Wieloetniczne badanie genomu odblokowuje nowe powiązania genetyczne z warunkami zdrowotnymi

Stan zdrowia człowieka można określić na podstawie poziomu krążących metabolitów. Chociaż ważne jest zrozumienie architektury genetycznej tych metabolitów, do tej pory nie są one dobrze poznane. Biorąc pod uwagę tę lukę badawczą, ostatnie badanie Nature Communications skupiło się na przeprowadzeniu analizy sekwencjonowania całego genomu krążących ludzkich metabolitów w populacji wieloetnicznej. Krążące metabolity są dziedziczne i odgrywają istotną rolę w wynikach zdrowotnych. Kilka zaburzeń genetycznych rozregulowuje poziomy metabolitów we krwi i tkankach, prowadząc do różnych złożonych chorób. Niedawno naukowcy skupili się na profilowaniu ludzkich metabolitów w celu oceny skutków choroby. Większość badań genetycznych opartych na ludzkim metabolomie opiera się na populacjach europejskich, jednak tylko kilka z nich uwzględnia populacje Afroamerykanów i Latynosów. Ważne jest, aby uwzględnić zróżnicowaną etnicznie populację, ponieważ może to prowadzić do większych odkryć genetycznych związanych z różnymi chorobami. Mimo że większość badań koncentrowała się na chromosomach autosomalnych, istotne jest zbadanie chromosomów X, a także lepsze zrozumienie architektury genetycznej metabolitów. W obecnym badaniu przeprowadzono sekwencjonowanie całego genomu (WGS) w celu wykrycia loci genetycznych związanych z 1666 krążącymi metabolitami w populacji wieloetnicznej. Łącznie przeanalizowano 15 660 619 powszechnych, rzadkich i rzadkich wariantów należących do chromosomów autosomalnych i chromosomu X powiązanych z krążącymi metabolitami u 11 840 uczestników. Uczestnicy należeli do grup etnicznych Afroamerykanów (AA), Europejczyków (EA) i Latynosów (HIS), którzy uczestniczyli w badaniach Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC), Framingham Heart Study (FHS), Hispanic Community Health Study/Study of Latinos (HCHS/SOL), Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis (MESA) i Cardiovascular Health Study (CHS). Wszyscy uczestnicy byli w wieku około 57 lat, a 57% kohorty stanowiły kobiety. Do analizy replikacyjnej uzyskano niezależnych uczestników z badań Jackson Heart Study (JHS), FHS, TwinsUK i Women's Health Initiative (WHI), które obejmowały AA i osoby pochodzenia europejskiego. Do analizy replikacyjnej wykorzystano łącznie 18 085 osób. Korzystając z WGS, wykryto łącznie 75 nowych replikowanych asocjacji metabolitów z locus genetycznymi. Wśród nich 22 asocjacje były spowodowane wariantami niesynonimicznymi. Analizę rzadkich wariantów skoncentrowaną na genach przeprowadzono dla podzbioru metabolitów, identyfikując 126 par gen-metabolit. Odkrycie to wskazało na powiązania między 45 metabolitami i 105 genami. Randomizacja mendlowska wykazała łącznie 13 metabolitów związanych z ryzykiem wystąpienia 12 fenotypów, takich jak zwyrodnienie plamki żółtej i cukrzyca typu 2. Ponadto 16 metabolitów było powiązanych z 29 białkowymi loci cech ilościowych (pQTL). W przeciwieństwie do poprzednich badań, niniejsze badanie wykazało współczesne podejście do badania międzyplatformowych zharmonizowanych poziomów metabolitów w połączonych próbkach. Podejście to poprawiło wydajność obliczeniową. Nowe podejście było w stanie odtworzyć setki znanych loci metabolitów, kontrolować inflację genomową i umożliwiło identyfikację nowych genów poprzez analizy rzadkich wariantów. Ponadto w badaniu podkreślono korzyści płynące ze wspólnych analiz, szczególnie w przypadku dużych zbiorów danych genomowych. Autorzy twierdzą, że to badanie jest pierwszym, które ustanowiło asocjację genetyczną metabolitów przy użyciu populacji wieloetnicznych. Dostarczono tutaj dodatkowych informacji związanych ze ścieżkami biologicznymi, które zostały odkryte poprzez zbadanie efektów interakcji między metabolitami i białkami. Chociaż analiza próbek zbiorczych jest wydajna obliczeniowo, test zestawu wariantów może być intensywny i kosztowny w przypadku analizy całego genomu. W obecnym badaniu początkowo przeprowadzono analizy rzadkich wariantów skoncentrowane na genach wśród 230 metabolitów, które wykazały znaczące wspólne warianty. Metabolity te wykazywały stosunkowo wysoką odziedziczalność, którą wykorzystano do zbadania wpływu rzadkich wariantów na te metabolity. Wszechstronne podejścia analityczne, takie jak analiza kolokalizacji i ścieżek, zostały wykorzystane do określenia możliwych mechanizmów związanych z replikowanymi nowymi odkryciami. Za pomocą analiz kolokalizacji zidentyfikowano łącznie 18 unikalnych loci. Analiza ta doprowadziła do wykrycia nowego replikowanego wariantu kolokalizowanego z eQTL dla 26 unikalnych genów w tkankach Genotype-Tissue Expression (GTEx), wskazując biologicznie prawdopodobne geny. Na przykład stwierdzono, że introniczny wariant SLC22A1 w miejscu splicingu jest związany ze zwiększonym poziomem metabolitu metabolizmu lizyny - glutarylokarnityny (C5). Podobnie stwierdzono, że replikowany intronowy wariant ELL rs8109573 kolokalizuje ze zmniejszoną ekspresją ISYNA1 w jajnikach. W kontekście szlaków biologicznych zaobserwowano funkcję acylokarnityn w odniesieniu do krzepnięcia. Jest to pierwszy dowód genetyczny łączący metabolity z krzepnięciem krwi. Analizy MR pomogły wykryć dwukierunkowe powiązania między białkami i metabolitami.

