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骨质疏松是一种严重危害人类健康的代谢性骨骼系统疾病,以骨量降低、骨微细结构破坏和骨强度下降为特征。随着人口老龄化的加剧,骨质疏松的发病率亦随之升高。骨质疏松性骨折是骨质疏松的严重后果,轻微暴力即可造成脆性骨折,多属于完全骨折,而骨质疏松性椎体压缩骨折（osteoporotic vertebral compression fracture,OVCF）是其最常见的骨折。由于保守治疗可引起下肢深静脉血栓、肺部感染和痤疮等严重并发症,微创手术广泛被医生和患者接受,主要包括经皮椎体成形术（percutaneous vertebroplasty,PVP）和经皮球囊扩张椎体后凸成形术（percutaneous kyphoplasty,PKP）,后统称椎体成形术。但是,椎体成形术后易出现再发椎体骨折,患者生活质量显著下降、病死率升高。本文回顾性收集重庆医科大学附属第一医院骨科椎体成形术患者病史和辅助检查相关资料,系统研究体重指数（body mass index,BMI）、椎体骨折数量、手术类型、手术时机和骨密度（bone mineral density,BMD）等因素对椎体成形术后再发椎体骨折发生的影响,对于再发骨折的预防至关重要。此外,我们研究基础发现BMD降低和骨质疏松是导致椎体成形术后再发骨折的显著因素之一,所以研究骨质疏松的风险因素也有利于预防再发椎体骨折的发生。孟德尔随机化（Mendelian randomization,MR）研究主要用于探讨暴露因素与结局之间因果关联,是一种研究疾病风险因素的强有力手段。遗传变异在出生前随机分配,在受孕时已固定,因此可作为暴露因素的有效替代指标;基于遗传变异的孟德尔随机化研究可有效避免混杂因素和反向因果关联的偏倚。本文采用孟德尔随机化研究分析骨质疏松的可能风险因素（血清脂联素、高血压、血清镁和抑郁症）,对于骨质疏松的防治和再发骨折的预防有重要意义。本论文主要包括以下五个部分:第一部分椎体成形术后再发骨折的风险因素1研究目的系统研究椎体成形患者术后再发椎体骨折的风险因素,主要包括BMI、椎体骨折数量、手术类型、手术时机和BMD等,为预防再发椎体骨折提供重要的参考依据。2研究方法回顾性研究骨质疏松患者椎体成形术后再发椎体骨折的风险因素:收集2014年4月-2016年3月重庆医科大学附属第一医院骨科椎体成形术患者病史和辅助检查相关资料;随访4-6年内再发骨折发生情况及时间;Kaplan-Meier生存分析、单因素和多因素logistic回归分析系统研究BMI、椎体骨折数量、手术类型、手术时机（受伤到手术的时间段）和BMD等因素对椎体成形术后再发骨折的影响。此外,本部分还研究这些因素是否影响椎体成形术后死亡的发生。3结果收集我院骨科椎体成形术患者共198例,Kaplan-Meier生存分析结果显示:晚期手术时机组（＞21d）的再发骨折风险显著高于早期手术时机组（≤21d,P=0.003）,而两组的死亡风险无显著差异（P=0.148）;低BMD组（T≤-3.5）再发骨折发生率明显高于高BMD组（T＞-3.5,P＜0.001）,但两组的死亡风险无统计学差异（P=0.074）;多椎体骨折组（≥2）的再发骨折风险显著高于单椎体骨折组（P=0.005）,而两组的死亡风险无显著差异（P=0.678）。此外,低BMI组（≤25kg/m2）的死亡风险高于高BMI组（＞25kg/m2,P=0.046）,而BMI对于再发骨折风险无显著影响（P=0.29）。手术类型（PVP和PKP）不影响再发骨折（P=0.134）和死亡风险（P=0.083）。采用单因素和多因素logistic回归分析表明身高越高和肺部疾病是再发骨折的风险因素,而脑梗塞是死亡的风险因素。4小结（1）椎体成形术后再发骨折风险因素包括低BMD,晚期手术时机,多椎体骨折,身高越高和肺部疾病;（2）椎体成形术后死亡的风险因素是低BMI和脑梗塞;（3）其他因素对椎体成形术后再发骨折和死亡无显著影响:手术类型,年龄,体重,骨水泥渗漏,吸烟,饮酒,高血压,糖尿病或冠状动脉粥样硬化性心脏病。第二部分血清脂联素与骨质疏松的因果关联1研究目的采用孟德尔随机化研究明确血清脂联素和骨质疏松间是否存在因果关联,从血清脂联素角度寻找预防和治疗骨质疏松的新方法和思路。