早发性卵巢功能不全（premature ovarian insufficiency，POI）是一种常见的高度异质性的女性生殖系统疾病，主要表现为女性在40岁以前出现月经紊乱、血清促卵泡激素水平升高和雌激素水平下降及不孕等症状[1]。除了对生殖健康的影响外，POI还可能会增加心血管疾病、神经系统疾病、骨质疏松症等的患病风险，同时，POI患者的死亡率也较正常女性升高[2-3]。据统计，全球约有3.5%的女性患有POI[4]。然而，POI的病因与发病机制较为复杂，受遗传、免疫性疾病、生活方式、环境、医疗措施等因素的共同影响[5-6]。有研究表明肠道菌群与POI的发展密切相关，POI患者的肠道菌群与正常女性相比存在明显差异[7-8]。肠道菌群可能通过氧化应激、调节免疫、介导慢性炎症、调节激素水平等多种途径参与POI的发病[9]。但目前两者之间的关系仍缺乏定论。

孟德尔随机化（Mendelian randomization，MR）是一种基于遗传变异的因果推理方法，其利用单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism，SNP）作为工具变量探究暴露因素对结局指标的潜在因果效应。由于SNP在受孕时就已固定，且随机分配给子代，故与传统的观察性研究比较，MR可有效避免反向因果及混杂因素的干扰[10]。因此本研究拟使用全基因组关联研究数据，通过MR分析，探讨肠道菌群与POI之间的因果效应，以期为POI的发病机制及治疗提供依据与新思路。

1 资料与方法

1.1 研究设计

本研究采用两样本MR分析方法，以评估肠道菌群与POI之间的因果关联。MR研究的实施遵循以下3个基本假设：①关联性假设。遗传变异与暴露因素之间存在强相关性。②独立性假设。遗传变异与其他混杂因素不存在相关性。③排他性假设。遗传变异与结局指标无直接关系，仅通过暴露因素对结局指标产生影响[11]。见图1。

图1 MR研究设计

1.2 数据来源

本研究的遗传数据均获取自基于欧洲人群的大规模基因组数据库。肠道菌群遗传数据由荷兰微生物组计划（https：//www.ebi.ac.uk/gwas/）于2022年发布，其样本量为7 738人，涵盖207个肠道微生物分类群和205个细菌代谢途径的关联分析结果，包含5 584 686个SNPs。POI的数据来自最新发布的Finn-Gen数据库（版本R12，2024年11月4日发布，https：//www.finngen.fi/en/access_results），该数据集包含655例病例与267 780例对照，共有21 320 304个SNPs。为避免样本重叠可能导致的偏倚，本研究确保POI与肠道菌群所用数据集完全独立。这一方法有效增强因果推断的可靠性。

1.3 工具变量的筛选

工具变量的筛选依据以下标准进行：首先，选取与肠道菌群显著相关的SNP（全基因组显著阈值P＜5×10-8）[12]。为排除连锁不平衡对结果的影响，进一步设定连锁不平衡参数为r2＜0.001，遗传距离阈值为10 000 kb，以保留相互独立的SNP。同时，剔除次要等位基因频率低于0.01的位点，以控制潜在的人群分层偏倚。

为评估工具变量强度，本研究计算每个SNP的F统计量，并排除F＜10的弱工具变量，以降低相关偏倚风险。工具变量强度通过以下公式进行评估：F=（β2/S.E.2）。其中，β为SNP对暴露因素的效应值，S.E.为β的标准误。从FinnGen数据库中提取与结局指标相关的SNP，并排除未达到显著性水平（P＞5×10-8）的变异。在整合暴露因素与结局指标数据集时，对SNP进行协调处理，并剔除可能引起链方向歧义的回文SNP。此外，利用PhenoScanner数据库检索并排除与已知混杂因素相关的SNP。

1.4 MR分析

所有统计分析均在R软件（v4.5.1）中完成，主要使用MR-PRESSO（v1.0）与TwoSampleMR（v0.6.17）软件包。本研究以逆方差加权法（inverse variance weighting，IVW）作为核心因果推断方法，同时辅以多种分析方法，包括MR-Egger回归法、简单模式法、加权中位数与加权模式法。因果关系的判定标准如下：若IVW结果显示P＜0.05，且所有补充方法所得的因果效应方向均与IVW一致，则认为暴露因素与结局指标之间存在显著因果关系。满足上述显著性及方向一致性要求的结果，方被纳入后续分析。

