甲基丙二酸与慢性阻塞性肺疾病的非线性关联及系统性炎症的中介作用：一项基于人群的研究

《Respiratory Medicine》：Nonlinear association of methylmalonic acid with chronic obstructive pulmonary disease and the mediating role of systemic inflammation: A population-based study

　　

背景：甲基丙二酸（MMA）作为线粒体功能障碍的敏感生物标志物，已与多种慢性疾病相关，但其在慢性阻塞性肺疾病（COPD）中的作用仍不明确。本研究旨在探讨血清MMA与COPD之间的关联，以及系统性炎症的统计学中介作用。

方法：基于2013—2014年美国国家健康与营养调查（NHANES）数据，共纳入5139名成年人。采用多变量Logistic回归分析MMA与COPD之间的关联。采用限制性立方样条（RCS）评估非线性关系，并通过统计学中介分析检验炎症指标的中介效应。采用亚组分析和敏感性分析验证结果的稳定性。

结果：研究识别出MMA与COPD之间存在显著的倒L形非线性关联（非线性检验P＝0.038），拐点为135 nmol/L（ln-MMA＝4.91）。在该阈值以下，ln-MMA每增加1个单位，COPD的比值比（OR）增加4.59倍（OR＝4.59，95%CI：1.54–13.65）；而在该阈值以上，这种关联消失。系统性炎症对这种关联具有部分统计学中介作用（3.7%–10.2%），其中单核细胞/淋巴细胞比值（MLR）和全身炎症反应指数（SIRI）表现出最强的中介效应。亚组分析和敏感性分析结果稳定。

结论：MMA与COPD患病率呈非线性关联，系统性炎症可从统计学上解释其中一部分关联。MMA可能作为COPD患病率的候选生物标志物用于未来前瞻性研究，尽管基于本横断面分析尚无法建立时间先后顺序。

该文发表于《Respiratory Medicine》。研究聚焦于慢性阻塞性肺疾病（COPD）的代谢学与炎症机制交叉领域。COPD是全球范围内重要的公共卫生问题，具有持续性呼吸道症状和气流受限等特征，病因涉及遗传易感性与环境暴露，尤其是吸烟和空气污染。尽管传统危险因素已得到较充分认识，但COPD在临床表现和疾病进展上存在显著异质性，提示其发生发展可能还受到其他生物学机制的影响。近年来，营养状态及代谢物异常在COPD发病中的作用逐渐受到关注，因此寻找新的代谢相关危险信号具有现实意义。

甲基丙二酸（MMA）是丙酸代谢途径中的二羧酸中间产物，也是功能性维生素B₁₂不足和线粒体功能障碍的敏感生物标志物。既往研究表明，MMA升高不仅提示维生素B₁₂利用不足，还可能反映氧化应激、同型半胱氨酸代谢失衡和能量代谢紊乱等更广泛的代谢异常。与此同时，系统性炎症被视为COPD病理生理的重要特征，由常规血液学参数衍生的炎症指标，如中性粒细胞/淋巴细胞比值（NLR）、单核细胞/淋巴细胞比值（MLR）、全身免疫炎症指数（SII）和全身炎症反应指数（SIRI），已被证实与COPD严重程度、急性加重及死亡风险相关。基于MMA在其他疾病中可能通过炎症反应参与病程进展的既往证据，研究人员提出：血清MMA升高可能与COPD患病率增加相关，且系统性炎症可能在其中发挥中介作用。正是在这一背景下，研究人员开展了本研究，以澄清MMA与COPD之间的流行病学关联，并探讨潜在的统计学中介路径。

在研究设计上，研究人员采用基于人群的横断面研究方案，数据来源为2013—2014年美国国家健康与营养调查（NHANES）成年样本队列。最终纳入5139名参与者，其中406例存在COPD，占7.9%。血清MMA采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）测定，并以自然对数转换后的ln-MMA作为连续变量，同时按四分位数进行分组。由于该调查周期未实施肺功能检查，COPD依据标准化问卷中肺气肿、慢性支气管炎和COPD相关自报信息构成复合结局。系统性炎症通过白细胞计数、中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞及血小板等参数计算NLR、MLR、PLR、SII和SIRI。统计学上采用多变量Logistic回归、限制性立方样条（RCS）、双阶段分段Logistic回归、亚组分析、Bootstrap中介分析及多种敏感性分析。

就研究结论而言，研究人员发现MMA与COPD患病率之间并非简单线性关系，而是存在显著倒L形非线性关联；系统性炎症可部分解释这种关联，但中介比例有限。该研究的重要意义在于：为MMA作为COPD代谢相关候选生物标志物提供了初步人群证据，并提示线粒体功能障碍—系统性炎症—COPD这一统计学关联框架值得在纵向研究和机制研究中进一步验证。

关于关键技术方法的简要概括如下：研究基于NHANES 2013—2014这一美国全国代表性横断面样本，纳入5139名成年人；采用液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）检测血清MMA；以多变量Logistic回归评估MMA与COPD的关联；采用限制性立方样条（RCS）和双阶段分段回归识别非线性与阈值效应；以反事实框架下的统计学中介分析评估炎症指标的中介比例；并通过亚组分析、加权分析、多重插补、排除维生素B₁₂缺乏者及增加肾功能、药物、膳食和环境变量调整等敏感性分析检验稳健性。

