基因相关降脂药物与血管钙化：一项孟德尔随机化研究

《Cardiovascular Endocrinology & Metabolism》：Genetically proxied lipid-lowering agents and vascular calcification: A Mendelian randomization study

　　血管钙化与心血管风险增加显著相关，研究通过孟德尔随机化分析发现PCSK9抑制剂能有效降低血管钙化水平，而HMGCR/NPC1L1抑制剂无显著关联，但存在统计效力不足问题。

　　血管钙化是一种与多种严重健康问题密切相关的病理现象，它不仅增加了心血管疾病的风险，还与中风、慢性肢体威胁性缺血、截肢、痴呆和癌症等疾病存在显著关联。尽管降脂治疗在降低心血管疾病风险方面已被广泛认可，但其对血管钙化的影响却存在不同的研究结果。这使得我们迫切需要一种更为可靠的方法来探讨降脂药物与血管钙化之间的因果关系。

遗传流行病学为研究环境暴露与疾病之间的关系提供了一种新的视角，它不同于传统的观察性研究和随机对照试验（RCTs）。在生殖过程中，基因变异会随机分配并传递给后代。利用这些基因变异作为工具变量，可以减少传统研究中常见的混杂因素对结果的干扰。因此，本研究采用了一种两样本孟德尔随机化（MR）方法，探讨了三种主要的降脂药物——即HMGCR抑制剂、NPC1L1抑制剂和PCSK9抑制剂——与血管钙化之间的潜在联系。

本研究的整体流程如补充图1所示。我们利用了公开的汇总级全基因组关联研究（GWAS）数据。HMGCR、NPC1L1和PCSK9这三个基因被识别为三种降脂药物的靶点。我们筛选了位于这些药物靶点基因区域±100 kb范围内的基因变异，并且这些变异在欧洲人群的全球脂质遗传学联盟（GLGC）中与低密度脂蛋白（LDL）水平在全基因组显著性水平（5×10^-8）下存在关联。通过连锁不平衡聚类方法，我们进一步选择了合适的工具变量，并使用来自CARDIoGRAMplusC4D联盟的冠状动脉疾病（CAD）遗传关联数据对这些工具变量进行了验证。同时，我们使用来自英国生物银行影像队列的腹主动脉钙化（AAC）遗传关联数据作为结果指标，评估降脂药物与血管钙化之间的关系。此外，我们还利用了一项先前的冠状动脉钙化（CAC）遗传关联数据的荟萃分析结果进行了重复分析。

为了确保研究的严谨性，我们使用了统计软件R（版本4.3.1）进行所有分析。通过计算F统计量来评估所选工具变量的强度，F统计量大于10的工具变量被选用于MR分析。同时，我们还估计了R2统计量以及MR分析的统计功效。为了执行MR分析，我们使用了“TwoSampleMR”包，结果则通过“forestplot”和“forestploter”包进行可视化。为了评估因果效应，我们采用了逆方差加权（IVW）方法，并结合了MR-Egger、加权中位数、简单模式、加权模式等其他方法，以及MR-PRESSO和留一法分析。为应对多重检验问题，我们设定了显著性阈值P < 0.008（即0.05/6）。

在敏感性分析中，我们使用了来自基因型-组织表达（GTEx）项目（v8）和eQTLGen联盟的表达数量性状位点（eQTLs）数据，以及来自冰岛人群的血浆蛋白组全基因组关联研究（GWAS）中发现的蛋白数量性状位点（pQTLs）数据，作为工具变量来重复MR分析。为了检测潜在的水平多效性，我们使用了PhenoScanner工具。同时，我们进行了共定位分析，以排除因连锁不平衡引起的遗传混杂因素。我们还使用“LocusZoom”工具在LDL、AAC和CAC的区域生成了区域关联图，以进一步探讨与PCSK9基因区域相关的遗传因素。

在主要分析中，我们选择了15个变异作为HMGCR抑制剂的代理，以反映LDL水平的降低；10个变异作为NPC1L1抑制剂的代理；以及36个变异作为PCSK9抑制剂的代理。这些变异在LDL浓度中的解释方差分别为0.1%、0.3%和1.2%。正向控制分析确认了这些变异与冠状动脉疾病风险降低之间的关联。

结果显示，PCSK9抑制的遗传代理与血管钙化减少存在显著关联。每减少一个标准差（SD）的遗传代理LDL胆固醇水平，与腹主动脉钙化（AAC）的数量减少0.15 SD（95% CI ?0.23到?0.06；P = 0.001）相关。这一关联同样适用于冠状动脉钙化（CAC），每减少一个SD的LDL胆固醇水平，与CAC数量的对数转换值减少0.69 SD（95% CI ?0.98到?0.39；P < 0.001）相关。敏感性分析的结果也显示了相同的方向，进一步支持了这一发现。

