中华流行病学杂志  2015, Vol. 36 Issue (4): 299-303   PDF    
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2015.04.001
中华医学会主办。
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周斌, 李立明, 吕筠, 余灿清, 王胜锋, 逄增昌, 丛黎明, 董忠, 吴凡, 汪华, 吴先萍, 江国虹, 王晓节, 王滨有, 高文静, 曹卫华. 2014.
Li Liming, Lyu Jun, Yu Canqing, Wang Shengfeng, Pang Zengchang, Cong Liming, Dong Zhong, Wu Fan, Wang Hua, Wu Xianping, Jiang Guohong, Wang Xiaojie, Wang Binyou, Gao Wenjing, Cao Weihua. 2014.
中国9省(市)成年双生子体重指数遗传度估计
Heritability of body mass index on Chinese adult twins from nine provinces/cities in China
中华流行病学杂志, 2015, 36(4): 299-303
Chinese Journal of Epidemiology, 2015, 36(4): 299-303
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.issn.0254-6450.2015.04.001

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投稿日期:2014-10-08
中国9省(市)成年双生子体重指数遗传度估计
周斌1, 李立明1, 吕筠1, 余灿清1, 王胜锋1, 逄增昌2, 丛黎明3, 董忠4, 吴凡5, 汪华6, 吴先萍7, 江国虹8, 王晓节9, 王滨有10, 高文静1, 曹卫华1     
1. 100191 北京大学公共卫生学院流行病与卫生统计学系;
2. 青岛市疾病预防控制中心;
3. 浙江省疾病预防控制中心;
4. 北京市疾病预防控制中心;
5. 上海市疾病预防控制中心;
6. 江苏省疾病预防控制中心;
7. 四川省疾病预防控制中心;
8. 天津市疾病预防控制中心;
9. 青海省疾病预防控制中心;
10. 哈尔滨医科大学
摘要目的 探讨中国9省(市)成年双生子BMI遗传度情况。方法 收集中国双生子登记系统9省(市)成年双生子信息, 采用结构方程模型计算11 122对双生子BMI遗传度。结果研究对象中同卵双生子6 226对, 异卵双生子4 896对, 年龄范围25~85(39.0±10.8)岁。按地区分层, 男性BMI遗传度最高的是天津, 为67.8%(95%CI:50.1%~85.8%), 最低的是浙江, 为42.1%(95%CI:27.2%~60.9%);女性最高的是四川, 为56.2%(95%CI:47.5%~70.0%), 最低的是黑龙江, 为11.2%(95%CI:0~31.7%)。按性别分层, 相同地区的男性BMI遗传度均高于女性, 其中黑龙江男性和女性的遗传度差异最大, 分别为55.3%(95%CI:35.5%~80.0%)和11.2%(95%CI:0~31.7%), 而四川男性和女性的遗传度差异最小, 分别为61.5%(95%CI:40.7%~86.4%)和56.2%(95%CI:47.5%~70.0%)。结论 中国不同地区和不同性别人群BMI遗传度存在差别。
关键词双生子     体重指数     遗传度     成年人    
Heritability of body mass index on Chinese adult twins from nine provinces/cities in China
Zhou Bin1, Li Liming1, Lyu Jun1, Yu Canqing1, Wang Shengfeng1, Pang Zengchang1, Cong Liming2, Dong Zhong3, Wu Fan4, Wang Hua5, Wu Xianping6, Jiang Guohong7, Wang Xiaojie8, Wang Binyou9, Gao Wenjing10, Cao Weihua1     
1. Department of Epidemiology and Biostatistics, School of Public Health, Peking University, Beijing 100191, China;
2. Qingdao Center for Disease Control and Prevention, Shandong;
3. Zhejiang Provincial Center for Disease Control and Prevention;
4. Beijing Center for Disease Control and Prevention;
5. Shanghai Center for Disease Control and Prevention;
6. Jiangsu Provincial Center for Disease Control and Prevention;
7. Sichuan Provincial Center for Disease Control and Prevention;
8. Tianjin Center for Disease Control and Prevention;
9. Qinghai Provincial Center for Disease Control and Prevention;
10. Harbin Medical University
Abstract: Objective To explore the heritability of body mass index (BMI) in twins across different regions and genders in China. Methods A total of 11 122 adult twin pairs from the Chinese National Twin Registry were interviewed. A structural equation model was used to estimate the heritability of BMI. Methods This study included 6 226 monozygotic twin pairs and 4 896 dizygotic twin pairs, with the age range as 25-85 (39.0±10.8) years. Under stratified analysis by region, results showed that the highest and lowest rates on heritability of BMI in men were seen in Tianjin and Zhejiang, as 67.8%(95%CI:50.1%-85.8%) and 42.1%(95%CI:27.2%-60.9%), while in women were seen in Sichuan and Heilongjiang as 56.2% (95%CI:47.5%-70.0%) and 11.2% (95%CI:0.0%-31.7%), respectively. Results from the stratified analysis showed that, by gender, the heritability of BMI in men was higher than that in women from the same region. The biggest differences of heritability of BMI between men and women were seen in Heilongjiang as 55.3% (95%CI:35.5%-80.0%) and 11.2%(95%CI:0-31.7%), while the smallest differences were seen in Sichuan as 61.5%(95%CI:40.7%-86.4%) and 56.2%(95%CI:47.5%-70.0%), respectively. Conclusion The heritability of BMI across different regions and genders showed certain differences in the Chinese twins.
Key words: Twins     Body mass index     Heritability     Adult    

