摘要
降低暴露于颗粒物质,50%切断空气动力直径为10μm(PM10.)减弱的年龄相关的肺功能在我们的队列中下降,特别是在小型气道中。我们假设谷胱甘肽中的多态性S.- 转移酶(GST.)和碘氧酶-1(hmox1.)基因,对于氧化应激防御重要,改变这些有益效果。
11年后,在11年后,包括调查问卷,肺活量测定和DNA血液取样,随访4,365名成人的群体样本。下午10.通过分散建模和时间内插估计曝光。200-75%强迫急转力的强迫呼气流量下降的主要影响(FEF25-75%)和与下午的互动10.研究了多态性的减少hmox1.RS2071746(T / A),RS735266(T / A)和RS5995098(G / C),hmox1.(GT)N启动子重复,GSTM1.和GSTT1.删除,以及GSTP1.P.ILE105VAL,使用混合线性回归模型。
hmox1.RS5995098,hmox1.单倍型TTG和GSTP1.显示出显着的遗传主要效果。与PM的互动10.检测到还原:10μg·m-3减少明显减毒的年FEF25-75%下降15.3 mL·s-1只在没有hmox1.单体型ATC。同样,长(GT)的载体N启动子重复等位基因或GSTP1.Val / Val基因型从10μg·m中获取更多更多-3减少(26.5 ml·s-1和27.3 ml·s-1比非承运人)。
减少下午的好处10.曝光不同样地分布在人口中,而是通过确定氧化应激防御的个体遗传构成来修饰。
几项研究表明了空气污染对肺功能的有害影响,包括我们自己1-3.. 这个underlying inflammatory reactions, triggered by free radicals present in or induced by inhaled dusts, fumes, tobacco smoke and environmental air pollution4.,导致长期的健康影响5..暴露于自由基被称为“氧化应激”,其对肺病的贡献支持涉及氧化应激防御的基因多态性的假设重要地确定对外部有毒暴露的易感性。碘氧酶-1(HMOX1)基因和谷胱甘肽的多态性S.-转移酶(GST)超基因家族是这方面有趣的候选基因。
这hmox1.在暴露于氧化应激后,在肺泡细胞层中快速上调基因,并形成肺第一防御线的一部分6.. 这个enzyme catalyses haem degradation, producing bilirubin, CO and ferritin, which exert important antioxidative and anti-inflammatory effects6..微卫星多态性,IE。由可变数量的短核苷酸序列重复组成的遗传变体(在这种情况下“gt”),在启动子区中已知hmox1.基因。在法国和荷兰的一般人群样本中,长重复等位基因(≥33重复)与几个肺功能参数的加速下降有关,特别是吸烟者7.那8..
这GST.超基因家族包括各种亚型,包括GSTT1.那GSTM1.和GSTP1.9..GST是II期生物转化酶和重要的抗氧化剂。它们的底物谷胱甘肽(GSH)在肺泡流体管线中丰富,并且其合成在氧化应激上上调10..单核苷酸多态性(SNP)GSTP1.那IE。ILE105VAL导致蛋白质合成中的缬氨酸(VAL)取代异素酸(ILE),并改变二硫代氧化物的排毒11..在GSTT1.和GSTM1.,具有完全损失蛋白质功能的纯合基因缺失是高度普遍的9..遗传变异GSTT1.那GSTM1.和GSTP1.已经与成年人口的加速肺功能下降有关12.儿童肺功能增长降低13..
瑞士对成人的空气污染和肺病(Sapaldia)的研究最近表明,长期暴露于颗粒物质的减少,50%切断空气动力直径为10μm(PM10.)与在11年的随访中,肺功能与年龄相关下降的显着衰减有关2.在25-75%用力肺活量(FEF)时,用力呼气流量衰减最强25-75%),随着基线PM的增加而削弱10.暴露。在本研究中,我们从此关注FEF的下降25-75%并调查了PM的效果10.减少根据参与者的遗传化妆有所不同hmox1.那GSTM1,GSTT1.和GSTP1.基因,这一切都在体内氧化应激防御中发挥着重要作用。
方法
评估程序
健康问卷
在两个调查中,参与者接受了一个计算机辅助的面试,包括关于吸烟行为的问题,在家和工作场所接触环境烟草烟雾,工作场所接触灰尘和烟雾,呼吸症状或慢性疾病的存在,药物使用和社会经济因素。从不吸烟者被定义为在随访时的人们在终身期间吸烟了少于20卷或360克烟草,吸烟者和烟草队报告了当前吸烟或至少1个月戒烟随访分别。对于吸烟者和出吸烟者而言,在第一次评估和调查之间的第一次评估之前,在分析中包含吸烟历史。
肺功能测试
根据欧洲共同体呼吸健康调查协议进行肺活量测量测试15.并符合美国胸科协会标准16..在评估期间每天进行设备检查和校准。在两种考试中使用了相同的肺活量器件(传感器医学2200 SP;传感器医学,Yorba Linda,CA,USA)。强制生命能力(FVC),1 S强迫呼气量(FEV1)和FEF.25-75%被记录了。FEF的年度下降25-75%通过从后续值中减去基线测量来计算并将差异除以多年的随访时间。
特性测试
1991年,对猫毛皮和狗的上皮,蒂莫西草进行了皮肤刺测试,Parietaria.、桦树、屋尘螨、alternaria tenuis.和草枝孢. 如果至少一个风团的平均直径比没有抗原的对照组刺痛的平均直径大3mm,则认为一个人患有特应性17.那18.. 这个mean diameter was calculated by averaging the sum of the widest diameter and the longest line perpendicular to it within the wheal perimeter.
