妊娠期间使用二甲双胍对胎儿11个器官系统先天畸形的影响:一项荟萃分析和药物-靶点孟德尔随机化研究

时间:2026年2月2日
来源:Diabetes Research and Clinical Practice

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妊娠期糖尿病二甲双胍使用与先天性畸形关联性及生物靶点机制研究。通过元分析(8 RCTs,9队列研究,20490例)和药物-目标孟德尔随机化(DTMR),发现二甲双胍较胰岛素总体风险降低17%(RR 0.83, 95%CI 0.71-0.99),7个代谢相关基因(NDUFS5、NDUFA2等)显著提示保护效应,与胎盘eQTL验证一致。

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韩冰 Ji|吴玉彤|吴思佳|孙晓茹|于媛媛|侯磊|赵如松|王川|于逸凡|葛一雷|魏云|罗青心|王乐|刘铁梅|张子彦|修家伟|宋阳|李洪凯|高珊珊|薛福忠|陈浩
中国山东大学齐鲁医学院公共卫生学院生物统计学系,济南 250012

摘要

目的

二甲双胍是妊娠糖尿病(GDM)治疗中一种具有成本效益的胰岛素替代品,但对其潜在的致畸性仍存在担忧。本研究旨在评估产前使用二甲双胍与多系统先天性畸形(CMs)之间的关联,并探索相关的生物学途径。

方法

本研究首先对评估孕妇使用二甲双胍与胎儿CMs的随机对照试验(RCTs)和队列研究进行了荟萃分析(meta-analysis)。随后,通过药物-靶点孟德尔随机化(Drug-Target Mendelian Randomization,DTMR)方法,研究了二甲双胍药理靶点(eQTLs)与64种CMs之间的遗传关联,考虑了母亲的相关混杂因素,并用胎盘eQTL数据进行了验证。

结果

荟萃分析显示,与胰岛素相比,二甲双胍对总体CMs具有保护作用(RR = 0.83,95% CI 0.71–0.99)。在DTMR分析中,经过Bonferroni校正和混杂因素调整后,92个靶基因中有7个显示出显著关联,主要表现为对循环系统和肌肉骨骼系统的保护作用。胎盘eQTL数据的验证进一步支持了这些效应的方向,增强了关键安全信号的可靠性。

结论

通过整合临床和遗传学证据,本研究证实了妊娠期间使用二甲双胍在先天性畸形方面的总体临床安全性,并为相关生物学途径提供了假设生成的见解。

引言

妊娠糖尿病(GDM)是指在妊娠期间首次诊断出的葡萄糖不耐受,已成为全球日益严重的健康问题[1]。最新流行病学数据显示,全球有1%–14%的妊娠受到GDM的影响,其发病率因孕产妇肥胖和年龄增长而上升[2]、[3]。该疾病带来双重风险:母亲可能出现先兆子痫、妊娠高血压和剖宫产等并发症,新生儿则可能出现巨大儿、呼吸窘迫综合征和围产期死亡等问题[4]。尽管医学营养疗法是GDM管理的基础,但仍有30%–50的患者需要药物干预以达到血糖控制目标[5]。
虽然胰岛素被广泛使用,但其局限性(如复杂的给药方案、低血糖风险和患者依从性不佳)促使人们寻找替代方案[1]、[6]。二甲双胍是一种口服双胍类药物,自2008年起在英国被批准用于妊娠期治疗,因其具有成本效益和易于使用而受到关注[7]。然而,其安全性仍存在争议。二甲双胍能轻易穿过胎盘屏障,使胎儿暴露于与母亲相似的药物浓度中[8]、[9],但其临床影响尚不明确。
目前关于妊娠期药物治疗与新生儿结局的研究尚未充分探讨先天性畸形(CMs)的问题,现有研究结果存在矛盾[10]、[11]、[12]、[13]、[14]、[15]、[16]、[17]、[18]、[19]、[20]、[21]、[22]、[23]、[24]。在随机对照试验(RCTs)中,CMs作为次要结局的报告结果并不一致。Dunne等人的研究表明二甲双胍相比安慰剂增加了畸形风险(RR = 1.43,95% CI 0.55–3.71),而Chiswick等人则认为二甲双胍具有保护作用(RR = 0.91,95% CI 0.32–2.54)[13]、[14]。观察性队列研究也得出了矛盾的结果。Brand等人发现二甲双胍单药治疗相比胰岛素降低了畸形风险(RR = 0.90,95% CI 0.73–1.11),但二甲双胍-胰岛素联合治疗则增加了风险(RR = 1.03,95% CI 0.71–1.48)[19]。这些研究存在方法学局限性,包括样本量不足(例如Ashoush等人研究的样本量仅为95)、未测量混杂因素(如Coetzee研究中的社会经济因素),以及畸形判定标准不一致(国际疾病分类[ICD]与超声检查的差异)[16]、[24]。这些差异凸显了需要开展具有足够样本量的研究,结合药物-靶点孟德尔随机化(DTMR)和荟萃分析,以更好地解释妊娠期间使用二甲双胍与先天性畸形之间的潜在关系[25]。
二甲双胍的总体效应受多种药理靶点的影响,包括但不限于AMP激活的蛋白激酶(AMPK)、线粒体复合物1(MC1)、γ分泌酶复合物(GSC)和甘油-3-磷酸脱氢酶1(GPD1)[26]、[27]、[28]、[29]。这种机制复杂性增加了风险预测的难度。此外,传统的观察性设计限制了因果推断,而伦理约束也阻碍了在妊娠人群中进行的大规模实验研究。
本研究采用了双重方法框架来评估妊娠期使用二甲双胍与胎儿CMs之间的关联。首先,我们进行了荟萃分析,整合了RCTs和观察性队列研究的数据,以评估二甲双胍使用与CMs之间的潜在关联。随后,我们实施了药物-靶点孟德尔随机化(DTMR),利用二甲双胍药理靶点的遗传变异作为工具变量(IVs),探索遗传相关靶点扰动的生物学后果。这种方法通过模拟配子生成过程中的基因型随机分配,减轻了观察性研究中固有的混杂和逆向因果偏差。通过将荟萃分析的临床证据与DTMR分析相结合,本研究提供了对产前使用二甲双胍与多系统CMs之间关系的更细致评估。

