文摘
Epigenome-wide协会研究表明吸烟暴露之间一致的协会和芳基碳氢化合物hypomethylation受体抑制因子(AHRR)基因(cg05575921)。我们测试的假设AHRRhypomethylation与低肺功能有关,陡峭的肺功能下降,并在一般人群呼吸道症状。
AHRR甲基化程度是衡量个人从9113年的1991 - 1994考试哥本哈根城市心脏研究,使用bisulfite-treated白细胞DNA。肺量测定法当时的血液抽样对所有人可用。肺功能测定了这些人在2001年至2003年的4532。
横向比较,10%的低甲基化程度与z分数0.2 (95% CI 0.1 - -0.2)低用力呼气量在1 s (FEV1多变量调整后)包括吸烟。Hypomethylation也降低z分数用力肺活量(FVC)和FEV1/ FVC。在前瞻性分析,个人最低与最高tertile FEV的甲基化程度有一个陡峭的下降1/高3检查×甲基化交互(p = 0.003)和FVC /高度3(p = 0.01),但不是FEV1/ FVC (p = 0.08)。Multivariable-adjusted优势比每低10%甲基化程度为1.31 (95% CI 1.18 - -1.45)慢性支气管炎为1.21 (95% CI 1.13 - -1.30)呼吸道症状。
AHRRhypomethylation与低肺功能、陡峭的肺功能下降,呼吸道症状。
文摘
AHRRhypomethylation与低肺功能有关,陡峭的肺功能下降,呼吸道症状http://ow.ly/a30J30hB2dS
介绍
表观遗传学是研究减数mitotically遗传变化,不需要改变DNA序列(1]。证据表明,表观遗传机制,如DNA甲基化和组蛋白修饰,都由参与两个单基因和多因子疾病(2]。一些生活方式的因素,如。酒精、吸烟和空气污染,可能会影响健康和疾病通过表观遗传机制(3]。Hypomethylation芳基碳氢化合物受体抑制因子(AHRR)基因一直与吸烟有关暴露在epigenome-wide协会的研究中,与hypomethylation cg05575921显示最严重的吸烟情况(4- - - - - -11]。此外,AHRRhypomethylation与二手吸烟有关(12和婴儿的母亲吸烟状况13]。
吸烟是最重要的生活方式因素影响肺功能、肺功能下降,呼吸道症状(14,15]。吸烟的信息通常是基于自我报告和不准确的数据16]。AHRRhypomethylation曾被与吸烟有关(4- - - - - -11,17),spirometrically定义慢性阻塞性肺疾病(COPD)和严重的慢性阻塞性肺病急性加重的风险更高17];然而,还不知道AHRRhypomethylation与低肺功能有关,陡峭的肺功能下降,呼吸道症状的风险更高。
我们提出,AHRRhypomethylation,吸烟的生物标志物,肺功能和呼吸系统症状的相关信息除此之外提供的自我报告的关于吸烟的信息。因此,我们测试了这个假设AHRRhypomethylation与低肺功能有关,陡峭的肺功能下降,呼吸道症状的风险高于一般人群。
方法
研究人群
患有先天中枢性换气哥本哈根城市心脏研究()是一个丹麦普通人群的前瞻性队列研究1976 - 1978年发起后续考试在1981 - 1983年,1991 - 1994和2001 - 2003 (17,18]。个人随机选择20 - 100岁的丹麦人注册代表丹麦中部。在每个考试参与者填写了一个广泛的问卷调查反映的生活方式和健康。综述了调查问卷的参与者一起出席,当天一名调查员前体检和血液抽样进行生化分析和DNA提取。在目前的研究中,我们从1991 - 1994年的考试包括9113人(61%的邀请)与甲基化程度的测量和肺功能可用。此外,所有生活参与者从1991 - 1994年的考试考试被邀请在2001 - 2003年和4581年(50%),从而允许重复测量肺功能的个人的一个子集。这项研究是通过Herlev根措夫特医院和丹麦伦理委员会(KF100.2039/91),是根据《赫尔辛基宣言》。从所有参与者获得书面知情同意。
