利用血液代谢物识别呼吸系统疾病的遗传因素

董逸然; 李慧龙; 闵一萍; 李逸晗; 王杰; 赵建平

doi:10.13568/j.cnki.651094.651316.2025.09.16.0001

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利用血液代谢物识别呼吸系统疾病的遗传因素

智能建模与工程计算专题 | 更新时间：2026-03-24

- 利用血液代谢物识别呼吸系统疾病的遗传因素
- Using Blood Metabolites to Identify Genetic Factors in Respiratory Disease
- 新疆大学学报（自然科学版中英文） 2026年43卷第2期页码：196-207
- 作者机构：
  
  新疆大学数学与系统科学学院，新疆乌鲁木齐 830017
- 作者简介：
  
  Dong Yiran (1999—), female, master student, research fields: applied statistics, E-mail: 15374717436@163.com.
  Zhao Jianping (1981—), male, professor, research fields: methods and applications in continuum fluid mechanics, numerical analysis, operations research and optimization, big data analysis, statistical computing, bioinformatics statistics, E-mail: zhaojianping@126.com.
- 基金信息：
  
  The National Natural Science Foundation of China-Regional Science Foundation Project “Identification of novel drug targets for lung cancer via Mendelian randomization analysis based on blood proteomics”(62362062);The Multimodal Major Chronic Disease Prevention and Control Science and Engineering Key Laboratory Project of MIIT "Identification of novel drug targets for lung cancer via Mendelian randomization analysis based on blood proteomics"(MCD-2023-1-15)
- DOI：10.13568/j.cnki.651094.651316.2025.09.16.0001
  中图分类号： Q3-02
- 收稿：2025-09-16，
  
  修回：2025-12-31，
  
  录用：2026-01-03，
  
  纸质出版：2026-03-25
- 稿件说明：
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董逸然，李慧龙，闵一萍，李逸晗，王杰，赵建平．利用血液代谢物识别呼吸系统疾病的遗传因素［J］．新疆大学学报（自然科学版中英文），2026，43（2）：196-207.

Dong Yiran，Li Huilong，Min Yiping，Li Yihan，Wang Jie，Zhao Jianping. Using blood metabolites to identify genetic factors in respiratory disease［J］. Journal of Xinjiang University(Natural Science Edition in Chinese and English)，2026，43(2)：196-207.
董逸然，李慧龙，闵一萍，李逸晗，王杰，赵建平．利用血液代谢物识别呼吸系统疾病的遗传因素［J］．新疆大学学报（自然科学版中英文），2026，43（2）：196-207. DOI： 10.13568/j.cnki.651094.651316.2025.09.16.0001.

Dong Yiran，Li Huilong，Min Yiping，Li Yihan，Wang Jie，Zhao Jianping. Using blood metabolites to identify genetic factors in respiratory disease［J］. Journal of Xinjiang University(Natural Science Edition in Chinese and English)，2026，43(2)：196-207. DOI： 10.13568/j.cnki.651094.651316.2025.09.16.0001.

摘要

利用全基因组关联研究（GWAS）数据，本文系统探讨了血液代谢物与5种呼吸系统疾病（哮喘、结核病、慢性阻塞性肺疾病、肺源性心脏病及支气管炎）之间的关联性.采用逆方差加权法（IVW）作为核心分析方法，并辅以多项敏感性分析，包括MR-Egger回归、加权中位数法、加权众数法、Cochran’s Q检验及多效性检验.通过方向性检验、Meta分析和代谢途径分析进一步深化研究结论.鉴定出3种具有显著因果关联的代谢物：作为保护性因素的儿茶酚葡萄糖醛酸苷水平与哮喘呈正向因果关系；作为风险因素的肌酸与肉碱比率与慢性阻塞性肺疾病呈负向因果关系；作为保护性因素的腺苷-5’-二磷酸（ADP）-N-乙酰葡糖胺-N-乙酰半乳糖胺比率与支气管炎呈正向因果关系.此外，还发现了存在强因果关联的13种代谢物.进一步解析出14条与目标疾病相关的代谢通路，其中6条通路与哮喘相关、2条与肺结核相关、1条与慢性阻塞性肺疾病相关、4条与肺源性心脏病相关、1条与支气管炎相关.本文证实血液代谢物与5种呼吸系统疾病之间存在因果关联，发现的代谢物及通路为揭示这些疾病的潜在机制提供了新视角，需通过后续实验进一步验证.

Abstract

Genome-wide association study (GWAS) data are used to explore the associations between blood metabolites and 5 respiratory diseases: asthma

tuberculosis (TB)

chronic obstructive pulmonary disease (COPD)

cor pulmonale

and bronchitis. The main method of analysis used is the inverse-variance weighted (IVW) approach

complemented by several sensitivity analyses

including MR-Egger regression

the weighted median

the weighted mode

Cochran’s Q test

and the pleiotropy test. Additional directional tests

Meta-analysis and metabolic pathway analyses are conducted for deeper insights. 3 metabolites showing significant causal relationships are identified. Catechol glucuronide levels as a protective factor have a positive causal relationship with asthma; the creatine to carnitine ratio has a negative causal relationship with COPD as a risk factor; and the adenosine 5’-diphosphate (ADP) to N-acetylglucosamine to N-acetylgalactosamine ratio as a protective factor has a positive causal relationship with bronchitis. Additionally

13 metabolites demonstrate strong causal relationships. Furthermore

we delineate 14 metabolic pathways related to the outcomes

including 6 associated with asthma

2 with TB

1 with COPD

4 with cor pulmonale

and 1 with bronchitis. A causal relationship between blood metabolites and 5 respiratory diseases has been established. The identified metabolites and pathways offer new insights into the underlying mechanisms of these diseases

necessitating further experimental validation.

关键词

Keywords

references

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