引用本文: 仲文庆, 周世博, 俞兴. 颈椎相关疾病与原发性高血压之间的因果关系:一项双向两样本孟德尔随机化研究. 中国循证医学杂志, 2024, 24(8): 887-892. doi: 10.7507/1672-2531.202311185 复制
高血压是一种复杂的多系统共同参与的疾病,其发病机制可能与遗传因素、内皮细胞功能障碍、钠盐摄入过多、肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活、肾功能障碍、炎症、免疫反应、肥胖、胰岛素抵抗、代谢综合征等因素相关[1-4]。高血压可分为继发性高血压和原发性高血压,其中原发性高血压是一种以血压升高为主要临床表现而病因尚未明确的独立疾病,约占所有高血压患者的90%[5,6]。2010年全球有31.1%的成年人患有高血压[7],据估算,到2025年,将有15亿人口患有原发性高血压[8]。仅在欧洲法国,就有约四分之一的成年人患有原发性高血压[9]。原发性高血压的发病原因并不完全清楚,阐明原发性高血压的发病因素,对减少发病率,改善预后具有重要意义。
颈椎病是颈部一系列复杂病变的总称,包括:颈椎痛、颈椎间盘病变、颈脊髓压迫损伤、神经根或椎动脉受压等,这些情况可单独或伴随出现。颈椎病与原发性高血压均是临床常见病,因此在患者中常常合并出现。约66.9%的原发性高血压患者同时存在脊椎病变[10]。脊髓型颈椎病患者的高血压发病率,明显高于同一地区其他人群的高血压平均患病率[11,12]。高血压合并颈椎病患者mJOA和 Nurick评分较单纯颈椎病患者更差,既往观察性研究发现高血压是颈椎神经功能降低的危险因素[13,14]。基于临床现象及以上研究,我们可以假设颈椎相关疾病与原发性高血压之间存在一定相关性。
既往部分研究发现,颈椎痛、颈椎交感神经刺激、椎动脉受压、脊髓压迫损伤可能引起血压升高[1,15-17]。多种颈椎相关疾病的相互作用更容易导致血压升高:椎间盘病变刺激交感神经纤维,引起高血压;慢性颈部疼痛通过交感神经兴奋和正常稳态疼痛调节机制失效而导致高血压的发生[18]。在经过颈椎减压手术等相关治疗后,部分患者血压可下降[17,19-21]。这类可能由颈椎相关疾病导致并随着颈椎疾病治疗后血压下降的高血压,被称之为“颈源性高血压”[22]。然而,目前对这一类临床问题未能达成共识,Garg等[23]在一项Meta分析中并未发现颈椎减压手术可以降低颈椎病合并原发性高血压患者的血压。
颈椎相关疾病与原发性高血压是否存在因果关系,究竟是哪种或哪几种颈椎相关病变可能导致原发性高血压及原发性高血压是否会导致颈椎相关疾病,仍没有定论。存在的困难在于颈椎病和原发性高血压发病原因较复杂,既往观察性研究无法排除混杂因素和反向因果关系的干扰。探究颈椎相关疾病与原发性高血压之间的因果关系仍然缺乏可靠的证据。
孟德尔随机化(Mendelian randomization,MR)是工具变量(instrumental variable,IV)分析的一种类型,它使用遗传变异作为IV来检测和量化因果关系[24],近年来被广泛用于评估危险因素与特定疾病之间的因果关系[25-27]。MR能够有效避免观察性研究中的混杂因素、反向因果关系、回归稀释偏倚及随机对照试验中代表性和可行性问题[28,29]。基于现有的颈椎相关疾病全基因组关联研究(genome wide association study,GWAS)数据,本研究纳入颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤四种颈椎相关疾病,通过双向两样本孟德尔随机化研究方法探讨以上四种疾病与原发性高血压之间的因果关系,为颈椎相关疾病和原发性高血压的预防及治疗提供参考。
1 资料与方法
1.1 研究设计
本研究应用单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)作为IV,进行双向两样本孟德尔随机化分析,评估颈椎相关疾病与原发性高血压之间的因果关系,并进行可靠性分析检验结果的可靠性。MR研究基于以下三个核心假设:关联性假设:遗传IV与暴露因素密切相关;独立性假设:遗传IV不应与潜在的混杂因素有关;排他性假设:遗传IV应该完全通过暴露因素影响结局因素。
1.2 数据来源
