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慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)是影响人类健康的重要慢性非传染性疾病。全球疾病负担(Global Burden of Disease, GBD)的数据显示，在2017年全球大约有320万人死于COPD，仅次于心血管疾病和癌症，位于第三位。肺功能反映肺部健康状况，是临床上COPD诊断的关键指标。现有证据显示，炎症反应在肺功能损伤过程中发挥重要作用。外周血白细胞(white blood cell, WBC)计数是临床上常用的反映机体系统性炎症状况的指标，它包含五种亚型，即中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞。以往的研究单独分析了单个WBC亚型与肺功能水平的关联性，然而由于不同WBC亚型之间存在相关性，这些研究没有考虑不同WBC亚型同时作用时，单个WBC亚型的独立作用；在不同性别或者吸烟状态人群中，上述关联的强度也可能不同。孟德尔随机化(Mendelian randomization, MR)研究是近年来逐渐兴起的一种新的因果推断方法。在MR分析中常使用遗传位点作为工具变量，设计合理的MR研究能够媲美随机对照试验，为因果关联研究提供可靠的证据。此外，吸烟是引起肺功能损伤的重要环境危险因素，炎症反应在烟草烟雾致肺功能损伤过程中发挥重要作用。然而，系统性炎症在吸烟与肺功能损伤的关联中的中介效应目前尚未见人群研究报道。
本论文设计了三部分的研究内容：在第一部分研究中，选取来自东风-同济队列(Dongfeng-Tongjicohort,DFTJ;n=13827)、焦炉工队列(coke-ovenworkerscohort,COW;n=1762)和美国国家健康与营养调查2011-2012(NationalHealthandNutritionExaminationSurvey2011-2012,NHANES2011-2012;n=3570)三个研究中共19159人为研究对象，评估外周血总WBC及其不同亚型的计数与用力肺活量(forced vital capacity, FVC)和第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second, FEV1)水平的关联性，并进一步探讨总WBC及其不同亚型与性别和吸烟的交互作用对肺功能的影响；在第二部分研究中，选取亚洲人群全基因组关联研究(Genome-wide association study, GWAS)中报道的与总WBC及其亚型计数水平相关联的单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism, SNP)作为工具变量，在DFTJ(n=2886)和COW(n=1126)中有分型结果的4012名研究对象分析这些SNPs位点与FVC和FEV1的关联性，使用这些概括统计量进行MR分析；在第三部分研究中，在来自DFTJ的13827名研究对象中使用中介模型评估总WBC及其不同亚型在吸烟与肺功能关联中的介导效应(因NHANES2011-2012研究设计复杂，没有合适的中介分析方法，而在焦化人群中没有单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞三种WBC亚型的数据，因此这两个人群没有纳入进行中介效应分析)。
第一部分外周血白细胞计数与肺功能水平的关联性研究
目的：研究外周血总WBC及其不同亚型与肺功能指标FVC和FEV1水平的关联性，并探讨WBC与性别和吸烟的交互作用对上述指标的影响。
方法：在横断面调查中，DFTJ、COW和NHANES2011-2012三个人群分别收集了38295人、1886人和9756人的问卷信息和体检数据。调查问卷中包括人口统计学资料、疾病史、用药史和个人生活方式等信息。在未使用支气管扩张剂的情况下，受过培训的技术人员使用肺功能仪测量研究对象的肺功能水平；使用全自动血细胞分析仪测定外周血总WBC及其亚型计数。排除患有肺癌、结核、矽肺或者白血病等疾病、协变量缺失、肺功能数据缺失或者评级为E-F、外周血WBC计数缺失或者总WBC计数超过均数3倍标准差的个体，最终有来自DFTJ(n=13827)、COW(n=1762)和NHANES2011-2012(n=3570)三个研究中共19159人纳入分析。
