炎症在胰岛素抵抗和精神分裂潜在作用：双向孟德尔随机研究

本杰明·佩里 ，斯蒂芬·伯吉斯(Stephen Burgess)汉娜·琼斯(Hannah J.Jones)，斯坦·扎米特(Stan Zammit)，雷切尔·阿普特格罗夫(Rachel Upthegrove)，艾米·梅森(Amy M. Mason)，Felix R. Day，克劳迪娅·兰伯格(Claudia Langenberg)，尼古拉斯·韦勒姆(Nicholas J.Wareham)彼得·B·琼斯(Peter B.Jones)戈兰·坎德克(Golam M. Khandaker)

发布时间：2021年3月12日

　　1 剑桥大学临床医学院精神病学系，英格兰剑桥大学，

　　2 剑桥郡和彼得伯勒NHS基金会信托，剑桥，英格兰，剑桥大学，剑桥大学，英格兰，英国剑桥，大学医院Bristol NHS基金会信托和布里斯托大学，布里斯托尔(Bristol)，英国布里斯托尔大学，5个学术中心心理健康，人口健康科学，布里斯托尔大学布里斯托尔，布里斯托尔，英格兰，6MRC神经精神遗传学遗传学和基因组学中心，卡迪夫大学，卡迪夫，威尔士，伯明翰大学伯明翰大学，英国，8家公共卫生和小学Care，剑桥大学，剑桥，英国，9剑桥大学MRC流行病学组

　　临床医学学院，剑桥，英国

摘要

背景

胰岛素抵抗易于心脏差异障碍，这是具有精神分裂症的共同组合的，是精神分裂症中显着过量死亡率的关键贡献者。合并症的机制仍然尚不清楚，但观察性研究分别在精神分裂症和心肌差异障碍中具有隐蔽的炎症。我们的旨在审查是否存在遗传证据，即胰岛素抵抗和7个相关的心细素质性状可能因精神分裂症而导致有因而，以及表达是否支持炎症，作为心脏异构障碍和精神分裂症的常见机制。

方法和调查结果

我们使用来自大多数欧洲成年人的基因组 -宽协会研究的摘要数据来自大型成分（葡萄糖和胰岛素相关的特征（魔术）的荟萃分析，具有高达108,557名参与者;糖尿病遗传学复制和元分析（图）特色至435,387名参与者;全球脂质遗传遗传群系（GLGC）具有高达173,082名参与者;遗传调查的人类学性状（巨头）具有高达339,224名参与者;精神科学基因组学联盟（PGC），高达105,318名参与者;和心脏队列基因组流行病学的老化研究（收费）联盟，最多可达204,402名参与者）。我们进行了两个样本的单一和多变量孟德尔随机化（MR）分析测试（i）10个心脏素质性状（禁食胰岛素，高密度脂蛋白和代表胰岛素抵抗表型的静脉，和7个相关的心细素状性状：低密度脂蛋白，空腹血糖，糖化血红蛋白，瘦素，体重指数，葡萄糖耐量和2型糖尿病）可能是因脑血症的因果关系;（ii）炎症可能是这些表型的共同机制。我们控制了一套详细的敏感性分析，以测试有效的MR分析的假设。我们没有找到统计上的重要证据，以支持心肌异质特征和精神分裂症之间的因果关系，反之亦然。然而，我们报告了遗传预测相关的炎症相关的胰岛素抵抗表型（升高的凝胶胰岛素（升高的凝胶胰岛素（枸杞比或= 2.95,95％CI，1.38-634，Holm-Bonferroni校正的P值（P）= 0.035）和较低的高密度脂蛋白（WALD比率或=0.55,95％CI，0.36-0.84; p = 0.035））与精神分裂症有关。这些关联的证据在调整C-后，这些关联的证据衰减到多变量MR分析中的零点。反应性蛋白质，原型炎症标记:(禁食胰岛素沃尔德比或= 1.02,95％CI，0.37-2.78，P = 0.975），高密度脂蛋白（沃尔德比或= 1.00,95％CI，0.85-1.16; p = 0.849），表明可以通过炎症充分解释联想。一种潜在的研究是来自我们用作曝光代理的遗传变体的全系列基因产品是未知的，因此我们无法评论外部的潜在生物逻辑机制炎症，也可能是相关的。

