肥胖遗传亚型揭示脂肪量与心脏代谢共患病解偶联机制Genetic subtyping of obesity reveals biological insights into the uncoupling of adiposity from its cardiometabolic comorbidities | Nature Medicine

心脑血管 / 来源:www.nature.com英国 - 英文2025-09-15 01:53:57 - 阅读时长4分钟 - 1587字
该研究利用45.2万英国生物样本库参与者数据,发现266个基因变体可将脂肪量增加与心脏代谢风险解偶联,构建的遗传风险评分显示携带这些变体者虽肥胖风险高但心血管代谢疾病风险更低,并通过蛋白质组学揭示不同亚型的分子机制,为肥胖精准分型和个性化治疗提供新方向。
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肥胖遗传亚型揭示脂肪量与心脏代谢共患病解偶联机制

肥胖是一种复杂的异质性疾病,无法通过单一脂肪量特征描述。我们通过分析英国生物样本库452,768名参与者的个体水平数据,发现205个基因位点上的266个变异体,这些变体同时关联脂肪量增加和心脏代谢风险降低。基于这些变异构建的遗传风险评分(GRSuncoupling)显示:相比基于体脂百分比的评分(GRSBFP),该评分虽预示更高肥胖风险,但与低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、缺血性心脏病等风险显著负相关。通过整合蛋白质组学和基因功能分析,我们发现这266个变体可形成8种遗传亚型,各亚型呈现不同的风险特征和分子通路特征。

结果

全基因组筛查发现266个脂肪量增加但代谢保护效应变异

我们通过组合24种双性状(脂肪量与心脏代谢指标差值)进行全基因组分析,发现266个独立变异(P<5×10-10),其中139个为新发现。这些变异形成的遗传风险评分(GRSuncoupling)与更高体脂百分比(BFP)相关,但同时显示更优脂肪分布特征:内脏脂肪/腹部皮下脂肪(VAT:ASAT)比值降低15%,躯干脂肪/臀部脂肪(GFAT)比值下降20%,肝脏脂肪含量减少。与GRSBFP相比,该评分在女性中更显著改善脂肪分布(腰臀比降低0.08 SD)。

GRSuncoupling的保护效应及局限性

表型全关联分析(PheWAS)显示,该评分每增加10个等位基因,可使冠心病风险降低4%(OR=0.96),2型糖尿病风险下降3%(OR=0.97)。但同时也导致蜂窝组织炎(OR=1.05)、膝关节炎(OR=1.06)等体重相关疾病风险升高,提示虽心脏代谢风险降低,但机械负荷效应持续存在。在3,457名丹麦儿童中的验证显示,该评分与更低的胰岛素抵抗(HOMA-IR降低0.12 SD)和更低甘油三酯水平相关。

8种遗传亚型揭示不同分子机制

通过NAvMix聚类分析,我们定义了8种遗传亚型:

  1. GRS4:增强脂肪分布(腰臀比降低0.15 SD),改善血脂(LDL-C降低4.2 mg/dL)和血糖控制(HbA1c下降0.06%)
  2. GRS7:主要影响甘油三酯(降低5.1 mg/dL)和高密度脂蛋白(HDL-C增加1.2 mg/dL)
  3. GRS8:独特地降低肝脏脂肪含量(0.32 SD)但增加总体脂肪量(BMI升高0.25 SD)

基因富集分析显示,这些变异体主要富集于脂肪组织(DEPICT P=7×10-7)、心血管(P=1.4×10-5)和肌肉骨骼系统(P=2.5×10-5)相关通路,包括胰岛素信号传导(FDR=0.003)、血管发育(P=0.001)和昼夜节律(P=0.008)等新发现机制。

蛋白质组学揭示不同肥胖表型特征

蛋白质组分析发现:

  • 85%重叠蛋白(如瘦素、脂肪酸结合蛋白4)反映脂肪量驱动效应
  • 32个相反效应蛋白揭示健康驱动机制:
  • LDL受体水平降低12%(反映更优脂蛋白清除)
  • SHBG增加0.15 SD(改善胰岛素敏感性)
  • 骨形态发生蛋白(MSTN)减少0.18 SD(促进肌肉质量维持)

这些发现通过UK Biobank(30,271人)、ARIC研究(15,792人)和BioMe生物样本库(50,000人)的多中心数据得到验证。

讨论

本研究首次通过连续性解偶联表型分析,将已知解偶联位点数量扩大两倍以上。发现的8种遗传亚型提供了新的生物学见解:

  1. 亚型7的RSPO3基因变异通过促进皮下脂肪扩张降低心血管风险
  2. 亚型3的CSK基因变异通过促进褐色脂肪组织功能降低血压
  3. 亚型8的PPARG变异同时促进脂肪扩展和肝脏葡萄糖调控

尽管存在仅在欧洲人群验证的局限性,但该研究为肥胖的精准分型提供了遗传学基础。遗传风险评分在儿童期即可区分代谢风险,这提示早期干预的可能性。未来需进一步探索这些亚型在不同人群中的适用性及治疗指导价值。

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