《Free Radical Biology and Medicine》：Metabolic profiling of DNA methylation age acceleration, associations with hearing loss and interaction with genetic susceptibility
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何亚玲|牛润东|刁婷月|黄坤|黄荣川|王玉飞|张瑞|王志超|杨良格|何美燕|孔伟佳|张晓敏中国湖北省武汉市华中科技大学同济医学院公共卫生学院环境卫生与健康重点实验室，教育部职业与环境健康系摘要目前关于DNA甲基化年龄加速（DNAm AA）与听力损失（HL）之间关联的研究有限。本研
何亚玲|牛润东|刁婷月|黄坤|黄荣川|王玉飞|张瑞|王志超|杨良格|何美燕|孔伟佳|张晓敏
中国湖北省武汉市华中科技大学同济医学院公共卫生学院环境卫生与健康重点实验室，教育部职业与环境健康系
摘要
目前关于DNA甲基化年龄加速（DNAm AA）与听力损失（HL）之间关联的研究有限。本研究旨在探讨血浆代谢物变化是否与该关联有关，并分析多基因风险评分（PRS）的潜在调节作用。研究对象为2013年东风-同济队列中2,068名65.7岁的参与者。听力阈值通过纯音平均听阈（PTA）进行评估，听力损失定义为PTA >25 dB。使用6种表观遗传时钟（HorvathAge、HannumAge、PhenoAge、GrimAge、DunedinPACE和DNAm死亡风险评分）计算DNAm AA。通过靶向代谢组学方法分析了210种血浆代谢物。我们应用广义线性模型结合富集分析来描述DNAm AA的代谢组特征，并通过弹性网络回归构建代谢组风险评分（MRS）。基于37个单核苷酸多态性构建了听力损失的加权PRS。在2,068名参与者中，1,075人（52.0%）患有听力损失，其DNAm水平显著升高。HorvathAgeAccel、GrimAgeAccel和DunedinPACE与较低的PTA阈值（β范围：0.59-1.56）和较高的听力损失风险（比值比范围：1.11-1.21）相关。GrimAgeAccel与28种代谢物相关，DunedinPACE与65种代谢物相关，涉及11条富集途径和6组代谢物。MRS与PTA水平或言语和高频听力损失（SFHL和HFHL）风险呈正相关，解释了GrimAgeAccel和DunedinPACE与PTA或SFHL关联的33.4%至48.2%。此外，GrimAgeAccel和DunedinPACE仅在高PRS亚组中与PTA或听力损失呈正相关，且DunedinPACE的MRS与PRS之间存在显著交互作用，影响HFHL的风险。GrimAgeAccel和DunedinPACE与较低的PTA阈值和较高的听力损失风险相关，其关联部分可由MRS解释。PRS调节了MRS-HFHL风险关联，在高遗传易感亚组中可能具有放大效应。
引言
根据2024年中国统计年鉴的数据，中国65岁及以上的人口比例从2000年的7.0%（8821万）增加到2023年的15.4%（2.1676亿）。这一人口结构变化加剧了与年龄相关的疾病负担[1]，如听力损失（HL），后者是全球第三大致残原因，2019年影响了15.7亿人，预计到2050年将增至24.5亿人[2][3]。因此，识别可改变的风险因素并阐明HL的生物学机制已成为重要的公共卫生优先事项。
HL的病因涉及多种因素，最近的研究表明DNA甲基化（DNAm）是关键调节因子[4]。基于DNAm模式的表观遗传时钟——从第一代时钟（如HorvathAge [5]和HannumAge [6]，用于预测实际年龄）到第二代时钟（如PhenoAge [7]、GrimAge [8]、DunedinPACE [9]和DNAm死亡风险评分 [DNAm MS] [10]，这些时钟与多种与年龄相关的疾病有关[11]。值得注意的是，DunedinPACE量化的是生物衰老的速率而非当前状态[9]。然而，关于与听觉功能相关的DNA甲基化年龄加速（DNAm AA）的研究仍然较少：一项针对236名美国老年人的研究显示GrimAge加速（GrimAgeAccel）和DunedinPoAm与较高的纯音平均听阈（PTA）阈值相关[12]，而另一项针对2,344名成年人的研究发现了这些表观遗传时钟与自报耳聋之间的关联[13]。这两项研究均在美国人群中进行，限制了其普遍性。此外，仅对小样本（n=236）进行了PTA测量[12]。因此，仍需要进一步的大规模研究来明确DNAm AA在HL风险中的作用。