结论

我们的研究结果支持炎症作为胰岛素抵抗和精神分裂症的常见原因的作用，这可能至少部分解释为什么在临床实践中通常共同发生特征。炎症和免疫途径可以代表用于预防或治疗精神分裂症和合并胰岛素抵抗的新型治疗靶标。需要未来的工作来了解炎症如何有助于精神分裂症和胰岛素抵抗的风险。

作者摘要

为什么这项研究完成了？

l 糖尿病如糖尿病的心肌异构疾病高于精神分裂症的人群比在一般人群中高达30％，并且是患有精神分裂症人民的10至15年缩短的预期寿命的主要原因。

l 胰岛素抵抗，糖尿病前体，有时可检测到他们的年轻人对精神病的第一集，这表明慢性生活方式和临床因素，例如吸烟，物理不活跃和药物副作用可能无法完全解释合并症。

l 炎症一直与精神分裂症和心肌差异疾病一致，因此可能是精神分裂症和心肌障碍疾病的常见机制。这可能有助于至少部分解释为什么有人精神分裂症还具有较高的心肌酶障碍，超过常用的生活方式/临床因素。

研究人员做了什么并找到了什么？

l 为了检查胰岛素抵抗和7个相关的心细素质性状是否会导致精神分裂症风险，或反之亦然，我们进行了双向，两种样品，单位和多变量和多变量的孟德尔随机激励（MR）分析。 MR方法使用遗传变体作为可修改的暴露的代理，以解除逆转因果关系和未测量混淆的问题。

l 为了测试假设，即炎症可能是精神分裂症和心肌差异疾病的常见机制，我们还研究了与炎症相关的遗传变体的子集以及心脏素质的特征。我们还将多变量MR（MVMR）用作灵敏度分析，以调整C反应蛋白（CRP），初原炎蛋白（CRP），作为系统炎症的一般下游标记。

l 在校正多种测试之后，总体而言，心脏差异性状特征和精神分裂症之间的因果关系中没有明显的证据，反之亦然。然而，我们发现证据表明，支持炎症相关的胰岛素抵抗表型与精神分裂症的因果关系。

l 在调整CRP后，在MVMR分析中完全在MVMR分析中衰减了炎症相关的胰岛素抵抗表型与精神分裂症的证据，建议这些关联可能是通过炎症的基础。

这些发现是什么意思？

l 这些结果表明，心脏叶片性状性状不太可能在精神分裂症的发病机制中具有因果作用，反之亦然。然而，我们的结果表明，荷荷与精神分裂症和胰岛素抵抗的风险有关，这可能至少部分解释为什么它们在临床实践中常见。

l 治疗或预防炎症可以是用于预防和/或治疗精神分裂症和共血管胰岛素抵抗的推定治疗选择。

l 未来，需要更多的研究来了解侵入炎症的生物机制可能会如何增加精神分裂症和胰岛素抵抗的风险。

介绍

精神分裂症是一种复杂的行为和认知综合征，其特征主要受到感知和认知的中断[1]。它的寿命患病率约为0.4％[2]，但具有显着的全球性疾病负担[3]。心尖紊乱高于精神分裂症比一般人群更常见的常见程度高达30％[4]，是这些患者过早死亡的主要贡献者[5]。他们在精神分裂症中的普遍性增加是通常归因于抗精神病药的不良反应[6]或生活方式因素，如身体不活动和饮食不佳[7]，但这不太可能是整个故事。虽然上述因素导致累积风险随时间[8]，但最近的案例对照研究的荟萃分析表明，凸起的空腹胰岛素，升高甘油三酯和低高密度脂蛋白（HDL）胆固醇的表型，指示胰岛素抵抗[9-11]和相对较年轻的抗精神病药患者合并，患有一集心理症（FEP）[12,13]，并且横向于年轻人的精神病症状[14]。因此，内部抗性，这是2型糖尿病（T2DM）和肥胖的显着风险因素，可能与精神分裂症有因果关系或分享病理物理学机制。

