跟踪8年!表观遗传队列研究发现,DNA甲基化或与青少年肥胖风险有关
测序中国 · 2019/02/20
2月14日,相关研究成果发表在Scientific Reports上。

内容来源:测序中国;作者:陈初夏

近十年来,基因表达的表观遗传调控被认为是填补复杂疾病研究空白的一种新机制。异常的表观遗传改变可能有助于人类疾病的发展。肥胖是多种慢性疾病的一个公认危险因素,包括脑血管病、心血管疾病和癌症等。虽然全基因组关联研究发现了大量与肥胖相关的基因,但这些基因研究只能解释肥胖变异中有限的一部分,对于肥胖症的表观遗传基础我们知之甚少,尤其是在早期发育阶段,如青春期。我们需要更彻底地了解与肥胖易感性有关的因素,为肥胖以及相关疾病的预防治疗提供支持。

为了探索与体重有关的潜在表观遗传因素,来自宾夕法尼亚大学和北卡罗莱纳大学的研究人员利用靶向亚硫酸氢盐测序,对250多位健康儿童的外周血白细胞DNA甲基化情况进行了分析,并识别了数千个与参与者体重指数(BMI)百分数有关的CpG位点。研究表明,那些与BMI相关的DNA甲基化位点在11个与肥胖相关的基因中被过度表达,其中一个名为 SIM1基因的甲基化标记,与高于正常值的BMI显著相关。肥胖相关基因的DNA甲基化可能与青少年肥胖风险有关。2月14日,相关研究成果发表在Scientific Reports上。


研究团队从宾夕法尼亚州391名儿童队列中取样,其年龄在5至12岁之间,平均跟踪时间约为8年。随着研究的进行,最终队列缩小为263位参与者,其中有5名体重不足,162名体重正常,54名超重以及42名被认为肥胖。研究人员利用改良的亚硫酸氢盐测序对263份有足够白细胞的DNA样本进行了测序,并分析了基因组的甲基化模式。同时,研究团队也在参与者中寻找了DNA甲基化与BMI的关系,分析了超过165,000个CpG位点的信息,包括约103,500个基因内CpG位点。

研究发现,队列中青少年体重似乎与肥胖相关基因的DNA甲基化模式相吻合。5,669个基因内CpG位点的甲基化水平与参与者的BMI百分位数组相对应,包含了此前研究中11个肥胖相关基因的28个甲基化标记。肥胖相关基因在103,466个基因内CpG位点显著富集,考虑到CpG位点在全基因组更广泛的分布,研究人员认为,肥胖相关基因在BMI相关甲基化标记中富集。


图:肥胖相关基因中DNA甲基化水平提高10%与BMI百分数关联的前15个显著位点

研究人员进一步研究了肥胖相关基因位点特异性甲基化水平与BMI百分数之间的关系,并总结了肥胖相关基因中DNA甲基化水平提高10%与BMI百分数有关联的前15个显著位点。研究人员观察到,在该健康青少年队列中,肥胖相关基因在外周血白细胞中DNA甲基化的聚集变化与肥胖有关。此外,BMI百分数的显著上升与6号染色体SIM 1基因的一个CpG位点甲基化的增加相吻合,这是新发现的一个位点。此前该基因被认为与下丘脑的能量稳态和神经元分化有关。

研究人员表示,已有的研究发现或许高估了相关的关联程度,但该研究也有可能为今后DNA甲基化和肥胖研究提供潜在的靶点。该研究需要更大样本进行进一步的纵向研究,需要进行此类调查,以确认该发现并更深入了解这种关联的因果关系,以及DNA甲基化水平变异的可能来源。

肥胖已成为世界范围内导致人类死亡的重要因素之一。据不完全统计,约44%的糖尿病,23%的缺血性心脏病以及7%~41%的特定癌症是由肥胖引起的。虽然此前也有关于肥胖与DNA甲基化的研究,但该研究是第一次在具有代表性的青少年样本中调查这种关联,并且研究的为健康人群,避免了年龄和心血管疾病等对DNA甲基化状态的影响,对今后的公众健康研究有更广泛的影响。

参考资料:

1. Obesity-Related Gene Methylation Changes Connected to BMI in Healthy Adolescents

2. Association between DNA methylation in obesity-related genes and body mass index percentile in adolescents

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