本研究数据来自IEU Open GWAS,其中颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤的表型数据来自芬兰数据库,原发性高血压表型数据来自英国生物样本数据库。详细信息见表1。本研究颈椎相关疾病及原发性高血压纳入的人种均为欧洲人,性别不限,样本具有同质性。

1.3 IV的选择
① 分别从数据库提取与颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤、原发性高血压显著相关的SNP,其中原发性高血压显著性阈值为P<5×10−8,颈椎相关疾病在此阈值下未能筛选出足够的SNP,故将其显著性阈值调整为P<5×10−6;② 去除连锁不平衡(R2=0.001;kb=10 000);③ 从结局数据库筛选与暴露有关的SNP,合并暴露与结局数据,剔除直接与结局有关的SNP;④ 在Phenoscanner数据库中进行查询,以确定所包含的SNP与已知的混杂因素无关;⑤ 通过计算F统计量剔除弱IV,其计算公式为F=[(N−K−1)/K]×[R2/(1-R2)],N为暴露因素的样本量,K为IV个数,R2为IV解释的暴露因素变异比例,F>10说明不存在弱IV偏倚[30]。经过筛选后,最终得到的SNP作为IV进行MR分析。
1.4 统计分析
本研究基于R 4.2.3软件,在R Studio中选用“TwoSampleMR”(版本0.5.7)和“MRPRESSO”(版本1.0)包进行统计分析。采用逆方差加权(inverse-variance weighted,IVW)、加权中位数(weighted median,WM)、MR-Egger、加权模式(weighted mode)、简单模式(simple mode)回归模型研究颈椎相关疾病与原发性高血压的因果关系。IVW是MR分析最权威的方法。通过计算单个SNP对应的Wald比值(用该SNP与结局间的效应值除以该SNP与暴露之间的效应值),将所有SNP的Wald比值进行加权合并。最终评估暴露与结局之间的关联。但是该方法只有当分析中所有遗传变异都是有效的IV时才能给出一致的因果效应估计值。MR-Egger可用于检测和纠正由于水平多效性引起的偏差。WM在分析中即使存在50%的无效IV,也可以得到较为一致的因果效应估计值。简单模式结果通常是暴露和结局在基因型或表型方面的频数或比例的比较。它可以显示观测到的基因型或表型在两组间的差异是否具有统计学意义。加权模式可以评估具有较多SNP的子集的因果效应,而SNP的子集是通过聚类分析将具有相似因果效应的SNP聚集得来的。其中以IVW法为主要研究模型,存在异质性时使用随机效应模型,无异质性则采用固定效应模型。其他四种方法用于IVW的补充分析。如果因果估计在IVW中有意义,并且在MR-Egger、WM、简单模式、加权模式中估计值方向一致,则被认为有意义。
本研究中,设定颈椎相关疾病为暴露,原发性高血压为结局的MR研究为“正向MR研究”;设定原发性高血压为暴露,颈椎相关疾病为结局的MR研究为“反向MR研究”。
异质性检验采用Cochran’s Q检验,当检验P<0.05,则表示SNP之间存在异质性,当P>0.05,则表示SNP之间不存在异质性。多效性检验采用MR-Egger截距测试,当检验P<0.05,则表示存在多效性,当P>0.05,则表示不存在多效性。通过MR-PRESSO分析判断是否存在异常值。敏感性分析采用留一法(leave-one-out),探讨单个SNP对因果关联的影响。
2 结果
2.1 IV信息
根据IV筛选方法,去除连锁不平衡后分别获取了14个、20个、4个、6个、71个与颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤、原发性高血压显著相关的SNP。通过剔除直接与结局有关、与混杂因素有关、弱工具变量,分别得到13个、20个、4个、6个、66个SNP作为IV。
2.2 MR分析结果
2.2.1 正向MR结果
IVW与其余四种补充方法方向一致,IVW结果显示,颈椎痛与原发性高血压可能存在因果关系[OR=1.01,95%CI(1.00,1.02),P=0.019];颈椎间盘病变[OR=1.00,95%CI(0.99,1.01),P=0.987]、颈椎根部病变[OR=1.00,95%CI(0.99,1.01),P=0.437]、颈部神经及脊髓损伤[OR=0.99,95%CI(0.98,1.01),P=0.197]与原发性高血压无明显因果关系。