基因分型手术
基因分型程序和特定遗传术语的详细说明见在线补充文件。
简单地说,从edta缓冲的全血中手工提取基因组DNA。
基因分型GSTT1.那GSTM1.基因删除和GSTP1.p.Ile105Val SNP在SAPALDIA队列中已有报道12..
三个snpshmox1.rt - PCR检测rs2071746 (T/A)、rs5995098 (G/C)和rs735266 (T/A)基因。Applied Biosystems, Rotkreuz,瑞士)。hmox1.使用相软件V2.1推断出单倍型19.那20..患病率低于5%的单倍型未被分析。
hmox1.(GT)N使用PCR和片段大小分析使用Genemapper®SoftwareV3.5(应用生物系统)测定启动子重复。对于先前研究的可比性,显示≥33重复肺功能的关联7.那8.,将重复基因型分类为具有至少一种长等位基因(≥33重复)。研究人群的等位基因分布在图2.
空气污染暴露
PM的归属10.前面已经详细描述了暴露2那21..每个参与者都分配了每年的下午10.基于使用高斯分散模型的他们的家庭地址,1991年和2002年的浓度(Pollumap 2.022.)与1990年和2000年的预测,以及中央部位测量中的算法内插历史趋势。下午的个人年度变化10.我们的兴趣曝光,通过从2002年的那些减去1991年的价值来计算,并将结果除以后续多年。下午10.在整个研究期间,瑞士的曝光率下降,因此下午的中位数变化10.暴露是阴性的。
统计分析
研究人群的详细特征可在在线表O1中找到。为了解决自我选择参与的影响,我们的研究样本在基线检查时与所有数据完整的参与者进行了比较,但没有在随访时进行。
等位基因对FEF年下降的主要影响25-75%在添加剂,显性和隐性遗传模型规范(“添加剂”(“添加剂”(“添加剂”)下进行多变量线性回归评估随机效应(“添加剂”,意味着突变等位基因数量的趋势,杂合和纯合并纯合并和“隐性”纯合突变等位基因)。按照下降等等。2,所有型号都包括平均下午10.基线暴露及其年度变化,并将性别、年龄、年龄平方、身高和特应性作为基线变量进行调整,随访时的吸烟状况(当前吸烟者、前吸烟者、从不吸烟者),两项调查的吸烟强度(每天吸烟数量),吸烟历史久的调查之间的基线和累积接触吸烟,父母吸烟,工作场所暴露在灰尘和烟雾在每个调查,身体质量指数(BMI)及其变化(基线体重指数、体重指数的变化和两者之间的交互项),教育水平及其变化,国籍(瑞士和非瑞士)和季节术语(考试日的正弦和余弦函数)。
PM之间的互动10.通过将所有多态性重新编码到代表主导,共同统治和隐性效果的分类变量以及包括遗传变量及其产品,随着PM的变化,通过遗传变量及其产品进行衰减和基因型来测试10.进入回归模型。年度下午的ReparamImetrisation10.将基因型特异性变量衰减产生基因型特异性PM10.效应和95%置信区间。报告的效应指的是10μg·m-3下午下跌10.超过10.92年的平均随访时间。控制FVC对FEF测量的影响25-75%23.,调整FEF后重复分析25-75%基线的值和FVC的后续通过线性回归和重新计算FEF的变化25-75%使用残差。
为男性和女性进行主要效果和相互作用的分析。
在一个敏感性分析中,将研究样本分为从未吸烟者(成为当前吸烟者或基线或后续运动员),以检查调查结果是否跨烟类别稳定。下午10.通过禁止吸烟测试基因型层内的影响。
为了评估潜在的多重测试问题,我们将所有重要的基因空气污染相互作用与10,000次运行的“闸瓦”程序进行了所有重要的基因空气污染相互作用。此测试置换结果变量并重复传送到基因型数据,从而创建预期NULL关联的新数据集。基因 - 空气污染相互作用的p值被计算为允许的测试的比例比原来更重要。
使用SAS软件版本9.1 (SAS Institute, Cary, NC, USA)和STATA版本9.2 (StataCorp, College Station, TX, USA)进行统计分析。主效应的双侧显著性水平分别为α = 0.05和α = 0.1。
结果
研究参与者的特征
本研究参与者的特征在表1.在基线,我们的研究样本中的52.9%是女性,平均年龄为41.4毫秒,29.1%的参与者是吸烟者,中位数为18.4包装。基线检查的FVC的平均值为4.5升,用于FEV13.6 L和FEF25-75%3.4 L·S.-1.更详细的特征可以在在线表O1中找到。
