脐带血中衰老生物标志物的相互关系和决定因素

背景

越来越多的证据支持产前计划作为衰老过程早期因素的概念。DNA甲基化年龄(DNAm年龄)、全球全基因组DNA甲基化(全球甲基化)、端粒长度(TL)和线粒体DNA含量(mtDNA含量)已被独立地证明是衰老的标志，但它们在出生时的相互关系和决定因素仍不确定。

方法

我们在190份ENVIR脐带血样本中使用Pearson相关性评估了衰老生物标志物DNAm年龄、整体甲基化、TL和mtDNA含量之间的相互相关性在年龄出生队列。TL和mtDNA含量用qPCR检测，DNA甲基化组用人类450K甲基化Illumina芯片检测。随后，根据Horvath的表观遗传时钟计算DNAm年龄，并测定平均全局、启动子、基因体和基因间DNA甲基化。通径分析是结构方程建模的一种形式，用于解开衰老生物标志物及其潜在决定因素之间复杂的因果关系。

结果

DNAm年龄与整体甲基化(r = -0.64, p < 0.001)和mtDNA含量(r = - 0.16, p = 0.027)呈负相关。脐带血TL与mtDNA含量相关(r = 0.26, p < 0.001)，但与整体甲基化或DNAm年龄无关。通径分析显示，整体甲基化对DNAm年龄的影响最强，整体甲基化每增加一个SD (0.01%)， DNAm年龄就降低0.64个标准差(p < 0.001)。在应用的协变量中，新生儿性别和分娩季节是衰老生物标志物的最强决定因素。

结论

我们深入了解了生命开始时的分子衰老特征，包括它们的相互关系和决定因素，表明脐带血DNAm年龄与全球甲基化和mtDNA含量呈负相关，但与新生儿端粒长度无关。我们的研究结果表明，脐带血TL和DNAm年龄与生物衰老的不同途径/机制有关，并且可能受到生命开始时已经存在的环境因素的影响。这些发现对于了解胎儿规划和早期预防非传染性疾病具有重要意义。

图形抽象

衰老始于受孕;甚至在受孕之前，环境因素就可以为其提供条件。人们普遍认为，基因组成和环境是健康老化和预期寿命的主要决定因素[1，2］．然而，越来越多的证据表明，与年龄相关的功能衰退的速度也由产前规划决定。3.，4，5，6，7］．DNA甲基化年龄(DNAm年龄)、全球全基因组DNA甲基化、端粒长度(TL)和线粒体DNA含量(mtDNA含量)已被独立报道与实际年龄相关，因此，这些标记已被用作衰老的潜在测量方法[8，9］．在年龄加速(AA)的背景下，DNAm年龄已被认为是具有生物学意义的表观遗传时钟，此前已与肥胖有关[10]、与年龄有关的疾病[11，12，13]，以及全因死亡率[11，14，15］．

全球DNA低甲基化导致衰老和与年龄相关的非传染性疾病(NCD)的机制尚不清楚。已经提出了不同的作用模式，例如通过累积DNA损伤诱导的染色质修饰来增加基因组的不稳定性[16，17]或DNA(胞嘧啶-5)甲基转移酶1 (DNMT1)的疗效下降[18］．外周血中mtDNA拷贝数的减少与衰老和死亡率有关[19，20.］．TL在出生时是可变的，在一生中追踪[21]，并随年龄增长而减少。此外，TL一直与细胞衰老和疾病易感性有关[8，22］．根据TL/线粒体衰老轴[23]，活性氧和氮以及其他自由基以年龄依赖的方式靶向端粒。端粒功能异常可通过抑制Pgc-1α、β和Sirt1基因表达而导致线粒体生物发生和功能下降[24，25]，导致mtDNA含量和总体健康状况与年龄相关的下降[19，26］．有趣的是，这个过程甚至可能在出生前就开始了，那时新生儿的端粒会受到子宫内环境的影响[4，5]并影响整个生命历程[6，21］．DNA甲基化状态，以出生时的整体甲基化、DNAm年龄、TL和mtDNA含量来衡量，可能对以后的总体预期寿命和疾病易感性具有重要意义[23］．

