孟德尔随机化分析绝经后妇女血清25羟维生素D水平与骨密度、椎体骨折的关系

Osteoporosis is a common disease in postmenopausal women and elderly men. Osteoporotic fracture is the most serious complication of osteoporosis. The causal associations between vitamin D level and bone mineral density (BMD) and vertebral fracture has been a controversial issue in recent years and Mendelian randomization may be the way to solve it. In this study, 1200 postmenopausal females in Shanghai were enrolled. Serum 25-hydroxyvitamin D levels were measured; vertebral fracture was defined by lateral X-ray film and semi-quantitative method was adapted; bone mineral density was measured by dual-energy X-ray absorptiometry. Meanwhile, genomic DNA from peripheral blood was extracted for genotyping of single nucleotide polymorphisms (SNP) loci. SNP was used to select genes related to vitamin D metabolism. The exact relationship between serum 25(OH)D level and BMD in vertebral fractures was clarified using statistical methods and Mendelian random tools. This study may provide the relationship between vitamin D and bone health in osteoporosis and obtain valuable data for clinical diagnosis and treatment and policy formulation in the future.

骨质疏松症是罹患于绝经后妇女和老年男性的常见疾病，骨质疏松性骨折是其最严重并发症。维生素D水平与骨密度和椎体骨折的发生是否存在因果关联一直存在争议且是近年来的热点，而孟德尔随机化分析是解决上述因果关系的可靠方法之一。本研究在我们前期已完成椎体骨折工作基础上纳入1200名上海市绝经后妇女，检测血清25-羟维生素D [25(OH)D]水平；利用胸腰椎侧位X线片和半定量读片法判断是否存在椎体骨折；采用双能X线吸收仪检测骨密度。提取每例受试者外周血基因组DNA用于单核苷酸多态性位点的基因分型。选取已证实对血清25(OH)D水平有影响的4个基因共10个位点进行分型。利用统计学处理方法和孟德尔随机化工具来阐明血清25(OH)D水平与骨密度、椎体骨折的确切关系。本研究可进一步明确维生素D与骨质疏松、骨健康的关系，为今后临床诊治及政策制定提供宝贵数据。

研究背景及内容：此项研究利用统计学处理方法和孟德尔随机化（MR）工具来阐明血清25OHD水平与骨密度、相关骨折的相关性。共有来自社区3234例包含2071例（20-89岁）女性及1163例（20-93岁）男性参与。完成血清维生素D水平检测，同时完成腰椎1-4和髋部的双能X线骨密度检查，再开展基因组DNA提取和SNP位点基因分型，最后进行单核苷酸多态性位点与血清总25OHD、临床变量和混杂因素的相关性分析。.研究结果：男性受试者25OHD水平为40.6±11.4ng/ml，维生素D缺乏和充足的检出率分别为1.9%和82.7%，女性则分别为30.3±8.3ng/ml，7.2%和49.0%。50岁以上男性骨质疏松及骨量减少的总患病率分别为6.1%和42.6%，女性则分别为16.0%、60.8%。我们利用线性回归模型分析5个候选工具变量(IV)与临床变量（骨折、骨密度、PINP和β-CTX）和混杂因素的相关性，并校正年龄、性别和BMI。在经错误发现率校正后，未发现SNP位点与上述变量间的统计学相关性，因此GC-rs2282679和rs1155563、CYP2R1-rs12794714和rs10766197和NADSYN1-rs12785878成为本研究后续MR分析的IVs。在MR分析中，本研究分别利用单工具变量构建不同的两阶段最小二乘法模型（TSLS），单工具变量TSLS模型分析显示遗传性25OHD水平与骨折、骨密度、血清P1NP和β-CTX间不存在相关性。多工具变量模型在不同临床变量相关性分析中显示25OHD对骨折、不同部位骨密度、血清P1NP和β-CTX的效应值与单工具变量TSLS模型相近，但该模型仍未检测到遗传性低血清25OHD水平与各骨代谢相关指标存在相关性。.研究结论及意义：上述研究结果提示通过MR分析，遗传性低血清25OHD水平与骨折、骨密度、血清P1NP和β-CTX间不存在相关性，因此该人群中绝经后女性和老年男性血清25OHD水平与相关指标间不存在强大的因果关联。但该地区地理位置和生活方式使得人群血清25OHD水平总体处于充足状态，且男女骨质疏松及骨量减少的患病率均低于以往在城市居住人群的研究。说明充足的维生素D水平可能有助于骨骼健康，且本研究的统计学强度可能不足以检测到25OHD与上述指标间微小的因果关系，故后续工作需要扩大样本量进一步证实上述MR分析结果。