与完成基线评估的个体相比,但由于未描述的原因,本研究中未包含在本研究中图1(参见方法部分),我们的研究样本略大,更瘦,并显示出较高的从未吸烟者百分比,具有更好的教育和稍高的肺功能值。
基因多态性的主要影响
基因主要影响对FEF变化的主要影响25-75%在整个研究的随访期间,样本在表2,性别特异性结果显示在在线表O2。
hmox1.多态性
这三种基因的纯合突变SNP等位基因hmox1.SNP和相关的单倍型显示出大多有利的效果,减轻了FEF的自然下降25-75%在整个研究中,样品最高可达5.9毫升·s-1·年-1(95%CI -0.5-12.3)。关联在统计学上是显着的hmox1.Rs5995098 (p = 0.047)hmox1.TTG单倍型(p = 0.031)为隐性遗传模式。
与FEF无显著相关性25-75%发现至少有一个长(GT)的下降N启动子重复等位基因。
GST.多态性
GSTP1.与年度FEF相关联25-75%显性遗传模型下的下降(p=0.044),加性模型下的影响略微显著(p=0.054):缬氨酸等位基因加速下降达4.4 mL·s-1(表2)。
遗传多态性与PM减少的相互作用10.暴露于肺功能下降
基因多态性的相互作用和下垂下降10.在FEF的整个研究人口中暴露25-75%呈现出来表3.性别特异性结果显示在在线表O3和O4中。等效于FEF的分析25-75%是为了改变fev而完成的1和FVC,但只发现了弱交互信号(在线表O5)。
hmox1.多态性
在整个研究样本中,PM的下降没有显著的交互作用10.为单身发现了暴露hmox1.SNPS,而是对于单倍型:在没有携带单倍型ATC A PM的参与者中10.下降10μg·m-3随访期间显着与减少FEF的年度下降的衰减有关25-75%15.3毫升·s-1(95% CI 7.8-22.7),而在单倍型ATC携带者中没有显著影响(表3)。在测试显性遗传模型时,相互作用的p值为0.009。在下午下降之间也有互动10.至少有一个长hmox1.(GT)N促进者重复等位基因:长重复等位基因的参与者提出了年度FEF的衰减25-75%下降26.5毫升·s-1(95%CI 11.7-41.2),而不是仅为11.7毫升·s-1(95%CI 4.3-19.2)在没有长重复等位基因的那些中。这种相互作用是统计学意义(p = 0.044)。
GST.多态性
之间没有显着的相互作用GSTM1.或者GSTT1.删除和下午10.暴露减少。
关于这一点GSTP1.P.ILE105 VAL多态性,基因型VAL / VAL的参与者对PM显示出最有益的反应10.减少衰减FEF的下降25-75%27.3毫升·s-1(95% CI 11.4 - -43.2)。只有1个Val等位基因或没有Val等位基因的小鼠,Val的衰减量为9.8 mL·s-1(95%CI 0.7-19.0)和13.5毫升·s-1(95%CI 5.2-21.8)。在隐性遗传模型下,该相互作用统计学意义(p = 0.052)。
植被覆盖度值调整后再分析
使用FEF重复分析25-75%调整FVC以计算FEF的变化25-75%没有产生不同的结果。除了效果大小的小变化外,互动模式持续存在(表3)。
遗传多态性与PM之间的性别特异性相互作用10.衰退
性别特异性的结果表明PM的相互作用10.减少与hmox1.单倍型ATC在男性中加重(无花果。3.),而长期以来hmox1.(GT)N促进剂重复等位基因仅在女性中看到。特定基因型PM10.-effects在线表o3和O4中呈现。
敏感性分析
分层和统计相互作用测试表明PM之间的相互作用效应10.下降hmox1.和GST.从不吸烟者和经常吸烟者之间的多态性没有差异(数据未显示)。
多重试验评估
PM之间的相互作用的调整后的p值10.下降hmox1.单倍型ATC为P = 0.009(显性遗传模型),P = 0.041长hmox1.(GT)N启动子重复和P = 0.049GSTP1.Val/Val基因型(隐性遗传模式)。
讨论
SAPALDIA研究先前表明,长期PM的改善10.暴露与年龄相关肺功能下降的重要衰减有关2.