在老年人、成年人和青少年中，各种研究处理了端粒长度和其他个体衰老生物标志物之间的关系[27，28，29，30.，31，32，33，34，35，36，37，38，39，40，41(图。1和附加文件1:表S1)。解开脐带血中已经存在的不同衰老生物标志物之间的关系，并证实或推翻先前在老年群体中的发现是很重要的，因为这些发现为导致年龄相关疾病的生物机制的起点提供了证据。在本研究中，我们首先研究了衰老生物标志物之间的相互相关性，以深入了解ENVIR中潜在的衰老机制在年龄(环境影响在生命早期老化)出生队列。在第二步中，我们比较了早期衰老的潜在重要决定因素的影响。

研究人群

我们的研究最初在ENVIR中招募了199对符合条件的单胎新生儿母亲对在年龄出生队列[42］．这些母婴对是2014年7月至2015年6月在比利时Genk East-Limburg医院进行的前瞻性队列研究的子集。这项研究是根据《赫尔辛基宣言》所载的原则进行的[43]经哈塞尔特大学伦理委员会和根克东林堡医院批准后。在招募时，所有参与的母亲都获得了书面知情同意。CpG位点的表观基因组甲基化状态是在EXPOsOMICS项目(FP7)的框架下从脐带血样本中检索的[44］．有198例新生儿的相对TL数据。其中6个新生儿的线粒体dna含量数据缺失。最后，使用R包NCmisc 1.1.6将两个样本从分析中移除，因为它们被归类为计算得到的DNAm年龄[> 3 ×四分位间距(IQR)低于第一四分位或高于第三四分位]的极端离群值。因此，本研究最终样本量为190。2)．

在第一次产前检查期间(怀孕7-9周)，通过体重(公斤)除以身高(米)的平方确定产妇体重指数(BMI)。根据第一次超声检查估计受孕日期。分娩后，母亲们填写了一份研究问卷，其中收集了母亲和父亲关于社会人口统计学和生活方式因素的详细信息。在9个案例中，父亲的年龄缺失，并与父亲出生时的平均年龄相关联。生育第一个、第二个和第三个或更多新生儿的母亲被分为三类。未获得任何文凭的母亲的教育水平被标记为“低”，获得高中文凭的母亲被标记为“中等”，获得大学学位的母亲被标记为“高”。母亲的吸烟状况被分类为“从不吸烟”，即母亲在怀孕前或怀孕期间从不吸烟，“前吸烟者”，即母亲在怀孕前戒烟，以及“吸烟者”，即母亲在怀孕期间继续吸烟。新生儿的种族根据祖父母的血统进行分类，当两个或两个以上的祖父母是欧洲人时，被归类为欧洲人，当至少三个祖父母是非欧洲人时，被归类为非欧洲人。交付季节分为寒冷季节(10月1日- 3月31日)和温暖季节(4月1日- 9月30日)。

脐带血样本采集

脐带血样本在分娩后直接在BD Vacutainer中采集^®锂肝素，Plus塑料K2EDTA管(BD, Franklin Lakes, NJ, USA)，并以3200 rpm离心15分钟。之后，将黄色涂层和血浆分离，并在−80°C下立即冷冻。

