今天给同学们分享一篇凝血因子+孟德尔随机化的生信文章“The effects of coagulation factors on the risk of endometriosis: a Mendelian randomization study”，这篇文章于2023年5月25日发表在BMC Med期刊上，影响因子为11.450。
子宫内膜异位症被认为是一种复杂的妇科疾病，可导致严重疼痛和不孕，影响6-10%的育龄妇女。子宫内膜异位症是指通常位于子宫内部的子宫内膜组织沉积在其他组织中的情况。子宫内膜异位症的病因和发病机制尚不明确。尽管存在争议，但人们普遍认为子宫内膜异位症是一种慢性炎症性疾病，子宫内膜异位患者似乎处于高凝状态。凝血系统在止血和炎症反应中起着重要作用。因此，本研究的目的是使用公开的GWAS汇总统计数据来检验凝血因子与子宫内膜异位症风险之间的因果关系。
1. 工具变量的选择
作者通过文献检索，从不同的GWAS结果中系统地筛选了与11种凝血因子（vWF、ADAMTS13、aPTT、FVIII、FXI、FVII、FX、ETP、PAI-1、蛋白C和纤溶酶）相关的全基因组显著SNPs，以检查这些凝血因子对子宫内膜异位症风险的潜在因果影响。这些凝血因子可分为五组，包括血小板粘附（vWF和ADAMTS13）、内在途径（FXI、aPTT和FVIII）、外在途径（FVII）、常见途径（ETP和FX）和纤维蛋白凝块解离（PAI-1、蛋白C和纤溶酶）。作者首先在相应的GWAS研究中保留了与每种暴露表型显著相关的SNPs（P < 5e− 7） 。然后，作者使用基于LD的聚集来获得暴露的LD无关SNP（r2 threshold = 0.1，窗口大小 = 10Mb）。至关重要的是，SNP对暴露的影响和对结果的影响都归因于同一等位基因。在协调过程中，具有非一致等位基因的模糊SNPs和具有无法纠正的模糊链的回文SNPs被丢弃。因此，在随后的两个样本MR分析中，被选为暴露工具变量的SNP数量最终将等于或小于列出的数量。为了评估每个工具变量的强度，作者计算了每个工具暴露关联的F统计量。在作者的研究中，F统计数据远大于10，表明这些SNP是强大的工具变量。此外，作者还计算了每个队列中每次暴露的统计能力。值得注意的是，结果表明，所有凝血因子的统计功效在80%至100%之间，从而证实了作者随后的MR分析的稳健性。
2. 凝血因子对子宫内膜异位症的影响
基于欧洲血统的英国生物库中子宫内膜异位症的GWAS汇总统计数据，包括4354例病例和217500例对照，作者进行了MR分析，以估计11种凝血因子对子宫内膜异位风险的因果影响。研究结果表明，基因预测的血浆ADAMTS13水平与子宫内膜异位症风险降低有因果关系（P = 2.05e − 3） （图1A）。值得注意的是，在考虑了11种凝血因子的多重比较后，血浆ADAMTS13水平对子宫内膜异位症的负面因果影响仍然显著（IVW:Padjusted = 1.38e − 3） 。此外，作者发现遗传预测的FXI水平与子宫内膜异位症之间存在轻微的负因果关系（图1A）。然而，其他凝血因子对子宫内膜异位症没有显著的因果影响（图1A）。异质性测试显示子宫内膜异位症中三种凝血因子vWF的异质性。使用随机效应IVW方法的额外MR分析得出的因果效应估计值与使用固定效应IVW法估计的结果一致。在MR Egger截距试验中，作者没有检测到水平多效性的显著证据（P > 0.05）。进行了进一步的留一分析，以确定ADATMS13和FXI对子宫内膜异位症风险因果影响的工具变量估计中的潜在异常值。通过方向性的Steiger检验，结果证实了ADAMTS13和FXI对子宫内膜异位症风险的负面因果影响。根据英国生物银行队列的MR分析，作者得出了一个强有力的结论，即基因预测的血浆ADAMTS13水平与子宫内膜异位症风险降低有因果关系，FXI与子宫内膜炎风险降低之间的关联可能是因果关系。
