文摘
性激素与右心室(RV)函数,但是这些通路的基因变异之间的关系和房车功能尚不清楚。
我们进行了横断面研究2761成年人组没有心血管疾病。房车措施之间的关系和单核苷酸多态性(SNPs)在10候选基因进行评估。尿雌二醇(E2)细胞色素产生的代谢物P4501B1 (CYP1B1)和血清睾酮分别以男性和女性。
在非裔美国人(AA)女性,CYP1B1 SNP rs162561与RV射血分数(RVEF),这样每一个等位基因的副本RVEF增加2.0%。单体型分析显示联想RVEF AA(全球p < 7.2×10−6)和白色(全球p = 0.05)。白色的主题,高E2 RVEF相关代谢物水平显著提高。在男性雄激素受体单核苷酸多态性(rs1337080;rs5918764)明显与所有房车措施和改进的睾丸激素和RVEF之间的关系。
遗传变异在E2新陈代谢和雄激素信号与房车形态以性别的方式有关。紧密连锁不平衡的识别CYP1B1 SNP是单核苷酸多态性与肺动脉高压和肿瘤形成有关,说明这些通路可能巩固两性异形的房车失败。
文摘
雌二醇代谢和雄激素受体基因型与房车形态以性别的方式有关http://ow.ly/UbUJ3
介绍
特发性和遗传肺动脉高血压(PAH)更常发生在女性,和广泛的动物和人类的数据支持性激素的作用在疾病发病机理和结果(1]。遗传变异在性激素途径(特别是基因负责雌二醇(E2)代谢细胞色素P450 1 b1 (CYP1B1) aromatisation,和受体信号)与几种多环芳烃亚型(2- - - - - -4]。在动物和人类肺小动脉,增加CYP1B1和芳香化酶的表达这些通路已经被提议作为可能的治疗靶点[5,6]。
除了PAH,右心室(RV)函数是发病率和死亡率的一个重要原因高度流行的心肺疾病,但遗传因素RV应对慢性心肺紊乱是完全未知的(7- - - - - -9]。细胞色素P450酶是优先表达RV相比左心室(LV)在人类的心,增加性激素代谢和类固醇受体(特别是雄激素受体)的表达模型心脏肥大,但这些关系还没有被探索在活的有机体内(10,11]。
最近的流行病学数据表明,女性患者肺动脉高压的不同目的有比男性更好的生存12,13]。这可能是由于在基线sex-mediated疾病负担的差异,对治疗的反应,和/或房车适应,结果的主要决定因素在慢性心肺疾病,包括多环芳烃(14- - - - - -17]。比赛也与肺动脉高血压患病率和结果,与注册中心报告女:非裔美国人的男性比率高达4-5:1科目与2:1白人受试者相比,但较高的非裔美国人的死亡主题18- - - - - -21]。性,或者基于基因的E2代谢导致代谢物的变化与不同的促有丝分裂的潜力,改变性激素受体信号与微分对RV可以解释这些发现的影响。
我们曾表明,性别、性激素和种族与房车相关措施在成人临床心血管疾病、女性性,高水平的雌激素/低水平的雄激素,和白种人更有利的房车形态(14,22]。在这项研究中,我们试图确定遗传变异在性激素途径与RV射血分数(RVEF),舒张质量和舒张末期容积(RVEDV)性,和比赛规格的方式在以人群为基础的多民族群体。我们还确定是否感兴趣的单核苷酸多态性(snp)与性激素有关(尿E2代谢物和血清睾酮),如果这些水平积分genotype-phenotype关联。我们假设的变化CYP1B1基因将与房车相关函数,这种关系将由E2代谢物2-hydroxyestrone (2-OHE)和16α-hydroxysterone (16-OHE1)在女性雄激素处理和信号将与男性房车功能有关通过血清睾酮水平。
方法
研究样本
MESA研究动脉粥样硬化(台面)是一个多中心前瞻性群组研究调查的普遍性、关联和亚临床心血管疾病的发展我们民族丰富人口从六个社区(23]。在2000 - 2002年,台面招募了6814名年龄在45 - 84岁,排除那些临床心血管疾病、体重> 136公斤(> 300磅),长期参与妊娠或障碍。所述协议的台面和研究机构审查委员会批准的所有合作机构和国家心肺和血液研究所。
心脏磁共振成像的措施
MESA-Right心室测量房车形态学研究参与者资格心脏磁共振成像(MRI)。心脏磁共振成像协议其他地方被描述与解释的方法为左、右心室参数(22]。内部类相关系数(可以)从229年随机,盲法intra-reader重新读取这些扫描分别为0.93,0.93和0.99,RVEF房车质量和RVEDV分别。240年从inter-reader可以读取扫描RVEF,房车质量,和RVEDV是0.75,0.87,和0.96,分别。
