睡眠与衰老的隐秘关联:孟德尔随机化研究揭示关键线索

【字体: 时间:2025年03月04日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为探究睡眠特征与表观遗传年龄加速(EAA)因果关系,研究发现二者相互影响,或为抗衰及相关疾病干预提供方向。

  睡眠,看似平常,却与我们的健康息息相关。随着年龄增长,许多人会发现睡眠质量大不如前,而这仅仅是睡眠问题的冰山一角。据统计,约一半的 65 岁及以上老人存在睡眠障碍(Sleep Disorders,SDs) 。与此同时,不同人即便实际年龄相同,身体状态却差异明显,这背后涉及到生物年龄的概念。表观遗传时钟(Epigenetic clocks)基于 DNA 甲基化(DNA methylation,DNAm)分析特定的胞嘧啶 - 磷酸 - 鸟嘌呤(Cytosine-phospho-Guanine,CpG)位点来预测人类年龄,是目前评估生物衰老的重要指标。但睡眠与表观遗传衰老之间的关系,一直以来都扑朔迷离,究竟是睡眠影响衰老进程,还是衰老导致睡眠问题,亦或是二者相互作用?这一谜题吸引着众多科研人员深入探索。
为了解开这个谜团,广州中医药大学第二临床医学院等机构的研究人员开展了一项关于睡眠特征与表观遗传年龄加速(Epigenetic age acceleration,EAA)因果关系的研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员运用了孟德尔随机化(Mendelian randomization,MR)分析这一强大的遗传流行病学方法,结合全基因组关联研究(Genome-wide association study,GWAS)数据,对二者关系进行深度剖析。研究数据来源于英国生物银行(UK Biobank,UKB)、23andMe 和 Finngen 等,涉及众多参与者,确保了研究的可靠性。

在研究方法上,研究人员首先获取了 13 种睡眠相关特征的 GWAS 数据,包括自我报告的睡眠时长、失眠等,以及通过加速度计测量的客观睡眠特征数据。同时,选取了 HannumAge、内在表观遗传年龄加速(Intrinsic epigenetic age acceleration,IEAA)、PhenoAge 和 GrimAge 这 4 种表观遗传年龄测量指标的 GWAS 数据。接着,精心挑选满足 MR 分析核心假设的遗传工具变量(Instrumental variables,IVs),并通过严格的质量控制步骤,确保基因 IVs 的高质量。之后,运用逆方差加权(Inverse variance weighted,IVW)、MR-Egger、加权中位数(Weighted median,WM)等多种统计模型,全面评估睡眠特征与 EAA 之间的因果关系,还进行了敏感性评估,保障研究结果的准确性。

在研究结果部分,首先是遗传工具选择。研究从汇总的 GWAS 数据中筛选出单核苷酸多态性(Single nucleotide polymorphism,SNP)作为遗传工具变量,F 统计量显示所选 IVs 的效力强劲。

然后是基于 MR 分析的效应估计。自我报告的失眠与 GrimAge 加速显著正相关,即失眠可能通过 GrimAge 时钟加速衰老进程;加速度计测量的睡眠效率和夜间睡眠次数分别与 HannumAge 和 IEAA 呈正相关。反向 MR 分析发现,GrimAge 加速会导致白天嗜睡,PhenoAge 时钟加速能微弱减少白天打盹和嗜睡,还会改变短睡眠时长,IEAA 对加速度计测量的 L5 时间有微弱影响。值得注意的是,GrimAge 与失眠存在双向关联,GrimAge 加速可微弱减轻自我报告的失眠,而失眠又会加速 GrimAge。

最后是敏感性分析。根据 Cochran’s Q 检验,部分分析存在异质性,研究采用随机效应模型处理。除了因水平多效性舍弃白天嗜睡与 IEAA 的关联外,未发现其他水平多效性的证据。

在讨论部分,研究首次探索了睡眠特征与 EAA 的双向因果关系,发现部分睡眠特征与特定表观遗传变化存在因果关联。这表明早期干预睡眠障碍可能成为延缓衰老和预防年龄相关疾病的关键突破点。炎症机制可能是失眠与 GrimAge 之间的重要联系,睡眠障碍会引发炎症反应,影响相关信号通路,进而影响衰老进程。同时,失眠症状还可能通过免疫因素加速生物衰老,如影响 T 细胞状态等。虽然睡眠时长在本研究中未显示与时钟的相关性,但其他研究表明其对健康和衰老至关重要。反向 MR 分析结果虽弱,但 EAA 在睡眠相关疾病预测和推断方面仍有潜在价值。

这项研究具有诸多优势,数据量大,综合分析了 13 种睡眠特征与 4 种表观遗传时钟的关系;引入加速度计测量数据,增强了结果可靠性;仅使用欧洲血统的 GWAS 数据,避免了潜在的人群分层偏差;EAA 为研究衰老和相关疾病提供了新视角。然而,研究也存在局限性,4 种 EAA 与睡眠特征的关联不一致,可能与它们的构建差异有关;研究结果的普遍适用性有待验证;睡眠缺失的观察率较低;MR 方法在研究表观遗传衰老时存在一定限制。

总体而言,该研究为睡眠与衰老之间的关系提供了新的见解,未来还需更多独立样本研究加以验证,有望为改善睡眠、延缓衰老和预防相关疾病开辟新的方向。
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