研究设计

研究过程分为三个阶段。首先,对RCTs和观察性研究进行亚组荟萃分析,评估孕妇使用二甲双胍与致畸性之间的临床关联。其次,根据可重复的证据确定二甲双胍的潜在靶点,并通过DTMR分析研究这些靶点的遗传扰动与CMs之间的关联。最后,应用多变量孟德尔随机化(MVMR)模型进行进一步分析

基线特征

共有17项研究被纳入系统评价和荟萃分析,包括8项RCTs和9项队列研究。所有研究的总样本量为20,490名参与者。详细的选择过程见图2。干预措施包括12项二甲双胍与胰岛素的比较、3项二甲双胍与安慰剂的比较,以及2项二甲双胍联合胰岛素与胰岛素的比较。
在RCTs中,5项采用双盲设计,2项采用单盲设计

讨论

本研究采用渐进式研究策略,结合宏观临床证据和微观生物学机制来评估妊娠期间使用二甲双胍的情况。通过荟萃分析和DTMR的整合,我们首先量化了实际的安全性结果,随后深入探讨了具体的分子途径。这一综合框架提供了全面的评估,证实了二甲双胍的总体临床安全性

数据共享

eQTLGen联盟的GWAS汇总数据可在https://www.eqtlgen.org/获取。GTEx v8的GWAS汇总数据可在https://www.gtexportal.org/获取。UK Biobank的GWAS汇总数据可在https://www.nealelab.is/uk-biobank获取。FinnGen的GWAS汇总数据可在https://www.finngen.fi/获取。GLGC的GWAS汇总数据可在https://csg.sph.umich.edu/willer/public/获取。CLSA的GWAS汇总数据也可获取

作者

HJ、YW和SW为共同第一作者。所有作者均审阅并批准了最终稿件。HJ、YW、SW和CW设计了研究方案。LW、TL、ZZ、JX和YS负责数据收集。XS、YY和LH进行了数据分析。YY、YG、YW和QL负责数据解读。HJ、YW和SW分析了数据并起草了稿件。HC、FX、SG和HL参与了监督和项目管理。HC、FX、SG、HL和RZ参与了写作(审稿和编辑)。

CRediT作者贡献声明

韩冰 Ji:撰写——初稿撰写、可视化、软件使用、数据分析、概念构建。吴玉彤:撰写——初稿撰写、软件使用、方法设计、研究实施、数据分析、数据管理、概念构建。吴思佳:撰写——初稿撰写、软件使用、资源协调、方法设计、研究实施、数据分析、数据管理、概念构建。孙晓茹:撰写——审稿与编辑、资金争取。于媛媛:撰写——审稿与编辑、资金争取。侯磊:

资助

本研究得到了国家自然科学基金(资助编号:82173625、82330108、82404368、82404377、T2341018、82404378)、山东省重点研发计划(资助编号:2024CXPT085)、2021年山东省医学会临床研究基金——齐鲁专项项目(资助编号:YXH2022DZX02008)、河南省重大科技项目(资助编号:241100310300)以及潍坊市公立医院改革和高质量发展示范项目的支持

利益冲突声明

作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。

致谢

我们感谢FinnGen研究、eQTLGen联盟、基因型-组织表达(GTEx)项目、UK Biobank、全球脂质遗传学联盟(GLGC)和加拿大老龄化纵向研究(CLSA)队列的所有调查人员和参与者。

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