1.5 敏感性分析

为评估因果推断结果的稳健性与可靠性，本研究系统进行异质性检验、水平多效性检验与留一法分析。采用Cochran’s Q检验评估工具变量间的异质性，若检验结果P＞0.05，则表明SNP间不存在显著异质性；针对潜在的水平多效性偏倚，使用MR-Egger回归进行检验，其截距项P＞0.05则无显著水平多效性[13]。此外，还借助MR-PRESSO方法识别并剔除可能存在的离群SNP，以进一步控制多效性偏倚对结果的影响。最后，通过留一法分析逐一剔除每个SNP后重复进行IVW分析，以判断单个SNP对整体因果估计值是否产生过度影响，从而确保结果的稳定性。

本研究采用两种互补方法进行多重检验校正。首先，使用Bonferroni校正法设定以下调整后P值阈值：2.42×10-4（0.05/207）[14]。达到P＜0.05但未超过校正阈值的关联被视为提示性证据。其次，为控制多重检验可能造成的Ⅰ类错误，本研究采用Benjamini-Hochberg错误发现率（false discovery rate，FDR）对主要IVW估计值进行校正。FDR校正后P值＜0.1的关联被认为具有统计学显著性，而P值＜0.05但FDR ≥0.1的关联则被视为提示性证据[15]。

2 结果

2.1 MR结果

按上述条件，在207个肠道菌群中共筛选得到1 822个SNPs。IVW分析结果显示5种肠道菌群与POI存在因果关联。δ-变形菌纲[OR=0.499，95%CI（0.270～0.921），P=0.026]、脱硫弧菌科[OR=0.499，95%CI（0.270～0.921），P=0.026]、脱硫弧菌目[OR=0.499，95%CI（0.270～0.921），P=0.026]、丹毒丝菌科[OR=0.702，95%CI（0.505～0.976），P=0.035]、Alistipes属[OR=0.548，95%CI（0.313～0.959），P=0.035]均与POI呈负相关。值得注意的是，所有补充的MR分析方法所得到的效应方向均与IVW一致，这进一步支持了上述因果关联。见表1。散点图见图2。

表1 正向MR分析结果

暴露结局SNPs数量（个）MR方法P值OR值（95%CI）FDRδ-变形菌纲POI5IVW0.0260.499（0.270～0.921）0.000 2加权中位数法0.1160.331（0.112～0.978）MR-Egger回归法0.0380.417（0.183～0.951）简单模式法0.1250.334（0.110～1.013）加权模式法0.1160.331（0.112～0.978）脱硫弧菌科POI5IVW0.0260.499（0.270～0.921）0.044 0加权中位数法0.0480.444（0.198～0.993）MR-Egger回归法0.4540.236（0.874～0.956）简单模式法0.1150.335（0.115～0.973）加权模式法0.1200.332（0.111～0.993）脱硫弧菌目POI5IVW0.0260.499（0.270～0.921）0.210 0加权中位数法0.0220.688（0.499～0.948）MR-Egger回归法0.6560.690（0.482～0.987）简单模式法0.1180.756（0.577～0.991）加权模式法0.1270.764（0.615～0.950）丹毒丝菌科POI12IVW0.0350.702（0.505～0.976）0.197 0加权中位数法0.1860.765（0.592～0.988）MR-Egger回归法0.8330.819（0.684～0.982）简单模式法0.0830.822（0.714～0.946）加权模式法0.0410.838（0.708～0.993）Alistipes属POI7IVW0.0350.548（0.313～0.959）0.278 0加权中位数法0.7370.877（0.409～0.881）MR-Egger回归法0.3610.588（0.209～0.956）简单模式法0.9830.986（0.294～0.938）加权模式法0.9670.975（0.304～0.923）