连续性变量中，年龄、身高、体重、体质指数(body mass index, BMI)、FVC、FEV1、总WBC计数、中性粒细胞计数、单核细胞计数和淋巴细胞计数满足正态分布；嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数呈右偏态分布，经过常用对数转化后满足正态分布。在单一指标模型中，采用多元线性回归模型，校正年龄、性别、种族(仅在NHANES2011-2012研究中校正)、身高、吸烟状态、饮酒状态和锻炼状态，分析总WBC及其各个亚型计数(单独作为自变量纳入模型)与肺功能指标FVC和FEV1(因变量)的关联性。采用限制性立方样条曲线评估上述关联的形状，分别选择总WBC及其各个亚型计数的5th、50th和95th百分位数作为节点，以其临床正常范围下限作为参考值。此外，在排除患有其他恶性肿瘤或者未使用抗生素的人群中进行了敏感性分析。
对于在单一指标模型中有统计学意义的WBC亚型(P＜0.05)，使用十倍交叉验证的LASSO回归模型筛选与肺功能关联最为显著的WBC亚型。在进一步的多指标模型分析中，将LASSO模型中筛选出的WBC组分同时纳入作为自变量，校正与单一指标模型相同的协变量，评估各个WBC组分的独立效应。此外，在不同性别和吸烟状态人群中进行了分层分析，并评估WBC与性别和吸烟在影响肺功能水平的交互效应。
结果：单一指标模型的分析结果发现，在DFTJ、COW和NHANES2011-2012三个人群中，外周血总WBC计数与肺功能FVC[β(95% CI)分别是?40.73(?47.67,?33.79)mL、?29.39(?47.95, ?10.84)mL和?24.01(?37.62, ?10.39)mL，全部P＜0.005]和FEV1[β(95%CI)分别是?22.88(?28.88,?16.88)mL、?31.66(?47.35,?15.98)mL和?34.54(?51.11,?17.98)mL，全部P＜0.001]存在显著的负向剂量-效应关系。对以上三个人群的Meta分析结果表明，外周血总WBC计数每增加1×109个/L，FVC和FEV1分别减少36.13(95%CI:30.35, 41.91)mL和25.23(95%CI:19.97, 30.50)mL(P均＜0.001，异质性检验P分别为0.057和0.266)。在单一指标模型中，包括中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞在内的所有WBC亚型计数均与FVC和FEV1呈负向关联(全部P＜0.05)。限制性立方样条曲线图也进一步说明外周血总WBC及其亚型计数与FVC和FEV1呈线性关联。将患有其他恶性肿瘤或者使用抗感染药物的研究对象排除之后，外周血总WBC及其亚型与FVC和FEV1的关联方向与总人群中一致，效应值大小类似。
LASSO回归选择的外周血WBC亚型被同时纳入多指标模型中进行分析，三个人群中的结果显示：中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数与FVC和FEV1水平存在独立的负向统计学关联(全部P＜0.05)，而淋巴细胞计数与FVC和FEV1之间不存在统计学关联(全部P＞0.05)。FVC和FEV1水平随着外周血中性粒细胞计数增加而降低[β(95% CI)分别为?32.69(?42.34, ?23.05)mL和?19.25(?26.99,?11.52)mL，P均＜0.001，异质性P分别为0.608和0.697]。外周血单核细胞计数每增加1×109个/L，FVC和FEV1分别减少196.03(95%CI:?3.89, 395.94)mL和118.72(95%CI:48.13, 189.32)mL。外周血嗜酸性粒细胞计数和嗜碱性粒细胞计数也与FVC和FEV1呈负向关联[嗜酸性粒细胞：β(95% CI)=?80.44(?194.78, 33.91)mL和?108.55(?210.07, ?7.04)mL；嗜碱性粒细胞：β(95%CI)=?143.55(?173.34,?113.77)mL和?28.56(?54.30,?2.82)mL]。
