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为探究女性 BMI 与子痫前期(PE)的共享遗传机制,研究人员分析相关数据,发现二者遗传关联及关键因素,意义重大。
在现代社会,人们的生活水平不断提高,肥胖问题却日益严重,尤其对女性健康产生了诸多不良影响。肥胖不仅与多种慢性疾病密切相关,还会给女性的生育和孕期健康带来挑战。子痫前期(Preeclampsia,PE)就是其中一种在孕期出现的严重疾病,它影响着 2 - 8% 的孕妇,是导致母婴短期发病和死亡的重要原因。大量研究表明,高体重指数(Body Mass Index,BMI)是子痫前期的一个重要风险因素,肥胖孕妇患子痫前期的风险明显高于正常 BMI 的孕妇。然而,BMI 与子痫前期之间潜在的共享遗传机制却一直不为人所熟知。这就好比在黑暗中摸索,虽然知道两者存在关联,但具体的 “桥梁” 在哪里却不清楚。为了填补这一知识空白,湖北医药学院太和医院等机构的研究人员开展了一项深入研究,相关成果发表在《Communications Biology》上。
研究人员为了探究 BMI 与 PE 之间的共享遗传风险成分,利用大规模全基因组关联研究(Genome-Wide Association Study,GWAS)的汇总统计数据,综合运用多种研究方法,从不同层面进行分析。
在研究方法上,主要包括以下几个关键技术:一是利用来自之前针对欧洲人群的荟萃分析的 GWAS 汇总数据,获取女性 BMI 和 PE 的相关数据,并进行数据转换以保证一致性;二是运用双变量因果混合模型(Bivariate Causal Mixture Model,MiXeR)、连锁不平衡分数回归(Linkage Disequilibrium Score Regression,LDSC)等多种方法,评估 BMI 和 PE 之间的多基因重叠、遗传相关性等;三是通过双向两样本孟德尔随机化(Mendelian Randomization,MR)分析,探究 BMI 和 PE 之间的因果关系,并分析血压的潜在中介作用。
研究结果如下:
- 多基因重叠和全基因组遗传相关性分析:通过单变量 MiXeR 分析发现,影响 BMI 和 PE 的遗传变异数量分别约为 9.6k 和 1.1k,两者之间有大约 1.1k 个共享遗传变异。LDSC 分析估计 BMI 和 PE 的单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism,SNP)遗传力分别为 0.22 和 0.02,两者的全基因组遗传相关性为 0.26,且样本重叠率约为 0.8%。
- 局部遗传相关性分析:为减少假阳性结果,研究人员运用 LAVA 和 ρ-HESS 两种方法进行分析。最终确定 16 号染色体上的 16q12.2 区域是与 BMI 和 PE 关联最显著的局部遗传区域。
- 共享风险单核苷酸多态性(SNP)的鉴定:研究人员采用 MTAG 和 CPASSOC 两种方法进行跨性状 GWAS 荟萃分析,虽然没有发现全基因组显著的 SNP,但通过 condFDR/conjFDR 框架进一步分析,确定了 26 个 BMI 和 PE 共享的基因组位点,最终鉴定出 3 个显著的共享先导 SNP,还发现了 9 个虽单独分析时不显著,但可能通过多效性或复杂相互作用影响 BMI 和 PE 的 SNP12。
- 组织和细胞水平的 SNP 遗传力富集分析:在组织水平,BMI 在 12 种组织中显示出显著的遗传力富集,主要集中在中枢神经系统;PE 在 4 种组织中显示出显著富集,包括外宫颈和肾上腺等,两者在小脑和小脑半球均有显著富集。在细胞水平,BMI 在脂肪组织的肌成纤维细胞、子宫的腺细胞等细胞中富集;PE 在脂肪组织的肌成纤维细胞、子宫的膜细胞等细胞中富集,子宫的平滑肌周细胞和卵巢的血管平滑肌细胞在 BMI 和 PE 中共享富集倍数最高34。
- 疾病生理层面的 SNP 遗传力富集分析:利用 GSA-MiXeR 方法,研究人员确定了 BMI 的 96 个富集基因集和 PE 的 2 个富集基因集,并发现了 24 个 BMI 和 PE 之间共享的富集基因。此外,通过转录组全关联研究(Transcriptome-Wide Association Study,TWAS),还鉴定出 RABEP2 是 BMI 和 PE 共享的新基因,在血液中富集56。
- BMI 和 PE 之间的因果推断:双向 MR 分析表明,BMI 对 PE 有因果效应,即较高的 BMI 会增加 PE 的风险。中介 MR 分析发现,收缩压(Systolic Blood Pressure,SBP)和舒张压(Diastolic Blood Pressure,DBP)在 BMI 对 PE 的影响中起中介作用。反向 MR 分析则发现,PE 可能会降低高 BMI 的风险,但血压似乎不会介导 PE 对 BMI 风险的影响789。
研究结论和讨论部分指出,该研究首次全面地探究了 BMI 和 PE 之间的共享遗传结构,确定了约 1.1k 个共享遗传变异,发现 16 号染色体上的特定区域是关键的局部遗传关联位点。研究还揭示了内皮功能障碍是连接 BMI 和 PE 的核心机制,RABEP2 是新的共享风险基因。此外,研究明确了血压在 BMI 影响 PE 过程中的重要中介作用,以及 BMI 和 PE 之间可能存在双向因果关系。不过,该研究也存在一些局限性,如样本重叠、研究对象局限于欧洲血统人群、缺乏共享 SNP、缺少个体水平数据以及 PE 数据集统计效力不足等。尽管如此,这项研究为深入理解 BMI 和 PE 的共病机制提供了新的视角,有助于进一步探究它们的发病机制,为未来的研究奠定了理论基础,有望推动孕期健康领域的研究进展,为预防和治疗子痫前期等相关疾病提供新的思路和方向。