肥胖是遗传、环境及其之间的交互作用等所导 致的复杂性疾病[1]。诸多流行病学研究表明,肥胖 是高血压、冠心病、2 型糖尿病等疾病独立的危险因 素[2, 3]。WHO 2010 年报告显示,中国2008 年成年 (20 岁及以上)男性和女性的肥胖率分别达到4.7% 和7.7%,已成为中国严重的公共卫生问题[4, 5]。肥胖 的评价指标很多,其中BMI是评价肥胖最常用的指 标之一[6]

在遗传流行病学研究中,双生子由于独特的遗 传和环境条件,常用于分析各个表型遗传度。中国 双生子登记系统(the Chinese National Twin Registry,CNTR)始建于2001 年,截至2014 年6 月, 已有36 565 对双生子登记在册,是中国最大的双生 子登记系统[7]。既往研究中,BMI 遗传度研究对象 以白种人居多,中国人群相关研究较少,且相当一部 分为儿童青少年研究。同时,尽管已知BMI遗传度 会随着研究人群和性别的变化而改变,但其变化的 方向和程度尚未有统一结论。

本研究拟利用CNTR中9 省(市)(包括上海市、 浙江省、江苏省、四川省、青海省、山东省、天津市、北 京市和黑龙江省)≥25 岁成年双生子,探讨不同地 区和不同性别双生子BMI的遗传度。

对象与方法

1. 研究对象:选取CNTR 2011-2013 年建立的 双生子人群队列中所有≥25 岁的双生子,年龄为 25~85(39.0±10.8)岁,共11 122 对,其中同卵双生 子(Monozygotic twins,MZ)6 226 对,异卵双生子 (Dizygotic twins,DZ)4 896 对。本研究通过北京大 学生物医学伦理委员会伦理审查 (IRB00001052-11029)。所有研究对象均获得书面 知情同意。研究对象纳入标准:①年龄为≥25 岁的 双生子;②双生子成员均参加深入登记并获得身高 和体重信息。排除标准:①双生子任何一方患有严 重疾病、意识不清不能配合者或不愿配合者;②不能 签署知情同意者。

2. 研究方法:研究对象的身高和体重以自报的 方式获得,分别要求精确到1 cm和1 kg。为了验证 自报身高和体重的准确性,本项目组于2013 年对部 分自愿参与双生子由经过培训的工作人员对其身高 和体重进行测量。身高采用身高计进行测量,要求 测量2 次且如果前2 次测量相差超过1 cm则需进行 第3次测量,取最接近的2次测量值;体重采用体脂测 量仪进行测量。计算自报和测量身高与体重的相关 系数:身高(923 人)为0.900(0.885~0.914),体重 (925 人)为0.883(0.862~0.903)。BMI(kg/m2)通过 体重(kg)除以身高(m)的平方获得。双生子的卵型 鉴定采用问卷法。问卷法在中国双生子研究中是一 种准确度较高且可操作性强的卵型鉴定方法,其准确 性达到90.1%,适合大型流行病学人群研究[8]