将研究人群按照性别分层，结果显示，外周血总WBC计数与FVC和FEV1水平的关联性在男性中较女性中更加显著[FVC：男性和女性中的β(95%CI)分别为?39.83(?49.03,?30.64)mL和?33.96(?41.01,?26.91)mL，P均＜0.001，Pint=0.014；FEV1：男性和女性中的β(95% CI)分别为?33.63(?42.00, ?25.25)mL和?18.55(?24.69,?12.41)mL，P均＜0.001，Pint＜0.001]。同样的，外周血中性粒细胞计数与性别在影响FVC和FEV1水平上存在交互效应(Pint分别为0.010和0.001)；然而，未发现外周血单核细胞计数与性别在影响FVC和FEV1水平上的交互效应(Pint分别为0.396和0.081)。此外，外周血嗜酸性粒细胞计数与FEV1的关联性[β(95%CI)分别为?191.28(?367.40,?15.16)mL和?50.17(?76.35,?23.99)mL，Pint＜0.001]及外周血嗜碱性粒细胞计数与FVC的关联性[β(95% CI)分别为?129.15(?277.83, 19.53)mL和?56.53(?242.48, 129.42)mL，Pint=0.039]在男性中较女性中更加显著。
将研究人群按照吸烟状态进行分层，结果显示，外周血总WBC计数与FVC的关联性在吸烟者中和非吸烟者中类似(Pint=0.202)，但是外周血总WBC计数与FEV1水平的关联性在吸烟者中较非吸烟者更加显著[β(95% CI)分别为?33.26(?43.15,?23.37)mL和?20.30(?25.79,?14.82)mL，Pint=0.006]。同样地，吸烟与外周血单核细胞(Pint=0.002)和嗜酸性粒细胞(Pint=0.005)计数在影响FEV1水平上存在交互效应。
结论：外周血中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数与肺功能指标FVC和FEV1水平之间存在独立的负向关联，淋巴细胞计数和肺功能指标之间的关联在校正其他WBC亚型后不再显著。性别和吸烟对上述关联有效应修饰作用，在男性中的效应显著强于女性，在吸烟者中的效应显著强于非吸烟者。
第二部分外周血白细胞计数与肺功能水平的孟德尔随机化研究
目的：采用MR研究评估外周血总WBC及四种亚型(中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞)计数与FVC和FEV1水平的因果关联。
方法：迄今为止最大的一项在亚洲人中开展的外周血WBC计数相关全基因组关联研究纳入了107964名日本人，报道了36个与总WBC计数相关的SNPs位点，21个与中性粒细胞计数相关的SNPs位点，31个与单核细胞计数相关的SNPs位点，18个与嗜酸性粒细胞计数相关的SNPs位点，26个与嗜碱性粒细胞计数相关的SNPs位点，这为在亚洲人中开展关于外周血WBC计数与肺功能的MR研究提供可能。在工具变量SNPs选择中，剔除了F统计量小于10或者在DFTJ和COW两个人群中均没有分型结果的SNPs位点。同时，在DFTJ(n=2886)和COW(n=1126)两个人群有基因分型结果的4012名研究对象中，评估了GWAS研究发现的WBC计数相关SNPs位点与身高、吸烟、饮酒、锻炼等混杂因素的关联性，并采用Meta分析方法对两个人群的结果进行合并，排除经过Bonferroni多重校正后仍与上述混杂因素有统计学关联的SNPs位点。
在DFTJ和COW两个人群有基因分型结果的4012名研究对象中，采用多元线性回归模型分析单个SNP位点与肺功能指标FVC和FEV1的关联性，校正年龄、性别、身高、吸烟(是/否)、饮酒(是/否)、锻炼(是/否)等协变量，使用Meta分析方法对不同人群的结果进行合并。使用MR-PRESSO和MR-Egger回归两种方法评估水平多效性；若提示存在水平多效性，则进一步排除MR-PRESSO离群值检验提示的潜在离群值。最后，使用逆方差加权(inverse variance weighted, IVW)法评估WBC及其亚型计数与肺功能指标FVC和FEV1的因果关系，双侧P＜0.05即认为MR分析结果有统计学意义。
