《Biological Psychiatry Global Open Science》：Epigenetic Aging in Individuals with Substance Use Disorders:Sex, Ancestry, and Age Group Differences
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背景： 物质使用障碍（substance use disorders，SUDs）与过早死亡及年龄相关疾病相关，提示存在加速的生物衰老。然而，这一关系背后的表观遗传机制仍知之甚少。研究人员利用三种基于DNA甲基化（DNA methylation，DNAm）的表观
背景： 物质使用障碍（substance use disorders，SUDs）与过早死亡及年龄相关疾病相关，提示存在加速的生物衰老。然而，这一关系背后的表观遗传机制仍知之甚少。研究人员利用三种基于DNA甲基化（DNA methylation，DNAm）的表观遗传时钟——GrimAge、SkinBloodClock和DNAmTL——考察了SUDs对生物衰老的影响，检验了性别和祖先特异性效应，以及共病SUDs的累积影响。
方法： 对989名个体进行了表观遗传时钟分析。分别在每种时钟的多元回归模型中分析烟草使用障碍（tobacco use disorder，TUD）、酒精使用障碍（alcohol use disorder，AUD）、阿片类使用障碍（opioid use disorder，OUD）、可卡因使用障碍（cocaine use disorder，CoUD）和大麻使用障碍（cannabis use disorder，CaUD），校正性别、实足年龄、祖先主成分和细胞类型比例，并应用Bonferroni校正。模型按性别、祖先和年龄组进行分层。
结果： TUD表现出最强且最一致的关联，GrimAge加速（β = 3.80年，p-adj = 2.25E-29），DNAmTL（β = -0.069，p-adj = 7.67E-7）。OUD、CoUD和AUD也与GrimAge加速显著相关。SkinBloodClock与任何SUD均无显著关联。女性在TUD、OUD和CoUD中的GrimAge加速均大于男性。TUD效应在欧洲裔美国人和非洲裔美国人中均显著，而OUD和CoUD效应仅在欧洲裔美国人中观察到。拉丁裔美国人中未观察到效应。每增加一个SUD诊断与额外1.48年的GrimAge加速相关，表明存在累积的生物衰老负担。
结论： SUDs与表观遗传年龄加速密切相关，具有性别和祖先特异性模式，且效应随SUD负担增加而增大，凸显了表观遗传时钟作为高危人群生物衰老分子标志物的应用价值。
论文解读
一、研究背景与问题
物质使用障碍（SUDs）是全球重大公共卫生挑战，美国发病率居全球首位。据2024年全国药物使用与健康调查，约4840万12岁及以上个体符合SUD诊断标准。SUD患者死亡率显著高于普通人群，主要由全因过早死亡及心血管、脑血管、肾脏和肝脏等年龄相关疾病的早发驱动。这种过早发病和死亡的模式提示SUDs可能加速生物衰老过程，但其分子机制尚不清楚。SUDs的流行病学和生物学影响并非均匀分布，而是随性别和祖先背景显著变化。男性SUD患病率总体更高，但女性从药物使用到成瘾的进展更快、戒断症状更严重、治疗结局更差。在祖先层面，2015至2019年非法药物使用率以非洲裔美国人（AA，20.8%）最高，其次为欧洲裔美国人（EA，19.6%）和拉丁裔美国人（LA，17.4%）。这些性别和祖先差异是否转化为生物衰老的差异效应，此前研究不足。