3. 统计学分析:利用SPSS 20.0 软件进行描述 性统计分析和组内相关系数分析,利用OpenMx1.4 软件进行结构方程模型拟合分析。为比较各个地 区的BMI 情况,分别计算9 省(市)男性和女性的 BMI 均值以及超重率(24.0~27.9 kg/m2)和肥胖率 (≥28 kg/m2)[9]。模型拟合分析采用性别限制模型 (Sex-limitation model),与经典双生子模型相比可以 在模型中纳入异性别的DZ,可以提供更为准确的遗 传度估计[10]。将总的表型变异分解为加性遗传变异 (Additive genetic variance,A)、非加性遗传变异 (Non-additive genetic variance,D)或共同环境变异 (Common environment variance,C)和特殊环境变异 (Unique environment variance,E),其中D 和C 根据 组内相关系数(r)选择,若rMZ>2 rDZ,则拟合ADE模 型,反之则拟合ACE模型[11]。模型拟合采用最大似 然法(the maximum likelihood)进行参数估计,越小 的AIC(Akaike’s information criterion)表明模型的 拟合优度和俭省度越好[12]。考虑到不同地区和不同 性别双生子的BMI 情况可能存在差异,分别计算9 个省(市)男性和女性双生子的遗传度。由于年龄可 能会对肥胖相关基因的表达产生影响,故在模型拟 合中将年龄作为协变量纳入分析。 结果

1. 一般情况:从总体分布看,同卵男男双生子 (Monozygotic male twins,MZM)占比最多,为 34.6%,而异卵女女双生子(Dizygotic female twins, DZF)占比最少,为7.9%。从各个地区看,山东地区 双生子最多,为2 569 对(23.3%),青海地区双生子最 少,为460 对(4.1%)。见表 1。同一地区BMI均值男性均高于女性,且差异具有统计学意义 (P<0.001), 同时男性的超重率和肥胖率均高于女性。男性 BMI 均值较高的为黑龙江、 天津和山东,较低的为四川、 青海和上海; 女性较高的为山东、 黑龙江和天津,较 低的为上海、 四川和浙江。各个地区男性和女性的 超重率和肥胖率与 BMI均值趋势保持一致,即 BMI 均值越高,其超重率和肥胖率之和也越高,如黑龙江 男性 BMI均值最高,其超重率和肥胖率总和也最高 (45.8%)。见表 2

表 1 中国9省 (市) 成年双生子分布情况

表 2 中国 9省 (市) 男性和女性双生子基本情况

2. 相关分析: MZ的组内r均高于DZ,异卵男女 双生子(Dizygotic opposite-sex twins,DZO)的组内r 低于同性别的同卵或异卵双生子。由于各个地区无 论男男双生子或女女双生子均有 rMZ<2 rDZ,因此拟合 ACE模型。见表 3

表 3 中国 9省 (市) 双生子BMI组内r值及 95%CI

3. 模型拟合分析: 总体上,男性 BMI 遗传度均 超过 40.0%,较高的为天津、 江苏和四川,较低的为 浙江、 青海和上海; 女性 BMI遗传度均低于 60.0%, 较高的为四川、 江苏和上海,较低的为黑龙江、 青海 和浙江。同一地区 BMI遗传度男性均高于女性,其 中黑龙江和天津的男性和女性 BMI 遗传度差异最 大,差值分别为 44.1%和 37.4%,而四川和上海男女 遗传度差异最小,差值分别为 5.3%和 6.2%。见图 1

图 1 中国 9省 (市) 男性和女性双生子BMI遗传度(%)
讨论

本研究利用 CNTR 中 9 省(市)成年双生子,首 次在中国人群中探讨不同地区和不同性别双生子的 BMI 遗传度。BMI 遗传度研究一直是双 生子研究的一大热点,但由于遗传度会随 着研究人群、 性别等因素的变化而发生改 变,而国内尚无大样本的该类研究,因此 本研究结果对于描述和分析中国人群 BMI遗传度具有重要意义,为进一步研究 BMI影响因素提供参考依据。