结果：在外周血总WBC计数与FVC水平的MR分析中，纳入了33个不与混杂因素相关联的SNPs作为候选的工具变量，MR-PRESSO总体性检验未发现显著的水平多效性(P=0.798)，MR-Egger回归分析截距也未明显偏离0[β(95%CI)=7.31(?6.32, 20.95)，P=0.293]；IVWMR分析结果显示，遗传决定的总WBC计数与肺功能FVC水平显著相关[β(95%CI)=?145.12(?263.81,?26.43),P=0.017]。在外周血总WBC计数与FEV1的MR分析中，纳入了33个不与混杂因素相关联且不存在水平多效性的SNPs作为工具变量；MR分析的结果发现遗传决定的总WBC计数与FEV1水平之间存在临界显著的关联[β(95%CI)=?103.87(?206.97,?0.77)，P=0.048]。类似的，遗传决定的中性粒细胞计数与肺功能FVC和FEV1水平的关联也具有显著性[β(95%CI)分别为?131.90(?243.90,?19.90)和?105.10(?207.11,?3.09)，P值分别为0.021和0.043]。然而，未发现遗传决定的单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数与FVC(P值分别为0.143、0.765和0.610)或FEV1(P值分别为0.080、0.966和0.475)之间存在显著性因果关联。
结论：MR研究发现，遗传决定的外周血总WBC和中性粒细胞计数的增加与FVC和FEV1水平降低之间具有显著的关联性，提示外周血总WBC和中性粒细胞与FVC和FEV1之间存在因果关联。然而，本研究未发现其他WBC亚型与肺功能水平之间的因果关联性。
第三部分外周血白细胞计数在吸烟与肺功能关联性中的介导效应
目的：评估外周血总WBC、中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数在吸烟与肺功能关联中的介导效应。
方法：由于NHANES2011-2012研究设计复杂，没有合适的中介分析方法，而在焦化人群中没有单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞三种WBC亚型的数据，因此，本部分内容主要以来自DFTJ队列的13827名研究对象为基础。在总人群、男性和女性中，使用线性回归模型评估吸烟与肺功能指标FVC和FEV1的关系，校正年龄、性别、身高、饮酒状态、锻炼状态和外周血总WBC计数等协变量。使用R3.5.3软件中的mediation包进行中介分析，评估外周血总WBC及其亚型的计数在吸烟与肺功能指标FVC和FEV1水平之间关系的介导比例；使用mediation包进行中介分析时需要指定两个模型：中介变量模型和结局模型。在中介变量模型中，使用多元线性回归模型校正年龄、性别、BMI、饮酒和锻炼等协变量，评估吸烟与总WBC及其亚型(中性粒细胞计数、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞)计数的关系。在结局模型中，使用线性回归校正年龄、性别、身高、饮酒和锻炼等协变量，评估吸烟和总WBC及其亚型计数与肺功能的关系。吸烟与肺功能关联的总效应中包括直接效应和介导效应两个部分，介导比例是指由于WBC计数升高所引起的效应在吸烟与肺功能水平之间总效应中所占的百分比。此外，我们也按照性别进行人群分层，在男性和女性中分别计算WBC中介效应的介导比例，使用异质性检验来探讨介导效应的性别差异。
结果：在总人群以及分别在男性和女性中，吸烟者FVC和FEV1水平低于非吸烟者(全部P＜0.05)。中介效应模型的分析结果提示，吸烟与FVC关联性效应的13.0%由总WBC介导(P＜0.001)，直接效应为?99.04(95%CI:?131.35,?64.30)mL，介导效应为?14.91(95%CI:?18.77,?11.30)mL；其中，总WBC计数在男性中的中介效应比例为11.6%，在女性中的中介效应比例为20.5%(异质性检验P=0.486)。总WBC计数可以介导吸烟与FEV1关联性效应的6.4%(P＜0.001)，且其在男性中的中介效应比例与在女性中类似(7.4%vs.8.1%,异质性检验P=0.876)。对于不同WBC亚型而言，中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞分别介导了吸烟与FVC关联性效应的11.5%、3.9%、6.6%和6.9%(全部P＜0.001)；上述WBC亚型分别介导了吸烟与FEV1关联性效应的5.6%、2.5%、5.7%和1.9%(全部P＜0.001)。按照性别进行分层分析的结果显示，不同WBC亚型在吸烟与肺功能关联中的中介效应比例无显著性别差异(全部异质性检验P＞0.05)。
