抽象
该CHRNA3rs1051730多态性与慢性阻塞性肺疾病(COPD)、肺癌和尼古丁依赖相关,在高吸烟暴露的病例对照研究中;然而,其对一般人群肺功能和COPD严重程度的影响尚不清楚。
我们从基因型哥本哈根普通人群研究57657个成年个体,其中34592是有史以来吸烟者。量检查,住院,吸烟行为和使用尼古丁替代疗法的信息被记录下来。
在纯合子(11%)、杂合子(44%)和非携带者(45%)常吸烟者中,用力呼气容量为1 s (FEV)1)为94.1%的预测,95.3%预解码值和96.5%预解码值,用力肺活量(FVC)的97.1%预解码值,97.5%预解码值和98.3%预解码值,和FEV1/FVC分别为0.770、0.773、0.777(趋势均p<0.001)。吸烟与FEV基因型相互作用1%预计与FEV1/ FVC (p < 0.001)。经累积烟草消费量调整后,这些相关性仍然显著。在长期吸烟者中,慢性阻塞性肺疾病在纯合子中的优势比与非携带者分别为1.3(95%CI 1.2-1.4),用于治疗慢性阻塞性肺疾病全球倡议(GOLD)阶段I-IV,1.4(95%CI 1.2-1.6),用于GOLD II-IV和1.7(95%CI 1.3-2.1)为GOLD III-IV。肺癌的相应值为1.8(95%CI 1.2-2.6)。基因型也与日常和累计烟草消费,并与前吸烟者使用尼古丁替代疗法有关。
在曾经吸烟者中,CHRNA3具有降低的肺功能和增加的COPD严重度相关联的rs1051730基因型。
该CHRNA3在一项全基因组关联研究(GWAS)中,编码神经烟碱乙酰胆碱受体的基因与肺功能和慢性阻塞性肺病(COPD)相关,其中rs1051730基因型的信号最强[1]。在其他几项研究中,这种基因型也与肺癌和尼古丁依赖有关[2-五]。到目前为止,在COPD和肺功能的科学证据CHRNA3多态性主要来自高吸烟暴露病例对照研究茎。然而,我们目前从大的一般人口抽样结果。虽然,哥本哈根市心脏研究中,我们以前发现,CHRNA3rs1051730基因型与COPD相关的住院[五]和最近的荟萃分析牵涉的其他基因几个其他多态性影响肺功能[6],这种基因型对肺功能吸烟者在总人口中的微小变化的影响主要是未知的。同样地,该基因型具有不同严重程度的COPD的关联和使用不同的肺功能标准确定在一般人群中被探索。
我们首先测试的假设是,CHRNA3rs1051730基因型与在一般人群吸烟者降低的肺功能相关联;为了便于比较,我们还研究了非吸烟者,而以前的研究主要是在吸烟者[1,7,8]。其次,我们测试了该基因型是否与慢性阻塞性肺疾病(COPD)相关。慢性阻塞性肺疾病全球计划(Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease, GOLD)对病情加重的标准(GOLD分期I-IV、II-IV和III-IV) [9],其定义为1 s时用力呼气容积的正常下限(FEV)1)/肺活量比率[10并被定义为慢性阻塞性肺病住院治疗[11,12]。要回答这些问题的最大功率,我们研究了57657人来自丹麦一般人群,哥本哈根一般人群队列研究,其中54289有肺活量测定进行,34592是有史以来吸烟者;这是丹麦普通人群的,来自于我们以前的研究不同的样本[五]。此外,我们的研究规模大,使我们能够调查COPD严重程度阶段之间的关系。一项rs1051730基因型与肺癌之间关系的检测被作为阳性对照。最后,我们测试了rs1051730基因型和详细的吸烟行为之间的联系,包括在戒烟者中使用尼古丁替代疗法。所有假设都是预先指定的。
方法
伦理方面的问题