基因分型
从全血或包装细胞基因组DNA提取存储在−70°C使用修改后的盐沉淀方法(Puregene;试剂盒仪器服务,日耳曼敦,医学博士,美国)。研究样本的SNP基因分型性激素感兴趣的途径使用IBC芯片(ITMAT-Broad-CARe Illumina公司,圣地亚哥,美国),一个50 K SNP数组用来捕获相关基因座在心血管、代谢和炎症性疾病过程(24]。祖先的标记和外加剂单核苷酸多态性也包括占人口分层。我们选择463个snp在10个候选基因先天的在这项研究中,包括雌激素受体1和2,雌激素受体相关γ,雌激素受体α有关,乳房癌症相关的基因3 CYP1B1,细胞色素P450 1 a1, catechol-o-methyltransferase,芳香化酶和雄激素受体基因(表1)。
尿代谢物和雌二醇血清性激素水平
禁食,随意点收集尿液样本在台面基线检查,同时心脏MRI和血液样本的集合。0.230毫升的醋酸添加之前存储在−80°C。尿E2代谢物测定临床生物化学研究实验室的佛蒙特大学(美国佛蒙特州的伯灵顿)使用单克隆抗体类酶测定(FL Estramet 2/16, Immuna保健,坦帕,美国)。尿液与制造商的稀释剂稀释1:4和化验在重复运行,intra-assay系数的变化对16-OHE 2-OHE为8%和9%1。尿肌酐水平也是衡量和调整的多变量分析,如下所述。
早上空腹血样和存储使用标准化的过程。总睾酮与放射免疫检定法直接测量工具(诊断产品公司、洛杉矶、钙、美国)。分析质量控制被描述在别处;睾酮的intra-assay变异系数据报道为12% (25]。
共
种族/民族自我报告在基线考试。对于女性来说,自我报告被用来确定前,邻近或绝经后的状态。药物的使用,包括当前的荷尔蒙疗法,通过药物库存(确定26]。标准问卷用于获得吸烟状况和教育水平。高度测量精确到0.1厘米的参与者袜脚,和重量测量到最近的英镑与参与者使用平衡规模穿着轻薄的衣服。腰围测量在脐的参与者使用Gulick II人体测量卷尺正常呼吸。静息血压测量使用Dinamap监视器PRO 100(美国佛罗里达州坦帕,Critikon)自动示波的装置。高血压被定义为收缩压≥140毫米汞柱,舒张压≥90 mmHg或目前使用的抗高血压药物。糖尿病的存在是基于自我报告的医生诊断或空腹血糖值≥126 mg·dL−1,后者衡量率反射分光光度法(强生(Johnson & Johnson)临床诊断,Inc .,罗切斯特,纽约,美国)。100 - 125 mg·dL的空腹血糖−1被认为是空腹血糖受损。
统计分析
连续变量表示为±sd和分类变量表示为百分数。每个连续的房车的水平测量之间的关联(RVEF,房车质量和RVEDV)和单核苷酸多态性利用多变量线性回归模型进行评估。一个潜在的加性遗传模型假定为了获得估计每一个等位基因的影响。房车的分析结果(RVEF房车质量和RVEDV)首先按性别分层,然后认同种族/民族(白人,非洲裔美国人,西班牙裔和华裔美国人)。所有感兴趣的snp分析遇到了一个小等位基因频率截止> 0.05,检测哈迪温伯格平衡(0.001)的假定值截止。风险等位基因频率按性别和种族/民族snp的利益提出了表E1在网上补充材料。性激素genotype-RV表型模型调整年龄、身高、体重、学习网站和基于血统的三大主成分信息标记(剩余人口分层调整)。分析然后调整各自的LV措施(如。、模型调整了LV RVEF射血分数)。模型调整女性荷尔蒙疗法使用。假定值都调整为多个比较(利息)的单核苷酸多态性在每个特定的基因数量使用Bonferroni调整。荟萃分析也进行了跨种族/民族使用金属为每个房车(RVEF,质量,和RVEDV)结果。当多个SNP与房车相关函数在一个给定的基因,或者当重要基因单核苷酸多态性是在先前描述的疾病感兴趣的(即。多环芳烃和肿瘤形成),我们评估单体型结构(Haploview 4.0)和单体型分析进行(哈普罗。统计在R, R统计计算的基础,维也纳,奥地利)。