结论：外周血总WBC计数可以分别介导吸烟与肺功能指标FVC和FEV1水平的关联性效应的13.0%和6.4%，且中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数均在吸烟致肺功能降低过程中发挥着中介效应。
本论文设计了三部分的研究内容：在第一部分研究中，选取来自东风-同济队列(Dongfeng-Tongjicohort,DFTJ;n=13827)、焦炉工队列(coke-ovenworkerscohort,COW;n=1762)和美国国家健康与营养调查2011-2012(NationalHealthandNutritionExaminationSurvey2011-2012,NHANES2011-2012;n=3570)三个研究中共19159人为研究对象，评估外周血总WBC及其不同亚型的计数与用力肺活量(forced vital capacity, FVC)和第一秒用力呼气容积(forced expiratory volume in one second, FEV1)水平的关联性，并进一步探讨总WBC及其不同亚型与性别和吸烟的交互作用对肺功能的影响；在第二部分研究中，选取亚洲人群全基因组关联研究(Genome-wide association study, GWAS)中报道的与总WBC及其亚型计数水平相关联的单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphism, SNP)作为工具变量，在DFTJ(n=2886)和COW(n=1126)中有分型结果的4012名研究对象分析这些SNPs位点与FVC和FEV1的关联性，使用这些概括统计量进行MR分析；在第三部分研究中，在来自DFTJ的13827名研究对象中使用中介模型评估总WBC及其不同亚型在吸烟与肺功能关联中的介导效应(因NHANES2011-2012研究设计复杂，没有合适的中介分析方法，而在焦化人群中没有单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞三种WBC亚型的数据，因此这两个人群没有纳入进行中介效应分析)。
第一部分外周血白细胞计数与肺功能水平的关联性研究
目的：研究外周血总WBC及其不同亚型与肺功能指标FVC和FEV1水平的关联性，并探讨WBC与性别和吸烟的交互作用对上述指标的影响。
方法：在横断面调查中，DFTJ、COW和NHANES2011-2012三个人群分别收集了38295人、1886人和9756人的问卷信息和体检数据。调查问卷中包括人口统计学资料、疾病史、用药史和个人生活方式等信息。在未使用支气管扩张剂的情况下，受过培训的技术人员使用肺功能仪测量研究对象的肺功能水平；使用全自动血细胞分析仪测定外周血总WBC及其亚型计数。排除患有肺癌、结核、矽肺或者白血病等疾病、协变量缺失、肺功能数据缺失或者评级为E-F、外周血WBC计数缺失或者总WBC计数超过均数3倍标准差的个体，最终有来自DFTJ(n=13827)、COW(n=1762)和NHANES2011-2012(n=3570)三个研究中共19159人纳入分析。
连续性变量中，年龄、身高、体重、体质指数(body mass index, BMI)、FVC、FEV1、总WBC计数、中性粒细胞计数、单核细胞计数和淋巴细胞计数满足正态分布；嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数呈右偏态分布，经过常用对数转化后满足正态分布。在单一指标模型中，采用多元线性回归模型，校正年龄、性别、种族(仅在NHANES2011-2012研究中校正)、身高、吸烟状态、饮酒状态和锻炼状态，分析总WBC及其各个亚型计数(单独作为自变量纳入模型)与肺功能指标FVC和FEV1(因变量)的关联性。采用限制性立方样条曲线评估上述关联的形状，分别选择总WBC及其各个亚型计数的5th、50th和95th百分位数作为节点，以其临床正常范围下限作为参考值。此外，在排除患有其他恶性肿瘤或者未使用抗生素的人群中进行了敏感性分析。