2.2.2 反向MR结果
IVW与其余四种补充方法方向一致,IVW结果显示,原发性高血压与颈椎间盘病变可能存在因果关系[OR=4.08,95%CI(1.57,10.61),P=0.004];原发性高血压与颈椎痛[OR=2.88,95%CI(0.78,10.60),P=0.112]、颈椎根部疾病[OR=4.47,95%CI(0.32,61.76),P=0.098]、颈部神经及脊髓损伤[OR=1.23,95%CI(0.01,11.79),P=0.928]无明显因果关系。
2.3 可靠性评价
2.3.1 异质性检验
双向MR研究中,Cochran’s Q异质性检验显示,颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤检验结果P>0.05,表明纳入的SNP不存在异质性,可以忽略异质性对因果效应估计的影响。
2.3.2 多效性检验
正向MR研究中,MR-Egger截距项显示颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤截距项分别为0.001(P=0.217)、0.001(P=0.111)、−0.000(P=0.734)、−0.001(P=0.389)。反向MR研究中,MR-Egger截距项显示颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤截距项分别为−0.004(P=0.790)、−0.002(P=0.861)、0.029(P=0.701)、−0.031(P=0.508)。MR-PRESSO分析没有发现离群值。双向暴露因素和结局变量均不存在基因多效性,结果较稳健。
2.3.3 敏感性分析
采用留一法法对因果效应进行敏感性分析,逐步剔除单个SNP后,IVW模型结果与纳入全部SNP的分析结果相近,未发现明显影响总体效应估计的单个SNP,证明所估计的效应不能用任何单一的遗传工具来解释。详见附件图1。
3 讨论
本研究利用大规模GWAS数据库提取汇总数据,运用双向两样本孟德尔随机化研究,以IVW为主要分析方法,探讨颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤和原发性高血压之间的因果关系。正向MR研究结果表明颈椎痛可能是原发性高血压的危险因素,颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤不会引起原发性高血压。反向MR研究结果表明原发性高血压可能是颈椎间盘病变的危险因素,但不会导致颈椎痛、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤。
颈椎相关疾病与高血压之间的影响机制较为复杂,周学龙等[31]认为血压升高与颈上神经节及椎动脉刺激、颈动脉窦受压、颈脊髓受压、慢性疼痛等有关。于娟等[32]认为,颈部肌肉劳损诱发交感神经兴奋是颈源性高血压的初始病因、椎动脉硬化是血压持续升高的病理基础、颈椎退变加重导致椎动脉持续受压是调节机制之一。部分观察性研究发现,通过手术减压可以降低部分脊髓型颈椎病合并原发性高血压患者的血压[19,33]。Li等[34]认为这可能是减压后改善了副交感神经活性,增强了躯体神经功能和心脏自主神经调节功能,从而降低了血压。Yang等[19]认为减压后脊髓功能改善与血压降低之间存在显著关联,脊髓损伤加重可导致持续性高血压[13]。然而,针对颈椎减压术后血压能否降低的研究结果并不一致。一项研究[20]发现,颈椎减压手术可改善6个月内新诊断患者的高血压,但并不能改善持续6个月以上原发性高血压患者的血压。另有其他研究[23,35]发现,颈椎减压手术对原发性高血压无明显疗效。结合本项研究,我们认为,颈椎减压术能否降低血压的关键在于是否改善了术前可能伴随的颈椎痛症状。
疼痛在患有原发性高血压的人群中普遍存在,两者之间可能存在相关性[36],忽视颈椎痛的治疗可能导致原发性高血压治疗不足[37]。既往观察性研究发现,一些保守治疗方法可以通过松解肌肉粘连,纠正椎体移位,减轻颈部肌肉疼痛来降低患者血压[38-40]。本研究的结果与既往观察性研究结果一致。其可能的机制是:颈椎痛引起相应节段的脊髓反射,进而引起交感神经系统的激活,引起血压升高;疼痛通过神经内分泌系统,尤其是下丘脑-垂体-肾上腺轴调节引起血压变化[15]。相关机制仍需要进一步研究。