甲基化程度
DNA提取冻结整个血液样本1991 - 1994考试使用QIAamp DNA血液迷你包(试剂盒、希尔登,德国)。的甲基化的程度AHRR(cg05575921 CpG位点对应Illumina公司BeadChip 450 K数组)是在重复测量样品使用重亚硫酸盐处理随后使用Taqman-based PCR试验与探测器来探测unmethylated因此交谈T残留物,或甲基化,因此守恒C残渣,如前所述[17]。失败的重复测量和有效的测量可用的甲基化程度是> 99.8%的可用的DNA样本。在71%水平的甲基化程度,变异系数从5%变化到7%的不同很多内部控制(17]。测量调整13批次占inter-assay变异,和验证使用焦磷酸测序(17]。
肺量测定法
用力呼气量在1 s (FEV1)、用力肺活量(FVC)测定使用干楔肺活量计1991 - 1994和2001 - 2003考试。对于每个个体,肺量测定法进行了一式三份,结果只接受如果两者之间的变异表现最好的是< 5%。
协变量
吸烟状态信息,累计吸烟、被动吸烟、接触职业灰尘和烟雾,和最高的教育水平是自我报告的完成。身体质量指数(BMI)计算测量测量用体重(公斤)除以身高多少米的平方。我们没有交通空气污染暴露的信息。
呼吸道症状
包括呼吸道症状都是自我报告从1991年至1994年的考试。在方法中提供更多的细节补充材料。
统计分析
我们使用占据/ SE 13.1。小动物——一张长有p值< 0.05被认为是显著的。我们使用Cuzick趋势测试关联的非参数检验AHRR甲基化程度对不吸烟者,前吸烟者和吸烟者。核密度图分层由吸烟状态被用来想象甲基化程度的分布。此外,甲基化程度的前吸烟者戒烟以来策划了整个人口以及分层性。甲基化程度的关联与性别、身高和年龄在线性模型分层评估吸烟状态。协变量缺失数据(0.2%)估算使用多变量链接归罪根据年龄和性别;然而,没有归责的结果是相同的。
肺功能:横截面分析
线性回归模型用于横断面分析肺功能之间的关联z得分和甲基化程度。FEV1、FVC和FEV1/ FVC z得分计算根据2012年全球肺功能行动方程(gli - 2012) [19]。我们评估使用一块残差方差齐性视觉与预测的值。我们评估了常态的残差绘制分位数变量对正态分布的分位数。没有观察到重大违反方差齐性或正常。二次回归直线绘制以及线性回归直线视觉评估。正式测试非线性,引入二次甲基化程度词和似然比测试执行测试之间的相似性系数线性和二次模型。我们进行了多变量相关的混杂因素调整,即。性别、年龄(连续)、体重指数(昆泰排位第二的引用),被动吸烟(二分),尘埃和烟雾暴露(二分),教育水平(在丹麦传统类别:<教育10年,10年的教育、高等教育< 1年,高等教育1 - 3年,高等教育> 3年,和学位)、吸烟状态(现任、前任或不吸烟者)和累积吸烟以久的(连续的)。此外,分析分层性和吸烟状况。
肺功能下降:前瞻性分析
以下措施被用来评估肺功能:FEV1/立方基线高度(高度3)(以前使用的弗莱彻和皮托(20.)、FVC /高度3和FEV1/ FVC。这些措施的下降是评估使用重复测量线性混合模型,因为这些模型可以占受试相关(21]。考试的数量(一个或两个)指定数量的重复测量肺功能;这些人只有一个测量包括增加基线估计的精度。协会为目的的图形,tertiles的甲基化程度。我们使用了一个非结构化的协方差结构类型,因为它的地方没有限制。介绍了每个人的身份作为随机效应指定分组结构,从而占受试的相关性。我们测试了甲基化之间的互动程度和时间从第一次到第二次检查肺功能的变化上使用通过引入双因素交互项的似然比检验(检查数量和甲基化程度tertiles)模型中,包括这两个因素。此外,我们由吸烟状况和性别分层肺功能变化。模型对这些变量进行调整,即。年龄、性别、考试(1991 - 1994或2001 - 2003)和累积吸烟(更新在每个考试),这可能混淆甲基化程度和肺功能参数之间的关联。组平均计算的例子使用的线性组合系数的混合线性回归模型。