尿E2代谢物是自然对数转换。genotype-phenotype分析分层的种族/民族(剩余人口分层,进一步调整),我们首先评估是否存在影响修改E2代谢物和种族之间,并进行了二次分析分层的种族/民族互动时发现显著(p < 0.05)。ln (2-OHE)之间的关系,ln (16-OHE1),ln (2-OHE / 16-OHE1)比和RVEF房车质量和RVEDV评估使用多变量线性回归。分析调整年龄、种族/民族、身高、体重、腰围、吸烟(久和吸烟状态),糖尿病,葡萄糖耐量,系统性高血压、尿肌酐水平,总胆固醇和高密度脂蛋白的水平,教育水平、激素疗法使用和各自的LV参数。
最后,调查是否E2代谢物在CYP1B1-RV介质的关系,ln (2-OHE), ln (16-OHE1),ln (2-OHE / 16-OHE1)比顺序添加到genotype-phenotype多变量模型,以评估是否添加代谢物减毒感兴趣的SNP的估计系数(27]。在男性中,我们测试是否有单核苷酸多态性在雄激素受体之间的相互作用和睾酮水平和房车功能。如果有一个估计系数> 10%变化之间的一个给定的SNP和房车测量的激素水平模型,修改Sobel测试是用来评估中介的程度是否具有统计学意义(28]。统计学意义是定义为p < 0.05。这些分析使用SAS v.9.2 (SAS研究所有限公司、卡里、数控)和占据v . 10.0(美国StataCorp、大学城、TX)。
结果
共有2761名参与者SNP基因型在感兴趣的性激素通路和生物样品(图1)。队列是47%女性,其中44%是白人,24%是黑人,18%是拉美裔,14%是美籍华人(表2)。男性和女性有相似的特征,尽管女性往往是不吸烟者和RVEF较高和较低的房车质量和RVEDV,正如前面已经描述(22]。在女性中,97%是绝经后,34%是使用激素治疗时的台面基线检查(2000 - 2002年)。
CYP1B1基因型和房车女性表型
单个SNP CYP1B1基因(rs162561)与RVEF有关非裔美国女性,这样每增加一个“A”等位基因就增加了2.0%在RVEF调整年龄、身高、体重,研究网站,三大主成分和激素疗法(Bonferroni-corrected p = 0.02) (表3)。这种关系略减毒的LV射血分数到模型中。SNP rs162561正与rs1800440紧密连锁不平衡(D = 0.76),已被描述在骨形态形成蛋白受体增加多环芳烃外显率2型女突变携带者和rs1056836 (D = 0.96),已与乳腺癌和肺癌发病风险增加在一些研究[4,29日- - - - - -32]。单体型分析包含这三个单核苷酸多态性(rs162561 rs1800440和rs1056836)揭示了重要的关联与非裔美国人的主题(全球RVEF p < 7.2×10−6),白人(全球p = 0.05),但不是西班牙裔(全球p = 0.13)或华裔(p = 0.24),尽管后者的样本大小集团有限公司(图2)。
女性尿E2代谢物和房车的措施
女性使用激素治疗有较高水平的2 - 16α-hydroxyestrone(和更高水平的雌二醇),如预期(表1)。我们发现统计上显著的种族和ln (2-OHE)之间的相互作用和ln (16-OHE1对代谢物)RVEF (p < 0.01),但不是房车质量或RVEDV。在白人,ln (2-OHE)和ln (16-OHE更高1)水平明显高于与RVEF调整后为多个潜在混杂因素包括尿肌酐水平,激素疗法和左心室射血分数(表4)。相反,ln (16-OHE更高1在西班牙裔)水平降低RVEF。没有这样的E2代谢物之间的关联和RVEF E2代谢物之间的非裔美国人或华裔受试者和房车质量或RVEDV总群。尿E2代谢物不满足阈值的中介CYP1B1 genotype-RV表型关系(数据未显示)。
男性雄激素受体基因型和房车表型
两个snp雄激素受体基因(rs1337080和rs5918764)与多个有关房车在白人措施(表3)。两个单核苷酸多态性,每个额外风险等位基因与提高约1克房车质量和高6毫升RVEDV在多变量分析。这些关系被削弱的各自的LV模型的措施。跨种族/民族荟萃分析显示G等位基因的每个副本rs1337080与提高约1克房车质量,即使调整LV (p = 0.03)。两个snp在雄激素受体基因紧密相连(D = 0.90)。
讨论
