IF-31.7/Q1 | 基因组研究揭示代谢综合征的共同遗传特征及其对多种健康的影响

文摘   2024-10-01 11:53   美国  

医学科研新动向

Multivariate genomic analysis of 5 million people elucidates the genetic architecture of shared components of the metabolic syndrome

Nature Genetics

<共病>

代谢综合征(MetS)是一组由中心性肥胖、血脂异常、高血压及胰岛素抵抗等代谢性风险因素组成的临床综合征,是心血管疾病(CVD)和2型糖尿病(T2D)的主要危险因素。尽管先前的大规模基因组广泛关联研究(GWAS)已探讨了这些代谢综合征成分的独立遗传基础,但各成分间的共用遗传机制尚不完全清楚。本研究通过对近500万人群的多变量GWAS,系统分析代谢综合征各成分的共享遗传结构,并结合功能富集分析、基因优先级排序和外部性状遗传相关性分析,全面揭示了代谢综合征的遗传机制。

研究设计

  • 数据来源:本研究整合了来自欧洲人群的七项代谢综合征成分(BMI、腰围、2型糖尿病、空腹血糖、高血压、高密度脂蛋白和甘油三酯)的GWAS汇总统计数据,所有数据经过严格的质量控制并进行meta分析,以增加样本量和统计效能。

  • 多变量基因组结构方程模型(Genomic SEM):通过Genomic SEM模型分析各代谢综合征成分的遗传相关性,并提取三个潜在因子,分别为肥胖因子(F1)、胰岛素抵抗/高血压因子(F2)和血脂异常因子(F3)。

  • 多变量GWAS:在Genomic SEM的基础上进行多变量GWAS,鉴定与代谢综合征相关的1,307个独立COJO SNP,并通过FUMA与MAGMA分析进行基因功能注释及优先级排序。

  • 多样化分析:通过遗传相关性分析、基因优先级排序、功能富集分析,进一步评估代谢综合征基因与外部性状的关系,并验证这些结果在东亚人群中的可迁移性。

核心结果

1. 遗传相关性与多变量因子模型

基于LDSC回归分析,代谢综合征七项成分的遗传相关性表明,肥胖(F1)、胰岛素抵抗/高血压(F2)及血脂异常(F3)三因子模型能够解释70.2%的变异,且模型拟合优良(χ²(11) = 185.98,CFI = 0.981,SRMR = 0.043)。本研究识别了1,307个与代谢综合征显著相关的独立SNP,其中26个为非同义突变,44个SNP具有RegulomeDB评分为1,表明其具有潜在的调控功能。

2. 遗传相关性与外部性状的关联分析

通过LDSC回归,代谢综合征与119种外部性状的遗传相关性分析结果显示,代谢综合征与心绞痛(rg = 0.51, 95% CI = 0.46–0.56)、缺血性心脏病(rg = 0.50, 95% CI = 0.46–0.55)及非酒精性脂肪肝病(rg = 0.84, 95% CI = 0.55–1.14)呈现显著正相关。此外,代谢综合征与脑灰质体积之间存在显著负相关(rg = -0.24, 95% CI = -0.31至-0.17)。

3. 功能富集与基因优先级排序

通过分层LDSC回归分析,SNP遗传度在53个功能类目中表现出显著富集,尤其是在保守基因组区域(富集倍数=13.0,SE=1.2),编码区(富集倍数=5.91,SE=0.86)以及5′UTR区域(富集倍数=5.28,SE=1.22)。通过SMR分析,优先排序的基因包括AMHR2、SP1、HM13等11个代谢综合征相关核心基因,这些基因在多个组织中显示出显著的表达与代谢综合征的相关性。

4. 多变量PRS分析

代谢综合征的多变量PRS分析显示,在英国生物库(UK Biobank)中,位于PRS前10%分位的个体患代谢综合征的风险提高了2.21倍(95% CI = 1.85–2.63)。同时,PRS在东亚人群中也表现出较高的可迁移性,其ΔR²为0.41%(95% CI = 0.31–0.54%)。

5. 表型广泛关联分析(PheWAS)

在英国生物库的个体中,代谢综合征的PRS与350种健康结局显示出显著的正相关性。其中,代谢综合征PRS与冠状动脉粥样硬化(OR=2.49,95% CI = 2.10–2.95)、胆结石(OR=1.52,95% CI = 1.29–1.80)及慢性肾衰竭(OR=1.47,95% CI = 1.21–1.77)等疾病之间关联显著。这些结果不仅反映了代谢综合征与心血管疾病、消化系统疾病和肾脏疾病的广泛关联,还提示了PRS的潜在临床应用价值。


本研究对代谢综合征的遗传架构进行了多变量基因组关联分析,揭示了其与多个健康结局的关联,结果如下:

  1. 共享遗传架构:代谢综合征的七个成分通过LDSC回归分析,得出三因子模型,能够解释70.2%的变异,表明代谢综合征成分之间具有显著的遗传相关性。

  2. 显著SNP位点:共鉴定出1,307个与代谢综合征相关的独立SNP位点,其中26个为非同义突变,44个位点具有显著的调控潜力。

  3. 外部性状关联:代谢综合征与心血管疾病(如心绞痛和缺血性心脏病)、非酒精性脂肪肝病及脑灰质体积呈现显著的遗传相关性。

  4. 功能富集与基因优先级:SNP在保守基因组区域和编码区表现出高度富集,优先排序的11个核心基因包括AMHR2、SP1、HM13等,具有潜在的治疗靶点价值。

  5. 多变量PRS预测能力:代谢综合征的多变量PRS在欧洲及东亚人群中均具有良好的预测能力,在UKB中前10%分位的个体患代谢综合征的风险提高2.21倍。

  6. 表型广泛关联:代谢综合征的PRS与心血管疾病、胆结石和慢性肾衰竭等350种健康结局显示出显著正相关,反映了代谢综合征的广泛影响。

-END-

文字丨本人编写,如有补充,下方留言即可
左下角“阅读原文”即可获取全文

医学科研新动向
每日分享-相关领域包括:MIMIC、NHANES、SEER、GEO、TCGA、CHARLS等公共数据库最新研究成果解读。深入剖析机器学习、生信分析与临床流行病学研究方法。
 最新文章