表观基因组范围的DNA甲基化

脐带血DNA在国际癌症研究机构(IARC)的表观基因组学和机制分部(前表观遗传学组)提取和处理。详细地说，在使用QIAamp DNA mini Kit (Qiagen Ltd, Manchester, UK)解冻和提取后，DNA首先使用Zymo EZ DNA甲基化进行亚硫酸氢盐转化^™试剂盒(Zymo, Irvine, CA, USA)，因此与Illumina Infinium Human Methylation 450K BeadChip阵列杂交[45并使用Illumina hisansq系统进行扫描。使用Illumina GenomeStudio进行背景相减后，对原始强度数据进行预处理，包括计算每个CpG的甲基化水平作为beta值，使用minfi包的funnorm归一化[46]，以及在R统计计算环境中使用内部软件进行质量控制。样品采用Illumina检测进行进一步的质量控制p-value > 0.05，珠数小于3，不包括失败样品。此外，在Infinium II探针上进行了背景减法和染料偏置校正。最后，对于包含低于第一个四分位数或高于第三个四分位数超过三个四分位数范围的值的异常值，数据也进行了修剪，以便保留485,512个探针进行分析。

平均相对TL和mtDNA含量测定

采用Nanodrop 1000分光光度计(Isogen, Life Science, Belgium)对提取DNA的数量和纯度进行光谱分析，琼脂糖凝胶电泳对完整性进行评价。所有测量均在7900HT快速实时PCR系统(应用生物系统公司，福斯特城，CA, USA)上进行，重复三次，采用384孔格式。DNA数量通过定量it™PicoGreen®dsDNA检测试剂盒(LifeTechnologies, Europe)来确定，以确保5 ng/PCR反应的DNA输入均匀。平均相对端粒长度和mtDNA含量用修正的实时定量PCR (qPCR)方法测定，如前所述[5，47，48]，并在附加文件中详细提供2:文本S1。在附加文件中详细描述了PCR循环3.:表S2-S4。用类内相关系数(ICC)表示的端粒分析精密度[49化验间ICC为0.936 (95% CI: 0.808 ~ 0.969)，化验内ICC为0.952 (95% CI: 0.947 ~ 0.956)。端粒和mtDNA扩增的周期阈值相对于单拷贝基因扩增的周期阈值进行归一化3.:表S2-S4使用qBase软件(Biogazelle, Zwijnaarde，比利时)。相对平均端粒长度和线粒体含量表示为个体相对于整个样本集的平均比率。

统计数据

DNAm年龄根据Horvath使用Bioconductor软件包“methylclock”开发的表观遗传时钟计算[50]使用Bakulski的单元格计数参考选项[51］．甲基化程度表示为甲基化胞嘧啶的百分比超过甲基化和未甲基化胞嘧啶的总和。通过计算研究人群β值(表观基因组范围内平均DNA甲基化)的算术平均值来计算全球DNA甲基化。此外，计算了三个功能基因区域，启动子(n = 140,003个探针)，基因体(n = 158,210个探针)和基因间区(n = 187,299个探针)的平均甲基化程度。TL和mtDNA均为对数₁₀改进正态分布。

在统计分析中，Pearson相关性被用于解决四种衰老生物标志物之间的关系。下一步，路径分析，调整为先天的选择协变量，进行评估衰老生物标志物之间的关联，并建立重要的早期衰老决定因素。这种形式的结构方程建模(SEM)的特征是多个线性回归方程，同时估计变量之间所有假设关系的回归系数。通径分析模型以性别、胎龄、新生儿种族、出生体重、母亲是否吸烟、母亲受教育程度、母亲早孕BMI和胎次为协变量。此外，对于TL和mtDNA含量，白细胞计数、分娩季节和父母年龄，以及根据Bakulski [51]作为协变量。通过使用(i) DNAm年龄和全局甲基化随阵列芯片和阵列位置回归的残差，以及(ii) TL和mtDNA含量随样品存储时间回归的残差，考虑了随机效应的存在。关于关联的方向，我们做了以下假设:(i) TL影响mtDNA含量，反过来又受DNAm年龄和全局甲基化的影响，(ii) DNAm年龄受mtDNA含量和全局甲基化的影响，(iii)全局甲基化受mtDNA含量的影响。通径分析使用lavaan包完成，版本0.6-5 [52］．p < 0.05为有统计学意义。所有数据分析均在RStudio中使用R 3.5.2进行。