CYP1B1基因变异和雄激素受体与RV措施(特别是RVEF)在成人男性和女性分别没有临床心血管疾病。尿E2代谢物水平与白人RVEF有关但没有调解genotype-phenotype关系的女性,而雄激素受体snp修改之间的关系在男性血清睾酮水平和房车措施。除了性别,种族/民族影响这些关系。CYP1B1 SNP确定在这个健康群体与SNP与遗传疾病外显率多环芳烃和一些研究(SNP与肿瘤形成4,29日- - - - - -32]。综上所述,这些观察结果支持性比赛规格由基因决定的房车功能的差异,特别是调用E2新陈代谢和雄激素信号作为潜在的房车健康和疾病的重要途径。
RVEF结果的关键因素是右心衰不管病因学,包括由于左肺动脉高血压心力衰竭以及先进的肺部疾病(7- - - - - -9]。雄性与糟糕的房车函数保存在心力衰竭与射血分数(13]。在PAH,针对疾病的治疗会导致更大的改善RVEF女性与男性相比,女性解释更好的结果(17]。RVEF增加3%被认为是临床上重要的多环芳烃,这表明之间的效应估计看到CYP1B1基因型和RVEF每个等位基因(增加2.0%)在心血管无病个体可能意味着相关genotype-phenotype疾病状态的差异,特别是稀有和极端表型,如多环芳烃(33- - - - - -35]。在男性中,per-risk等位基因增加质量(约1克)和RVEDV(大约6毫升)与雄激素受体基因型与糖尿病之间的关联和LV的大小质量在PAH台面和临床相关的体积变化,分别是(35,36]。因为我们的研究是在一群进行心血管疾病,遗传因素RV结构和功能确定这里有潜力在房车衰竭的发病机制中发挥作用无关的原因,尽管这些观察病变组确认。
CYP1B1基因型之间有重要关联,RVEF单体型分析非洲裔和白人,和genotype-phenotype关系出现非裔美国女性中最为明显。系统性血管疾病,心力衰竭是已知的更常发生在非裔美国人与白人受试者相比甚至在控制了社会经济因素,并根据种族/民族性激素水平变化E2和雄激素水平较高的非裔美国男性和女性与白人男性和女性(37]。观察性研究表明,女性在非裔美国人与白人相比优势更明显主题与多环芳烃(18,19]。结果似乎贫穷的非洲裔美国人,我们已经表明,内皮素受体拮抗反应不如白色主题和多环芳烃,基线差异RV结构函数,不同的种族/民族健康(16,20.,22]。是否种族/ ethnicity-driven性激素的差异可能是导致这些流行病学观察是未知的。我们的发现,这直接涉及CYP1B1基因型RVEF特别是在非裔美国女性和种族差异E2代谢物之间的关联和房车功能持续等潜在的混杂因素调整后体型和教育,支持这个概念。
E2代谢改变可能影响房车因为代谢物似乎有不同的生化结构和功能的影响。2-OHE变化与16-OHE1与表型表达在心血管疾病、肺血管疾病和癌症(4,6]。这些代谢物对心肌细胞有直接和变量促有丝分裂的影响,但与人类没有前所述心室功能的相关性(38]。“2 -”和“16”化合物(但不是比率)与RV措施也有类似的关系,没有修改CYP1B1基因型之间的关系和房车表型有2-OHE之间不和谐的关系和16-OHE1根据种族和RVEF。活动和细胞色素P450的副产品亚科和E2代谢物平衡可以改变敏锐地在缺氧,炎症,血管疾病,如子痫前期的发病与饮食改变(甚至39,40]。这表明这些代谢物的影响心肺的单位是复杂的,可能取决于给定的女人的种族,年龄,荷尔蒙环境(内源性和外源性)和疾病。作为假说驱动的候选基因研究中,这是我们不包括额外的细胞色素mono-oxygenases基因型分析(或其他潜在的重要的受体,如G protein-coupled雌激素受体GPR30)或测量其他代谢物化合物,因此这些酶产品和RV表型之间的关系可能是未知的。
雄激素在心血管健康的作用是有争议的,因为人类研究和混合结果与睾酮补充变量的影响在动物模型(41]。睾酮水平在男性我们的研究结果表明,循环可能会恶化房车功能,但这可能是依赖于雄激素受体基因型。雄激素受体存在于人类心脏细胞,刺激肥大与睾酮绑定,和更高水平的睾酮增加纤维化在RV荷载应力(42,43]。睾丸激素水平可以直接调节转录的雄激素受体在LV在人类心脏肥大和雄激素受体表达与癌转移和复发,但据我们所知这是第一个研究雄激素受体基因型与RV表型(10,44,45]。激素受体的相互作用可能导致房车形态学的变化通过基因组和non-genomic效果依赖于雄性激素,激素浓度、受体基质密度以及个人的性别和种族。它已经证明了活跃的性类固醇代谢发生在LV通过CYP mono-oxygenases;虽然这尚未在房车组织检查,RV优先表达这些酶,贷款支持我们的观察(10,11]。
