生殖史与DNA甲基化时钟评估的生物年龄：系统综述与Meta分析

《Mechanisms of Ageing and Development》：Biological age measured by DNA methylation clocks and reproductive history: Systematic review and meta-analysis

　　

摘要专业翻译 时序年龄（chronological age）无法反映个体间衰老轨迹的差异，作为生物年龄（biological age）的替代指标并不精确。DNA甲基化（DNA methylation, DNAm）时钟已成为估算生物年龄的工具，在预测不良健康结局方面比时序年龄更具精确性。第一代DNAm时钟（如Horvath1Age、HannumAge）以高精度预测时序年龄为训练目标；第二代DNAm时钟（如PhenoAge、GrimAge）则训练用于预测生理失调、疾病风险及死亡时间的生物标志物；而第三代DNAm时钟（DunedinPoAm、DunedinPACE）预测衰老速度。表观遗传年龄加速（epigenetic age acceleration, EAA）是DNAm时钟的常用测量指标，定义为将DNAm年龄对时序年龄回归后的残差，代表与预期年龄的偏差。EAA已与多种年龄相关疾病的发病率和死亡率相关联，包括癌症、心血管疾病（cardiovascular disease, CVD）和代谢紊乱。 鉴于这些与全身性衰老的关联，人们越来越关注生殖史与DNAm衰老之间的关系。生殖史包括月经特征、生育能力、妊娠相关事件和结局，以及涉及生殖系统的药物或手术干预等信息。部分研究提示绝经加速DNAm衰老，归因于低雌激素状态和氧化应激；另一些研究发现较高的生育次数（parity）与较高的EAA相关，尤其是在低收入地区，提示在资源有限的情况下生殖付出对DNAm年龄具有更显著的累积效应。生殖付出与健康长寿之间的权衡被广泛讨论，较高的生育次数与CVD、慢性肾病和代谢紊乱等慢性病风险升高相关。DNAm时钟也已在生育诊所中试点应用，该领域除卵巢储备评估外，鲜有能强预测卵巢功能及距绝经时间的标志物。尽管有上述观察，尚无研究系统总结生殖史与DNAm时钟的关系。 本系统综述与Meta分析的目的是评估生殖史与DNAm时钟之间的关联，确定生殖史的哪些方面与EAA相关，以及哪些时钟表现出最一致的关联。

论文解读

一、研究背景与目的

时序年龄无法反映个体间衰老轨迹的差异，作为生物年龄的替代指标并不精确。DNA甲基化时钟已成为估算生物年龄的工具，在预测不良健康结局方面比时序年龄更具精确性。第一代DNAm时钟以高精度预测时序年龄为训练目标，第二代DNAm时钟训练用于预测生理失调、疾病风险及死亡时间的生物标志物，第三代DNAm时钟则预测衰老速度。表观遗传年龄加速是DNAm时钟的常用测量指标，定义为将DNAm年龄对时序年龄回归后的残差，代表与预期年龄的偏差。EAA已与癌症、心血管疾病和代谢紊乱等多种年龄相关疾病的发病率和死亡率相关联。

鉴于这些与全身性衰老的关联，人们越来越关注生殖史与DNAm衰老之间的关系。部分研究提示绝经加速DNAm衰老，归因于低雌激素状态和氧化应激；另一些研究发现较高的生育次数与较高的EAA相关，尤其是在低收入地区，提示在资源有限的情况下生殖付出对DNAm年龄具有更显著的累积效应。生殖付出与健康长寿之间的权衡被广泛讨论，较高的生育次数与心血管疾病、慢性肾病和代谢紊乱等慢性病风险升高相关。尽管有上述观察，尚无研究系统总结生殖史与DNAm时钟的关系。本研究旨在评估生殖史与DNAm时钟之间的关联，确定生殖史的哪些方面与EAA相关，以及哪些时钟表现出最一致的关联。

二、研究方法概述

研究人员开展了一项遵循PRISMA 2020指南的系统综述与Meta分析，方案已在PROSPERO注册（CRD42024499021）。研究人员检索了六个数据库（Embase、CENTRAL、PubMed、PsycINFO via Ovid、Scopus和Web of Science），时间范围为2011年1月1日至2025年6月6日。纳入标准为涉及成年女性（≥18岁）的横断面、病例对照、纵向或孟德尔随机化研究，且同时报告生殖史和DNAm时钟测量指标。最终纳入29篇文章，其中10篇纳入Meta分析。研究人员采用随机效应模型（限制最大似然法）进行Meta分析，使用Hartung-Knapp调整计算更稳健的置信区间，以I2统计量评估研究间异质性，并使用漏斗图评估发表偏倚。质量评估采用纽卡斯尔-渥太华量表（Newcastle-Ottawa Scale, NOS）及其横断面研究改良版，孟德尔随机化研究采用STROBE-MR清单评估。样本队列主要来自美国、欧洲、菲律宾、挪威、芬兰、日本、澳大利亚和意大利等地，总参与者达550,550人。

