为IL-6R信号增加LPA转录，而LPA功能序列变异影响剪接和翻译后加工，因此IL-6R信号传导的绝对影响在Lp(a)浓度更高时放大，这类患者可能比低Lp(a)患者更多受益于IL-6R信号抑制剂，与低剂量秋水仙碱2期CVD试验中高Lp(a)患者保护性更强的结果一致，需进一步研究。临床意义：目前高度争议IL-6R信号级联与Lp(a)的连接是否影响CVD治疗的IL-6R信号和Lp(a)抑制剂的患者选择；析因MR显示遗传下调IL-6R信号传导和Lp(a)浓度与CVD风险降低独立相关，连续评分结果相似且无对数风险尺度交互证据；部分观察性研究显示IL-6、CRP修饰Lp(a)与CVD风险的关联，仅在有炎症标志物升高时存在，但Lp(a)也被报道与CVD独立相关；本研究基于终身遗传下调的分析表明，IL-6R信号传导下调和Lp(a)降低对CVD风险有独立保护作用，可帮助优化IL-6R信号和Lp(a)抑制剂的患者选择，为确定互补机会奠定基础。研究局限性：IL6R和LPA基因座MR遗传工具来自欧洲人研究，因此分析限制为UKB白人参与者，需祖先特异性或跨祖先稳健的遗传工具以推广至其他人群；遗传工具近似IL-6R抑制和Lp(a)抑制的药效，但可能无法完全复制相应治疗的药理效应，且代表 proxied 性状的终身变化；部分分析仅在UKB较小的药物蛋白质组学项目子集（有IL-6血浆水平）中进行，该子集可能存在选择偏倚，但91%的蛋白质组分析在随机样本中进行，特征与整体UKB人群相似。
研究结论：IL-6R信号级联似乎因果影响Lp(a)浓度。重要的是，IL-6R的功能状态是信号级联中的生物学限制因素，忽视它会混淆循环IL-6水平与Lp(a)浓度的关联。尽管有因果关系指示，但该通路仅解释一般人群Lp(a)方差的极小部分。一致地，析因MR表明抑制IL-6R信号传导和降低Lp(a)浓度可能提供CVD风险的独立降低。