对于在单一指标模型中有统计学意义的WBC亚型(P＜0.05)，使用十倍交叉验证的LASSO回归模型筛选与肺功能关联最为显著的WBC亚型。在进一步的多指标模型分析中，将LASSO模型中筛选出的WBC组分同时纳入作为自变量，校正与单一指标模型相同的协变量，评估各个WBC组分的独立效应。此外，在不同性别和吸烟状态人群中进行了分层分析，并评估WBC与性别和吸烟在影响肺功能水平的交互效应。
结果：单一指标模型的分析结果发现，在DFTJ、COW和NHANES2011-2012三个人群中，外周血总WBC计数与肺功能FVC[β(95% CI)分别是?40.73(?47.67,?33.79)mL、?29.39(?47.95, ?10.84)mL和?24.01(?37.62, ?10.39)mL，全部P＜0.005]和FEV1[β(95%CI)分别是?22.88(?28.88,?16.88)mL、?31.66(?47.35,?15.98)mL和?34.54(?51.11,?17.98)mL，全部P＜0.001]存在显著的负向剂量-效应关系。对以上三个人群的Meta分析结果表明，外周血总WBC计数每增加1×109个/L，FVC和FEV1分别减少36.13(95%CI:30.35, 41.91)mL和25.23(95%CI:19.97, 30.50)mL(P均＜0.001，异质性检验P分别为0.057和0.266)。在单一指标模型中，包括中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞在内的所有WBC亚型计数均与FVC和FEV1呈负向关联(全部P＜0.05)。限制性立方样条曲线图也进一步说明外周血总WBC及其亚型计数与FVC和FEV1呈线性关联。将患有其他恶性肿瘤或者使用抗感染药物的研究对象排除之后，外周血总WBC及其亚型与FVC和FEV1的关联方向与总人群中一致，效应值大小类似。
LASSO回归选择的外周血WBC亚型被同时纳入多指标模型中进行分析，三个人群中的结果显示：中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数与FVC和FEV1水平存在独立的负向统计学关联(全部P＜0.05)，而淋巴细胞计数与FVC和FEV1之间不存在统计学关联(全部P＞0.05)。FVC和FEV1水平随着外周血中性粒细胞计数增加而降低[β(95% CI)分别为?32.69(?42.34, ?23.05)mL和?19.25(?26.99,?11.52)mL，P均＜0.001，异质性P分别为0.608和0.697]。外周血单核细胞计数每增加1×109个/L，FVC和FEV1分别减少196.03(95%CI:?3.89, 395.94)mL和118.72(95%CI:48.13, 189.32)mL。外周血嗜酸性粒细胞计数和嗜碱性粒细胞计数也与FVC和FEV1呈负向关联[嗜酸性粒细胞：β(95% CI)=?80.44(?194.78, 33.91)mL和?108.55(?210.07, ?7.04)mL；嗜碱性粒细胞：β(95%CI)=?143.55(?173.34,?113.77)mL和?28.56(?54.30,?2.82)mL]。
将研究人群按照性别分层，结果显示，外周血总WBC计数与FVC和FEV1水平的关联性在男性中较女性中更加显著[FVC：男性和女性中的β(95%CI)分别为?39.83(?49.03,?30.64)mL和?33.96(?41.01,?26.91)mL，P均＜0.001，Pint=0.014；FEV1：男性和女性中的β(95% CI)分别为?33.63(?42.00, ?25.25)mL和?18.55(?24.69,?12.41)mL，P均＜0.001，Pint＜0.001]。同样的，外周血中性粒细胞计数与性别在影响FVC和FEV1水平上存在交互效应(Pint分别为0.010和0.001)；然而，未发现外周血单核细胞计数与性别在影响FVC和FEV1水平上的交互效应(Pint分别为0.396和0.081)。此外，外周血嗜酸性粒细胞计数与FEV1的关联性[β(95%CI)分别为?191.28(?367.40,?15.16)mL和?50.17(?76.35,?23.99)mL，Pint＜0.001]及外周血嗜碱性粒细胞计数与FVC的关联性[β(95% CI)分别为?129.15(?277.83, 19.53)mL和?56.53(?242.48, 129.42)mL，Pint=0.039]在男性中较女性中更加显著。