该领域的大多数现有研究是横截面，因此无论心细镜障碍是否是疾病的原因或后果（即，逆向Cau-saly）。例如，1纵向研究发现，没有证据表明儿童胰岛素抵抗与晚期青春期后精神病风险的证据[14]。此外，虽然有多种潜在的混淆，但仍然是对横截面和纵向研究的限制的剩余混杂，但仍然是相关的。 Mendelian随机化（MR）分析可以通过在概念中随机继承的遗传变异作为可修饰的暴露的uncounded代理来解决这些限制，以检查曝光是否可能对疾病结果具有因果效应[15]。心细镜和精神分裂症的研究人员是有限的，专注于一套非常有限的心肌曝光，并报道了混合发现[16,17]。据我们所知，缺乏研究广泛的心脏差异性特征和Schizophre之间的关联先生。这些研究可能有助于确定这些身体和精神疾病的常见可能因果危险因素和病理生理机制。

炎症可能是患有心肌障碍疾病和精神分裂症的病理物理学相关。循环炎症标志物的较高含量与精神病和心脏异构障碍都有关，横向和纵向纵向和纵向[18-20]。先生研究炎症，特别是C反应蛋白（CRP）和白细胞介素-6（IL-6）和精神分裂症之间的潜在因果关系[21,22]。 CRP和IL-6也涉及胰岛素抵抗的发病机制[23]，并且可以夸大胰岛素抵抗对年轻成人心理风险的影响[14]。然而，为了我们的知识，研究先生研究了炎症是否可能与胰岛素抵抗和精神分裂症有关，例如，通过调解或常见的因果机制。

因此，我们已经进行了一项研究，以检查有关炎症，胰岛素抵抗和精神分裂症之间的潜在关系的4个情景的研究

（1）炎症是胰岛素抵抗和鞘磷氏菌属之间的常见原因（混淆）; （2）胰岛素抵抗介导炎症和精神分裂症之间的关联;或相反亦然; （3）炎症是精神分裂症和胰岛素抵抗之间的常见原因（混血剂）; （4）精神分裂症介导炎症和胰岛素抵抗之间的关联。有关所提出的机制，请参阅S1用于定向非循环图（DAG）的方法。

首先，我们进行了MR分析以测试是否有10个与胰岛素抵抗的心肌素质性状（禁食胰岛素，甘油三酯，HDL，低密度脂蛋白（LDL），空腹血糖（FPG），体重指数（BMI），葡萄糖耐量，瘦素，糖化血红蛋白（HBA1C）和T2DM可能因精神分裂症而导致。为了测试关联的方向，我们使用基因预测的心细素质性状水平作为暴露和精神分裂症作为结果，反之亦然。接下来，我们检查炎症是否可以使用MR分析与每个心肌特性的遗传变体相连的MR分析来连接胰岛素抵抗和精神分裂症的共用机制。炎症变异也与炎症的标志物相关。最后，我们使用多变量MR（MVMR）分析来控制CRP的心肌异构性遗传关联，一种丙型型一般炎症标志物，我们用作全身炎症的一般措施。

方法

选择与心肌异构性状相关的遗传变异和精神分裂症

对于禁食胰岛素，甘油三酯和HDL，我们使用了一组53个单核苷酸聚合物（SNP），报告与最近的META基因组 - 范围协会研究（GWAS ）188,577个欧洲成年人，调整为BMI [11]。在我们的研究中，我们包括SNP达到相应特征的基因组显着性。还获得了来自近期大型GWA的6个相关的连续（FPG，HBA1C，LDL，BMI，瘦素和葡萄糖TOLIB）和1个二进制（T2DM）心肌素质性状的6个相关的连续（FPG，HBA1C，LDL，BMI，Leptin（T2DM）心肌标签（S2-S10 ods）。根据40,675例和64,643例欧洲管制，我们从最近的精神科基因组织联盟（PGC）和64,6433次，从最近的Gwas获得精神分裂症的总结统计数据。在暴露和结果样品之间的样品重叠程度可能是低的，因为从不同的联盟获得了暴露和结果数据[25]。