Według badań diety roślinne mogą odgrywać znaczącą rolę w zmniejszaniu zablokowanych tętnic

Dieta wegetariańska i wegańska wiąże się z niższym poziomem cholesterolu i tłuszczów we krwi, wynika z analizy wszystkich dowodów z randomizowanych badań opublikowanych od 1982 roku. Autorzy badania, które zostało opublikowane w European Heart Journal dzisiaj (czwartek), twierdzą, że oznacza to, że diety roślinne mogą odgrywać znaczącą rolę w zmniejszaniu zatkanych tętnic, obniżając tym samym ryzyko chorób serca i naczyń krwionośnych, takich jak udar i zawał serca. Naukowcy przyjrzeli się 30 randomizowanym badaniom z udziałem łącznie 2372 uczestników, opublikowanym w latach 1982-2022, które określiły ilościowo wpływ diety wegetariańskiej lub wegańskiej w porównaniu z dietami wszystkożernymi na poziomy wszystkich rodzajów cholesterolu (cholesterolu całkowitego), cholesterolu lipoprotein o niskiej gęstości (cholesterolu LDL, często znany jako "zły" cholesterol), trójglicerydów (rodzaj tłuszczu lub "lipidu" występującego we krwi) i apoliproteiny B (apoB - białko, które pomaga przenosić tłuszcz i cholesterol we krwi i jest dobrym wskaźnikiem całkowitej ilości złych tłuszczów i cholesterolu w organizmie). Chociaż wcześniejsze metaanalizy badały tę kwestię, żadna z nich nie została opublikowana od 2017 r., żadna nie uwzględniała wpływu kontynentu, wieku, wskaźnika masy ciała i stanu zdrowia, a żadna nie analizowała konkretnie wpływu diety na stężenie apoB. Profesor Ruth Frikke-Schmidt, główny lekarz w Rigshospitalet w Kopenhadze w Danii, która przeprowadziła badanie wraz ze studentką medycyny Caroline Amalie Koch i dr Emilie Westerlin Kjeldsen, również z Rigshospitalet, powiedziała: "Stwierdziliśmy, że diety wegetariańskie i wegańskie wiązały się z 14% redukcją wszystkich lipoprotein zatykających tętnice, na co wskazuje apoliproteina B. Odpowiada to jednej trzeciej efektu przyjmowania leków obniżających poziom cholesterolu, takich jak statyny, i skutkowałoby 7% redukcją ryzyka chorób sercowo-naczyniowych u kogoś, kto utrzymywał dietę roślinną przez pięć lat. Leczenie statynami jest lepsze niż dieta roślinna w obniżaniu poziomu tłuszczów i cholesterolu. Jednak jeden schemat nie wyklucza drugiego, a połączenie statyn z dietą roślinną może mieć efekt synergistyczny, co skutkuje jeszcze większym korzystnym efektem. "Jeśli ludzie zaczną stosować dietę wegetariańską lub wegańską od najmłodszych lat, potencjał zmniejszenia ryzyka chorób sercowo-naczyniowych spowodowanych zablokowanymi tętnicami jest znaczny. Co ważne, znaleźliśmy podobne wyniki na różnych kontynentach, w różnym wieku, w różnych zakresach wskaźnika masy ciała i wśród osób w różnym stanie zdrowia". Uczestnicy 30 badań zostali losowo przydzieleni do stosowania diety wegetariańskiej lub wegańskiej albo do kontynuowania diety wszystkożernej (obejmującej mięso i produkty mleczne). Czas trwania diety wahał się od dziesięciu dni do pięciu lat, ze średnią wynoszącą 29 tygodni. W porównaniu z osobami stosującymi dietę wszystkożerną, osoby stosujące dietę roślinną doświadczyły średniego obniżenia poziomu cholesterolu całkowitego o 7% w stosunku do poziomów zmierzonych na początku badań, obniżenia poziomu cholesterolu LDL o 10% i obniżenia poziomu apoB o 14%. Zaobserwowaliśmy znaczące efekty zarówno w