腰椎间盘退变与腰痛的关联受潜在的疼痛遗传倾向调节

The association of lumbar intervertebral disc degeneration with low back pain is modified by underlying genetic propensity to pain

作者信息Pradeep Suri, Maryam Kazemi Naeini, Patrick J Heagerty, Maxim B Freidin, Isabelle Granville Smith, Elizaveta E Elgaeva, Roger Compte, Yakov A Tsepilov, Frances M K Williams
PMID38942297
期刊Spine J
发布时间2025-01
DOI10.1016/j.spinee.2024.05.018

实验完整度

研究基于GWAS、PRS开发和横断面队列分析,包含多步骤统计分析,但缺乏功能验证或机制验证实验。

主要模型

UK Biobank队列 TwinsUK队列

重点核对

PRS开发基于347,538名UKB欧洲裔参与者 PRS在30,000名UKB保留样本中计算 TwinsUK样本量为645(排除CWP后) LSUM标准化为Z分数 统计模型调整年龄、性别、BMI,并考虑双胞胎相关性

摘要

背景:磁共振成像(MRI)检测到的腰椎间盘退变(LDD)与腰痛(LBP)之间的关联通常为中等程度。这种关联在特定的患者亚组中可能更大。目的:检验LDD与LBP之间的关联是否受潜在的疼痛遗传倾向调节。研究设计:在英国生物银行(UKB)和TwinsUK中进行的横断面研究。患者样本:在347,538名UKB参与者中进行了解剖学慢性疼痛部位数量的全基因组关联研究(GWAS)。该GWAS用于在30,000名UKB参与者的保留样本中开发全基因组多基因风险评分(PRS)。随后,该PRS模型被用于645名具有标准化LDD MRI评估的TwinsUK参与者的分析中。结局指标:曾患有与残疾相关的持续≥1个月的腰痛(LBP1)。方法:使用PRS作为“遗传预测的疼痛倾向”的代理,将TwinsUK参与者按PRS四分位数分层。一个“基础”模型检验了LDD总分(LSUM)与LBP1之间的关联,并调整了协变量。一个“完全调整”模型还调整了PRS四分位数以及LSUM与PRS四分位数的交互项。结果:在基础模型中,LSUM每增加一个标准差,LBP1的优势比(OR)为1.8(95%置信区间[CI] 1.4–2.3)。在完全调整模型中,在最高PRS四分位数(四分位数4)中,LSUM与LBP1的关联具有统计学显著性(OR=2.5 [95% CI 1.7–3.7],p=2.6×10−6),在四分位数3中也是如此(OR=2.0 [95% CI 1.3–3.0];p=.002),而在最低的两个PRS四分位数中,关联强度较小和/或不显著。PRS四分位数是LSUM与LBP1关联的显著效应修饰因素(交互作用p≤.05)。结论:遗传预测的疼痛倾向可修饰LDD与LBP的关联,且在疼痛遗传倾向最高的人群中关联最强。腰椎MRI发现可能在某些特定亚组人群中与LBP有更强的联系。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
MRI检测的腰椎间盘退变(LDD)与腰痛(LBP)的关联是否受遗传预测的疼痛倾向(通过PRS度量)的修饰?
核心机制
遗传预测的疼痛倾向可修饰LDD与LBP的关联,具体机制不明确,但该倾向作为效应修饰因子影响关联强度。
主要证据
在TwinsUK队列(n=645)中,基础模型显示LSUM每增加一个SD,LBP1的OR为1.8;完全调整模型显示在PRS四分位数4中,OR为2.5(95% CI 1.7-3.7),四分位数3中OR为2.0(95% CI 1.3-3.0),而最低两个四分位数关联弱或不显著。PRS四分位数与LSUM相互作用显著。
研究意义
研究表明腰椎MRI发现在特定遗传倾向人群亚组中可能与LBP有更强关联,未来可能有助于识别最佳手术或非手术靶向治疗候选者,但需进一步验证和更强的风险评分。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

GWAS识别慢性疼痛遗传变异

识别与慢性疼痛部位数量相关的遗传变异,为构建PRS提供基础

在UKB中347,538名欧洲裔参与者中,对除背部外的慢性疼痛部位数量(0-6)进行GWAS,调整年龄和性别,使用GCTA软件。

2

PRS开发

利用GWAS结果在独立样本中计算多基因风险评分,作为疼痛遗传倾向的代理

使用PRSice2在30,000名UKB保留样本中计算PRS,包含43,955个SNV,R²=0.007。

3

LDD影像学评估

在TwinsUK队列中标准化评估腰椎间盘退变特征

使用1.0T MRI扫描仪(Siemens)获取矢状T2加权图像,对L1-S1每个椎间盘进行评分,生成DHN、DSI、AO、DEB总分及LSUM总分,并评估Modic改变。

4

LDD与LBP关联分析

检验LDD与LBP1的关联,并评估PRS分层是否修饰该关联

将TwinsUK参与者按PRS四分位数分层,使用GEE模型分析LSUM与LBP1的关联,基础模型调整年龄、性别、BMI;完全调整模型额外调整PRS四分位数及交互项。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

基因关联分析
多基因风险评分
影像学评估

产品清单

实验环节名称品牌货号
西门子1.0T磁共振扫描仪Siemens--
GCTA----
PRSice2----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
GWAS
样本量、表型定义(非背部慢性疼痛部位数)、调整变量(年龄、性别)、软件
阅读提示:Methods部分:Polygenic risk score development in UK biobank
PRS开发
样本量(30,000)、软件版本、SNV数量、R²
阅读提示:Methods部分:Polygenic risk score development in UK biobank
MRI影像评估
扫描仪型号、序列参数、评估椎间盘范围、评分标准
阅读提示:Methods部分:Examination of associations between LDD and LBP in Twins UK
关联分析
样本量、PRS四分位数分组、模型调整变量、交互项设置
阅读提示:Methods部分:Statistical analyses