哥本哈根一般人口研究由Herlev医院(哥本哈根,丹麦)和哥本哈根和弗雷德里克堡科学伦理委员会(H-KF-01-144/01)批准,并根据赫尔辛基宣言进行。所有参与者均给予书面知情同意。这项研究招募了来自哥本哈根不同地区的参与者参加我们之前研究中使用的哥本哈根城市心脏研究[五]。
设置和参与者
哥本哈根普通人群研究是由丹麦总人口的丹麦血统的白种人受试者的单中心研究[12-14]。这项研究始于2003年,目前仍在招募年龄≥20岁的参与者,他们是从丹麦国家民事登记系统中随机挑选出来的。所有参与者都填写了一份问卷,进行了体检,并抽取了血样进行DNA分离。我们包括了最初的57,811名参与者。其中,83名参与者由于不是丹麦人而被排除在外,另有71名参与者缺少基因型信息。这就留下了57,657名参与者进行分析。哥本哈根一般人口研究与哥本哈根城市心脏研究相似,一项更早的研究使用了我们之前的分析[五],但在两项研究的参与者来自哥本哈根的不同部分。随着哥本哈根普通人群研究在以后某个时间点进行的,有在本研究中吸烟者较少[15]。应答率为哥本哈根普通人群研究的46%。
测定肺功能,慢性阻塞性肺病和肺癌的诊断
FEV1在第1万5千名参与者中,使用干楔式肺活量计(Vitalograph, Maids Moreton, UK)测量FVC(未扩张支气管),在其余参与者中使用EasyOne肺活量计(Medizintechnik, Zurich, Switzerland)测量FVC。在肺功能值的分布方面,两种不同的装置没有观察到重大的系统差异。每次肺活量测定都要重复三次,结果只有在两种最佳肺活量之间的差异小于5%时才能接受;使用了最好的结果。
预测值分别用多元回归分析对男性和女性进行计算,年龄和身高是不吸烟者的协变量[10]。的%预计值通过由预测值除以所观察到的值来计算。的正常的下限是为男性和女性[计算为预测值和估计值的标准误差1.645时间之间的差,分别16,17]。慢性阻塞性肺病的定义有五种不同的方式:1)慢性阻塞性肺病住院治疗(国际疾病分类(ICD)-8: 491-492;结果:J41-J44);2) FEV正常下限1/ FVC;3)GOLD I-IV(FEV1/ FVC < 0.7);4)黄金II-IV (FEV1/ FVC <0.7和FEV1< 80% pred);5)黄金III-IV (FEV)1/ FVC <0.7和FEV1< 50% pred)。年龄<40岁且有自述哮喘的个体在COPD分析中被忽略。住院肺癌患者诊断为ICD-7编码162-164和462.2-462.4,ICD-10编码C33-C34和C37-C38。所有个体的诊断均收集自1976年至2010年8月8日的丹麦国家患者登记处和1976年至2009年5月17日的丹麦国家癌症登记处。
吸烟的行为
参与者被分为三组:never-,前任和现任吸烟者。曾经吸烟者是那些谁使用过去抽烟,但并没有在研究的时间。曾经吸烟者都是前任和现任吸烟者。在问卷中,所有的参与者被问及发病年龄吸烟和前烟民也被问及年龄戒烟。对于前烟民,这些信息被用来计算时间吸烟,而吸烟者相似的计算是基于发病年龄和考试日期吸烟。每日烟草消费在克,每天烟草的计算而累积的烟草消费在包年计算,定义为每年每一天20克烟草。所有曾经吸烟者被问及吸烟吸入,和前吸烟者被问及的年烟碱替代疗法的依赖和数量。
基因分型
所有参与者的DNA均从全血中分离出来,并在-45°C保存。我们使用Taqman®方法(Applied Biosystems Inc., Foster City, CA, USA)来检测rs1051730基因型CHRNA3基因。基因型用SDS Taqman?的等位基因鉴别2.2.2版在ABI PRISM 7900HT序列检测系统调用。引物和探针可从上要求作者。由于重新运行时,基因分型呼叫率为99.9%。示出两种方法之间100%的协议随机选择的样品中,进行使用Applied Biosystems 3730 DNA分析仪控制测序。所有基因分型在位于Herlev医院进行。