2研究方法孟德尔随机化研究纳入血清脂联素和BMD相关的样本量包括:血清脂联素的研究人群样本量是67,739人,股骨颈BMD（femoral neck-BMD,FN-BMD）、前臂BMD（forearm-BMD,FA-BMD）和腰椎BMD（lumbar spine-BMD,LS-BMD）的研究人群样本量是53,236名。应用逆方差加权法（inverse-variance weighting,IVW）研究血清脂联素与BMD（FA-BMD,FN-BMD,LS-BMD）的因果关联。本部分还使用加权中位数法和MR-egger回归方法评估两者的MR相关性,并进行多种敏感性分析。P＜0.05代表差异有统计学意义;在多重检验中,Bonferroni correction P＜0.05/4=0.0125显示具有统计学差异。3结果15个单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphisms,SNPs）位点被用作血清脂联素的工具变量。根据IVW法分析结果,高血清脂联素是FN-BMD降低的风险因素（beta:-0.015,95%CI:-0.023 to-0.006,SE:0.004,P=0.001＜Bonferroni correction P）,并可能会降低FA-BMD（beta:-0.027,95%CI:-0.050 to-0.004,SE:0.012,P=0.023）。而且,血清脂联素和FN-BMD之间的因果关联得到加权中位数法的证实（beta:-0.017,95%CI:-0.029 to-0.005,SE:0.006,P=0.005＜Bonferroni correction P）。血清脂联素和BMD的关联分析不存在显著异质性。MR-Egger回归结果表明遗传多效性不会对结果造成偏倚。MR多效性残差和离群值（MR pleiotropy residual sum and outlier,MR-PRESSO）分析结果未发现多效性SNPs,故未剔除SNPs再进行因果关联评估。4小结（1）高血清脂联素是FN-BMD降低的风险因素;（2）高血清脂联素可能是FA-BMD降低的风险因素;（3）高血清脂联素不会导致LS-BMD的降低;（4）多种敏感性分析证实高血清脂联素与FN-BMD的因果关联。这些结果表明,降低血清脂联素可能有利于骨质疏松的防治。第三部分高血压与骨质疏松的因果关联1研究目的探讨血压和骨质疏松间是否存在因果关联,从高血压角度寻找预防和治疗骨质疏松的新思路。2研究方法孟德尔随机化研究纳入血压和BMD相关的样本量包括:收缩压（systolic blood pressure,SBP）、舒张压（diastolic blood pressure,DBP）和脉压（pulse pressure,PP）的研究人群样本量是753,560名,FN-BMD、FA-BMD和LS-BMD的研究人群样本量是53,236名。本部分研究BP（SBP、DBP和PP）和BMD（FA-BMD、FN-BMD和LS-BMD）的因果关联。孟德尔随机化关联通过IVW法进行分析,结合加权中位数法和MR-egger回归方法再评估两者的MR相关性,还进行多种敏感性分析。P＜0.05代表差异有统计学意义;在多重检验中,Bonferroni correction P＜0.05/4=0.0125显示具有统计学差异。3结果SBP的工具变量是21个SNPs,DBP和PP的工具变量分别是37个SNPs。孟德尔随机化研究评估血压（SBP,DBP和PP）与BMD（FA-BMD,FN-BMD和LS-BMD）间的因果关联。IVW法分析结果发现高PP可导致FA-BMD升高（beta:0.038,95%CI:0.013 to 0.063,SE:0.013,P=0.003＜Bonferroni correction P）,该结果也被加权中位数法（beta:0.034,95%CI:0.000 to 0.067,SE:0.017,P=0.046）和MR-Egger回归方法（beta:0.117,95%CI:0.026 to 0.208,SE:0.046,P=0.011）所证实。但是,IVW法、加权中位数法和MR-Egger回归方法结果显示:PP不会引起FN-BMD或LS-BMD变化。