高血压与椎间盘病变的既往观察性研究发现,椎间盘病变患者中高血压发生率(23.2%)显著高于普通人(7.8%)[41],高血压与椎间盘病变存在相关性[42]。本研究发现,原发性高血压可能导致颈椎间盘病变,这一结论也得到一项长达16年涉及2 727名受试者的研究的支持[43]。原发性高血压可能会引起动脉粥样硬化[44]等血管疾病,而血管疾病会影响椎间盘的正常生理结构和功能,导致椎间盘病变[45,46]。其机制可能是:原发性高血压导致血管病变,使本就缺乏的椎间盘细胞营养供应更加缺乏,进而导致椎间盘细胞缺氧并形成酸性环境,影响了椎间盘细胞外基质合成和支持的能力,加速退变[47]。目前,对原发性高血压与颈椎间盘病变之间关系的研究较少,其机制仍不清楚。我们的工作为这一研究方向奠定了基础,但仍然需要更多,更广泛的基础研究,以使结果更加可靠。
既往观察性研究由于无法完全排除混杂因素和反向因果关系的干扰,颈椎相关病变与原发性高血压的因果关系缺乏可靠证据。MR研究基于先天的遗传变异,有效避免了反向因果关系及混杂因素的干扰,结果更加可靠。目前尚未见到基于孟德尔随机化研究探讨原发性高血压与颈部相关疾病因果关系的报道。本研究通过对GWAS数据进行MR分析,分析颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤对原发性高血压的影响,同时发现颈椎痛可能导致原发性高血压,而原发性高血压可能导致颈椎间盘病变。本研究提示我们应当关注颈椎痛对血压的影响,也应了解原发性高血压对颈椎间盘病变的不利影响,针对性改善预防和治疗方式。
本研究也存在一定的局限性。首先,研究只包括了欧洲人,不能证明不同民族、国家和地区之间是否存在差异;其次,由于目前缺乏颈交感神经疾病及椎动脉病变等其他颈椎病变的GWAS数据,颈椎相关疾病病例数较少,导致本研究仍不够全面;另外,由于孟德尔随机化方法本身的局限,对疾病之间真实的因果关系判定时应结合其他研究多方面探讨。
综上所述,颈椎痛是原发性高血压的危险因素,原发性高血压是颈椎间盘病变的危险因素,颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤与原发性高血压可能不存在因果关系。
高血压是一种复杂的多系统共同参与的疾病,其发病机制可能与遗传因素、内皮细胞功能障碍、钠盐摄入过多、肾素-血管紧张素-醛固酮系统激活、肾功能障碍、炎症、免疫反应、肥胖、胰岛素抵抗、代谢综合征等因素相关[1-4]。高血压可分为继发性高血压和原发性高血压,其中原发性高血压是一种以血压升高为主要临床表现而病因尚未明确的独立疾病,约占所有高血压患者的90%[5,6]。2010年全球有31.1%的成年人患有高血压[7],据估算,到2025年,将有15亿人口患有原发性高血压[8]。仅在欧洲法国,就有约四分之一的成年人患有原发性高血压[9]。原发性高血压的发病原因并不完全清楚,阐明原发性高血压的发病因素,对减少发病率,改善预后具有重要意义。
颈椎病是颈部一系列复杂病变的总称,包括:颈椎痛、颈椎间盘病变、颈脊髓压迫损伤、神经根或椎动脉受压等,这些情况可单独或伴随出现。颈椎病与原发性高血压均是临床常见病,因此在患者中常常合并出现。约66.9%的原发性高血压患者同时存在脊椎病变[10]。脊髓型颈椎病患者的高血压发病率,明显高于同一地区其他人群的高血压平均患病率[11,12]。高血压合并颈椎病患者mJOA和 Nurick评分较单纯颈椎病患者更差,既往观察性研究发现高血压是颈椎神经功能降低的危险因素[13,14]。基于临床现象及以上研究,我们可以假设颈椎相关疾病与原发性高血压之间存在一定相关性。
既往部分研究发现,颈椎痛、颈椎交感神经刺激、椎动脉受压、脊髓压迫损伤可能引起血压升高[1,15-17]。多种颈椎相关疾病的相互作用更容易导致血压升高:椎间盘病变刺激交感神经纤维,引起高血压;慢性颈部疼痛通过交感神经兴奋和正常稳态疼痛调节机制失效而导致高血压的发生[18]。在经过颈椎减压手术等相关治疗后,部分患者血压可下降[17,19-21]。这类可能由颈椎相关疾病导致并随着颈椎疾病治疗后血压下降的高血压,被称之为“颈源性高血压”[22]。然而,目前对这一类临床问题未能达成共识,Garg等[23]在一项Meta分析中并未发现颈椎减压手术可以降低颈椎病合并原发性高血压患者的血压。