在分子层面，生物衰老由表观遗传和基因组过程的逐步失调驱动。DNA甲基化（DNAm）和端粒 attrition 是研究最广泛的衰老标志之一，两者均对环境暴露（如物质使用）敏感。机器学习进展使表观遗传时钟——从CpG位点DNAm模式估算生物年龄的算法——得以量化衰老相关DNAm变化。表观遗传年龄加速（DNAm估算生物年龄与实足年龄的残差）与年龄相关疾病早发和过早死亡相关。第一代时钟（如Horvath、Hannum）用于估算实足年龄，第二代时钟（如GrimAge、PhenoAge）纳入发病率和死亡风险。既往证据表明SUDs与表观遗传衰老加速相关，但结果因物质类型、组织、性别、祖先和共病而异。既往研究主要集中于TUD和AUD；OUD研究大多未发现显著加速；CaUD呈剂量依赖性加速；CoUD证据有限。关键的是，仅有两项祖先分层研究（均在OUD中且均未检测到显著加速），跨SUD的性别分层分析极为稀缺，构成重大研究空白。
二、研究设计与方法
本研究纳入Yale-Penn队列的989名个体，该队列为美国五个临床中心招募的多中心队列。参与者通过半结构化药物依赖与酒精依赖评估（SSADDA）获得终生SUD诊断，包括TUD、AUD、CoUD、OUD和CaUD。全血样本在同一研究访视中采集用于基因分型和DNAm评估。研究人员使用DNA甲基化年龄计算器计算DNAm年龄估计值，通过将DNAm年龄估计值对实足年龄回归计算残差表观遗传年龄加速。选择三种互补时钟：GrimAge（第二代时钟，基于1,030个CpG位点建模血浆蛋白水平和吸烟包年以预测全因死亡率）、DNAmTL（基于140个CpG位点估算端粒长度）和SkinBloodClock（第一代时钟，从泛组织Horvath时钟优化以提高外周细胞类型准确性）。统计上，对每种时钟分别拟合多元线性回归模型，五种SUD诊断同时作为二元预测因子进入单一模型，校正性别、实足年龄、五个遗传祖先主成分（PCs）和估计血细胞类型比例（NK、CD4T、CD8T、BCell、Mono细胞），采用IDOL算法估计细胞类型比例，应用Bonferroni校正。模型按性别、祖先（EA、AA、LA）和年龄组（18-30、31-40、41-50、51+）分层。此外，将终生SUD诊断总数（0-5）作为连续预测因子评估累积效应，并检验吸烟状态和吸烟强度（log转换的每日吸烟支数）的剂量-反应关系。
三、研究结果
SUDs对生物衰老的影响： 在989名个体（平均年龄40.7±11.7岁；60.8%女性）中，GrimAge显示TUD（β=3.80，p-adj=2.25E-29）、OUD（β=1.32，p-adj=4.19E-04）、CoUD（β=1.33，p-adj=5.26E-04）和AUD（β=1.12，p-adj=0.018）显著加速，TUD效应最大，CaUD无显著关联。SkinBloodClock对任何SUD均无显著关联。DNAmTL仅TUD显示显著降低（β=-0.069，p-adj=7.67E-07），提示端粒 attrition 加速。
性别特异性效应： 女性TUD的GrimAge加速（β=4.5）大于男性（β=2.53）；女性CoUD（β=1.67）和OUD（β=1.29）显著加速而男性不显著。DNAmTL方面，女性TUD显著降低（β=-0.083）而男性未达显著（β=-0.054，p-adj=0.058）。
祖先特异性效应： EA中TUD（β=4.39）、OUD（β=1.48）和CoUD（β=1.33）显著加速；AA中仅TUD显著（β=3.24）。TUD效应在EA和AA中均一致，EA幅度更大。LA组（N=59）因样本量不足未检测到显著效应。DNAmTL方面，EA和AA的TUD均显示显著端粒缩短。
共病SUDs的累积效应： 84%参与者符合两种及以上终生SUD诊断（平均2.92±1.59）。每增加一个SUD诊断，GrimAge加速增加约1.48年（β=1.48，p-adj=5.37E-55），呈线性剂量-反应关系；DNAmTL每增加一个诊断显著降低（β=-0.027，p-adj=6.19E-15）。SkinBloodClock无显著关联。
