肥胖中脂联素相关的血管和心脏益处:是否存在表观遗传调控机制的作用?

Adiponectin Related Vascular and Cardiac Benefits in Obesity: Is There a Role for an Epigenetically Regulated Mechanism?

作者信息Rosaria Anna Fontanella, Lucia Scisciola, Maria Rosaria Rizzo, Surina Surina, Celestino Sardu, Raffaele Marfella, Giuseppe Paolisso, Michelangela Barbieri
PMID34869683
发布时间2021-11-19
DOI10.3389/fcvm.2021.768026

实验完整度

该研究为观察性关联研究,包含人体样本的甲基化、miRNA及影像学检测,但缺乏功能验证或机制干预实验。

主要模型

健康受试者外周血白细胞 356名健康受试者队列

重点核对

受试者肥胖状态(BMI≥30 kg/m2) DNA甲基化检测方法(焦磷酸测序) 血浆脂联素水平 体脂含量(生物电阻抗分析) 心血管参数(IMT、LVMI、MPI)

摘要

在肥胖中,包括组蛋白重塑、DNA甲基化和microRNA在内的多种表观遗传修饰可能累积,并决定促炎分子(脂肪因子)表达增加,进而可能诱导或加速心血管和代谢疾病的发生和发展。为了更清楚地阐明脂肪因子调节炎症反应所基于的潜在表观遗传机制,本研究采用定量焦磷酸测序分析,对356名健康受试者外周血白细胞中IL-6和NF-kB基因启动子区域的DNA甲基化谱及血浆miRNA-21水平进行了评估,并与其血浆脂联素水平、体脂含量和原发性促炎标志物进行了相关性分析。此外,还进行了DNA甲基化谱和miRNA-21血浆水平与内膜-中膜厚度(IMT,早期动脉粥样硬化的替代指标)、左心室质量(LVM)、左心室射血分数(LVEF)和心脏性能指数(MPI)的相关性分析,以评估其在心血管结局方面的任何潜在临床意义。研究结果证实了表观遗传学在肥胖相关心血管并发症中的作用,并首次支持血浆miRNA-21以及有核血细胞中IL-6和NF-kB DNA甲基化改变作为预测肥胖心血管风险的潜在生物标志物的作用。此外,我们的研究结果显示了脂联素在防止肥胖受试者中脂肪组织含量增加所诱导的表观遗传修饰方面的作用,为脂联素的抗炎特性和心血管益处提供了新的额外机制证据。肥胖相关血细胞表观遗传修饰的确切机制,以及类似的表观遗传改变是否反映脂肪和心肌组织的修饰,有待未来实验进一步研究。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
脂联素是否通过表观遗传机制(如DNA甲基化和miRNA)发挥抗炎作用,从而带来心血管益处?
核心机制
脂联素可能通过影响IL-6和NF-kB基因启动子区域的DNA甲基化水平,以及调节血浆miRNA-21水平,来抑制炎症反应,从而发挥心脏保护作用。
主要证据
在356名健康受试者中发现,肥胖者IL-6和NF-kB启动子甲基化水平降低,且与脂联素水平正相关;miRNA-21与脂联素负相关,并与炎症标志物及心血管参数(IMT、MPI)相关。
研究意义
本研究首次提出血浆miRNA-21和IL-6/NF-kB DNA甲基化改变可作为预测肥胖心血管风险的潜在生物标志物,并为脂联素的抗炎和心血管益处提供了新的表观遗传机制证据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

受试者招募与分组

比较肥胖与非肥胖受试者的表观遗传和心血管参数差异。

招募356名健康受试者,根据BMI分为肥胖组和非肥胖组,收集临床和生化数据。

2

临床和人体测量评估

获取受试者的体脂含量和心血管相关指标。

进行人体测量(BMI、腰围等)、生物电阻抗分析(BIA)评估体脂;超声测量颈动脉IMT;超声心动图评估LVM、LVEF和MPI。

3

实验室检测

测量炎症标志物和脂联素水平。

使用ELISA试剂盒检测血浆脂联素、IL-6和TNF-α水平;测量空腹血糖、血脂等。

4

DNA甲基化分析

检测外周血白细胞中IL-6和NF-kB基因启动子区域的甲基化水平。

提取DNA,进行亚硫酸氢盐转化,然后使用焦磷酸测序分析特定CpG位点的甲基化百分比。

5

miRNA检测

测量血浆中miRNA-21的水平。

提取总RNA,逆转录,使用实时定量PCR检测miRNA-21表达。

6

统计分析

分析表观遗传标志物与临床参数的相关性及独立预测因素。

使用ANOVA比较组间差异,Pearson/Spearman相关分析,多元线性回归分析。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

验证样本或模型特征
验证表观遗传修饰
评估心血管指标

产品清单

实验环节名称品牌货号
人脂联素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-H6122
人IL-6 ELISA试剂盒Diaclone950.030.192
TNF-α ELISA试剂盒Diaclone950.090.192
QIAamp DNA血液迷你试剂盒Qiagen51104
EZ DNA甲基化试剂盒Zymo ResearchD5001
PyroMark PCR试剂盒Qiagen978703
PyroMark Q48高级CpG试剂Qiagen974022
PyroMark Q48自动制备仪Qiagen--
miReasy迷你试剂盒Qiagen217004
QIAexpert分光光度计Qiagen1038703
TaqMan MicroRNA逆转录试剂盒Applied Biosystems4366597
Rotor-Gene Q实时荧光定量PCR仪QiagenR0515102
PrimeTime基因表达预混液IDT1055772
hsa-miR21-5p引物Applied Biosystems4440887
U6 snRNA引物Applied Biosystems4427975
Ficoll-Paque PLUS密度梯度分离液GE Healthcare--
PHILIPS iE33超声系统Philips--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
受试者招募
纳入标准:健康;排除标准:NYHA III-IV级、皮质类固醇治疗、抗肿瘤治疗等;样本量:356
阅读提示:Methods: Subjects' Enrolment
人体测量
BMI计算;腰围测量位置;血压测量方法
阅读提示:Methods: Anthropometric and Bioelectrical Impedance Analysis Measures
生物电阻抗分析
设备型号:BIA 101 BIVA;电极放置位置;受试者体位
阅读提示:Methods: Anthropometric and Bioelectrical Impedance Analysis Measures
IMT测量
超声设备:PHILIPS iE33;测量部位:颈总动脉、分叉、颈内动脉;测量方法
阅读提示:Methods: IMT of Carotid Artery
超声心动图
设备:Philips iE33;测量参数:LVM、LVEF、MPI;计算公式
阅读提示:Methods: Echocardiography
ELISA检测
试剂盒货号;血浆制备方法
阅读提示:Methods: Adiponectin and IL-6 and TNF-α ELISA Assay
DNA甲基化分析
DNA提取试剂盒;亚硫酸氢盐转化试剂盒;焦磷酸测序仪器;引物序列;PCR条件;重复次数
阅读提示:Methods: Methylation Analysis
miRNA检测
RNA提取试剂盒;逆转录试剂盒;qPCR仪器和试剂;内参基因
阅读提示:Methods: miRNA Detection