人口统计资料

表中报告了母新生儿对的人口学特征和围产期因素1．本研究新生儿多为欧洲血统(89%)，平均胎龄(SD)为39.15(±1.54)周，平均出生体重(SD)为3393(±484)g。TL和mtDNA含量分别为0.51-1.58和0.25-4.35，平均DNAm年龄(±SD)为0.46(±0.26)岁。母亲平均年龄29(±4.5)岁，孕前BMI为24.39(±4.34)kg/m²．

衰老生物标志物之间的相关性

数字3.显示了衰老的不同生物标记之间的相互关系。脐带血DNAm年龄与所有其他衰老生物标志物呈显著负相关，但与TL相关不显著。DNAm年龄的相关性强度与脐带血平均(i)基因体甲基化，r =−0.65，(ii)整体甲基化r =−0.64，(iii)基因间区甲基化r =−0.63，(iv)启动子甲基化r =−0.57(均p < 0.001)和mtDNA含量(r =−0.16,p = 0.027)呈递减关系。脐带血TL与mtDNA含量显著相关(r = 0.26, p < 0.001)。整体甲基化与启动子、基因体和基因间区甲基化显著相关(r = 0.92、r = 0.97和r = 1, p均< 0.001)。

当按性别分层时，这些相关性仍然显著(附加文件4:图S1和附加文件5:图S2)。对于新生女婴，TL与平均全局、体、基因间甲基化和DNAm年龄之间的相关性发生了方向变化，男孩mtDNA含量与平均启动子甲基化之间的相关性也发生了方向变化(均不显著)。

通径分析中衰老生物标志物和协变量之间的关联

该路径分析模型代表了衰老生物标志物之间关系的因果假设先天的所选协变量总体拟合良好(χ2 = 23.00，自由度= 27,p = 0.69;近似均方根误差= 0.00,p = 0.963，标准化均方根残差= 0.034，比较拟合指数= 1.00)。图中显示了与标准化估计的显著关联的图形。4．

假设所有其他变量保持不变，整体甲基化对DNAm年龄的影响最强，全球甲基化每增加0.01%，DNAm年龄就减少0.64个标准差(p < 0.001)。整体甲基化IQR增加(0.011个单位)，未标准化系数转化为DNAm年龄减少0.21岁。log中每增加一个SD₁₀变换TL, log的平均水平₁₀转化mtDNA含量增加0.31 SD (p < 0.001)[非标准化系数mtDNA含量增加6.96% (95% CI: 4.97%， 8.95%) TL增加10%]。

在协变量方面，分娩季节与原木SD下降0.21相关₁₀在log中转换TL和0.24 SD₁₀转换mtDNA含量(p = 0.02和p = 0.003)在温暖的半年与寒冷的半年相比。这对应于非标准化系数的TL和mtDNA含量分别下降了−7.10% (95% CI:−3.44%，−10.63%)和−16.44% (95% CI:−8.64%，−23.58%)。此外，胎龄每增加1个SD(1.54岁)，DNAm年龄增加0.20个SD (p = 0.017)，表明每多孕一周DNAm年龄增加1.25周。新生儿女婴端粒平均增加5.68% (95% CI: 2.95% ~ 8.48%)，平均对数增加0.19 SD₁₀转化脐带血TL (p < 0.001)，或非标准化脐带血TL增加6.4% (95% CI: 4.38-8.42)。此外，女性的整体甲基化水平较高0.3个单位(0.27 SD, p < 0.001)， mtDNA含量较低11.49% (95% CI:−9.43%，−13.55%)(0.16 SD, p = 0.016)。从较低的母亲教育水平向较高的母亲教育水平转移与DNAm年龄降低0.21 SD (p = 0.014)或DNAm年龄非标准化系数降低约2.77周相关。父亲年龄每增加1个SD(5.34岁)，对数增加0.15个SD (p = 0.027)₁₀改变mtDNA含量，或非标准化系数增加1.20% mtDNA含量增加1岁的父亲年龄。