在敏感性分析中,我们只包括个人参加考试在一个线性回归模型。评估潜在的偏见的人只参加了第一次考试,我们评估的差异住院慢性阻塞性肺病的发生、死亡、呼吸道症状和肺功能之间的个人参加一个或两个考试。
甲基化程度和测量FEV的区别1并预测FEV1
甲基化之间的关联程度和测量FEV的区别1并预测FEV1评估使用未经调整的线性回归模型。对于所有人,我们绘制FEV来衡量1-预测FEV1对甲基化程度在1991 - 1994年考试。个人参加考试,我们还策划FEV来衡量1-预测FEV1在2001 - 2003年考试对甲基化程度在1991 - 1994年考试。
呼吸系统症状:横向分析
呼吸道症状和甲基化程度之间的关系由吸烟分层状态评估是一个横断面设计使用逻辑回归。多变量模型调整的混杂因素的线性回归模型包括FEV1z分数。
在敏感性分析中,我们进行逻辑回归之间的甲基化程度和呼吸道症状分层性和吸烟状况。
结果
表1总结基线特征在1991 - 1994考试根据吸烟状况和tertiles的甲基化程度。在9113个人中甲基化程度CCHS 56%(四分位距(差)50 - 63)。正如先前所显示的(17的甲基化程度AHRR与吸烟不同状态(图1一个);对于吸烟者,甲基化程度的中值为50%(差47-54),前吸烟者59% (IQR 54 - 64)和64%不吸烟者(IQR 60 - 68)(趋势p < 0.001)。按性别分层时,甲基化程度的差异是男性最为明显(补充图S1)。我们发现吸烟禁欲的时间越长,甲基化程度越高AHRR(图1 b)。由吸烟分层状态时,甲基化程度一直在所有地层与性有关,男性比女性的甲基化程度较低(补充表S1)。在两种性别中,甲基化程度与吸烟禁欲时间呈正相关趋势(p值< 0.001,补充图S1)。
肺功能下降:前瞻性分析
在前瞻性分析肺功能的变化随着时间的推移,我们发现考试(1991 - 1994年与2001 - 2003年)与tertiles FEV的甲基化程度在下降1/高3交互(p = 0.003) (图3)。个人的甲基化程度最低tertile FEV陡峭的下降1/高3而个人tertile甲基化程度最高的。tertile甲基化程度最低,基于纵向模型,男性参与者(50岁,身高1.80米,5久熏)平均FEV13.71 L (95% CI 3.68 - -3.75)在1991 - 1994年考试和3.16 L (95% CI 3.12 - -3.20) 2001 - 2003考试。相应的估计为个人tertile甲基化程度最高的3.97 L (95% CI 3.94 - -4.00)和3.44 (95% CI 3.41 - -3.47),分别(数据没有显示)。当分层性,FEV的跌幅1/高3在男性患者低甲基化程度最为明显(补充图S5)。由吸烟时分层状态,在当前吸烟者的调查结果基本相似,而没有FEV下降之间的联系1/高3和AHRRhypomethylation不吸烟者(图3)。类似的结果与一个最低的个体陡峭的下降与最高的甲基化程度被认为tertile FVC /高度3互动(p < 0.001), FEV1/ FVC互动(p < 0.001) (补充图S6和S7)。额外的调整后久更新在考试,没有检查与甲基化的交互程度tertile FEV被发现1/ FVC互动(p = 0.08)。类似的趋势被认为FVC和FEV1女性和男性在分层分析/ FVC (补充图S8和S9)。敏感性分析包括只有个人有两个测量,我们发现FEV的下降13.6毫升/年(95% CI 2.2 - -5.0)低甲基化程度(10%补充图S10)。然而,在个人参加只有1991 - 1994考试,有一个更高的死亡发生在15年内,更多COPD-related人住院,报道呼吸道症状比个体参加考试(补充表S2)。