注 MR：孟德尔随机化；POI：早发性卵巢功能不全；SNP：单核苷酸多态性；IVW：逆方差加权法；FDR：错误发现率。

图2 肠道菌群与早发性卵巢功能不全因果关系的散点图

2.2 敏感性分析结果

Cochran’s Q检验IVW和MR-Egger的结果均显示P＞0.05，提示不存在异质性。MR-Egger截距法的结果显示P＞0.05，提示不存在水平多效性。MR-PRESSO分析中未发现离群值。见表2。留一法分析显示，逐一剔除SNP后，分析结果保持一致，提示MR分析结果稳健（图3）。漏斗图SNP散点对称性良好，提示结果受混杂因素的影响较小（图4）。

表2 异质性检验和水平多效性检验

异质性检验水平多效性检验暴露因素IVW Q值IVW Q_P值MR-Egger Q值MR-Egger Q_P值MR-Egger截距MR-Egger截距P值MR-PRESSO P值δ-变形菌纲2.1710.7042.1320.5450.0420.8560.726脱硫弧菌科2.1710.7042.1320.5450.0420.8550.709脱硫弧菌目2.1710.7042.1320.5450.0420.8560.742丹毒丝菌科18.9710.06218.1890.052-0.0840.5260.080 Alistipes属3.2240.3446.7540.666-0.2380.1190.381

图3 肠道菌群与早发性卵巢功能不全因果关系的留一法分析结果

图4 肠道菌群与POI因果关系的漏斗图

3 讨论

肠道菌群作为栖息在人类胃肠道内最大的微生物群，与人体衰老及衰老相关的疾病存在着密切关系[16]。越来越多的证据表明，肠道菌群与卵巢衰老之间存在联系。一项观察性研究发现，与对照组比较，POI组肠道菌群中拟杆菌、双歧杆菌、普雷沃菌等相对丰度均增加，粪杆菌与瘤胃球菌丰度下降[7]。多次动物实验观察到，POI模型小鼠体内肠道菌群拟杆菌、双歧杆菌、普雷沃菌、瘤胃球菌丰度的变化，这些菌群都是短链脂肪酸的重要产生者[17-19]。短链脂肪酸对调节卵巢功能有一定作用，如丁酸可通过抑制甲基转移酶样蛋白3的表达改善颗粒细胞的新陈代谢，乙酸通过抑制组蛋白去乙酰化酶增加17-β雌二醇水平预防卵巢功能障碍[20-21]。拟杆菌作为革兰阴性菌，其外膜的脂多糖可诱导辅助性T细胞17激活产生白细胞介素-17促进炎症反应，而炎症反应被认为是POI的发病机制之一[22]。

本研究采用两样本MR方法，首次从遗传角度系统评估肠道菌群与POI之间的因果关联。MR分析结果显示，δ-变形菌纲、脱硫弧菌科、丹毒丝菌科、脱硫弧菌目、Alistipes属与POI的发病呈负相关，这些菌群可能是POI发病的保护因素。本研究结果在遗传层面为肠道菌群参与POI发病机制提供新的证据。

δ-变形菌纲及其下属的脱硫弧菌目、脱硫弧菌科均属于硫酸盐还原菌，其代谢产物硫化氢已被证实可通过抑制炎症小体激活，发挥抗炎作用[23]。POI的发生与慢性炎症状态密切相关，而本研究中这些菌群所表现出的保护效应，提示其可能通过调节宿主免疫与炎症反应，延缓卵巢功能衰退的进程。研究发现，POI模型小鼠体内脱硫弧菌相对丰度较健康小鼠降低[17]。因此，脱硫弧菌的丰度下降可能通过减少内源性硫化氢的产生，导致炎症小体过度激活，进而参与并加重POI的发展。

丹毒丝菌科属于厚壁菌门，其水平升高与代谢紊乱、肠道炎症有关[24]。然而，目前关于丹毒丝菌科与卵巢功能有关的研究相对缺乏，虽然此次MR结果显示，丹毒丝菌科对POI起保护作用，但其潜在的作用机制仍不清楚，需要未来开展更深入的探究。

Alistipes属是一种相对较新的细菌属，是拟杆菌门的一个分支，是丙酸、乙酸等短链脂肪酸的重要生产者。本研究通过遗传工具变量预测发现，Alistipes属丰度升高与POI风险降低存在因果关联。动物实验表明短链脂肪酸可改善颗粒细胞代谢、抑制凋亡并调节雌激素合成，但MR分析无法直接验证该通路是否为Alistipes作用的关键中介[25]。