统计分析
数据分析使用STATA / SE 11.1(StataCorp LP,科利奇站,TX,USA)进行。肺功能值的分析是根据吸烟状况进行分层。相互作用的测试使用双向ANOVA通过引入双因素术语来执行的。采用Logistic回归计算COPD住院和严重后果的比值比,并调整了年龄,性别和累积的烟草消费。为多因素的调整,对于累积烟草消费(2.8%)丢失的数据是估算。接近中曾经吸烟者的正态分布,累计烟草消费为平方根转换,FVC%预计值进行对数变换,而FEV1/FVC平方进行多元回归和方差分析;这些是最接近正态分布的变换。
结果
共有57,657名参与者参与了这项研究。其中,45%为非携带者,44%为杂合子,11%为纯合子CHRNA3rs1051730的基因型,这类似于在以往的研究[见过值1,2,4]。基因型分布处于Hardy-Weinberg平衡(p=0.25)。基线特征与基因型无关(表S1)。吸烟情况对基因分型和肺活量测定的影响见表S2。吸烟状况、性别、年龄、肺功能、COPD结局及基因型的分布见表格1。
肺功能
在纯合子,杂和携带者曾经吸烟者,FEV1分别为94.1% pred, 95.3% pred和96.5% pred, FVC为97.1% pred, 97.5% pred和98.3% pred, FEV1/FVC分别为0.770、0.773、0.777(趋势p均<0.001;表2)。经累积烟草消费量调整后,这些相关性仍然显著。另外,与累积的烟草消费回归之后曾经吸烟者肺功能的残差显示,在相同的方向(表S3)一个显著趋势。然而,随着不断累积吸烟者烟草消费的作用仅是为FEV显著1/ FVC(P = 0.02;表2)。在不同基因型的不吸烟者中没有发现肺功能的差异。因此,吸烟状态(从不/曾经吸烟)和基因型对FEV有相互作用1%预计与FEV1/ FVC比(二者p <0.001;表2)。
慢性阻塞性肺病与肺癌
在曾经吸烟者,当年龄和性别,基因型,从非携带者到杂合子来调整,与慢性阻塞性肺病的风险增加有关,不管是哪个定义的使用(所有P≤0.001的趋势;图1)。的比值比在纯合子COPD与非携带者COPD住院治疗为1.3 (95% CI 1.1-1.5), COPD定义为FEV为1.3 (95% CI 1.2-1.4)1/ FVC小于正常值下限,1.3(95%CI 1.2-1.4)GOLD I-IV,1.4(95%CI 1.2-1.6),用于GOLD II-IV和1.7(95%CI 1.3-2.1),用于GOLD III-IV。当累积的烟草消费进一步调整的相关性仍然存在于所有COPD定义显著,除了住院治疗慢性阻塞性肺病。根据10年年龄组和五个不同的COPD定义参与者COPD的人数见表S4。
肺癌的优势比为纯合子的1.8 (95% CI 1.2-2.6)与在曾经吸烟者携带者时,调整年龄和性别(图1)。这种相关性仍然存在调整的累计烟草消费后显著。
在从不吸烟者,有任何的COPD定义和基因型(图S1)之间没有关联。没有分析在从不吸烟的基因型和肺癌之间的联系,原因是在纯合组只有一个事件。
吸烟的行为
基因型与在当前和以前吸烟者每日和累积烟草消费(所有P <0.001对趋势相关联;表3)。在当前的吸烟者,每天烟草消费为17.2 G·天-1在纯合子与15.1 g·天-1在非携带者中,纯合子的累积烟草消费量为32.1包装年与28.4包-年非携带者。在日常烟草消费前吸烟者相应的结果为15.7 G·天-1在纯合子与13.8克·天-1在非携带者中,纯合子的累积烟草消费量为20.3包装年与17.4非承运人包装年。我们使用Bonferroni方法(表3)。