颈椎相关疾病与原发性高血压是否存在因果关系,究竟是哪种或哪几种颈椎相关病变可能导致原发性高血压及原发性高血压是否会导致颈椎相关疾病,仍没有定论。存在的困难在于颈椎病和原发性高血压发病原因较复杂,既往观察性研究无法排除混杂因素和反向因果关系的干扰。探究颈椎相关疾病与原发性高血压之间的因果关系仍然缺乏可靠的证据。
孟德尔随机化(Mendelian randomization,MR)是工具变量(instrumental variable,IV)分析的一种类型,它使用遗传变异作为IV来检测和量化因果关系[24],近年来被广泛用于评估危险因素与特定疾病之间的因果关系[25-27]。MR能够有效避免观察性研究中的混杂因素、反向因果关系、回归稀释偏倚及随机对照试验中代表性和可行性问题[28,29]。基于现有的颈椎相关疾病全基因组关联研究(genome wide association study,GWAS)数据,本研究纳入颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤四种颈椎相关疾病,通过双向两样本孟德尔随机化研究方法探讨以上四种疾病与原发性高血压之间的因果关系,为颈椎相关疾病和原发性高血压的预防及治疗提供参考。
1 资料与方法
1.1 研究设计
本研究应用单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)作为IV,进行双向两样本孟德尔随机化分析,评估颈椎相关疾病与原发性高血压之间的因果关系,并进行可靠性分析检验结果的可靠性。MR研究基于以下三个核心假设:关联性假设:遗传IV与暴露因素密切相关;独立性假设:遗传IV不应与潜在的混杂因素有关;排他性假设:遗传IV应该完全通过暴露因素影响结局因素。
1.2 数据来源
本研究数据来自IEU Open GWAS,其中颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤的表型数据来自芬兰数据库,原发性高血压表型数据来自英国生物样本数据库。详细信息见表1。本研究颈椎相关疾病及原发性高血压纳入的人种均为欧洲人,性别不限,样本具有同质性。

1.3 IV的选择
① 分别从数据库提取与颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤、原发性高血压显著相关的SNP,其中原发性高血压显著性阈值为P<5×10−8,颈椎相关疾病在此阈值下未能筛选出足够的SNP,故将其显著性阈值调整为P<5×10−6;② 去除连锁不平衡(R2=0.001;kb=10 000);③ 从结局数据库筛选与暴露有关的SNP,合并暴露与结局数据,剔除直接与结局有关的SNP;④ 在Phenoscanner数据库中进行查询,以确定所包含的SNP与已知的混杂因素无关;⑤ 通过计算F统计量剔除弱IV,其计算公式为F=[(N−K−1)/K]×[R2/(1-R2)],N为暴露因素的样本量,K为IV个数,R2为IV解释的暴露因素变异比例,F>10说明不存在弱IV偏倚[30]。经过筛选后,最终得到的SNP作为IV进行MR分析。
1.4 统计分析
本研究基于R 4.2.3软件,在R Studio中选用“TwoSampleMR”(版本0.5.7)和“MRPRESSO”(版本1.0)包进行统计分析。采用逆方差加权(inverse-variance weighted,IVW)、加权中位数(weighted median,WM)、MR-Egger、加权模式(weighted mode)、简单模式(simple mode)回归模型研究颈椎相关疾病与原发性高血压的因果关系。IVW是MR分析最权威的方法。通过计算单个SNP对应的Wald比值(用该SNP与结局间的效应值除以该SNP与暴露之间的效应值),将所有SNP的Wald比值进行加权合并。最终评估暴露与结局之间的关联。但是该方法只有当分析中所有遗传变异都是有效的IV时才能给出一致的因果效应估计值。MR-Egger可用于检测和纠正由于水平多效性引起的偏差。WM在分析中即使存在50%的无效IV,也可以得到较为一致的因果效应估计值。简单模式结果通常是暴露和结局在基因型或表型方面的频数或比例的比较。它可以显示观测到的基因型或表型在两组间的差异是否具有统计学意义。加权模式可以评估具有较多SNP的子集的因果效应,而SNP的子集是通过聚类分析将具有相似因果效应的SNP聚集得来的。其中以IVW法为主要研究模型,存在异质性时使用随机效应模型,无异质性则采用固定效应模型。其他四种方法用于IVW的补充分析。如果因果估计在IVW中有意义,并且在MR-Egger、WM、简单模式、加权模式中估计值方向一致,则被认为有意义。