多年来，人们开发了不同的生物学标记物来跟踪实际年龄，并预测成人中各种与年龄相关的疾病的发病情况和不同生活方式因素的风险。对新生儿的调查可能会揭示通过胎儿编程解释生命后期疾病易感性差异的机制。在这里，我们深入了解了生命开始时的分子衰老特征及其相互关系，表明脐带血DNAm年龄与全球甲基化和mtDNA含量呈负相关，但与新生儿端粒长度无关。此外，我们提供的证据表明，端粒-线粒体衰老轴已经从生命早期开始连接。

衰老生物标志物之间的相互关系

通过对新生儿的研究，我们证明了TL和表观遗传年龄之间没有相关性，这与成年人的研究结果一致[31(图。1和附加文件1:表S1)。一项包括800名中年人的横断面研究发现，血TL与DNAm年龄之间没有显著相关性(r=−0.05，p= 0.17) [32］．此外，在LipidCardio研究的773名参与者(平均实际年龄为69.68岁)中，TL和DNAm年龄之间没有显著相关性(β = 3.00, p = 0.18) [27］．此外，这两个因素的动态也被证明在一生中不断变化。当环境影响对端粒长度的个体间变异产生最大影响时，幼儿的端粒磨损更高，而端粒长度随后在一生中得以保存[21］．同样地，基于DNA甲基化的生物钟在生命过程中以不同的方式“滴答”。霍瓦特时钟显示，在儿童和青少年时期，时钟的滴答速度比实际衰老速度快，而在成年时期，时钟的滴答速度与实际年龄呈线性关系[53］．在老年人中，DNAm年龄的增长甚至比实际年龄的增长速度要慢[54］．因此，关于成年和老年人群中血液TL和DNAm年龄之间相关性的研究结果不能自动转移到儿童早期。然而，这一时期可能是对环境影响最敏感的时期，并为以后的生活奠定了基础。21］．我们的发现很重要，因为它们表明脐带血TL和DNAm年龄不仅与成人生物衰老的不同途径/机制有关，而且与胎儿编程期的新生儿有关。虽然新生儿的端粒长度和表观遗传时钟表明不同的衰老措施，但这并不意味着DNA甲基化与TL无关。已经确定了不同的表观遗传特征，并且先前报道了新生儿TL的表观遗传调控[55]涉及的cpg与表观遗传年龄时钟用于预测生物年龄的cpg集不同。此外，端粒酶逆转录酶(叔)基因，与Horvath DNAm年龄衍生的内在表观遗传年龄加速相关，也被发现与更长的端粒相关，这表明hTERT的表达是人类原代成纤维细胞DNAm衰老所必需的[56］．

在脐带血中mtDNA含量与TL之间的相关性的发现与之前在ENVIR的613个脐带血样本中发现的正相关的发现相一致在年龄队列，显示5.22% (95% CI: 3.26 ~ 7.22;p < 0.0001) mtDNA含量增加10%的TL [57］．此外，在健康成人中也是如此(r = 0.120, p < 0.001) [35]，老年妇女(r = 0.39, p < 0.0001) [28]和166名不吸烟的老年人(r = 0.23, p = 0.0047) [29TL与mtDNA含量呈正相关，符合衰老的线粒体-端粒轴[23，24，57］．

我们还检测了全球DNA甲基化和三个功能基因区域(启动子、基因体、基因间区)与DNAm年龄之间的相关性。在成人中，此前对来自澳大利亚乳房x线照相学密度双胞胎和姐妹的479名个体和来自墨尔本协作队列研究的3354名个体的汇总分析中没有发现这种关联的证据(r = 0.01, p > 0.19) [36］．这可以用新生儿和成人中全球甲基化和DNAm年龄的不同动态来解释。在生命的最初几年，全球DNA甲基化水平会增加[58]，在成年期保持相对稳定，然后在成年后期开始下降[59］．