伦理声明

我们的研究是对上述公共数据的次要分析。根据原始GWAS议定书的所有参与者寻求知情同意，并由原始GWA作者获得GWA的所有道德批准。

统计分析

作者在2019年潜在构思的分析计划，但没有正式存放在存储库或数据库中。计划以外的所有描述的分析除以下外，分析：a）以较严格的意义阈值分析炎症相关的SNP（参见下面炎症相关的SNPS部分的分析）;b）MVMR分析，包括CRP（参见下面的炎症的“调整”部分）。根据主要分析的发现，对这些分析进行了构思和进行，进一步探测炎症可以解释结果。我们获得摘要级数据（SNPRS编号，β-系数或对数量（或），标准误差或95％置信区间（CIS），效果等位基因，其他等位基因，P值，效果等位基因频率，样本量，来自每个GWA的案例/控制数量。如果在结果数据集中不可用特定仪器SNP，我们使用LDLink [26]使用链接不平衡（LD）标记（R2> 0.8）找到代理SNP [26]。基于匹配的等位基因，等位基因统一，由此产生的仪器被群集为LD以确保独立（分开10,000kb对，R2 <0.001）。在回文SNP的情况下，使用等位基因频率信息可以推断前向股线。我们进行了双向分析（即，以精神分裂为曝光和心脏差异特征为结果）来检查结合方向。使用TwoSampleMR包（V0.5.4）[27]进行统计分析（r基金会，统计计算，维也纳，奥地利）[28]。我们的主要MR分析方法是逆差率加权（IVW）回归，其中至少两种暴露SNP可用于分析。如果有一种曝光SNP用于分析，我们使用了沃尔德比例。我们还进行了加权中位数和MR-EGGER回归分析（S11方法）。对于精神分裂症的二进制结果，连续曝光的估计（禁食胰岛素，HDL，甘油三酯，LDL，FPG，BMI，HBA1C，葡萄糖耐量和瘦蛋白）代表了Log-odds转化为ORS的比率，代表每标准曝光的平衡（SD）和95％CIS风险的增加。对于二进制曝光（T2DM），估算值代表每单位的精神分裂症增加T2DM的log-odds。对于连续的心态代谢结果，β-系数表示精神分裂症的降价每单位的暴露的SD增加，具有标准误差（SES）。

我们进行了几种敏感性分析，以检查我们的结果有效性。使用Cochran Q测试检查每种分析中包含的SNP中的异质性。我们使用MR-Egger回归拦截检查了水平型Pleiotropy，以及更强和稳健的方法来检测水平型胸部和异常值，“先生普利奥罗因残留和和异常值”（MR-Presso）[29]。使用MR-Presso，我们使用全局测试来检查水平型计算机，从而在明显的情况下，使用该方法校正通过异常删除的IVW估计（S11方法）。我们使用i2statistic [30]检查了SNP曝光关联中的测量误差。根据加强先生研究（STROBE-MR）指南[31]（S1清单）以及加强流行病学（STROBE）陈述[32]的观察研究报告（S2清单）的报告。

使用与炎症相关的SNP分析

接下来，我们仅使用与炎症相关的SNP来分析MR分析，因为每个心肌差异的危险因素是精神分裂症的结果的乐器变量。我们这样做是为了测试这些SNP可以代表涉及炎症的机制的假设。这可以通过例如常见的因果基础（S1方法中的面板A）或通过垂直（介导）膜[27]（S1方法中的面板B）。我们使用Phenoshannerv2（剑桥大学，英国）[33]检查与每个心肌差异危险因素相关的每一个SNP，以鉴定与炎症的量度相关的SNP，定义为细胞因子的血液浓度/计数（如趋化因子，干扰素，白细胞介素，淋巴因子或肿瘤坏死因子），急性期蛋白（例如，CRP）或免疫细胞（例如，中性粒细胞和淋巴细胞）。主要是，在基因组宽的意义（P <5×10-8）中，我们认为炎症相关的SNP以最大化特异性。我们还通过在较少严格的标称意义阈值（P<1×10-4）下包括炎症相关的SNP来进行敏感性分析，以增加与炎症相关的SNPS的敏感性[34]（S12-S17方法）。

使用相同的方法，我们鉴定了与炎症相关的精神分裂症SNP（S18方法），并用作MR分析中的仪器变量作为结果作为结果。

调整炎症

作为后HOC敏感性分析来估计上述任何相关的关联是否可以通过炎症解释，我们使用53个SNPS进行MVMR分析[34,35]用于禁食胰岛素，甘油三酯和HDL，代表胰岛素抵抗表型，如将精神分裂症暴露为结果，在调节这些53个SNP与CRP的关联之后。我们选择了CRP，因为它是一种广泛使用的全身炎症的下游衡量标准，并且可以获得来自CRP的大型GWA的公开数据。基于204,402名参与者的最近大型GWA获得了CRP的总结统计数据[36]。对于CRP作为MVMR中的暴露，我们使用的所有独立（10,000kb对，R2 <0.001）SNP，报告称为CRP条件相关并位于CRP编码区内（S19方法）。