本研究中,设定颈椎相关疾病为暴露,原发性高血压为结局的MR研究为“正向MR研究”;设定原发性高血压为暴露,颈椎相关疾病为结局的MR研究为“反向MR研究”。
异质性检验采用Cochran’s Q检验,当检验P<0.05,则表示SNP之间存在异质性,当P>0.05,则表示SNP之间不存在异质性。多效性检验采用MR-Egger截距测试,当检验P<0.05,则表示存在多效性,当P>0.05,则表示不存在多效性。通过MR-PRESSO分析判断是否存在异常值。敏感性分析采用留一法(leave-one-out),探讨单个SNP对因果关联的影响。
2 结果
2.1 IV信息
根据IV筛选方法,去除连锁不平衡后分别获取了14个、20个、4个、6个、71个与颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤、原发性高血压显著相关的SNP。通过剔除直接与结局有关、与混杂因素有关、弱工具变量,分别得到13个、20个、4个、6个、66个SNP作为IV。
2.2 MR分析结果
2.2.1 正向MR结果
IVW与其余四种补充方法方向一致,IVW结果显示,颈椎痛与原发性高血压可能存在因果关系[OR=1.01,95%CI(1.00,1.02),P=0.019];颈椎间盘病变[OR=1.00,95%CI(0.99,1.01),P=0.987]、颈椎根部病变[OR=1.00,95%CI(0.99,1.01),P=0.437]、颈部神经及脊髓损伤[OR=0.99,95%CI(0.98,1.01),P=0.197]与原发性高血压无明显因果关系。
2.2.2 反向MR结果
IVW与其余四种补充方法方向一致,IVW结果显示,原发性高血压与颈椎间盘病变可能存在因果关系[OR=4.08,95%CI(1.57,10.61),P=0.004];原发性高血压与颈椎痛[OR=2.88,95%CI(0.78,10.60),P=0.112]、颈椎根部疾病[OR=4.47,95%CI(0.32,61.76),P=0.098]、颈部神经及脊髓损伤[OR=1.23,95%CI(0.01,11.79),P=0.928]无明显因果关系。
2.3 可靠性评价
2.3.1 异质性检验
双向MR研究中,Cochran’s Q异质性检验显示,颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤检验结果P>0.05,表明纳入的SNP不存在异质性,可以忽略异质性对因果效应估计的影响。
2.3.2 多效性检验
正向MR研究中,MR-Egger截距项显示颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤截距项分别为0.001(P=0.217)、0.001(P=0.111)、−0.000(P=0.734)、−0.001(P=0.389)。反向MR研究中,MR-Egger截距项显示颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤截距项分别为−0.004(P=0.790)、−0.002(P=0.861)、0.029(P=0.701)、−0.031(P=0.508)。MR-PRESSO分析没有发现离群值。双向暴露因素和结局变量均不存在基因多效性,结果较稳健。
2.3.3 敏感性分析
采用留一法法对因果效应进行敏感性分析,逐步剔除单个SNP后,IVW模型结果与纳入全部SNP的分析结果相近,未发现明显影响总体效应估计的单个SNP,证明所估计的效应不能用任何单一的遗传工具来解释。详见附件图1。
3 讨论