本研究基于大规模遗传数据进行MR分析，有效控制混杂因素与反向因果干扰，增强因果推断的可靠性。但需注意以下局限：首先，数据均来源于欧洲人群，而肠道菌群构成及其与宿主的相互作用存在种族和地域差异，受饮食、环境等因素影响，故此结果外推至其他人群时应谨慎，未来需在不同人群中进行验证。其次，MR分析仅能评估遗传预测的暴露-结局关联，无法阐明具体生物学机制，后续需结合实验研究深入探讨相关通路。此外，分析主要集中于科、属水平，未能反映种或菌株水平的特异性作用。尽管如此，本研究仍为POI的微生物组病因提供新的遗传学证据，为未来跨人群验证及机制探索提供参考。

利益冲突声明：本文所有作者均声明不存在利益冲突。

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Mendelian randomized study of the causal relationship between gut microbiota and premature ovarian insufficiency

LI Wenping1 HUANG Yanhui2

1.College of Traditional Chinese Medicine, Hubei University of Chinese Medicine, Hubei Province, Wuhan 430000,China; 2.Department of Gynecology, Wuhan Hospital of Traditional Chinese Medicine Affiliated Hospital of Traditional Chinese Medicine, Hubei University of Chinese Medicine, Hubei Province, Wuhan 430000, China

[Abstract] Objective To investigate the causal association between gut microbiota and premature ovarian insufficiency(POI) using Mendelian randomization. Methods The gut microbiota GWAS data were obtained from the GWAS Catalog database, and the GWAS data of POI were obtained from the Finnish database. Using the intestinal microbiota as the exposure factor and POI as the outcome indicator, a genetic association analysis was conducted. The inverse variance weighting was mainly used, while the MR-Egger regression method, weighted median method, simple model method,and weighted model method was also employed for Mendelian randomization analysis. Heterogeneity was evaluated by Cochran’s Q test, horizontal pleiotropy was assessed by the MR-Egger intercept method and the MR-PRESSO method,and sensitivity analysis was conducted using the leave-one-out method. Results The Deltaproteobacteria [OR = 0.499,95%CI (0.270-0.921), P=0.026], Desulfovibrionaceae [OR=0.499, 95%CI (0.270 - 0.921), P=0.026], Desulfovibrionales [OR=0.499, 95%CI (0.270 - 0.921), P=0.026], Erysipelotrichaceae [OR=0.702, 95%CI (0.505 - 0.976), P=0.035],and genus Alistipes [OR=0.548, 95%CI (0.313 - 0.959),P=0.035] in the intestinal microbiota may be protective factors for POI. The MR-Egger regression method, weighted median method, simple model method, and weighted model method all supported the above results. In the sensitivity analysis, the Cochran’s Q test did not indicate significant heterogeneity (P＞0.05), the MR-Egger intercept test did not reveal significant multiplicity of effects (P＞0.05), the leave-one-out method analysis did not find that any single single-nucleotide polymorphism had a dominant influence on the results, and the MR-PRESSO method also did not detect any outliers, suggesting that the research results were relatively robust. Conclusion This study suggests that increased abundance of Deltaproteobacteria, Desulfovibrionaceae, Desulfovibrionales, Erysipelotrichaceae, and the genus Alistipes may reduce the risk of developing POI, providing new genetic evidence for elucidating the pathogenesis of POI from the perspective of gut microecology.

[Key words] Premature ovarian insufficiency; Gut microbiota; Mendelian randomization

[中图分类号] R711.75

[文献标识码] A

[文章编号] 1673-7210（2026）04（b）-0031-06

DOI：10.20047/j.issn1673-7210.25090448

[基金项目] 国家中医药管理局第五批全国中医临床优秀人才研修项目（国中医药人教函〔2022〕1号）；湖北省武汉市卫生健康委员会医学科研项目（WZ20M02）；湖北省中医药管理局中医药科研项目（ZY2025D005）。

[通讯作者] 黄艳辉（1971-），女，博士，主任医师；研究方向：中医药防治妇科常见病、疑难病。

（收稿日期：2025-09-06）

（修回日期：2025-12-31）