przypadku diety wegetariańskiej, jak i wegańskiej oraz u osób o wadze od normalnej do otyłej". Profesor Ruth Frikke-Schmidt, główny lekarz w Rigshospitalet w Kopenhadze, Dania Każdego roku na całym świecie ponad 18 milionów ludzi umiera z powodu chorób sercowo-naczyniowych (CVD), co czyni je główną przyczyną zgonów. Agenda Zrównoważonego Rozwoju ONZ stanowi, że przedwczesne zgony z powodu chorób niezakaźnych, takich jak CVD, powinny zostać zmniejszone o jedną trzecią do 2030 roku. Ponadto coraz większą uwagę zwraca się na wpływ tego, co jemy, na środowisko. "Ostatnie przeglądy systematyczne wykazały, że jeśli populacje krajów o wysokim dochodzie przejdą na dietę roślinną, może to zmniejszyć emisję netto gazów cieplarnianych o 35% do 49%. Nasze badanie dostarcza solidnych dowodów na to, że diety oparte na roślinach są dobre dla naszego zdrowia dla osób o różnym wzroście, wieku i stanie zdrowia" - powiedział profesor Frikke-Schmidt. "Co więcej, populacje na całym świecie starzeją się, a w konsekwencji rosną koszty leczenia chorób związanych z wiekiem, takich jak miażdżycowa choroba sercowo-naczyniowa. Diety roślinne są kluczowym narzędziem do zmiany produkcji żywności na bardziej zrównoważoną środowiskowo, przy jednoczesnym zmniejszeniu obciążenia chorobami układu krążenia. Powinniśmy jeść zróżnicowaną, bogatą w rośliny dietę, ale nie za dużo, i gasić pragnienie wodą". Metaanaliza przeprowadzona przez prof. Frikke-Schmidt i jej współpracowników nie mogła ocenić potencjalnych korzyści diet, które bezpośrednio porównują diety rybne z dietami wszystkożernymi ze względu na brak takich badań w literaturze naukowej. "Jednak dieta śródziemnomorska jest bogata w pokarmy roślinne i ryby i jest dobrze ugruntowana jako korzystna w wytycznych dietetycznych" - powiedziała. Profesor Kevin Maki z Indiana University School of Public Health Bloomington i Midwest Biomedical Research, USA, oraz profesor Carol Kirkpatrick z Midwest Biomedical Research i Idaho State University, USA, którzy nie byli zaangażowani w badania, komentują w towarzyszącym artykule redakcyjnym: "Wyniki zgłoszone przez Kocha i wsp. dodają do zbioru dowodów wspierających korzystny wpływ zdrowych wegańskich i wegetariańskich wzorców żywieniowych na krążące poziomy LDL-C [cholesterolu LDL] i aterogennych lipoprotein, co powinno zmniejszyć ryzyko ASCVD [miażdżycowej CVD]. Chociaż nie jest konieczne całkowite pomijanie pokarmów takich jak mięso, drób i ryby / owoce morza, aby przestrzegać zalecanego schematu żywieniowego, zmniejszenie spożycia takich pokarmów jest rozsądną opcją dla tych, którzy wolą to zrobić ". Mocną stroną badania jest to, że według wiedzy autorów jest to największy systematyczny przegląd tematu i pierwszy, który obejmuje apoB. Ograniczenia obejmują jednak fakt, że poszczególne randomizowane badania kontrolowane były stosunkowo małe, czas trwania diety uczestników był krótszy niż rok w wielu badaniach i niemożliwe było zaślepienie uczestników na to, na jakiej diecie zostali umieszczeni, co mogło wpłynąć na ich inne zachowania, które mogą wpływać na poziom cholesterolu i tłuszczu. Naukowcy i autorzy artykułu redakcyjnego twierdzą, że potrzebne są dalsze, większe badania o dłuższym czasie trwania, obejmujące apoB i inne biomarkery stanów takich jak stan zapalny i insulinooporność.