除了表观遗传改变外，代谢功能障碍也是衰老的关键特征[14]。现有研究表明，表观遗传机制，特别是DNAm，在动物模型和人类研究中都起着关键的调节作用[15][16]，这一结论得到了后续全基因组关联研究的支持[17][18][19]。已建立DNAm与特定代谢物之间的因果关系[19]。同时，也有研究报道代谢物与突发性感音神经性听力损失（SNHL）之间的因果关系[20]。此外，最新证据表明突发性感音神经性听力损失中存在甘油磷脂失调[21]，而与年龄相关的听力损失则表现出谷胱甘肽/氨基酸/葡萄糖途径的尿液代谢物变化[22]。然而，正如最近的一项综述所强调的，大多数关于HL的代谢组学研究集中在动物模型上（例如耳蜗代谢组学），而人类研究受样本量小和病因异质性（如噪声诱导和耳毒性HL）的限制[23]。重要的是，血浆代谢物是否介导DNAm AA与HL之间的关联，尤其是在中老年人中，尚未得到探讨。
此外，全基因组关联研究（GWAS）已确定多个与HL发病机制相关的易感位点[24]，多基因风险评分（PRS）可以捕捉这些因素的综合效应。我们之前的工作研究了PRS如何与血糖特征和睡眠相互作用，从而影响HL风险[25][26]。然而，尚不清楚遗传易感性是否改变DNAm AA及其相关代谢物与HL风险之间的关联。因此，本研究旨在大规模调查中老年人群中不同DNAmAA与HL之间的关联，并探讨血浆代谢物在解释这种关联中的作用以及遗传易感性的调节效应，这可能为HL的生物学机制提供新的见解，并识别易感个体。
章节摘录
研究人群
研究人群来自东风-同济（DFTJ）队列，其详细信息已在前文中描述[27]。2013年的调查中，从38,295名参与者那里收集了包括问卷调查、临床检查和血液样本在内的全面数据。排除患有常见心血管疾病或癌症的参与者以及血液样本不足的参与者后，选择了3,888份全血样本进行DNAm分析，其中3,597名参与者符合质量标准。
研究参与者特征
在2,068名参与者中，平均年龄为65.7岁，50.4%为男性。表1显示了按整体HL分组划分的研究参与者特征。其中1,075人（52.0%）患有HL，其HorvathAge、HannumAge、PhenoAge、GrimAge、DunedinPACE和DNAm MS的水平显著高于无HL的参与者（所有P<0.001）。简而言之，与无HL的参与者相比，患有HL的参与者年龄更大（平均年龄：68.6岁），教育程度较低（30.8%），且...
讨论
本研究基于东风-同济队列中的中老年人，探讨了二代加速表观遗传时钟与PTA阈值和HL风险之间的关联，并分析了血浆代谢物的潜在中介作用及遗传易感性的调节效应。我们发现HorvathAgeAccel、GrimAgeAccel和DunedinPACE与PTA升高和HL风险增加相关。然而，只有GrimAgeAccel和DunedinPACE与血浆...
结论
总之，这项横断面研究发现，加速的表观遗传时钟与较低的PTA阈值和较高的HL风险显著相关。血浆代谢物及其MRS与DNAm AA相关，MRS部分解释了这些关联。遗传易感性可能影响这些关联，需要更大规模的验证。我们的发现为代谢改变作为表观遗传...
作者贡献声明
黄坤：撰写 – 审稿与编辑、方法学。刁婷月：撰写 – 审稿与编辑、方法学。牛润东：撰写 – 审稿与编辑、方法学、数据管理。张晓敏：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、调查、资金申请、数据管理、概念构思。何亚玲：撰写 – 审稿与编辑、原始草稿撰写、软件使用、方法学、正式分析、概念构思。孔伟佳：撰写 – 审稿与编辑、资源获取、数据管理。何美燕：
伦理批准和参与同意
本研究遵循《赫尔辛基宣言》的原则进行。该队列研究的方案获得了华中科技大学同济医学院医学伦理委员会和东风汽车公司东风总医院的批准。
数据和材料的可用性
本研究生成和/或分析的数据集可应请求向相应作者获取。
资助
本研究得到了中国国家重点研发计划（2023YFC2506501）和国家自然科学基金（82574193）的支持。资助方未参与研究的设计和实施；数据收集、管理和分析；手稿的准备、审稿或批准；以及提交手稿发表的决定。
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能会影响本文报告工作的财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢东风-同济队列的参与者、工作人员和调查人员的贡献。