在目前的工作中,我们证明了多态性GST.和hmox1.影响FEF的年龄相关的下降25-75%本身,但它们在修改下午减少的效果方面尤其明显10.在随访时曝光。与突变等位基因的参与者hmox1.单倍型或单倍型,具有长hmox1.(GT)N启动子重复等位基因或GSTP1.缬氨酸纯合子,利用了空气质量的改善。对于FEV.1下降,检测到类似但较弱的信号GSTP1.缬氨酸纯合的参与者。为了hmox1.单倍型ATC,对FEV的影响1尽管有很大的相互作用,但FVC下降似乎不稳定。对FEF的强调影响25-75%下降可能是由于优先沉积PM的良好,更健康的相关部分10.(下午2.5较小的气道24.,并没有意外,作为下午10.减少影响FEF.25-75%在我们以前的研究中最强烈的下降2.
与PM的主要效果和互动10.还原因多态而异hmox1.. 这个GSTP1.SNP表现出主要和PM10.修改效果。这GSTP1.主要效应在占优势(P = 0.044)下最显着,并且在添加剂遗传模型下略微显着,而在隐性模型下相互作用最强(P = 0.052)。这种差异符合来自迄今为止对空气污染物的遗传易感性的少数研究的调查结果以及所有的研究GSTP1.. 这个effect of theGSTP1.等位基因依赖于所选择的结果和暴露:纯合GSTP1.异氨酸等位基因在高城市背景空气污染或臭氧暴露的情况下,两个儿童研究中的哮喘有关25.那26..相比之下,GSTP1.缬氨酸等位基因与高度暴露于臭氧的儿童的呼吸症状,并且在暴露于交通空气污染的成年人中的过敏性敏感27.那28..豚草致敏成人的实验研究表明,对过敏原暴露的炎症反应更强GSTM1.- 或者GSTP1.105Ile基因型只在柴油尾气或环境烟草烟雾共同存在的情况下才存在29.. 这个se studies further confirm the importance of gene−environment interactions in the development of respiratory disease.
我们的研究与大量基于人口的样本有关健康参数的详细信息,并验证了空气污染(PM10.),以及基因变异的高质量数据。我们研究的局限性包括可能选择更健康的个体,如图中所示表1.但是,FEF的平均基线值25-75%我们的研究样本与不包括的队列主题之间没有区别。此外,参与不太可能受到个体遗传概况的影响,并且在面积水平上聚类的任何残余因素都被随机效应捕获。对于研究样本中的吸烟者比例较低,我们的敏感性分析表明,我们的主要结果也存在于过去或目前吸烟暴露的参与者中。我们的研究仅使用两个肺活量测量测量确定肺功能值的变化,这是一个限制。然而,我们预计测量误差会随机分布在调查的遗传变异上。因此,观察到的关联相当低估了。
另一个问题是人口分层。在我们的研究样本中,双等位基因多态性未检测到偏离Hardy - Weinberg平衡的情况hmox1.长期推动者重复等位基因在学习和语言领域没有显着差异。缺乏合适的遗传标志物阻止了基因组对照方法的应用30.但是,由于描述了高加索人西部中欧欧洲群体的遗传均匀性31.,我们不期望人群分层会使我们的研究结果无效。
我们没有全面评估遗传变异hmox1.,以及功能影响hmox1.snp和相应的单倍型尚不清楚。因此,我们的结果必须在可用的功能良好的特征hmox1.遗传变异。
最后,超出本前研究的范围,调查饮食,身体活动或合并症等可修改的生活方式因素如何确定对空气污染的易感性。这将是在包括我们自己的未来研究的一个重要方面。
总之,我们的结果表明,长期暴露于PM的减少10.对人口所有成员施加统一的有益效果。他们宁愿表明因遗传变异而导致氧化应激的个体hmox1.和GST.酶的反应也有所不同。在设定空气污染水平范围内必须考虑遗传易感性,这应该保护社会最易感的成员32..