三、研究结果

3.1 研究特征与人群

共纳入29项研究，总参与者550,550人，主要来自美国和欧洲，东南亚和南美洲也有代表。样本量从51到322,235人不等，年龄范围从18岁到68.7岁，所有参与者均为女性。

3.2 DNAm时钟与生殖史评估方面

研究中使用的DNAm时钟包括Horvath1Age、HannumAge、Horvath2Age、PhenoAge、DNAmTL、GrimAge、GrimAge2、DunedinPoAm和DunedinPACE等，主要来源于血液、唾液和颊黏膜上皮。两项研究构建了自有DNAm时钟。生殖参数涵盖生殖寿命（绝经状态、绝经时机、血管舒缩症状、初潮时机）、激素暴露（激素替代疗法使用、口服避孕药使用、激素水平）、生殖付出（生育次数、妊娠次数、初产年龄）、生育能力（受孕率、IVF受孕使用）以及妊娠并发症和不良出生结局（出生体重、胎龄、早产、先兆子痫、妊娠期高血压、妊娠期糖尿病、妊娠丢失等）。

3.3 生殖寿命与DNAm时钟的关联

大型多队列横断面研究一致显示，较早的绝经年龄与较短的DNAmTL以及Horvath1Age和GrimAge/GrimAge2（包括所有GrimAge2亚组分）估计的较高EAA相关。遗传工具提供了较早绝经年龄与较高EAA之间因果富集关联的证据。这些发现特异于血液样本，唾液和颊黏膜上皮的平行分析未显示关联。较小的横断面研究大多报告绝经年龄与Horvath1Age、HannumAge和PhenoAge的EAA之间无显著关联，但一项研究发现绝经年龄与GrimAge呈负相关。一项研究探索了绝经年龄与较高EAA之间的U形关系，与50-54岁绝经者相比，较早和较晚绝经者在PhenoAge中均具有较高EAA。其他绝经相关发现较为混杂：一项研究发现子宫切除史与较高的复合EAA评分相关；双侧卵巢切除术和绝经后时间与Horvath1Age的EAA正相关；绝经后状态与5-CpG时钟的较高EAA相关，但与WID-REA测量无关。血管舒缩症状严重程度与PhenoAge和GrimAge的EAA正相关。绝经后雌二醇水平的纵向变化与任何测试时钟的EAA均无显著关联。

初潮时机在七项横断面研究的十个队列中被作为暴露因素检验。初潮年龄与第一代和第二代时钟估计的EAA之间的关联一致为零。一项孟德尔随机化研究也未发现初潮年龄与EAA之间的显著效应。多项基于血液的时钟研究报告激素替代疗法使用史或口服避孕药使用史与DNAm时钟估计的EAA之间无关联。激素替代疗法使用与绝经后无癌女性的较低WID-REA测量相关，但在患有乳腺癌或卵巢癌的绝经后女性中无效应。

3.4 生殖付出与DNAm时钟的关联

关于生育次数的发现较为混杂。在一项复发性多发性硬化母亲的病例对照研究中，经产女性在PhenoAge（2.27年）和GrimAge（1.44年）中的EAA显著高于未产对照。三项横断面研究发现生育次数与Horvath1Age、HannumAge或PhenoAge估计的EAA之间无显著关联。其他研究报告了相反模式，即较高分娩次数与较低EAA相关。

初产年龄方面，一项研究发现首次分娩年龄≥30岁或<20岁的女性在PhenoAge中的EAA高于21-24岁参考组。其他研究在DNAm时钟之间显示初产年龄与EAA的关联不一致，而孟德尔随机化显示较早初产年龄与较高GrimAge EAA相关。

妊娠次数方面，一项横断面分析显示妊娠次数与多个时钟（Horvath1Age、HannumAge、PhenoAge、DunedinPACE、DNAmTL）的较高EAA相关，但与GrimAge无关。DunedinPoAm测量（而非其他DNAm时钟）区分了通过辅助生殖技术受孕与自然受孕的女性。在试图受孕的育龄女性中，未发现受孕率与EAA之间的线性关系。

3.5 不良出生结局、妊娠并发症与DNAm时钟的关联

在一项针对单胎妊娠且被认为有自发性早产高风险女性的研究中，GrimAge的EAA每增加一年，<37周早产几率增加11%，<34周增加13%，<28周增加18%，而GrimAge的任何EAA与<34周风险翻倍和<28周风险增加四倍相关。另一项在妊娠中期测量母体EAA的研究发现，PhenoAge和GrimAge加速与自发性早产正相关。当在妊娠窗口外测量EAA时，EAA与早产无显著关联，但孟德尔随机化显示PhenoAge EAA与早产之间存在因果富集关联。

一致地，EAA与妊娠期高血压、妊娠期糖尿病、流产、过期产或先兆子痫无关联，但一项病例对照研究中Horvath2Age、HannumAge和PhenoAge的较高EAA与先兆子痫相关。一项研究报告较高的母体GrimAge加速与较低出生体重相关，而其他研究未观察到EAA与出生体重/胎龄之间的此类关联。