本研究利用大规模GWAS数据库提取汇总数据,运用双向两样本孟德尔随机化研究,以IVW为主要分析方法,探讨颈椎痛、颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤和原发性高血压之间的因果关系。正向MR研究结果表明颈椎痛可能是原发性高血压的危险因素,颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤不会引起原发性高血压。反向MR研究结果表明原发性高血压可能是颈椎间盘病变的危险因素,但不会导致颈椎痛、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤。
颈椎相关疾病与高血压之间的影响机制较为复杂,周学龙等[31]认为血压升高与颈上神经节及椎动脉刺激、颈动脉窦受压、颈脊髓受压、慢性疼痛等有关。于娟等[32]认为,颈部肌肉劳损诱发交感神经兴奋是颈源性高血压的初始病因、椎动脉硬化是血压持续升高的病理基础、颈椎退变加重导致椎动脉持续受压是调节机制之一。部分观察性研究发现,通过手术减压可以降低部分脊髓型颈椎病合并原发性高血压患者的血压[19,33]。Li等[34]认为这可能是减压后改善了副交感神经活性,增强了躯体神经功能和心脏自主神经调节功能,从而降低了血压。Yang等[19]认为减压后脊髓功能改善与血压降低之间存在显著关联,脊髓损伤加重可导致持续性高血压[13]。然而,针对颈椎减压术后血压能否降低的研究结果并不一致。一项研究[20]发现,颈椎减压手术可改善6个月内新诊断患者的高血压,但并不能改善持续6个月以上原发性高血压患者的血压。另有其他研究[23,35]发现,颈椎减压手术对原发性高血压无明显疗效。结合本项研究,我们认为,颈椎减压术能否降低血压的关键在于是否改善了术前可能伴随的颈椎痛症状。
疼痛在患有原发性高血压的人群中普遍存在,两者之间可能存在相关性[36],忽视颈椎痛的治疗可能导致原发性高血压治疗不足[37]。既往观察性研究发现,一些保守治疗方法可以通过松解肌肉粘连,纠正椎体移位,减轻颈部肌肉疼痛来降低患者血压[38-40]。本研究的结果与既往观察性研究结果一致。其可能的机制是:颈椎痛引起相应节段的脊髓反射,进而引起交感神经系统的激活,引起血压升高;疼痛通过神经内分泌系统,尤其是下丘脑-垂体-肾上腺轴调节引起血压变化[15]。相关机制仍需要进一步研究。
高血压与椎间盘病变的既往观察性研究发现,椎间盘病变患者中高血压发生率(23.2%)显著高于普通人(7.8%)[41],高血压与椎间盘病变存在相关性[42]。本研究发现,原发性高血压可能导致颈椎间盘病变,这一结论也得到一项长达16年涉及2 727名受试者的研究的支持[43]。原发性高血压可能会引起动脉粥样硬化[44]等血管疾病,而血管疾病会影响椎间盘的正常生理结构和功能,导致椎间盘病变[45,46]。其机制可能是:原发性高血压导致血管病变,使本就缺乏的椎间盘细胞营养供应更加缺乏,进而导致椎间盘细胞缺氧并形成酸性环境,影响了椎间盘细胞外基质合成和支持的能力,加速退变[47]。目前,对原发性高血压与颈椎间盘病变之间关系的研究较少,其机制仍不清楚。我们的工作为这一研究方向奠定了基础,但仍然需要更多,更广泛的基础研究,以使结果更加可靠。
既往观察性研究由于无法完全排除混杂因素和反向因果关系的干扰,颈椎相关病变与原发性高血压的因果关系缺乏可靠证据。MR研究基于先天的遗传变异,有效避免了反向因果关系及混杂因素的干扰,结果更加可靠。目前尚未见到基于孟德尔随机化研究探讨原发性高血压与颈部相关疾病因果关系的报道。本研究通过对GWAS数据进行MR分析,分析颈椎间盘病变、颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤对原发性高血压的影响,同时发现颈椎痛可能导致原发性高血压,而原发性高血压可能导致颈椎间盘病变。本研究提示我们应当关注颈椎痛对血压的影响,也应了解原发性高血压对颈椎间盘病变的不利影响,针对性改善预防和治疗方式。
本研究也存在一定的局限性。首先,研究只包括了欧洲人,不能证明不同民族、国家和地区之间是否存在差异;其次,由于目前缺乏颈交感神经疾病及椎动脉病变等其他颈椎病变的GWAS数据,颈椎相关疾病病例数较少,导致本研究仍不够全面;另外,由于孟德尔随机化方法本身的局限,对疾病之间真实的因果关系判定时应结合其他研究多方面探讨。
综上所述,颈椎痛是原发性高血压的危险因素,原发性高血压是颈椎间盘病变的危险因素,颈椎根部病变、颈部神经及脊髓损伤与原发性高血压可能不存在因果关系。