根据IVW法分析结果,SBP与BMD无因果关联:FA-BMD（beta:-0.015,95%CI:-0.041 to 0.011,SE:0.013,P=0.258）,FN-BMD（beta:0.010,95%CI:-0.001 to 0.021,SE:0.006,P=0.064）或LS-BMD（beta:0.001,95%CI:-0.014 to 0.016,SE:0.008,P=0.921）。DBP也不影响FA-BMD（beta:0.002,95%CI:-0.026to 0.030,SE:0.014,P=0.876）,FN-BMD（beta:-0.012,95%CI:-0.025 to0.001,SE:0.007,P=0.077）或LS-BMD（beta:-0.004,95%CI:-0.019 to0.012,SE:0.008,P=0.666）。加权中位数法和MR-Egger回归方法也证实了上述结果。仅仅PP与LS-BMD的关联分析存在显著异质性（P=0.045）,其他血压和BMD的关联分析不存在显著异质性。MR-Egger回归结果表明遗传多效性仅仅对DBP和FN-BMD关联分析产生偏倚,不会对其他结果造成偏倚。MR-PRESSO分析结果未发现多效性SNPs,故未剔除SNPs再进行因果关联评估。4小结（1）高PP可导致FA-BMD升高;（2）高PP与FN-BMD,LS-BMD不存在因果关联;（3）SBP与BMD（FA-BMD,FN-BMD,LS-BMD）不存在因果关联;（4）DBP与BMD（FA-BMD,FN-BMD,LS-BMD）不存在因果关联;（5）多种敏感性分析证实上述血压与BMD的因果关联。以上结果表明,高PP和FA-BMD因果关联的深入研究可能为骨质疏松的防治提供新的途径。第四部分血清镁与骨质疏松的因果关联1研究目的探寻血清镁和骨质疏松间是否存在因果关联,从血清镁角度寻找预防和治疗骨质疏松的新方法。2研究方法孟德尔随机化研究纳入血清镁和BMD相关的样本量包括:血清镁的研究人群样本量是15,366人,FN-BMD、FA-BMD和LS-BMD的研究人群样本量是53,236名,跟骨BMD（heel-BMD,HE-BMD）的研究人群样本量是426,824名。为了确定血清镁浓度与BMD的因果关联,我们采用工具变量SNPs进行IVW法分析,并利用加权中位数法和MR-egger回归方法评估两者的MR相关性。多种敏感性分析加以验证。P＜0.05代表差异有统计学意义;在多重检验中,Bonferroni correction P＜0.05/4=0.0125显示具有统计学差异。3结果6个SNPs被用作血镁浓度的工具变量。本部分研究血清镁是否引起FA-BMD、FN-BMD、LS-BMD或HE-BMD的变化。根据IVW法分析结果,血清镁不明显改变FA-BMD（beta:-1.968,95%CI:-4.397 to0.461,SE:1.239,P=0.112）、FN-BMD（beta:-1.171,95%CI:-2.567 to0.225,SE:0.712,P=0.100）或HE-BMD（beta:-0.225,95%CI:-0.365 to0.914,SE:0.582,P=0.698）。但是,IVW法分析表明高血清镁与LS-BMD呈显著负关联（beta:-1.982,95%CI:-3.328 to-0.635,SE:0.687,P=0.004＜Bonferroni correction P）,这个重要的发现在加权中位数法分析中也得到证实（beta:-2.295,95%CI:-3.739 to-0.851,SE:0.737,P=0.002＜Bonferroni correction P）。此外,加权中位法分析结果表明高血清镁和低HE-BMD之间存在显著因果关联（beta:-0.929,95%CI:-1.376 to-0.481,SE:0.228,P＜0.001＜Bonferroni correction P）。血清镁浓度和FN-BMD、HE-BMD的关联分析存在显著异质性（P＜0.05）。MR-Egger回归结果表明遗传多效性不会对结果造成偏倚（P值均大于0.05）。