Circ Res IF=16.5 | CKB最新研究:DNA甲基化时钟介导循环代谢物在心血管疾病和衰老之间的联系

文摘   科学   2024-10-17 18:08   广东  

随着全球人口的快速老龄化,迫切需要新的健康老龄化评估策略。DNA甲基化时钟是一种基于特定CpG位点的DNA甲基化水平来预测生物年龄,评估衰老的工具。这种方法被认为是评估个体生物年龄的准确指标,能够反映出个体的健康状况和衰老速度,并有助于揭示衰老背后的复杂分子机制。

衰老的特征是基因组不稳定、端粒缩短、表观遗传变化和代谢功能障碍。研究表明DNA甲基化时钟与动脉粥样硬化性心血管疾病(ASCVD)风险的相关性,与死亡率和其他与年龄相关的表型之间都存在关联。孟德尔随机化研究发现,脂质代谢物可以通过表观遗传修饰改变年龄相关疾病的风险。然而,在同一研究人群中,核磁共振代谢物与甲基化年龄研究还是一片空白。更重要的是,在衰老过程中,DNA甲基化年龄介导代谢物影响衰老的机制值得研究。

近日,中国慢性病前瞻性研究项目组(CKB)在Circulation Research上发表了题为“DNA Methylation Age Mediates Effect of Metabolic Profile on Cardiovascular and General Aging”的研究论文。研究通过对988名中国成年人的外周血样本进行DNA甲基化检测和核磁共振(NMR)代谢组学分析,发现DNA甲基化年龄加速与ASCVD的显著关联,揭示了脂质代谢与衰老过程中的表观遗传机制之间的联系,并强调了开发针对不同种族人群的甲基化时钟的重要性,为未来心血管疾病的风险预测提供了新的生物标志物。

文章信息与样本技术方法

中文标题:DNA甲基化年龄介导代谢谱对心血管和一般衰老的影响
发表期刊:Circulation Research (IF=16.5 / SCI 一区)
技术方案:甲基化芯片(艾斯基因可提供)
样本类型:988例外周血

结果展示

(1)脂蛋白颗粒的特定成分和尺寸与DNA甲基化时钟的加速衰老有显著关联
研究者首先使用定量核磁共振(NMR)技术来测量参与者血液中的脂蛋白颗粒、脂质成分和各种循环代谢物。通过第一代(Horvath, Hannum, Li)和第二代(Grim, Pheno)的5种广泛使用的表观遗传时钟来计算DNA甲基化年龄加速。通过多元线性回归分析来评估代谢物(包括通过NMR测量的临床化学和代谢组学)与DNAm AA之间的关联,发现特定大小的VLDL和HDL颗粒中的胆固醇和甘油三酯浓度与DNAm AA有显著的正相关或负相关性。例如,中等大小的VLDL颗粒中的胆固醇(M-VLDL-C)与GrimAA有正相关,而高密度脂蛋白(HDL)中的胆固醇则显示出负相关。

图1 VLDL和HDL颗粒中的胆固醇和甘油三酯浓度与DNA甲基化年龄加速之间的正相关性
(2) 脂质成分和脂蛋白颗粒大小是影响DNA甲基化衰老时钟的重要因素
这些代谢物与DNA甲基化时钟有显著的相关性,其中一些关联在调整细胞类型比例后仍然显著。

图2 脂蛋白颗粒浓度、平均脂蛋白颗粒直径、载脂蛋白浓度和其他代谢物与DNA甲基化年龄加速之间的关联
(3) DNA甲基化年龄加速和代谢物用于预测心血管疾病风险预测
通过将Li时钟年龄加速添加到包括传统ASCVD风险因素的参考预测模型中,可以显著提高模型对ASCVD风险的预测能力,模型的AUC(Area Under the Curve,曲线下面积)从0.688增加到0.707,表明模型的区分能力得到了改善。当研究者添加了解释了225个代谢标记95%以上变异的前17个主成分(PCs)到参考模型中时,AUC从0.688增加到0.734,显示出代谢物信息在风险预测中的重要作用。

总结‍‍‍‍

在这项研究中,通过分析中国慢性病潜在性研究CKB中988名参与者数据,利用NMR技术和甲基化检测技术鉴定了代谢物水平和DNA甲基化水平,通过关联脂蛋白颗粒度,225种不同的代谢物和计算甲基化年龄加速(AA)。结果表明第一代DNA甲基化时钟(LiAA)与心血管疾病风险紧密相关,而第二代时钟(GrimAA)与一般衰老标志如虚弱指数和总死亡率的关联更为显著。研究结果揭示了脂蛋白颗粒的尺寸和成分对DNA甲基化时钟的影响,强调了开发针对不同种族的甲基化时钟的重要性,并为心血管疾病的风险预测提供了新的生物标志物。

参考文献:DNA Methylation Age Mediates Effect of Metabolic Profile on Cardiovascular and General Aging. Circ Res. 2024 Sep 23.
原文链接:10.1161/CIRCRESAHA.124.325066

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