跨祖先群体验证的全基因组DNA甲基化荟萃分析揭示重度抑郁症的炎症与代谢相关表观遗传机制

本研究针对重度抑郁症（MD）表观遗传机制不明、既往研究样本量小且缺乏跨人群验证的问题，通过整合18个欧洲队列24,754人（含5,443例患者）的甲基化组数据，开展迄今最大规模的MWAS荟萃分析。研究人员鉴定出15个达到全基因组显著性的CpG位点（PBonferroni<0.05），其中LZTFL1、CCDC88C等基因与自身免疫和神经发育密切相关。通过孟德尔随机化（MR）分析发现7个CpG位点对MD存在潜在因果效应（β=0.06-0.93）。甲基化评分（MS）在独立样本中实现显著病例分类（AUC=0.53）并与肿瘤坏死因子β等5种炎症蛋白显著相关。跨祖先分析显示欧洲与东亚人群效应方向一致性达73.3%。该研究为MD的免疫代谢机制提供了重要表观遗传证据，对开发新型生物标志物具有重要价值。

　　

重度抑郁症（Major Depression, MD）作为一种常见的精神障碍，在全球疾病负担中占据重要地位。传统研究多聚焦于遗传因素，但基于双生子研究估计的遗传度仅为37%，而当前基因多效性风险评分（PRS）对MD的方差解释度也仅达1.5-3.2%，这说明环境因素及其与基因组的交互作用可能在MD发病中扮演关键角色。DNA甲基化（DNA methylation, DNAm）作为最受关注的表现遗传修饰之一，受到遗传和环境因素的双重调控，且对吸烟、饮酒、体重指数（BMI）等MD相关生活方式因素高度敏感。尽管此前一些甲基化组关联研究（MWAS）已报道了部分与抑郁症状相关的CpG位点，但结果缺乏一致性，且样本多以欧洲裔为主，限制了结果的普适性和生物学解释力度。

在这一背景下，由Xueyi Shen、Andrew M. McIntosh等来自英国爱丁堡大学、德国马克斯·普朗克研究所等18个国家知名研究机构的学者联合开展了一项大规模跨祖先MWAS荟萃分析，研究成果发表在《Nature Mental Health》。该研究旨在系统探索DNA甲基化与MD之间的关联，验证潜在因果方向，并评估相关表观遗传信号在独立人群及不同种族中的泛化能力。

为开展本项研究，团队整合了来自18个欧洲裔队列的24,754名参与者（5,443例MD患者）的全血DNA甲基化数据，其中8个研究使用Illumina 450K芯片，10个使用EPIC芯片。此外，还纳入中国台湾生物银行的东亚裔样本（243病例、1,846对照）进行跨种族验证。MWAS分析中采用线性回归模型，分基础模型（校正年龄、性别、批次效应、细胞类型比例和甲基化主成分）和复杂模型（额外校正BMI和饮酒量）进行关联检验。使用METAL软件进行荟萃分析，采用Bonferroni校正进行多重检验（P<6.55×10^?5为显著）。孟德尔随机化（MR）分析利用Generation Scotland（GS）和GoDMC的甲基化数量性状位点（mQTL）数据，通过Wald比率法检验DNAm对MD的潜在因果效应。甲基化评分（MS）用于样本外分类验证，并与Olink炎症面板测定的蛋白水平进行关联分析。

研究结果主要包括以下方面：

一、MD meta-MWAS

研究人员共鉴定出15个与MD显著相关的CpG位点。其中最显著的位点cg19432791位于3号染色体LZTFL1基因，此前研究报道该基因与C反应蛋白（CRP）和葡萄糖水平相关。其他显著位点如cg17002328（CCDC88C）与精神分裂症和注意缺陷多动障碍（ADHD）相关，cg17494199与早产和胎儿大脑发育有关，而cg01150646（MYO1C）、cg10604091（DLEU2）和cg07063853（API5）均与阿尔茨海默病存在表观遗传关联。此外，部分位点与自身免疫性疾病（如类风湿关节炎）及肥胖相关性状（BMI、胆固醇水平）显著相关。