一个横断面,观察研究的局限性。snp代表遗传变异是固定的,和之前性激素代谢和信号和房车形态学变化,实现至少因果关系的“时间”标准。基因型和E2代谢物小子集有可用的数据相比总MESA-RV队列;MESA-RV队列之间的基线特征相似与完整的房车措施和协变量数据的子集(n = 4019)和生物样品可用(n = 2761)(数据没有显示)。结果也不变时,少量的绝经前妇女(3%)被排除在外。理想情况下24小时尿液收集,而不是现场抽样和液体或气相色谱光谱法测量是执行,尽管E2代谢物分析已成功运用在其他大型军团,验证在PAH,质谱(4,46,47]。我们未能显示,E2代谢物水平调节CYP1B1-genotype关系的转变。这可能是由于使用的分析(尽管重现性非常好),缺乏测量其他潜在重要的代谢产物(如。产品4-hydroxylation通路),限制权力的重要交互需要种族/ ethnicity-stratified分析,或包含健康的中年参与者。
由于这是一个人口基数,我们只能生成假设的作用通路牵连在房车功能障碍。没有大的,多民族的研究健壮genotype-phenotype描述存在于右心衰,然而,现在才被建立在多环芳烃。目前也没有无病的mri测量右心室结构和功能,我们可以尝试复制我们的发现。我们的研究满足几个原则提出的国家癌症制定全国性人类基因组研究所工作小组复制基因关联研究当验证组不存在48]。首先,肺血管疾病和以人群为基础的注册中心建议种族,sex-biases疾病患病率和结果,以及众多临床前和临床观察与性激素通路在疾病发病机理,生物见解借给我们的先天的假设[19]。第二,这一事实CYP1B1基因变异的观察到这里(在一个健康的,主要是绝经后的人口)来描述的SNP紧密相连贾斯廷et al。(4在遗传多环芳烃是值得注意的,是证明与血清和尿液生物标志物的关系。虽然我们没有发现genotype-phenotype之间的关联等性激素信号和合成基因雌激素受体1和2和芳香化酶,这些通路之间存在相当大的相声,这并不是说这些不相关的疾病状态。我们的研究结果支持持续查询的E2新陈代谢的作用,在女性和男性雄激素信号决定房车函数分别与肺动脉高压和房车失败16,20.]。
结论
性别差异在对心脏功能可能解释为改变E2新陈代谢健康女性和男性testosterone-androgen受体相互作用,和种族似乎是一个重要的修饰符的一些关系。
确认
这个手稿已经由台面调查人员对科学内容和数据解释的一致性与先前的台面出版物。重要的评论已经合并之前提交出版。作者感谢其他调查人员,员工,和参与者的台面有价值的贡献。参与台面调查人员和机构的完整列表可以在找到www.mesa-nhlbi.org。
脚注
社论评论看欧元和J2016;47:390 - 393 . DOI:10.1183/13993003.01999 -2015]。
可以从本文的补充材料www.qdcxjkg.com
支持声明:这项工作是在美国心脏协会的支持下完成11 ftf7400032,国立卫生研究院P20GM103652和K24 HL103844。台面和台面共享项目进行和支持的国家心脏,肺和血液研究所(NHLBI)与台面调查人员合作。台面由合同R01-HL086719提供支持,n01 - hc - 95159, n01 - hc - 95160, n01 - hc - 95161, n01 - hc - 95162, n01 - hc - 95163, n01 - hc - 95164, n01 - hc - 95165, n01 - hc - 95166, n01 - hc - 95167, n01 - hc - 95168, n01 - hc - 95169, ul1 - tr - 001079, ul1 - tr - 000040。提供的资金份额的基因是NHLBI合同n02 - hl - 64278。为这篇文章一直存放在资助信息FundRef。
利益冲突:披露可以找到与本文的在线版本www.qdcxjkg.com
- 收到了2015年7月6日。
- 接受2015年10月9日。
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