多重测试的校正

利用Holm-Bonferroni校正方法估计统计显着性[37]，对每个分析阶段测试的曝光数进行核心。

结果

MR分析使用与胰岛素抵抗和其他心脏异质特征相关的所有遗传变异

使用主要IVW分析方法，我们没有找到基因预测水平与精神分裂症的基因预测水平与精神分裂症之间的关联的重要证据。使用加权中值方法进行遗传预测水平的基因预测水平（加权中值或= 1.26; 95％CI，1.06-1.50;校正P = 0.090）和HDL（加权中值或= 0.79; 95％CI， 0.65-0.95;纠正p = 0.126），具有精神分裂症未存活校正多次测试（表1）。

表1.使用所有SNP的心肌素质性状和精神分裂症MR分析。

HDL=高密度脂蛋白; HBA1C =糖化血红蛋白;LDL =低密度脂蛋白; IVW =逆方差加权回归;SNP=单核苷酸多态性

聚集独立后剩余的SNPs数量

B使用HOLM-Bonferroni方法进行校正的每种分析方法（IVW，加权中值和MREGGER），用于10个心肌

标记的方法，估计为每种SD的精神分裂症估计或每单位的精神分裂症（每单位增加T2DM的曝光量的单位增加）。

MR分析使用与炎症相关的胰岛素抵抗和其他心肌酶特征的遗传变异分析

在测试仅针对心脏异质特性的基因组显着的显着炎症相关的SNP后，我们发现炎症相关的遗传预测的禁食胰岛素（WALD比率或= 2.95; 95％CI，1.38-634;校正P = 0.035）的证据证据HDL（WALD比率或= 0.55; 95％CI，0.36-0.84;校正P = 0.035），具有精神分裂症。我们不能包括任何用于甘油三酯，瘦素或葡萄糖耐受的基因组与炎症相关的变体。在我们的敏感性分析中，以炎症相关的心细素变异在不太严格的意义阈值下，证据持续存在炎症相关的遗传预测的禁食胰岛素（IVW或=1.74; 95％CI，1.08-2.98;校正P = 0.030 ）和HDL（IVW或=0.78;95％C.I.，0.62-0.92;用精神分裂症矫正p= 0.036.此外，我们发现了转基因炎症相关甘油三酯协定的表达（IVW或=1.24;95％C.I.，1.07-1.55;用精神分裂症校正p= 0.036（表2;图1和图2）。

调整炎症

与精神分裂症的炎症相关SNP的MVMR分析表明，在控制这些变体的遗传关联，在基因组和名义上的炎症相关的SNP的分析中，在控制这些变体的遗传关联之后完全减弱的单一可变的关联。意义水平。控制CRP对基于所有遗传变体的MR估计有疏忽影响（图3，S1和S2结果）。

使用精神分裂症作为暴露进行双向测试

在校正多次测试后，我们没有发现精神分裂症和任何心肌特征之间的统计学意义的MR关联（S3结果，S1图）。同样，在校正多次测试后，我们没有发现炎症相关的精神分裂症变体的统计学上显着的炎症相关的精神分裂症变体与心肌特性进行了多种测试（S4结果，S1图）。

测试水平胸膜

使用MR-EGGER回归拦截测试，我们发现了全SNP分析中BMI和HDL潜在水平曲线的证据，但没有证据表明炎症相关的SNP分析中的任何心肌异常暴露。然而，使用MR-Presso，我们发现证据表明，水平的Pleiotropy可能对全SNP分析（全局测试的P值为P值为所有�0.020）的所有心肌曝光产生的估计，以及炎症相关的SNP中的LDL和T2DM分析。遵循MR-Presso校正后，甘油三酯与精神分裂症在全SNP分析中的基准相关的证据（MR-PressoIVWβ= 0.23，SE 0.06，P = 0.008），但纠正了其他曝光的IVW估计没有显着改变。

在双向分析中，MR-Presso和MR-EGGER回归截取的SUG染色的水平胸膜复合物影响HDL，BMI和LDL的结果（所有P <0.05）。追求异常更正，有证据表明精神分裂症对BMI（β= -0.04，S.02，P = 0.014）的弱保护作用。 MR-Presso另外揭示了影响禁食胰岛素，甘油三酯和T2DM的结果的水平肺活灭（P用于MR-Presso全球测试，S5-S12结果），但纠正的IVW估计没有显着改变。

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