我们研究的另一个发现是脐带血中DNAm年龄与mtDNA含量之间的负相关。这一发现得到了最近对退伍军人事务规范老龄化研究的812名老年男性的研究的证实，其中mtDNA拷贝数与横断面呈负相关，尽管与DNAm年龄的前瞻性测量无关(分别p = 0.03和p = 0.33) [30.(图。1)．相比之下，在一项病例对照研究中，DNAm年龄来源的AA和mtDNA含量在整个双相情感障碍(BD)患者组、他们的兄弟姐妹和年龄匹配的健康对照组中没有显著相关(r = 0.038, p = 0.780)，但在老年(33-51岁)BD患者组中呈正相关(r = 0.697, p < 0.001) [37(图。1)．我们对健康新生儿的研究与双相障碍患者的病例对照研究中相关方向的不同，可能部分原因是双相障碍在生化机制和词源上的潜在差异。

衰老生物标志物和协变量之间的关联

通径分析的结果证实了之前在脐带血中的发现，即分娩时，女性性别与端粒长度呈正相关[5，21，22，60，61]和整体甲基化[62］．在另一项研究中，应用LINE-1的焦磷酸测序作为全局甲基化的代理[63]，与女性呈负相关。此外，我们发现女性性别和脐带血mtDNA含量之间存在负相关，这与之前的发现是一致的。一项对比利时佛兰德斯FLEHS III出生队列的研究也发现，女婴的mtDNA含量平均比男婴低5.96% (p = 0.08) [64］．

此外，在温暖季节分娩与较短的端粒和较低的mtDNA含量相关，这与早期纵向研究的结果一致，该研究包括2827名哥斯达黎加居民，他们的基线年龄为60岁，10月至12月采集的血液中端粒较长[65］．此外，ENVIR最近的一项研究在AGE出生队列发现，产前温度暴露超过一定阈值与脐带血TL缩短有关[66］．我们还观察到温暖季节与mtDNA含量呈负相关，这与同一队列中胎盘组织mtDNA含量的发现形成对比，报告了mtDNA含量与寒冷季节呈负相关(β = -0.243±0.040,p < 0.0001) [48］．对于两种组织mtDNA含量不一致的一种可能的解释可能源于它们不同的生物学功能，这在以前已经被假设[67］．

我们发现母亲教育水平与DNAm年龄呈负相关，这与之前关于脐带血DNAm年龄与母亲社会经济地位(SES)之间关系的发现是一致的，SES是母亲教育程度的另一种衡量标准。［68］．此外，父亲出生年龄与mtDNA含量之间的关联证实了早期在成人中的报告[69］．

关于通径分析中的因果假设，衰老生物标志物之间影响方向的不同可能性是合理的。一方面，端粒依赖的生长停滞与线粒体功能障碍的增加有关[70通过压制PGC-1α而且PGC-1β损害线粒体生物发生和功能的启动子[71];另一方面，线粒体功能障碍通过氧化应激的增加导致端粒磨损和基因组不稳定[70，72］．此外，整体低甲基化与生物衰老有关，通过失去本构异染色质完整性，真核生物衰老的一个标志，导致整体5mC，从而增加遗传不稳定性[17，73］．组蛋白磷酸化、乙酰化和去乙酰化过程所需的重要共底物的生成，如三磷酸腺苷(ATP)、乙酰辅酶a、黄素腺嘌呤二核苷酸和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸，再次依赖于线粒体活性[74］．在一项关于ENVIR的研究中在AGE队列研究了表观基因组全甲基化与脐带血胰岛素和mtDNA含量之间的关系，几种途径和差异甲基化区域(DMRs)也指出组蛋白修饰是连接这些因素的潜在机制之一[75］．因此，mtDNA含量的改变所代表的线粒体活性功能障碍可能对全球DNA甲基化谱有直接影响[76，77］．这些分子变化并不局限于出生后时期，因为怀孕期间的环境影响已被证明已经决定了出生时的基因组甲基化状态和端粒长度[78，79］．