二、Identification of DMRs

研究还识别出37个差异甲基化区域（DMRs），其中最显著的区域位于主要组织相容性复合体（MHC）区域的DDR1基因，该基因此前已被报道与主要精神疾病如精神分裂症、MD和双相情感障碍相关。

三、The basic model versus complex model

比较基础模型（18个队列）和复杂模型（15个队列，额外校正BMI和饮酒）的结果显示，两个模型的效应高度相关（r=0.988），所有显著CpG在复杂模型中仍保持显著，表明DNAm与MD的关联独立于这些生活方式混杂因素。

四、Out-of-sample classification of MD using methylation scores

基于MWAS摘要统计构建的甲基化评分（MD-MS）在独立测试集（GS set3）中成功区分MD病例与对照，其中以P≤5×10^?8为阈值构建的MS表现最佳（β=0.13，P=0.003，AUC=0.53）。

五、Association between MD-MS and inflammatory protein abundance

MD-MS与5种炎症蛋白的水平显著相关，其中与肿瘤坏死因子β（TNF-β）的关联最强（β=-0.15，P=2.37×10^?5），其他相关蛋白包括白介素6（IL-6）、转化生长因子α（TGF-α）、CD5和EN-RAGE。

六、Heterogeneity analysis

留一法分析表明，除最大的Generation Scotland研究被排除时部分位点失去显著性外，其余研究中效应方向均与荟萃分析一致。研究间效应相关性分析显示，MD-MWAS的异质性高于BMI-MWAS，提示表型定义不一致可能是异质性的主要来源。

七、Mendelian randomization

MR分析发现23个CpG位点对MD存在潜在因果效应，其中7个在独立数据集中成功复制。6个复制位点位于MHC区域，另一个位于12号染色体GPR133基因（β=-0.056，P=0.004）。反向MR未发现MD对DNAm存在显著因果效应。

八、MWAS in East Asian ancestry

在东亚样本中未发现全基因组显著位点，但15个欧洲显著位点中的11个（73.3%）效应方向一致，且欧洲前100和前1000位点的效应与东亚样本显著正相关（r=0.26，P=0.009；r=0.22，P=4.07×10^?12）。

本研究通过大规模MWAS荟萃分析，揭示了DNA甲基化在MD发病中的重要作用，特别是与免疫和代谢通路相关的表观遗传调控机制。发现的显著CpG位点涉及LZTFL1、CCDC88C等多个基因，这些基因不仅与自身免疫和炎症反应相关，也和神经发育及 neurodegenerative疾病存在交叉。孟德尔随机化分析进一步支持了DNAm对MD的潜在因果影响，为理解环境因素通过表观遗传机制介导疾病风险提供了有力证据。

跨种族分析显示，尽管东亚样本中未达到全基因组显著性，但效应方向的高度一致性表明MD的表观遗传机制在不同祖先人群中存在共享生物学基础。此外，甲基化评分与炎症蛋白的关联强化了免疫系统在MD中的关键作用，尤其是TNF-β等细胞因子可能作为连接表观遗传改变与疾病临床表现的重要媒介。

研究的局限性包括血样采集未与抑郁发作期同步，限制了对DNAm变化与疾病发作时序的推断，但MR分析在一定程度上弥补了这一缺陷。此外，抗抑郁药物使用可能对DNAm产生影响，未来研究需进一步控制此类混杂因素。尽管目前主要基于全血样本，但遗传驱动的DNAm在不同细胞类型中具有高度相似性，这支持了外周组织在精神疾病研究中的有效性。

总之，该研究不仅显著扩展了我们对MD表观遗传架构的理解，也为开发新的诊断生物标志物和靶向治疗策略提供了重要线索。未来需在更大规模的非欧洲人群和多种组织类型中验证这些发现，以推动精准精神医学的发展。