呼吸系统症状:横向分析
在分层分析,多变量包括FEV调整1z分数,甲基化程度与所有的类别在当前吸烟者呼吸道症状,但只有慢性支气管炎,哮喘和呼吸道症状是重要的前吸烟者(图5)。慢性支气管炎是吸烟地层与甲基化程度显著相关。在所有个人,多变量分析,包括吸烟状态调整和累积吸烟显示,甲基化程度与呼吸道症状除了呼吸困难(补充图S11)。慢性支气管炎,显示最严重的甲基化程度,每低10%甲基化程度多变量调整后的优势比为1.31 (95% CI 1.18 - -1.45)和1.21 (95% CI 1.13 - -1.30)呼吸道症状。
进一步按性别分层后,结果是相似的男性和女性分别虽然前吸烟者之间的关联是男性最为明显(补充图S12)。
讨论
在这项研究中9113人的一般人群中,我们发现AHRRhypomethylation与低肺功能、陡峭的肺功能下降,呼吸道症状的风险更高。这些都是新奇的发现。
尽管AHRR在肺功能障碍的作用目前还不清楚,这些发现有一些影响。首先,他们表明,甲基化程度的测量可能提供吸烟不被自我报告的吸烟行为的信息。第二,因为hypomethylation也与低肺功能和相关的风险增加在不吸烟者慢性支气管炎,hypomethylation可能捕捉未报告的烟草暴露。第三,hypomethylation可以作为一个标记对吸烟的有害后果和帮助确定吸烟者更容易tobacco-induced肺损伤。第四,虽然我们这样的研究不能推断因果关系,AHRRhypomethylation可能在吸烟和肺功能损害之间的因果路径,肺功能下降,呼吸道症状。这些因素是基于吸烟的唯一的假设的影响AHRR甲基化;然而,结果在不吸烟者和香烟的烟雾中包含许多毒物意味着我们不能排除其他环境因素的影响,如。空气污染。
AHRRhypomethylation吸烟史的潜在生物标志物和捕获前戒烟吸烟即使> 35年(22]。自我报告的吸烟状况和累积吸烟往往不够报道,后者可能会回忆偏倚(16,23]。因此,需要更多的吸烟行为的客观指标。目前,可替宁含量在血液或尿液,或呼出CO浓度的测量,与生物半衰期< 24小时,是主要的生物标记验证吸烟状态(10]。虽然这些可以区分真正的吸烟者和不吸烟者不适合反映长期吸烟史(10,22]。的概念AHRR甲基化程度的生物标志物长期吸烟史(17)支持我们的研究结果AHRR甲基化程度上曾经吸烟与禁欲以及呼吸道症状的持续时间。然而,这些联系是否可以归因于hypomethylation被吸烟的破坏性影响的一个更好的指标或不足导致残余混杂报告吸烟习惯还有待澄清。同样地,之间的关系AHRRhypomethylation和低肺功能和慢性支气管炎不可能是由于残余混杂,或反映其他non-measured环境因素,如空气污染。Hypomethylation FEV测量与一个更大的区别1并预测FEV1十年后横向比较和前瞻性。我们推测,CpG等网站AHRR可以解释这种差异的一部分,因此改善肺功能和肺功能下降的预测模型。
另外,AHRRhypomethylation可能代表对tobacco-induced肺损伤的易感性。从力学上看,双链DNA断裂引起的烟草烟雾成分导致DNA修复和招聘的DNA甲基转移酶(24]。新创中央人民政府二核苷酸毗邻修复DNA的甲基化可能发生,避免突变蛋白的表达通过基因沉默24]。吸烟有能力改变基因甲基化通过多种途径,一个是通过DNA甲基转移酶的我差别nicotine-induced对这些基因的表达24- - - - - -26]。因此,如果AHRRhypomethylation标记DNA损伤修复机制的不足,可以识别个人有更多接触烟草的DNA损伤相对于tobacco-exposed个体正常的甲基化水平。