致谢
Sapaldia团队成员如下。
研究理事会:T。罗查特(肺气病学;日内瓦,瑞士),美国。Ackermann Liebrich(流行病学;瑞士巴塞尔),J.M.Gaspoz(心脏病学;日内瓦),P。Leuenberger(肺气病学;瑞士洛桑),L.J.S.Liu(暴露;巴塞尔),N.M.Probst Hensch(流行病学、遗传和分子生物学;苏黎世(瑞士)和C。辛德勒(统计;巴塞尔)。
科研团队:J.C. Barthélémy(心脏科;圣艾蒂安,法国),W.伯杰(遗传和分子生物学;Schwerzenbach, Zurich), R. Bettschart(肺病;A. Bircher(过敏学;G. Bolognini(肺气学;瑞士卢加诺);布鲁切(肺气学;圣加仑,瑞士),L. Burdet(肺气学;Payerne,瑞士),M. Frey(肺气学;M.W. Gerbase(肺气学; Geneva), D. Gold (pneumology, epidemiology and cardiology; Basel), W. Karrer (pneumology; Montana, Switzerland), R. Keller (pneumology; Aarau), B. Knöpfli (pneumology; Berne, Switzerland), N. Künzli (epidemiology and exposure; Basel), U. Neu (exposure; Berne), L.P. Nicod (pneumology; Lausanne), M. Pons (pneumology; Lugano), E.W. Russi (pneumology; Zurich, Switzerland), P. Schmid-Grendelmeyer (allergology; Zurich), J. Schwartz (epidemiology; Boston, MA, USA), P. Straehl (exposure; Berne), J.M. Tschopp (pneumology; Montana), A. von Eckardstein (clinical chemistry; Zurich), J.P. Zellweger (pneumology; Lausanne) and E. Zemp Stutz (epidemiology; Basel).
科学团队在协调中心:P.O.新娘vaux(气动;日内瓦),I。蠕动(流行病学;苏黎世),J.Dratva(流行病学;巴塞尔),D.Felber Dietrich(Chariology; Basel),A. Gemperli(统计;巴塞尔),D.Keidel(统计;B.asel), M. Imboden (genetic and molecular biology; Zurich), H. Phuleria (exposure; Basel) and G.A. Thun (genetic and molecular biology; Zurich).
如果没有研究参与者、技术和行政支持以及当地研究地点的医疗队和现场工作人员的帮助,这项研究是不可能完成的。
当地野外工:Aarau:M. Broglie,M.Bünter和D.Gashi;巴塞尔:R. Armbruster,T. Damm,U.Gegermann,M.Gut,L.Maier,A.Vögelin和L. Walter;达沃斯:D. Deg和N. Lutz;日内瓦:M. Ares,M. Bennour,B. Galobardes和E. Namer;卢加诺:B. Baumberger,S. Boccia Soldati,E.Gehrig-Van Essen和S. Ronchetto;蒙大拿州:C. Bonvin和C.Burrus;Payerne:S. Blanc,A.v.Ebinger,M.L.Fragnière和J.Jordan;和沃尔德:R.Gimmi,N.Kourkoulos和U. Schafroth。
行政人员:N.Bauer(巴塞尔),D.Baehler(日内瓦),C.Gabriel(日内瓦)和R. Nilly(巴塞尔)。
脚注
↵本文提供了补充材料www.www.qdcxjkg.com.
支持声明
支持由瑞士国家科学基金会(瑞士伯尔尼)提供(瑞士伯尔尼 - 108796,3247BO-104288,3247BO-104284,32-65896.01,32-59302.99,32-52720.97,32-4253.94,4026-28.099), the Federal Office for Forest, Environment and Landscape (Berne), the Federal Office of Public Health (Berne), the Federal Office of Roads and Transport (Berne), the canton governments of Aargau, Basel Stadt, Basel-Land, Geneva, Luzern, Ticino and Zurich, the Swiss Lung League (Berne), the canton Lung League of Basel Stadt/Basel Landschaft, Geneva, Ticino and Zurich, and UBS Wealth Foundation (Zurich, Switzerland) grant BA29s8Q7-DZZ.
兴趣表
邮政司的兴趣声明可在以下网址找到www.www.qdcxjkg.com/misc/statements.dtl
- 已收到2009年3月18日。
- 公认2009年8月24日。
- ©ers Journals Ltd