????????今天給大家?guī)淼氖?019年12月發(fā)表在Clin Epigenetics （5.496）雜志上的文章“Effect of tobacco smoking on the epigenetic age of human respiratory organs ”撑刺。在這篇文章中，作者使用表觀遺傳時鐘的方法研究吸煙對頰細胞握玛、氣管細胞够傍、食道組織和肺組織的影響。同時還研究了戒煙與性別對吸煙引起衰老的影響挠铲。
Effect of tobacco smoking on the epigenetic age of human respiratory organs吸煙對人體呼吸器官表觀遺傳年齡的影響
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一.研究背景
吸煙會導致多種基因表達和表觀遺傳改變冕屯，加速器官衰老，并導致多種疾卜髌弧安聘；而戒煙后可以有效逆轉這些變化。以前研究表明，吸煙調節(jié)了18個與年齡相關的基因搞挣；同時吸煙引起自噬損傷带迟，加速肺衰老；與未吸煙者相比囱桨，吸煙者在多個肺癌相關基因座中DNA甲基化降低
表觀遺傳時鐘（epigenetic clock）基于51種不同的組織和細胞類型開發(fā)仓犬，用于預測身體衰老情況。此前有被用于飲食舍肠、肥胖搀继、唐氏綜合癥、骨關節(jié)炎翠语、阿爾茨海默氏病和帕金森氏病等疾病的分析叽躯。網址：https://dnamage.genetics.ucla.edu
二.分析流程
三.結果解讀
1.通過DNA甲基化測量呼吸系統(tǒng)的表觀遺傳年齡
圖1：展示4種組織的實際年齡與表觀遺傳年齡之間的關系。但由于氣管細胞的非吸煙者數(shù)量少肌括，因此点骑，作者比較了非吸煙者與所有樣本，發(fā)現(xiàn)吸煙者在氣管細胞管和肺組織的表觀遺傳年齡要大于實際年齡谍夭。其中虛線為表觀遺傳年齡等于實際年齡黑滴，藍色線為非吸煙者兩者的回歸線，黑實線為吸煙者和非吸煙者的回歸線
圖1. 吸煙者與非吸煙者實際年齡與表觀遺傳年齡比較
2.吸煙會加速氣管細胞和肺組織的衰老
作者通過兩種方法展示吸煙與非吸煙者遺傳年齡的差異：AccelerationDiff=表觀遺傳年齡-實際年齡紧索；AccelerationResidual為在所有人群回歸曲線中遺傳年齡導致的殘差袁辈。（正值代表器官老化）
圖2A-C展示頰細胞、圖2D-F展示氣管細胞珠漂、圖G-I展示食管組織和圖J-L展示肺組織的吸煙者和非吸煙者實際年齡晚缩、AccelerationDiff和AccelerationResidual，發(fā)現(xiàn)AccelerationDiff和AccelerationResidual趨勢相同媳危，同時氣管細胞荞彼、食道組織和肺組織中，吸煙者的表觀遺傳年齡增加比不吸煙者快待笑。
圖2. 四種組織的AccelerationDiff和AccelerationResidual
3.戒煙可減輕氣管細胞的表觀遺傳衰老鸣皂，但不能緩解肺組織
圖3AB：計算戒煙者的氣管細胞管組織（圖3A）和肺組織（圖3B）的AccelerationDiff，發(fā)現(xiàn)戒煙后氣管細胞管組織AccelerationDiff低滋觉，而肺組織AccelerationDiff高签夭。
圖3C：把戒煙者和不吸煙人群合并為現(xiàn)在不吸煙者群體（在圖中為藍色實線）與所有人（黑色實線）進行比較齐邦。
圖3DEF：比較現(xiàn)在不吸煙者群體和吸煙者群體的年齡椎侠、AccelerationDiff和AccelerationResidual，發(fā)現(xiàn)年齡沒有顯著差異措拇，而AccelerationDiff和AccelerationResidual有顯著差異我纪，且吸煙者衰老率高。
圖3. 戒煙后肺組織與氣管細胞管組織的甲基化水平
4.戒煙可恢復氣管細胞的甲基化水平，但不能恢復肺組織的甲基化水平
作者首先隨機選擇非吸煙者和吸煙者各4個樣本浅悉，并基于表觀遺傳時鐘的CpG進行差異分析趟据，通過設定p <0.05（氣管細胞管組織）和p <0.01（肺組織）得到差異表達位點，然后再導入戒煙者這些位點的甲基化表達狀況术健。發(fā)現(xiàn)在氣管細胞管組織中汹碱，戒煙者的甲基化狀態(tài)更接近非吸煙者的水平；而肺組織中荞估，更趨向吸煙者的水平咳促。作者對這些位點進行GO注釋，發(fā)現(xiàn)在細胞衰老和凋亡勘伺、代謝過程的調節(jié)跪腹、組織發(fā)育和阿爾茨海默氏病中富集。因此飞醉，作者認為戒煙可恢復氣管細胞的甲基化水平冲茸，但不能恢復肺組織的甲基化水平。
圖4. 非吸煙者缅帘、吸煙者和戒煙者差異位點的甲基化水平
5.性別對吸煙引起的表觀遺傳年齡加速沒有影響
圖5AB：對男性和女性氣管細胞管組織進行AccelerationDiff分析轴术，發(fā)現(xiàn)結果類似均是吸煙者的衰老率高
圖5CD：對男性和女性肺組織進行AccelerationDiff分析，發(fā)現(xiàn)結果類似股毫，在女性中差異不明顯
圖5E：進行肺組織衰老情況進行薈萃分析膳音，發(fā)現(xiàn)男女吸煙者肺組織衰老速度差別不大
圖5. 性別對吸煙引起的表觀遺傳的影響
小結
作者收集非吸煙者，吸煙者和戒煙者的頰細胞铃诬、氣管細胞祭陷、食道組織和肺組織的甲基化數(shù)據(jù)，使用“epigenetic clock” 表觀遺傳時鐘的方法量化在表觀遺傳中四種器官老化的進程趣席，發(fā)現(xiàn)：吸煙使氣管細胞和肺組織的表觀遺傳年齡升高兵志；（2）停止吸煙后，氣管細胞中表觀遺傳的年齡逐漸恢復到不吸煙者的水平宣肚，而肺組織不恢復想罕；（3）氣管細胞和肺組織的表觀遺傳年齡增速沒有性別差異。