图1 MR分析11种凝血因子对子宫内膜异位症病因的估计
作为复制分析，作者根据GWAS对FinnGen子宫内膜异位症的汇总统计数据进行了MR分析（8288例和68969例对照）。研究结果强调，基因预测的血浆ADAMTS13水平对子宫内膜异位症风险的负面因果影响仍然显著，且影响大小较大，这与英国生物库的研究结果一致（图1B）。在多次检验校正后，使用固定效应IVW方法估计的因果关系仍然显著。尽管ADAMTS13对芬根子宫内膜异位症的因果估计存在异质性，使用随机效应IVW方法估计的因果效应在具有强效应大小的情况下显著保持临界值（P = 0.056）。结果还表明，基因预测的血浆vWF水平与子宫内膜异位症的风险呈正相关（P = 0.006），尽管在对多次比较进行调整后，效果可能不会保持显著（图1B）。相反，在英国生物库中观察到的FXI和子宫内膜异位症之间的显著负因果关系在FinnGen中没有复制（图1B）。作者在MR-Egger截距试验中没有观察到明显的水平多效性，在ADAMTS13和vWF的留一分析中也没有观察到潜在的影响工具变量。它们因果效应的方向性也通过Steiger检验得到了证实。总之，作者的FinnGen队列结果表明，ADAMTS13水平与子宫内膜异位症风险降低有因果关系，并且观察到的vWF与子宫内膜炎风险之间的正相关可能是因果关系。
为了验证凝血因子对子宫内膜异位症的因果影响，作者对从英国生物银行和FinnGen获得的GWAS汇总统计数据进行了荟萃分析，从而提高了样本量和统计能力。随后使用子宫内膜异位症的荟萃分析GWAS汇总统计数据进行MR分析。结果支持ADAMTS13对子宫内膜异位症风险降低的强烈因果作用（图2）。值得注意的是，通过异质性检验检测到ADAMTS13因果估计的异质性，需要使用随机效应IVW方法来评估因果关系。随机效应IVW分析的结果证实了ADAMTS13与子宫内膜异位症之间的强烈负面因果关系。还观察到vWF对子宫内膜异位症风险的显著MR结果（图2）。此外，通过留一分析确定了潜在影响工具变量的缺失，Steiger检验验证了因果效应对子宫内膜异位症风险的方向性。总结荟萃分析的结果，作者可以得出结论，基因预测的血浆ADAMTS13水平对子宫内膜异位症的风险具有负面的因果影响，这表明ADAMTS13是子宫内膜异位的保护因素。相反，基因预测的血浆vWF水平与子宫内膜异位症的风险呈正相关，表明vWF是子宫内膜异位病发展的危险因素。
图2 荟萃分析中11种凝血因子对子宫内膜异位症的因果估计
3. 凝血因子对子宫内膜异位症不同亚表型的影响
根据异位子宫内膜异位病变的位置和生长情况，可以对子宫内膜异位症进行分类。患者所经历的子宫内膜异位症的精确亚表型可能对其症状和不孕几率都有影响。肠、卵巢、盆腔腹膜、子宫、输卵管和直肠阴道区域的子宫内膜异位症是FinnGen队列中诊断的子宫内膜病的五种亚表型之一。子宫内膜异位症各种亚表型的GWAS汇总统计数据也可在FinnGen队列中获得。患者人数从输卵管子宫内膜异位症的116人到卵巢子宫内膜异位病的3231人不等。一些患者可能有不止一种子宫内膜异位症亚表型，因为不同亚表型之间存在重叠。