临床意义

脐带血衰老生物标志物的意义在于，在实际的健康影响变得明显之前，它们对与年龄相关的非传染性疾病的预测价值。我们最近发现，儿童和成年早期的端粒长度在很大程度上取决于脐带血端粒长度[21］．因此，观察到的与端粒缩短相关的健康和疾病状况，可能在某种程度上发现它们在出生时就开始了。从预防的角度来看，了解衰老生物标志物的相互关系和决定因素是至关重要的，因为这些见解能够早期识别风险增加的个体，并制定个性化的治疗计划。

出生时的端粒长度决定了自然寿命[80]，据估计，在40岁时，TL短1 SD或长1 SD的人的预期寿命相差2.5年[81］．目前还缺乏直接调查出生时衰老生物标志物对成年人和老年人寿命和年龄相关疾病的预测能力的研究。然而，它们与儿童健康措施的关系可以替代它们与以后生活中的健康结果的关系，因为先前的研究表明，儿童和成年的健康结果之间存在联系[82，83，84］．

脐带血衰老生物标志物与婴儿和儿童时期的偏离健康指标有关，显示出与神经认知有关[85，86，87]，心血管[88，89]和代谢结果[60，75，90，91，92，93]，青春期开始[94，95]和免疫系统[96，97(图。5)．在这种情况下，我们最近证明了出生时端粒长度与4岁时儿童舒张压显著相关[98］．尽管在许多与年龄相关的健康措施领域缺乏研究，但事实上，代谢结果与所有四种脐带血衰老生物标志物相关。5)强调了儿童代谢变化将脐带血衰老生物标志物与老年不良健康结果联系起来的重要性。偏离儿童健康指标可预测成年和老年的不良健康结果，例如出生体重较低或1岁时体重较低与晚年心血管疾病有关[99，One hundred.，101]、II型糖尿病[102]和虚弱[103］．此外，儿童期血压可预测成年期心血管健康状况[104]，青春期时间与男性多种疾病和寿命有关[105]，婴儿湿疹可预测成人哮喘[106］．

关于在本研究中确定的衰老生物标志物的决定因素，它们的影响可能转化为生活中疾病易感性的改变。在一年中较温暖的半年出生的孩子端粒平均较短，线粒体DNA含量较低，这使他们容易出现婴儿和儿童时期的不利健康状况，如出生体重较低、神经认知能力较低和血压较高。在人口水平上，这反过来可能导致心血管疾病、II型糖尿病和虚弱的易感性增加，从而降低老年人的预期寿命。

优势和局限性

我们的研究有几个优势和局限性。据我们所知，这是第一个调查新生儿TL、DNAm年龄、整体甲基化和mtDNA含量之间相关性的研究，这对于在这个关键的发育阶段解开它们之间的关系至关重要。我们还使用了反映测量变量生理范围的出生队列数据。另一方面，190名新生儿的样本量可能太小，无法维持显著的结果。此外，表观遗传年龄的分析仅限于Horvath发表的算法[9];其他算法，如汉纳姆预测器[107]或各种“妊娠时钟”[108，109没有进行调查，因为我们的重点是衰老过程。然而，我们确实在通径分析中包括了胎龄。关于霍瓦特时钟，除了年龄甲基化之外，年龄加速也经常被研究。由于新生儿的实际年龄相同，我们的研究无法获得潜在的年龄加速。此外，通径分析使得有必要假设衰老生物标志物之间的影响方向。根据以往的文献发现，两种可能方向的证据往往都能找到，因此，尽管另一种假设有合理的理由，但选择一个方向是必要的。