将研究人群按照吸烟状态进行分层，结果显示，外周血总WBC计数与FVC的关联性在吸烟者中和非吸烟者中类似(Pint=0.202)，但是外周血总WBC计数与FEV1水平的关联性在吸烟者中较非吸烟者更加显著[β(95% CI)分别为?33.26(?43.15,?23.37)mL和?20.30(?25.79,?14.82)mL，Pint=0.006]。同样地，吸烟与外周血单核细胞(Pint=0.002)和嗜酸性粒细胞(Pint=0.005)计数在影响FEV1水平上存在交互效应。
结论：外周血中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数与肺功能指标FVC和FEV1水平之间存在独立的负向关联，淋巴细胞计数和肺功能指标之间的关联在校正其他WBC亚型后不再显著。性别和吸烟对上述关联有效应修饰作用，在男性中的效应显著强于女性，在吸烟者中的效应显著强于非吸烟者。
第二部分外周血白细胞计数与肺功能水平的孟德尔随机化研究
目的：采用MR研究评估外周血总WBC及四种亚型(中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞)计数与FVC和FEV1水平的因果关联。
方法：迄今为止最大的一项在亚洲人中开展的外周血WBC计数相关全基因组关联研究纳入了107964名日本人，报道了36个与总WBC计数相关的SNPs位点，21个与中性粒细胞计数相关的SNPs位点，31个与单核细胞计数相关的SNPs位点，18个与嗜酸性粒细胞计数相关的SNPs位点，26个与嗜碱性粒细胞计数相关的SNPs位点，这为在亚洲人中开展关于外周血WBC计数与肺功能的MR研究提供可能。在工具变量SNPs选择中，剔除了F统计量小于10或者在DFTJ和COW两个人群中均没有分型结果的SNPs位点。同时，在DFTJ(n=2886)和COW(n=1126)两个人群有基因分型结果的4012名研究对象中，评估了GWAS研究发现的WBC计数相关SNPs位点与身高、吸烟、饮酒、锻炼等混杂因素的关联性，并采用Meta分析方法对两个人群的结果进行合并，排除经过Bonferroni多重校正后仍与上述混杂因素有统计学关联的SNPs位点。
在DFTJ和COW两个人群有基因分型结果的4012名研究对象中，采用多元线性回归模型分析单个SNP位点与肺功能指标FVC和FEV1的关联性，校正年龄、性别、身高、吸烟(是/否)、饮酒(是/否)、锻炼(是/否)等协变量，使用Meta分析方法对不同人群的结果进行合并。使用MR-PRESSO和MR-Egger回归两种方法评估水平多效性；若提示存在水平多效性，则进一步排除MR-PRESSO离群值检验提示的潜在离群值。最后，使用逆方差加权(inverse variance weighted, IVW)法评估WBC及其亚型计数与肺功能指标FVC和FEV1的因果关系，双侧P＜0.05即认为MR分析结果有统计学意义。
结果：在外周血总WBC计数与FVC水平的MR分析中，纳入了33个不与混杂因素相关联的SNPs作为候选的工具变量，MR-PRESSO总体性检验未发现显著的水平多效性(P=0.798)，MR-Egger回归分析截距也未明显偏离0[β(95%CI)=7.31(?6.32, 20.95)，P=0.293]；IVWMR分析结果显示，遗传决定的总WBC计数与肺功能FVC水平显著相关[β(95%CI)=?145.12(?263.81,?26.43),P=0.017]。在外周血总WBC计数与FEV1的MR分析中，纳入了33个不与混杂因素相关联且不存在水平多效性的SNPs作为工具变量；MR分析的结果发现遗传决定的总WBC计数与FEV1水平之间存在临界显著的关联[β(95%CI)=?103.87(?206.97,?0.77)，P=0.048]。类似的，遗传决定的中性粒细胞计数与肺功能FVC和FEV1水平的关联也具有显著性[β(95%CI)分别为?131.90(?243.90,?19.90)和?105.10(?207.11,?3.09)，P值分别为0.021和0.043]。然而，未发现遗传决定的单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数与FVC(P值分别为0.143、0.765和0.610)或FEV1(P值分别为0.080、0.966和0.475)之间存在显著性因果关联。