然而，HMGCR抑制与血管钙化之间未发现显著的统计学关联，无论是对于AAC还是CAC。NPC1L1抑制与血管钙化之间的关联也未达到显著水平。尽管如此，我们注意到MR分析在HMGCR和NPC1L1抑制方面的统计功效较低，这可能影响了结果的显著性。

在敏感性分析中，我们发现HMGCR的关联结果与主要分析结果一致（P = 0.354）。对于PCSK9的关联，我们发现其与血管钙化之间的关系在某些情况下仅达到边缘显著水平。这些结果进一步说明了PCSK9在血管钙化中的潜在作用。PhenoScanner分析发现，有四个变异（rs2112653、rs4703665、rs62366588和rs151000110）与HMGCR相关的体脂、体重指数和体重有关。在排除这些变异后，HMGCR抑制与血管钙化的关联并未发生改变（P = 0.882），这表明这些变异对主要结果的影响较小。

我们还研究了LDL与血管钙化在PCSK9基因区域的共定位情况。在PCSK9基因区域的±100 kb范围内，LDL与AAC的共定位后验概率为91%，而与CAC的共定位后验概率为85%。这些结果进一步支持了PCSK9在血管钙化中的作用。

通过Cochran’s Q检验、MR-Egger截距和MR-PRESSO分析，我们未发现任何证据表明存在异质性或水平多效性（所有P > 0.05）。留一法分析的结果也显示，HMGCR和PCSK9抑制的MR分析结果没有显著偏离。然而，对于NPC1L1抑制，当排除rs17725246这一变异后，其与血管钙化的关联变得边缘显著（P = 0.045）。

本研究通过MR方法揭示了PCSK9抑制与血管钙化减少之间的显著关联，而HMGCR和NPC1L1抑制则未显示出类似的结果。这些结果提示我们，PCSK9可能在血管钙化的发生和发展过程中扮演着重要角色。通过实验研究，我们发现PCSK9在胆固醇代谢中起着关键作用，它通过促进低密度脂蛋白受体（LDLR）的降解，从而影响LDL-C的水平。此外，PCSK9可能通过诱导平滑肌细胞向促钙化表型转变，进而促进血管钙化。

体外、体内和观察性研究均一致表明，PCSK9与钙沉积增加及血管钙化存在显著关联。PCSK9抑制剂通过与PCSK9结合，减少LDLR的降解，从而显著降低主要血管事件和死亡风险。回顾性对照研究显示，将PCSK9抑制剂（如alirocumab或evolocumab）与他汀类药物联合使用，可显著降低冠状动脉钙化（CAC）评分的年进展率，从29.7%降至14.3%。一项小样本的随机对照试验进一步表明，联合使用alirocumab与他汀类药物可使CAC评分的增加幅度低于他汀类药物单用（2.9% [?6.7到8.3%] vs. 10.6% [6.3到23.3%]；P < 0.001）。此外，本研究还发现，PCSK9抑制与冠状动脉和腹主动脉区域的血管钙化减少存在显著关联。

遗传证据、流行病学数据、体外和体内实验以及临床试验共同支持了PCSK9在血管钙化病理机制中的作用。因此，PCSK9抑制剂可能在降低血管钙化风险方面具有潜在价值，并可能成为治疗已存在血管钙化的患者的一种更优选择。此外，这些药物在高风险人群中可能具有预防血管钙化的潜力，从而降低心血管事件的发生率。然而，为了进一步确认PCSK9抑制剂在预防和治疗血管钙化方面的效果，仍需要进行严格的临床试验。

近年来，观察性研究一致表明他汀类药物与血管钙化之间存在显著关联，但这些关联在随机对照试验中并未达到统计学显著性。同样，依折麦布（ezetimibe）在临床试验中也未显示出与血管钙化的显著关联。本研究通过MR方法未发现HMGCR或NPC1L1抑制与血管钙化之间存在显著关联，但需注意，由于统计功效有限，这可能影响了结果的显著性。

本研究的结果表明，PCSK9抑制与血管钙化减少之间存在显著关联，这提示我们进一步研究PCSK9抑制剂在预防、延缓甚至逆转血管钙化方面的潜力。此外，由于血管钙化与多种严重疾病密切相关，包括心血管事件、中风、截肢、痴呆和癌症，因此PCSK9抑制剂可能在这些疾病的预防和治疗中发挥重要作用。然而，目前的研究结果仍需通过更广泛的临床试验加以验证，以确保其在实际应用中的有效性和安全性。

本研究的资金来源包括西华大学西部医院高原医学中心的1·3·5项目（编号：GYYX 24002）、四川省科技计划（编号：2024YFFK0290）以及四川省卫生健康委员会（编号：23LCYJ042）提供的资金支持。本研究没有利益冲突。