由于年龄相关功能衰退的速度可能在出生前就已经确定，脐带血中衰老生物标志物的状态可能对以后的总体预期寿命和疾病易感性具有重要意义。在我们的研究中，DNAm年龄和TL与mtDNA含量显著相关，而TL与DNAm年龄之间没有关系。这表明，这两种生物标志物从出生起就捕捉了衰老的不同方面，并强调了在未来风险评估和年龄相关疾病早期预防中定向使用这些生物标志物的重要性。通径分析表明，不同衰老生物标志物之间的关联持续存在于相互关系和环境因素的复杂结构中，更好地接近生物学背景。此外，通过比较标准化通径系数，可以估计对不同内部和外部影响的易感性程度，并证实先前关于性别依赖性差异的观察结果以及产前温度暴露在衰老中的重要性。

本研究中提供的数据可根据相关作者的合理要求获得。由于隐私限制，这些数据不能公开。

主持人:5

5-Methylcytosine

AA:

年龄加速度

ATP:

三磷酸腺苷

双相障碍:

双相情感障碍

体重指数:

身体质量指数

dmr:

不同甲基化区域

DNAm年龄:

DNA甲基化年龄

DNMT1:

DNA(胞嘧啶-5)甲基转移酶1

全球甲基化:

全球全基因组DNA甲基化

差:

四分位范围

mtDNA内容:

线粒体DNA含量

非传染性疾病:

非传染性疾病

nDNA:

核DNA

SD:

标准差

扫描电镜:

结构方程建模

T / S:

端粒/单拷贝基因比值

TL:

端粒长度

我们向参加活动的母亲和新生儿以及产科病房的工作人员、助产士和根克东林堡医院临床实验室的工作人员表示感谢。

免责声明

如果作者被确定为国际癌症研究机构/世界卫生组织的工作人员，作者仅对本文中表达的观点负责，他们不一定代表国际癌症研究机构/世界卫生组织的决定、政策或观点。

的ENVIR在AGE出生队列研究由欧洲研究理事会(No.;ERC-2012-StG310898)和佛兰德科学基金(FWO，批准号;G073315N)。B.R.由大学研究基金(Bijzonder Onderzoeksfonds Universiteit Hasselt)资助。D.S.M.是佛兰德斯研究基金会(FWO资助12X9620N)的博士后。表观全基因组DNA甲基化的实验室分析在欧盟委员会第七框架计划资助EXPOsOMICS(资助号308610-FP7给PV, ZH和AG)的范围内进行。国际癌症研究机构的A.G.和表观基因组学和机制分支得到了法国国家癌症研究所(INCa, Plan Cancer- eva - inserm，法国)的资助。

作者及隶属关系

1. 比利时哈塞尔特哈塞尔特大学环境科学中心

   Brigitte Reimann, Dries S. marttens, Congrong Wang, Michelle Plusquin & Tim S. Nawrot

2. 国际癌症研究机构(IARC)表观基因组学和机制分部，里昂，法国

   Akram Ghantous & Zdenko Herceg

3. 鲁汶大学公共卫生、职业和环境医学学院，鲁汶，比利时

   Tim S. Nawrot

贡献

BR撰写论文并对数据进行形式化分析和可视化。听,MP。和BR负责论文的概念化和方法论。DSM, AG)。和ZH进行调查和数据收集。DSM、TSN和MP对论文的工作进行了监督。SN, MP, DSM, AG, CW协助评审和撰写论文。TSN和MP负责资金获取和项目管理。所有作者都阅读并批准了最终的手稿。

相应的作者

对应到米歇尔Plusquin．

伦理批准并同意参与

本研究按照《赫尔辛基宣言》进行，并获得哈塞尔特大学和东林堡医院伦理委员会的批准(规程代码:B371201216090批准日期:Mei 2, 2012)。所有参与研究的受试者均获得知情同意。

发表同意书

不适用。

相互竞争的利益

作者声明没有利益冲突。

出版商的注意

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