在6个SNPs工具变量中,MR-PRESSO方法筛选出FN-BMD关联分析的1个多效性SNP（rs7965584）和HE-BMD关联分析的4个多效性SNPs（rs4072037、rs7965584、rs3925584和rs11144134）。剔除多效性SNPs后,高血清镁与FN-BMD之间有显著负向因果关联（beta:-1.570,95%CI:-2.770 to-0.371,SE:0.612,P=0.010＜Bonferroni correction P）,而其他因果关联没有改变。4小结（1）高血清镁是低LS-BMD的风险因素;（2）高血清镁与低FN-BMD、HE-BMD可能存在因果关联;（3）高血清镁与FA-BMD不存在因果关联;（4）多种敏感性分析证实了高血清镁与LS-BMD的因果关联。这些结果表明,降低血清镁可能有利于预防和治疗骨质疏松。第五部分抑郁症与骨质疏松的因果关联1研究目的探讨抑郁症和骨质疏松间的因果关联,从抑郁症角度寻找骨质疏松防治的新途径。2研究方法孟德尔随机化研究纳入抑郁症和BMD相关的样本量包括:抑郁症的研究人群样本量是807,553人（其中246,363名抑郁症患者和561,190正常人群）,FN-BMD、FA-BMD和LS-BMD的研究人群样本量是53,236名,HE-BMD的研究人群样本量是426,824人。为了确定抑郁症是否与FN-BMD、FA-BMD、LS-BMD、HE-BMD存在因果关联,我们采用工具变量SNPs进行IVW法分析;进一步利用加权中位数法和MR-egger回归方法评估两者的MR相关性,并进行多种敏感性分析。P＜0.05代表差异有统计学意义;在多重检验中,Bonferroni correction P＜0.05/4=0.0125显示具有统计学差异。3结果79个SNPs被用作抑郁症的工具变量。本部分评估抑郁症与FA-BMD、FN-BMD、LS-BMD的因果关联。IVW法分析结果表明,抑郁症不引起BMD变化:FA-BMD（beta:0.091,95%CI:-0.088 to 0.269,SE:0.091,P=0.320）,FN-BMD（beta:0.066,95%CI:-0.016 to 0.148,SE:0.042,P=0.113）,LS-BMD（beta:0.074,95%CI:-0.029 to 0.177,SE:0.052,P=0.159）或HE-BMD（beta:0.009,95%CI:-0.043 to 0.061,SE:0.027,P=0.727）。这些阴性关联也得到了加权中位数法的证实:FA-BMD（beta:0.144,95%CI:-0.092 to 0.380,SE:0.120,P=0.231）,FN-BMD（beta:0.070,95%CI:-0.061 to 0.180,SE:0.056,P=0.215）,LS-BMD（beta:0.068,95%CI:-0.702 to 0.197,SE:0.066,P=0.302）或HE-BMD（beta:-0.001,95%CI:-0.034 to 0.033,SE:0.017,P=0.976）。抑郁症和FN-BMD的关联分析不存在显著异质性（P=0.075）,但是抑郁症与FA-BMD、LS-BMD、HE-BMD的关联分析具有显著异质性（P＜0.05）。MR-Egger回归结果表明:遗传多效性可能会影响抑郁症和FA-BMD关联分析（P=0.014）,但其不会对其他结果造成偏倚（P值均大于0.05）。研究进一步剔除MR-PRESSO分析所发现的多效性SNPs后,抑郁症与BMD间仍然不存在因果关联。4小结（1）抑郁症与FA-BMD不存在因果关联;（2）抑郁症与FN-BMD不存在因果关联;（3）抑郁症与LS-BMD不存在因果关联;（4）抑郁症与HE-BMD不存在因果关联;（5）多种敏感性分析证实抑郁症和BMD间（FN-BMD、FA-BMD、LS-BMD和HE-BMD）之间无因果关联。这些结果表明抑郁症不是骨质疏松的风险因素。本文结论根据回顾性研究的结果,早期手术时机、骨质疏松和肺部疾病的有效治疗有利于降低椎体成形术后再发骨折风险;孟德尔随机化研究发现高血清脂联素和高血清镁是骨质疏松的风险因素,而高PP可导致FA-BMD升高,有利于我们从血清脂联素、血清镁和血压角度开发骨质疏松防治和降低再发骨折风险的新方法和途径。