作者采用MR分析来进一步研究遗传预测的ADAMTS13和vWF血浆水平对子宫内膜异位症各种亚表型风险的因果影响。研究结果表明，ADAMTS13与卵巢子宫内膜异位症的风险呈负相关（IVW:OR = 0.48，95%置信区间：0.25–0.92，P = 0.028；WM:或 = 0.58，95%置信区间：0.2–81.20，P = 0.140），盆腔腹膜子宫内膜异位症（IVW:OR = 0.32，95%置信区间：0.16–0.64，P = 0.001；WM:或 = 0.40，95%置信区间：0.19–0.85，P = 0.017）和子宫内膜异位症（IVW:OR = 0.45，95%置信区间：0.21–0.97，P = 0.041；WM:或 = 0.44，95%置信区间：0.20–0.99，P = 0.048）（图3）。此外，ADAMTS13对直肠阴道隔膜和阴道的子宫内膜异位症具有负面但无统计学意义的因果影响，并且没有证据表明ADAMTS13对于肠道子宫内膜异位病具有因果影响（图3）。由于检测到异质性，作者进行了随机效应IVW分析，以验证研究结果。根据随机效应IVW分析，ADAMTS13对子宫内膜异位症的因果估计仍然具有临界显著性（IVW:OR = 0.45，95%置信区间：0.20-–1.02，P = 0.051），而卵巢子宫内膜异位症的因果估计（IVW:OR = 0.48，95%置信区间：0.13–1.79，P = 0.274）和盆腔腹膜（IVW:OR = 0.32，95%置信区间：0.08–1.32，P = 0.116）向非显著性衰减。同时，对卵巢子宫内膜异位症也观察到vWF的显著因果估计（IVW:OR = 1.34，95%置信区间：1.02–1.77，P = 0.035；WM:或 = 1.37，95%置信区间：1.03–1.81，P = 0.028）和盆腔腹膜子宫内膜异位症（IVW:OR = 1.48，95%置信区间：1.11–1.97，P = 0.008；WM:或 = 1.53，95%置信区间：1.13–2.08，P = 0.006）（图3）。总之，有证据表明ADAMTS13可能与卵巢、盆腔腹膜和子宫的子宫内膜异位症存在负因果关系，而vWF可能与卵巢和盆腔腹膜的子宫内膜内膜异位症具有正因果关系。
图3 vWF和ADAMTS13对子宫内膜异位症不同亚表型的因果估计
此外，作者注意到，不同亚表型的病例与对照组的比例存在显著差异，从输卵管子宫内膜异位症的1/594到卵巢子宫内膜异位病的1/21不等。这种差异可能会阻碍MR研究的统计能力，促使需要评估统计能力。为了确定结果的有效性，作者还计算了每个亚表型队列中MR分析的统计功效。输卵管和肠道的亚表型的统计功效分别仅为约14%和20%。因此，对于这两种亚表型，作者应该谨慎地得出结论。相反，其他四种亚表型，包括子宫内膜异位症、卵巢、盆腔腹膜、直肠阴道隔膜和阴道的统计功效在80%至1之间，从而证实了这些亚表型的MR结果的稳健性。
此外，子宫内膜异位症，也称为子宫腺肌症，已被归类为一种单独的疾病，尽管其在ICD-10中被归类为子宫内膜异位的一种形式。几项研究表明，子宫内膜异位症和子宫腺肌病具有相似的病理生理学，特别是与体细胞上皮突变和表观遗传学异常有关。为了在作者的MR研究中确定合并子宫内膜异位症的潜在影响，作者使用LDSC来检查子宫腺肌症和其他亚表型之间的遗传相关性。结果表明，遗传相关性很强，范围从0.67到0.93，表明子宫腺肌症和子宫内膜异位症之间存在共同的遗传结构和病理生理机制。这些发现表明，子宫腺肌症的纳入不太可能显著影响凝血因子对子宫内膜异位症风险的因果估计。
总结
据作者所知，这是第一项在欧洲人群中检查凝血因子与子宫内膜异位症风险之间因果关系的MR研究。这些发现令人信服地支持ADAMTS13/vWF与子宫内膜异位症风险之间的因果关系。这项研究有助于更好地了解凝血级联反应在子宫内膜异位症发展中的作用。这些发现可能对子宫内膜异位症的预防和治疗策略具有重要意义。
