2015, Vol. 36
文章信息
- 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
-
文章历史
- 投稿日期：2014-10-08
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
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
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
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。
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(%) |
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。
| [1] Lee J, Chen L, Snieder H, et al. Heritability of obesity-related phenotypes and association with adiponectin gene polymorphisms in the Chinese national twin registry[J]. Ann Hum Genet, 2010, 74(2):146-154. |
| [2] Apovian CM, Gokce N. Obesity and cardiovascular disease[J]. Circulation, 2012, 125(9):1178-1182. |
| [3] Maric-Bilkan C. Obesity and diabetic kidney disease[J]. Med Clin North Am, 2013, 97(1):59-74. |
| [4] World Health Organization. Global status report on noncommunicable diseases, 2010[R]. WHO, 2011. |
| [5] Reynolds K, Gu DF, Whelton PK, et al. Prevalence and risk factors of overweight and obesity in China[J]. Obesity (Silver Spring), 2007, 15(1):10-18. |
| [6] Ning F, Silventoinen K, Pang ZC, et al. Genetic and environmental correlations between body mass index and waist circumference in China:the Qingdao adolescent twin study[J]. Behav Genet, 2013, 43(4):340-347. |
| [7] Li LM, Gao WJ, Yu CQ, et al. The Chinese National Twin Registry:an update[J]. Twin Res Hum Genet, 2013, 16(Special 1):86-90. |
| [8] Gao WJ, Li LM, Cao WH, et al. Determination of zygosity by questionnaire and physical features comparison in Chinese adult twins[J]. Twin Res Hum Genet, 2006, 9(2):266-271. |
| [9] Gao Y, Ran XW, Xie XH, et al. Prevalence of overweight and obesity among Chinese Yi nationality:a cross-sectional study[J]. BMC Public Health, 2011, 11:919. |
| [10] Dubois L, Ohm KK, Girard M, et al. Genetic and environmental contributions to weight, height, and BMI from birth to 19 years of age:an international study of over 12 000 twin pairs[J]. PLoS One, 2012, 7(2):e30153. |
| [11] van Dongen J, Slagboom PE, Draisma HH, et al. The continuing value of twin studies in the omics era[J]. Nat Rev Genet, 2012, 13(9):640-653. |
| [12] Verweij KJ, Mosing MA, Zietsch BP, et al. Estimating heritability from twin studies[J]. Methods Mol Biol, 2012, 850:151-170. |
| [13] Tan ZH. The calculation and simulation of Chinese North-South demarcation based on GIS[D]. Lanzhou:Lanzhou University, 2011. (in Chinese) 谭忠厚. 基于GIS的中国南北分界的计算和模拟[D]. 兰州:兰州大学, 2011. |
| [14] Wang H, Wang J, Liu MM, et al. Epidemiology of general obesity, abdominal obesity and related risk factors in urban adults from 33 communities of Northeast China:the CHPSNE study[J]. BMC Public Health, 2012, 12:967. |
| [15] Rose KM, Newman B, Mayer-Davis EJ, et al. Genetic and behavioral determinants of waist-hip ratio and waist circumference in women twins[J]. Obes Res, 1998, 6(6):383-392. |
| [16] Poulsen P, Vaag A, Kyvik K, et al. Genetic versus environmental aetiology of the metabolic syndrome among male and female twins[J]. Diabetologia, 2001, 44(5):537-543. |
| [17] Carlsson S, Ahlbom A, Lichtenstein P, et al. Shared genetic influence of BMI, physical activity and type 2 diabetes:a twin study[J]. Diabetologia, 2013, 56(5):1031-1035. |
| [18] Watson NF, Buchwald D, Vitiello MV, et al. A twin study of sleep duration and body mass index[J]. J Clin Sleep Med, 2010, 6(1):11-17. |
| [19] Goode EL, Cherny SS, Christian JC, et al. Heritability of longitudinal measures of body mass index and lipid and lipoprotein levels in aging twins[J]. Twin Res Hum Genet, 2007, 10(5):703-711. |
| [20] Liu PH, Jiang YD, Chen WJ, et al. Genetic and environmental influences on adiponectin, leptin, and BMI among adolescents in Taiwan:a multivariate twin/sibling analysis[J]. Twin Res Hum Genet, 2008, 11(5):495-504. |
| [21] Ji FL, Ning F, Duan HP, et al. Genetic and environmental influences on cardiovascular disease risk factors:a study of chinese twin children and adolescents[J]. Twin Res Hum Genet, 2014, 17(2):72-79. |
| [22] Wu WF, Pang ZC, Ma AG. Heritability analysis on body size indices of adult twins in Qingdao[J]. Chin J Public Health, 2005, 21(4):413-415. (in Chinese) 吴伟风, 逄增昌, 马爱国. 青岛市成人双生子体型指征的遗传度研究[J]. 中国公共卫生, 2005, 21(4):413-415. |
| [23] Selby JV, Newman B, Quesenberry CJ, et al. Genetic and behavioral influences on body fat distribution[J]. Int J Obes, 1990, 14(7):593-602. |
| [24] Min J, Chiu DT, Wang Y. Variation in the heritability of body mass index based on diverse twin studies:a systematic review[J]. Obes Rev, 2013, 14(11):871-882. |
| [25] Elks CE, den Hoed M, Zhao JH, et al. Variability in the heritability of body mass index:a systematic review and meta-regression[J]. Front Endocrinol (Lausanne), 2012, 3:29. |
| [26] Schousboe K, Visscher PM, Erbas B, et al. Twin study of genetic and environmental influences on adult body size, shape, and composition[J]. Int J Obes, 2004, 28(1):39-48. |
| [27] Schousboe K, Willemsen G, Kyvik KO, et al. Sex differences in heritability of BMI:a comparative study of results from twin studies in eight countries[J]. Twin Res, 2003, 6(5):409-421. |
| [28] Liu AY, Gu D, Hixson JE, et al. Genome-wide linkage and regional association study of obesity-related phenotypes:the GenSalt study[J]. Obesity(Silver Spring), 2014, 22(2):545-556. |