年龄分层效应： TUD相关GrimAge加速在四个年龄组均显著且一致（18-30：β=1.99；31-40：β=4.97；41-50：β=4.21；51+：β=3.46），中年组峰值。OUD仅在18-30组显著（β=1.92），CoUD仅在51+组显著（β=3.02）。TUD相关DNAmTL attrition 在31-40和41-50组显著。累积SUD负担的GrimAge加速效应随年龄递增：β从18-30组的0.82年增至51+组的2.03年。
TUD相关特征与生物衰老： 当前吸烟者GrimAge加速显著高于从不吸烟者（β=6.85）和既往吸烟者（β=6.09）；既往与从不吸烟者无显著差异，提示戒烟后表观遗传年龄可部分恢复。DNAmTL同样显示当前吸烟者端粒显著缩短，既往与从不吸烟者无差异。吸烟强度（log转换每日支数）与GrimAge加速呈显著正相关（β=1.862），与DNAmTL呈显著负相关（β=-0.025），呈剂量-反应关系。
四、讨论与结论
讨论： TUD在所有SUD中关联最强且最一致，部分原因在于GrimAge包含吸烟包年DNAm替代指标，但去除该成分后关联仍显著，且DNAmTL（未训练于吸烟变量）的收敛关联进一步支持TUD与更广泛的生物衰老相关。TUD效应更强可能归因于暴露慢性性和累积剂量（73.1%为当前吸烟者）、燃烧衍生毒物经肺快速吸收诱导持续氧化应激和炎症，以及GrimAge对烟草暴露的内在敏感性。性别差异方面，女性在TUD、OUD和CoUD中GrimAge加速更大，可能反映女性从物质使用启动到依赖的更快进展及激素因素（雌二醇增强药物寻求、孕酮减弱渴求）的调节作用；对照组中未观察到性别间基线时钟差异，确认性别特异性关联非固有时钟差异所致。祖先差异方面，AA和EA的TUD均显示加速，但EA幅度更大；AA对照组GrimAge加速显著大于EA对照组（β=2.67年），与既有文献一致，所有分析均校正祖先PCs以排除混杂。AUD、OUD和CoUD的发现与既往研究部分一致。CaUD是唯一未显示加速的SUD。累积效应方面，SUD共病数量与GrimAge加速的正向剂量-反应关系及与DNAmTL的负向关系表明共病SUDs加性放大生物衰老。时钟比较方面，GrimAge和DNAmTL对SUD相关衰老敏感而SkinBloodClock不敏感，符合第一代时钟训练于实足年龄预测、对病理衰老检测能力差的机制预期，提示SUDs沿发病率和死亡率相关轴加速衰老。年龄调节方面，TUD相关加速在中年初现峰值，OUD仅在年轻组显著，CoUD仅在51+组显著，累积负担效应随年龄递增。横断面设计无法确立因果关系，既往证据支持物质使用（尤其烟草和酒精）可因果影响生物衰老。
局限性： 血液DNAm可能无法捕捉SUD病理最相关的脑或器官特异性衰老；LA亚组样本量不足；性别分布不均（60.8%女性）；遗传祖先可能与社会经济地位、结构性种族主义和累积环境逆境相关；未纳入BMI和共病精神障碍等混杂因素；SUD诊断为终生分类，未捕捉采集时的活跃使用、暴露时长或严重程度；未研究其他物质（如甲基苯丙胺）；单SUD关联的绝对幅度较小（约1-2年GrimAge加速）。
结论： 本研究利用GrimAge、DNAmTL和SkinBloodClock三种时钟，在Yale-Penn队列989名个体中刻画了单一和共病SUDs对生物衰老的影响。TUD、OUD、CoUD和AUD与GrimAge加速相关，TUD还与DNAmTL降低相关，表明SUD人群存在加速的生物衰老。SUD共病增加呈剂量依赖性累积效应。性别和祖先分层分析揭示了重要异质性：女性在TUD、OUD和CoUD中表观遗传年龄加速更大；TUD、OUD和AUD存在祖先特异性模式；对照组时钟比较确认这些关联非固有时钟差异所致。这些发现凸显DNAm生物年龄测量作为SUD相关生物负担敏感指标的价值，并强调性别和祖先在SUD健康结局研究中的重要性。需要在更大、祖先多样、性别均衡的队列中开展纵向研究，以确立临床意义并评估表观遗传时钟作为SUD进展和治疗反应生物标志物的价值。