在本研究中,同一地区双生子的 BMI 均值、 超重率和肥胖率男性均高于女性。 在各个地区中,黑龙江、 天津和山东无论 男性和女性,BMI均值以及超重率与肥胖率之和在9省 (市) 中均为前三,而上海和四川则排名 靠后,若按照南北方划分标准,黑龙江、 天津和山东 均划分为北方,上海和四川划分为南方,这与相关研 究结论保持一致,即北方的膳食模式、 气候等因素可 能导致北方人群的超重率和肥胖率高于南方 [13, 14]

国外既往研究中,BMI遗传度从 32%到 90%不 等[15, 16, 17, 18, 19],而中国双生子人群 BMI 遗传度从 15%到 89%不等[1, 20, 21, 22],本研究遗传度最高的是天津男性 (67.8%),最低的是黑龙江女性(11.2%)。在现有研 究中,部分研究仅选择了特定性 别的双生子估计 BMI 遗传度,如 Selby等[23]选取的是美国 265对男 性双生子,Rose 等[15]选取的是美 国 680对女性双生子,或者研究者 不分性别,只给出 BMI 的总遗传 度估计值,如 Watson 等[18]仅提供 了 612 对双生子 BMI 的总遗传度 为 76%。本研究的优势是对不同 地区和不同性别的中国人群 BMI 遗传度进行了估算。

在本研究中,各个地区双生 子 BMI 遗传度存在一定的差异。 其中男性最高的为天津(67.8%), 最低的为浙江(42.1%),两地遗传 度差异为 25.7%; 女性最高的为四 川(56.2%),最 低 的 为 黑 龙 江 (11.2%),两 地 遗 传 度 差 异 为 45.0%。Min 等[24]对 12 个国家双 生子 BMI遗传度研究的一篇 Meta 分析表明,年龄越小、 BMI均值越 高、 人均国民生产总值(GDP)越 高,BMI 遗传度越高。 本研究结 论与 Min 等的分析结果并不完全 一致,本研究中女性 BMI 遗传度 最高的是四川地区(56.2%),高于 北京的 34.2%,但无论是 BMI均值 或经济水平,四川均低于北京。

目前性别对于 BMI遗传度的 影响结论尚不一致。Elks 等[25]的 研究结果表明男女 BMI遗传度无 差异,Poulsen 等[16]的研究结果表 明女性 BMI 遗传度高于男性,而 Schousboe等 [26]的研究结果表明男 性 BMI遗传度高于女性。本研究 结果表明在该双生子人群中,男性和女性 BMI遗传 度存在差别。在同一地区,男性遗传度均高于女性, 其中黑龙江和天津男性和女性的遗传度差值较大 (>30%),而上海和四川男性和女性的遗传度差值 较小 (<10%)。Schousboe等 [27]对 8个国家 37 000对 男性和女性双生子 BMI 遗传度的分析结果表明男 性和女性的遗传度差异具有统计学意义,其遗传度 差异可能是由于遗传变异在男性和女性中的作用不 同所致。而近年来相关研究也表明男性和女性肥胖遗传学基础存在差异,GenSalt 研究发现在染色体 6q12-6q13 上,rs7755450 和 rs11758293 与女性肥胖 存在相关,而同样区域与男性肥胖相关的位点则为 rs7747318、 rs7767301、 rs12197115、rs12203049 以及 rs9454847,这也为男性和女性BMI遗传度的差异进 一步提供了依据 [28]

本研究存在一定局限性。身高和体重是以自报 的方式获得,与实际测量之间存在一定的差异,在后 续的随访研究中应利用研究对象的实际身高和体重 值。同时,本研究提示不同地区和不同性别 BMI遗 传度存在一定差异,因此可以在此基础上深入研究, 一方面具体阐述影响各个地区 BMI 遗传差异的因 素,另一方面可以利用肥胖表型不一致双生子进一 步探索男性和女性具体的肥胖相关基因。

综上所述,本研究发现中国人群中不同地区和 不同性别 BMI 遗传度随年龄的变化趋势确实存在 差别。随着社会经济的发展以及人们对于医疗服务 要求的不断提高,全人群预防策略可能不能完全满 足人们的健康需求,而根据不同人群特点采取个体 化预防策略对于指导疾病防控将具有重要意义。因 此,如何在实际工作中针对特定人群采取差异化的 肥胖预防策略,将是下一步在科研和实践中需要解 决的问题。

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