3.6 Meta分析

Meta分析显示绝经年龄与Horvath1Age（β=-0.05年，95% CI: ?0.08, ?0.01，I2=0%）、PhenoAge（β=-0.05年，95% CI: ?0.06, ?0.04，I2=0%）和GrimAge（β=-0.08年，95% CI: ?0.11, ?0.05，I2=12.5%）估计的EAA呈负相关，异质性低，而HannumAge无关联（β=-0.02年，95% CI: ?0.23, 0.19，I2=54.1%），异质性中等。初潮年龄与任何评估的DNAm时钟估计的EAA均无关联。分娩或妊娠次数与HannumAge（β=0.08年，95% CI: 0.04, 0.13，I2=0%）和PhenoAge（β=0.13年，95% CI: 0.04, 0.21，I2=0%）估计的EAA呈正相关，但与Horvath1Age无关（β=-0.03年，95% CI: ?0.26, 0.20，I2=66.4%）。敏感性分析仅纳入评估分娩次数（不包括妊娠次数）与EAA关系的研究时，PhenoAge的效应量更强（β=0.19年，95% CI: 0.12, 0.27，I2=0%），而HannumAge变为不显著。漏斗图显示部分Meta分析存在不对称性，提示可能存在发表偏倚。Baujat图显示Nishitani 2022研究对生殖付出与Horvath1Age EAA的Meta分析贡献了较大影响，该研究与其他研究的不同之处在于使用唾液而非外周血估算DNAm年龄。

3.7 质量评估

十八项横断面、五项纵向和四项病例对照研究的质量评估显示，研究一致表现出低偏倚风险，横断面研究评分≥4/6，纵向或病例对照研究评分≥6/9。孟德尔随机化研究也满足STROBE-MR清单标准。

四、讨论与结论

研究人员指出，绝经与加速生物衰老相关的证据不断积累，与本研究中较早绝经年龄与血液中较高EAA相关的Meta分析结果一致。早期绝经和继发于双侧卵巢切除术的早发性卵巢功能不全增加了骨质疏松症、心血管疾病、痴呆和全因死亡的风险，主要归因于绝经的长期低雌激素状态。绝经与EAA的关联仅在血液样本中观察到，而使用唾液或颊黏膜样本的研究报告零结果，这可能反映了组织特异性生物学以及唾液DNAm年龄估计因异质细胞组成而具有更大变异性。激素替代疗法使用与EAA无关联，但暴露为自我报告，易受回忆偏倚影响。生殖付出在能量和生理上均具有高需求性，本研究中生殖付出（涵盖生育次数和妊娠次数）与EAA的关联不如绝经时机一致。当生殖付出被连续建模并跨研究合并时，每次额外分娩或妊娠与PhenoAge和HannumAge估计的较高母体EAA相关。敏感性分析后这些发现在PhenoAge中更为稳健，提示基于发病率和死亡率训练的第二代时钟可能比仅基于时序年龄训练的第一代时钟对更多妊娠的累积心脏代谢和炎症负担更敏感。研究人员提出生育次数与EAA之间可能存在非线性关系，但纳入研究仅将生育次数作为二分类或线性连续变量建模，未检验非线性效应，这可能掩盖U形关系并导致研究间的异质性。总体而言，这些发现与生殖付出与后期健康之间权衡的假说一致。

在临床效用方面，研究人员指出卵巢衰老无法被基于血液样本的传统DNAm时钟很好地捕获，这推动了基于卵泡液样本训练的DNAm时钟（颗粒细胞时钟）的开发，但该时钟在IVF治疗队列中未能区分卵巢对IVF的反应，且受限于小样本量。早产仍是新生儿发病和死亡的主要原因，本综述的发现提示第二代时钟（PhenoAge和GrimAge）的EAA可能作为早产分娩的早期生物标志物提供预后价值，在妊娠早期或中期测量母体EAA的研究一致报告随后早产分娩的女性EAA较高，其中GrimAge显示最强关联。然而，证据仍属初步。

研究结论为：在29项研究中，生殖史与DNAm时钟之间的关联因暴露因素和时钟类型而异，早产、绝经和生育次数测量与EAA之间观察到一致的正向关联。Meta分析显示较早绝经年龄对应Horvath1Age、PhenoAge和GrimAge的较高EAA，较高生殖付出次数与较高PhenoAge EAA相关，而初潮年龄与EAA之间无关系。新兴的DNAm测量WID-REA被确定为首批用于评估宫颈组织特异性DNAm衰老的试点DNAm时钟之一。EAA大多与不良出生结局和妊娠并发症无关，但第二代DNAm时钟（PhenoAge和GrimAge）的EAA与早产分娩相关，尤其是在妊娠期间测量时。这些发现共同提供了生殖史多个方面与DNAm时钟测量的EAA相关的早期证据，为未来纵向和因果研究阐明这些关联背后的时序和机制关系奠定了基础。