结论：MR研究发现，遗传决定的外周血总WBC和中性粒细胞计数的增加与FVC和FEV1水平降低之间具有显著的关联性，提示外周血总WBC和中性粒细胞与FVC和FEV1之间存在因果关联。然而，本研究未发现其他WBC亚型与肺功能水平之间的因果关联性。
第三部分外周血白细胞计数在吸烟与肺功能关联性中的介导效应
目的：评估外周血总WBC、中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数在吸烟与肺功能关联中的介导效应。
方法：由于NHANES2011-2012研究设计复杂，没有合适的中介分析方法，而在焦化人群中没有单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞三种WBC亚型的数据，因此，本部分内容主要以来自DFTJ队列的13827名研究对象为基础。在总人群、男性和女性中，使用线性回归模型评估吸烟与肺功能指标FVC和FEV1的关系，校正年龄、性别、身高、饮酒状态、锻炼状态和外周血总WBC计数等协变量。使用R3.5.3软件中的mediation包进行中介分析，评估外周血总WBC及其亚型的计数在吸烟与肺功能指标FVC和FEV1水平之间关系的介导比例；使用mediation包进行中介分析时需要指定两个模型：中介变量模型和结局模型。在中介变量模型中，使用多元线性回归模型校正年龄、性别、BMI、饮酒和锻炼等协变量，评估吸烟与总WBC及其亚型(中性粒细胞计数、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞)计数的关系。在结局模型中，使用线性回归校正年龄、性别、身高、饮酒和锻炼等协变量，评估吸烟和总WBC及其亚型计数与肺功能的关系。吸烟与肺功能关联的总效应中包括直接效应和介导效应两个部分，介导比例是指由于WBC计数升高所引起的效应在吸烟与肺功能水平之间总效应中所占的百分比。此外，我们也按照性别进行人群分层，在男性和女性中分别计算WBC中介效应的介导比例，使用异质性检验来探讨介导效应的性别差异。
结果：在总人群以及分别在男性和女性中，吸烟者FVC和FEV1水平低于非吸烟者(全部P＜0.05)。中介效应模型的分析结果提示，吸烟与FVC关联性效应的13.0%由总WBC介导(P＜0.001)，直接效应为?99.04(95%CI:?131.35,?64.30)mL，介导效应为?14.91(95%CI:?18.77,?11.30)mL；其中，总WBC计数在男性中的中介效应比例为11.6%，在女性中的中介效应比例为20.5%(异质性检验P=0.486)。总WBC计数可以介导吸烟与FEV1关联性效应的6.4%(P＜0.001)，且其在男性中的中介效应比例与在女性中类似(7.4%vs.8.1%,异质性检验P=0.876)。对于不同WBC亚型而言，中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞分别介导了吸烟与FVC关联性效应的11.5%、3.9%、6.6%和6.9%(全部P＜0.001)；上述WBC亚型分别介导了吸烟与FEV1关联性效应的5.6%、2.5%、5.7%和1.9%(全部P＜0.001)。按照性别进行分层分析的结果显示，不同WBC亚型在吸烟与肺功能关联中的中介效应比例无显著性别差异(全部异质性检验P＞0.05)。
结论：外周血总WBC计数可以分别介导吸烟与肺功能指标FVC和FEV1水平的关联性效应的13.0%和6.4%，且中性粒细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞计数均在吸烟致肺功能降低过程中发挥着中介效应。