最后,AHRRhypomethylation因果通路的可能是吸烟引起的肺损伤。考虑到许多吸烟导致肺损伤机制,目前尚不清楚哪种香烟烟雾成分进行监测AHRRhypomethylation。我们的观察研究不能澄清这重要的一点。AHRRhypomethylation与高AHRR表达单核细胞(27),淋巴母和肺巨噬细胞在吸烟者28]。虽然AHRR AHR的通路的复杂的相互作用仍在调查,研究表明,增加AHRR表达式压制活动通过负反馈(气道高反应性29日),必然要减少表达异型生物质新陈代谢的基因等CYP1A1(25]。反过来,这可能会损害身体的代谢能力,消除有害剂,如聚芳碳氢化合物,可能导致肺功能受损(30.]。另外,考虑到AHRR缺乏的老鼠显示低表达某些炎性分子后注射脂多糖(31日),AHRR可能参与调节炎症反应也出现在肺功能下降。然而,我们不能排除这种可能性,甲基化等基因内甲基化变化AHRRcg05575921可能改变基因表达的结果(32]。因此,AHRRhypomethylation可能继发于烟雾诱发AHRR表达式,因此不是一个因素。
在我们的研究中我们发现了一些性别差异。首先,吸烟在所有地层,男性比女性较低甲基化程度的模型调整年龄和身高。这可能是由于不同的吸烟行为和一般环境因素在男性和女性之间,或可能反映了更高的易感性tobacco-induced DNA改变男人。第二,女性,甲基化程度并没有歧视前和不吸烟者之间并非与呼吸道症状的发病率有关。最后,在前瞻性分析的女性、低甲基化程度并不与任何吸烟层更陡的肺功能下降。一个原因可能是吸烟行为的差异报告在男人和女人之间,又或者这些发现可能反映了实际生理差异可能在将来的研究中得到解决。
之前的研究在AHRRhypomethylation和呼吸道疾病主要集中在肺癌;AHRRhypomethylation与肺癌发病率有关,肺癌死亡率和全因死亡率(5,7,17]。此外,数据从CCHS表明之间的关联AHRR定义hypomethylation和spirometrically COPD在横断面分析,以及未来严重的慢性阻塞性肺病急性加重的风险更高(17]。现在,我们证明AHRRhypomethylation与低肺功能有关,陡峭的肺功能下降,呼吸道症状的风险更高。
我们研究的优势包括大样本的同质人口规模和肺功能的重复测量。不过,应该考虑一些潜在的局限性。首先,引入的偏见可能是使用重复的肺量测定法;因为AHRRhypomethylation与肺功能和全因死亡率17甲基化程度较低的),个人可能没有参加两个考试由于发病或死亡,在我们的研究中所示。然而,这种优惠取消低甲基化程度的个体很可能让我们的结果偏向于零假设,因此不能解释我们的发现。第二,仅仅因为我们的研究人群包括丹麦,我们的研究结果不一定适用于不同种族的人,虽然,现在,没有证据支持这一点。
总之,AHRRhypomethylation一般人群的个体与低肺功能、陡峭的肺功能下降,呼吸道症状的风险更高。我们的研究结果扩展与吸烟有关的表型相关的数量AHRRhypomethylation和加强的证据AHRRhypomethylation吸烟史的潜在生物标志物和/或有害影响。的作用和复杂的相互作用AHRR气道高反应性和肺功能障碍,肺功能下降,呼吸道症状的发展仍有待澄清。
补充材料
脚注
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:本研究是由丹麦的首都地区和部门的临床生物化学、Herlev和根措夫特医院,哥本哈根大学医院。资金信息,本文已沉积的Crossref资助者注册表。
利益冲突:没有宣布。
- 收到了2017年1月26日。
- 接受2017年12月31日。
- 版权©2018人队