基因型与前吸烟者使用尼古丁替代治疗有关:基因型间的尼古丁替代治疗频率纯合子为5.0%,杂合子为4.6%,非携带者为3.5%(趋势p<0.001;图2)。然而,没有显著相关性基因型和年烟碱替代疗法的依赖之间戒烟后发现,但有一个趋势(p = 0.09)。
讨论
主要调查结果
首先,检查57657人在总人口中,我们在不断吸烟者表现出了肺功能下降CHRNA3rs1051730杂合子和纯合子与非携带者。其次,我们发现基因型和COPD之间的关联,而不管COPD的定义是否住院,或肺功能使用FEV固定值1/ FVC比和FEV1FEV正常值% pred或下限1/ FVC比,具有最高比值比为最严重的慢性阻塞性肺病,GOLD III-IV。第三,我们证实与肺癌的关联,先前已经报道2-五因此,包括作为一个积极的对照研究。最后,我们发现了当前吸烟者和戒烟者的烟草消费增加之间的联系,并首次发现了戒烟者的尼古丁替代疗法之间的联系。
该研究的优势
本研究的优势包括:1)我们的研究非常适合COPD这一复杂疾病的遗传效应,其遗传效应预计相当小;2)我们有机会评估慢性阻塞性肺病不同严重程度等级的影响;3)我们研究了来自普通人群的近6万人,他们都是在一个中心招募的;4)慢性阻塞性肺病的诊断不是基于自我报告的数据,而是基于高质量的肺量测量和来自国家登记处的住院信息,从而消除了回忆偏差的风险;(5)我们只研究了白人参与者,排除了来自不同种族人口混合的结果中存在偏见的可能性(然而,我们不能完全排除丹麦血统人群的神秘分层)。然而,我们相信我们的发现与接触烟草烟雾的白人有关。
该研究的局限性
15q25区域的其他多态性与吸烟行为和肺部疾病有关,但这些多态性在本研究中未被检测,因为它们与rs1051730连锁不平衡[3]。然而,rs1051730是一种无声的多态性与观察到的结果很可能是由于与功能性多态性或单倍型,可能会影响烟碱型乙酰胆碱受体连锁不平衡。
美国胸科学会和欧洲呼吸学会建议将慢性阻塞性肺病定义为肺活量不足188bet官网地址1低于正常值下限作为该定义/ FVC比率能够与FEV相比识别与阻塞性图案多个个体的1/ FVC比率(10]。我们只有使用FEV的机会1在我们的分析中/植被覆盖度比,因此,我们不能排除这可能会对我们的结果有轻微的影响。肺活量在慢性阻塞性肺病患者中可能更高,这是由于在强迫操作和FEV使用期间狭窄气道塌陷所致1因此,/植被覆盖度比将诊断出更多的COPD患者[18]。此外,作为我们研究的参与者白只,我们的研究结果可能并不一定适用于其他民族。
我们没有测量肺功能值支气管扩张后,由于成本限制的机会。这将有可能使哮喘的慢性阻塞性肺病的误判的风险,但由于我们排除了40岁哮喘为了岁以下的所有个人,以避免慢性阻塞性肺病的重大误判,我们不指望用肺功能值,而不支气管扩张,影响了基因型和COPD之间观察到的相关的一大的程度。
由于严重的慢性阻塞性肺病或早逝从参加研究中防止谁的参与者可能扭曲我们的研究结果,由于选择偏倚,如果基因型与COPD不同的协会谁参加了这项研究与那些谁没有参加比较的一群人。然而,这样的选择偏差很可能是独立的基因型,因此,将只往往低估的结果,并且因此不能解释所观察到的相关性。考虑到非常大尺寸的研究样本,它是不是很可能选择偏差错误产生的观察到的协会,为标的的选择必须是非常强的,而且很可能在运行时学习就不会检测到。
由于前1.5万名参与者与其他参与者使用了不同的方法来测量肺功能,如果两种方法不具有可比性,则可能存在偏差。然而,由于我们观察到这两种方法之间没有重大的系统差异,我们不认为这已经扭曲了我们的结果。