在结果部分，首先是“3.1. Baseline characteristics of participants”。研究人员报告，共纳入5139名参与者，平均年龄为49.2 ± 17.4岁，女性占51.7%。随着MMA水平升高，参与者总体呈现年龄更大、吸烟暴露更多、体力活动更少、心脏代谢共病负担更重的特征。同时，系统性炎症谱更明显，表现为白细胞、中性粒细胞和血小板计数升高，以及SII、SIRI等炎症指数升高。COPD患病率在MMA四分位组间呈递增趋势，从Q1组的3.9%升至Q4组的12.1%。此外，肌酐水平随MMA升高而升高，血清维生素B₁₂水平则逐步下降。这一部分结果说明，较高MMA与不良代谢状态、炎症状态及更高COPD患病负担并存。

其次是“3.2. The association between MMA and COPD”。多变量Logistic回归显示，ln-MMA每增加1个单位，COPD患病优势显著上升。未经调整时，OR为1.99；在充分调整年龄、性别、种族/族裔、婚姻状况、教育、吸烟、体力活动、体重指数（BMI）、白蛋白、肌酐、叶酸、维生素B₁₂以及冠心病、高血压、糖尿病、高脂血症、哮喘等混杂因素后，关联仍然存在，OR为1.40（95%CI：1.10–1.78）。按四分位分析时，与最低四分位组相比，最高四分位组COPD患病优势仍显著升高，完全调整后OR为1.76。该结果表明，MMA升高与COPD患病率增高之间存在独立统计学关联。

接着是“3.3. Non-linear association and threshold effect of MMA on COPD”。限制性立方样条分析发现，在充分调整混杂因素后，ln-MMA与COPD之间存在显著非线性关系，非线性检验P＝0.038。研究人员进一步采用不同节点设置和惩罚样条进行内部稳健性验证，均得到一致的非线性模式。双阶段分段回归显示，该关系呈倒L形，拐点位于ln-MMA＝4.91，对应MMA约135 nmol/L，且Bootstrap重抽样显示该阈值稳定。在低水平区间（ln-MMA＜4.91）内，ln-MMA每增加1个单位，COPD患病优势增加4.59倍；而在高水平区间（ln-MMA≥4.91）内，关联减弱且无统计学意义。似然比检验提示，双阶段模型优于简单线性模型。该部分说明，MMA与COPD的关系具有阈值特征，在较低水平范围内风险上升更为明显。

随后是“3.4. Subgroup analyses”。预设亚组分析显示，ln-MMA与COPD之间的正向关联在不同年龄、性别、BMI、吸烟状态以及高血压、糖尿病、哮喘等共病分层中总体一致。所有交互作用检验均未达到统计学显著性，提示这些临床变量未对MMA与COPD关联产生实质性修饰作用。该结果支持研究发现具有较好的内部一致性和一定的普遍适用性。

在“3.5. Mediation analysis”中，研究人员进一步检验系统性炎症是否在MMA与COPD之间发挥统计学中介作用。结果显示，单核细胞、中性粒细胞、白细胞计数以及复合炎症指数SII、SIRI、MLR和NLR均表现出统计学中介效应，中介比例约为3.66%–10.21%。其中，MLR和SIRI的中介作用最强，分别解释10.21%和9.62%的总关联。相比之下，淋巴细胞未表现出显著中介作用，嗜酸性粒细胞和PLR的中介比例较小。整体上，该部分结果表明，系统性炎症仅能部分解释MMA与COPD之间的联系，提示仍存在其他未测量的生物学通路参与其中。

最后是“3.6. Sensitivity analyses”。为验证主要结论的稳健性，研究人员进行了六类敏感性分析，包括多重插补、复杂抽样加权分析、排除维生素B₁₂缺乏者、额外调整影响维生素B₁₂吸收的药物、进一步校正估算肾小球滤过率（eGFR）以及额外调整膳食维生素B₁₂摄入和室内天然气使用等。在所有情形下，ln-MMA与COPD之间的关联均保持显著，四分位趋势分析也与主分析一致。E-value分析提示，若要完全解释掉观察到的关联，需要一个与ln-MMA和COPD均以约2.15风险比相关的未测量混杂因素。这些结果总体支持研究结论较为稳健。

在讨论部分，研究人员强调，这是首次从流行病学角度报告循环MMA与COPD之间的关系，并指出该发现需要在具有肺功能确诊结局的纵向数据中复制验证。研究人员认为，MMA与COPD之间的正向关系与代谢紊乱参与呼吸系统疾病发病的新兴证据相一致。即便调整了维生素B₁₂、叶酸、肌酐和eGFR后，关联仍然存在，提示这种关系并不能完全用营养缺乏或肾功能受损解释。对于非线性特征，研究人员指出135 nmol/L附近可能是一个重要阈值，在这一阈值以下，MMA中度升高即与COPD易感性上升相关，而阈值以上关联减弱，可能提示生物学饱和现象。中介分析显示，系统性炎症仅解释了较小比例的总关联，尤其以髓系细胞相关指标为主，说明除炎症外，还可能存在其他重要生物学机制。研究人员同时指出多项局限性，包括横断面设计无法确定时间顺序，自报COPD可能带来错分偏倚，未测量混杂因素仍可能存在，单次检测无法反映长期代谢波动，以及MMA的临床应用价值尚未确立。

研究结论部分可译为：本项横断面研究在具有全国代表性的美国成年人样本中识别出血清MMA与COPD患病率之间的非线性关联。系统性炎症在统计学上对这一关系起部分中介作用。MMA可能成为未来前瞻性研究中的候选生物标志物，而实验性研究和纵向研究对于阐明该关联的时间方向性及其潜在生物学机制仍属必要。