结果与其他研究相关
我们的研究结果被其他研究报告基因型和降低FEV之间的关联支持1或FEV1/ FVC比,COPD和肺气肿[五,7,8,19]。然而,一项针对重度吸烟者的研究未能发现COPD严重程度与金分期的相关性,但该研究仅报道了不同金分期的基因型分布[7]。我们研究的实力是参与者的数量及类型,并且我们还报告的风险估计。
最近的GWAS荟萃分析发现rs1051730与肺功能之间的关联的证据虽然显著基因 - 吸烟相互作用未报道6]。哥本哈根普通人群研究是一个单中心的研究,包括其本身不是整个GWAS荟萃分析数量较多的个人,在我们的研究中,详细均匀吸烟资料可在所有参与者。因此,合理的,我们可以检测的关联,以往的研究没有报告的权力。
可能的解释
从机理上讲,我们的发现是可信的,因为尼古丁乙酰胆碱受体在整个中枢神经系统中都有表达,对乙酰胆碱的释放有反应,但对尼古丁也有反应[20.]。因此,这些受体在尼古丁从烟草烟雾中的血的响应是吸烟的感知积极效果[部分21]。
基因型和肺功能和慢性阻塞性肺病之间的关联只是在不断吸烟者目前,这导致了基因型效应的显现是相当由于通过吸烟行为具有关联关系的问题。我们发现,纯合子曾经吸烟者有较高的烟草消费比非携带者。因此,本组的高烟草消费自然会增加对降低肺功能测量以及慢性阻塞性肺病和肺癌的风险较高,这可以解释我们的结果的风险。然而,当累积的烟草消费调整,既肺功能测量和疾病的关联保持。就像在肺癌早期的研究中,我们没有发现任何基因型的关联不吸烟者肺功能或COPD [2,22-24]。这可能表明,在变异等位基因携带者中吸烟对于发展肺功能下降和疾病是必要的,但基因型在吸烟行为的影响之外还起着额外的作用[22,25]。到目前为止,对这种直接影响的生物学解释尚不清楚[1-4,19,25]。调整吸烟行为后与肺部疾病的危险基因型的剩余协会另一种解释可能是有史以来吸烟者低报他们的吸烟行为,以及瞒报重度吸烟者更加明显。
在本研究了一种新的发现是,依赖于烟碱替代疗法以前吸烟者的比例从非携带者增加到杂合子到纯合子。我们的基因型和尼古丁依赖之间的关联的示范是根据先前的发现[4,26,27]。因此,我们的研究结果进一步证实携带者CHRNA3变异基因的确更依赖于尼古丁与非携带者相比,而不是吸烟本身。
结论和未来研究
我们调查的影响CHRNA3多态性一个非常大的样本中,我们可以先前已在病例对照研究发现,大部分的吸烟者,一般人群样本中复制关联。此外,我们并没有我们的大样本> 20000从不吸烟者,这表明多态性的影响确实有可能只在吸烟者存在于观察到任何关联。最后,在不断的吸烟者,我们发现多态性与重要的临床结局,如慢性阻塞性肺病住院治疗和严重程度,也与烟草消费和使用尼古丁替代疗法的戒烟者有关。除了住院治疗,这些发现是新的。单多态性的影响可能将有在个人层面尼古丁成瘾低的预测能力,但如果进一步的变体在未来确定的,这可能成为相关的戒烟计划。在我们研究的结果可能表明,通过介导吸烟/尼古丁的依赖,具有重要的临床结果之间可能存在的联系CHRNA3多态性。
致谢
作者感谢化验员K. Skjoldager(临床生物化学系,位于Herlev医院,哥本哈根,丹麦)。我们还要感谢哥本哈根普通人群研究中的参与者表示愿意参加。
脚注
这篇文章有补充资料www.www.qdcxjkg.com
支持声明
这项研究由丹麦心脏基金会、诺和诺德基金会和丹麦医学研究委员会资助。资助机构没有参与研究的设计、数据收集、分析或解释数据、撰写过程或对提交的手稿进行审批。所有的研究人员都是独立于资助者的。
利益声明
无声明。
- 收到2011年10月11日。
- 公认2012年2月27日。
- ©ERS 2012