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目標(1)描述流行病學的兒童和成人端粒長度,和(2)調查父子端粒長度的一致性。
設計以人群為基礎的橫斷麵研究的縱向研究澳大利亞的孩子。
設置評估中心澳大利亞7個主要城市和八個選擇區域城鎮;2015年2月至2016年3月。
參與者1874年參與家庭,端粒數據為1206名兒童和1343名家長進行分析,其中有1143是父子對。有589名男生和617名女生;175年1168年父親和母親。
結果測量相對端粒長度(T / S比值),通過比較計算端粒DNA (T)水平與單一副本(S)β球蛋白基因在靜脈血液基因組DNA定量實時PCR。
結果平均T / S比所有的孩子,男孩和女孩是1.09(標準差0.56),1.05(標準差0.53)和1.13(標準差0.59),分別。平均T / S比所有的父母,父親和母親是0.81(標準差0.37),0.82(標準差0.36)和0.81(標準差0.38),分別。父子T / S比值和合適度(0.24相關)。在調整後的回歸模型中,一個單位高父T / S比與0.36(估計線性回歸係數(β);95%可信區間0.28到0.45)兒童T / S比值高。一致性較高的年輕parent-age tertile(β0.49;95%可信區間0.34到0.64)相比,中間(β0.35;95%可信區間0.21到0.48)和古老tertile(β0.26;95%可信區間0.11到0.41;p-trend 0.04)。 Father–child concordance was 0.34 (95% CI 0.18 to 0.48), while mother–child was 0.22 (95% CI 0.17 to 0.28).
結論我們提供了端粒長度為11 - 12歲兒童人口值和中年的父母。相對端粒長度在成人比兒童更短,如預期。有適度的親子和諧的證據,減少與父母年齡增加。
- 端粒
- 參考價值
- 孩子們
- 老化
- 遺傳模式
- 流行病學研究
這是一個開放的分布式條依照創作共用署名非商業性(4.0 CC通過數控)許可證,允許別人分發,混音,適應,建立這個工作非商業化,和許可他們的衍生產品在不同的協議,提供了最初的工作是正確地引用,給出合適的信用,任何更改表示,非商業使用。看到的:http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/。
來自Altmetric.com的統計
本研究的優點和局限性
樣本是最大的端粒長度的數據集的兒童和父母的澳大利亞以人群為基礎的隊列。
我們的研究的主要力量是高質量的端粒數據,inter-assay和intra-assay係數較低的變異。
橫斷麵設計排除了端粒lifecourse一致性評估。
魯棒性的父子和合受限於一個相對比較小的樣本相對於母子。
介紹
端粒是複雜的核蛋白質結構的支架TTAGGG串聯重複序列的線性DNA。1 - 3他們保護DNA的完整性,防止相鄰染色體末端的融合。傳統的DNA聚合酶無法複製線性染色體的末端,因此失去了一些從端粒DNA堿基對每有絲分裂,隨著年齡的增長導致進步的端粒縮短。4當端粒侵蝕臨界長度,由此產生的端粒功能障礙引起細胞周期阻滯和細胞凋亡。加速端粒縮短與發病率和死亡率有關這兩種傳染病和非傳染性疾病,包括心血管疾病、高血壓和糖尿病。5 - 9例如,在老年人的研究,較短的端粒長度與所有原因及心血管疾病死亡的風險增加,8和傳染病。10 11
端粒長度在多大程度上是由遺傳和環境因素的影響尚不清楚。12幾項研究已經發現加強孕產婦相關性兒童染色體端粒的長度,13 - 15而另一些報道更強的影響。16 - 1998年的一項研究,129年父親和母親,父子一致性(0.45)3倍高於母子,孩子獨立的性。17年長父親的年齡也與後代端粒更長。月19 - 21日然而,最近的一項薈萃分析顯示高異質性在parent-offspring相關性研究,並暗示證據日期是不確定的。22
到目前為止,端粒的研究主要集中在環境和特定的遺傳因素和與端粒長度之間的關聯,發病率和死亡率。大多數人口的研究專注於健康成人和相對很少有人知道規範性健康兒童的端粒長度。建立全民端粒長度的數據有可能協助協調未來的端粒研究類似的結構,以及允許國際人口比較。此外,檢查不同年齡組和性別的影響可能是信息了解端粒長度的決定因素。
在澳大利亞的人口基數,我們旨在(1)描述兒童和成人端粒長度的流行病學,和(2)調查親子染色體端粒的長度一致,包括(a)比較父子和母子之間(b)父母年齡對一致性的影響。
方法
研究設計和參與者
2004年,澳大利亞的縱向研究兒童(LSAC或在澳大利亞長大)招募了2個代表性地區包括澳大利亞大約有5000兒童。LSAC參與者已在七雙年展波生成0 - 1 12 - 13 (B組)和4 - 5到16 - 17年(K組)。LSAC研究設計的細節和招聘概述了別處。23日24研究兒童健康檢查點(關卡)是一個額外的截波的B群,嵌套LSAC第六與第七。這是一個一次性的全麵的身體健康和生物標誌物模塊的參與者在11 - 12歲,參加父母。進一步的細節描述。25日26日
同意
提供書麵知情同意參加父母為自己和他們的孩子在參與之前,孩子同意提供。
病人和公眾參與
因為LSAC以人群為基礎的縱向研究中,沒有病人團體參與其設計或行為。據我們所知,公眾並沒有參與研究設計,招聘或LSAC研究的行為或其檢查點模塊。收到衛生報告總結了父母對於孩子和自己或者檢查點評估訪問後不久。他們同意參加,否則他們不會接收個人結果了解自己或他們的孩子。
程序
數據收集階段從2015年2月到2016年3月。數據被收集在澳大利亞主要(大城市)和迷你城市(地區)評估中心,與家訪提供給那些未能出席一個評估中心。孩子和他們的父母參加旋轉通過一係列電台健康評估的不同方麵,以及生物樣品的收集,包括血液。隻有一個家長/監護人被邀請參加評估;家庭自由選擇是否這是母親或父親,在某些情況下,另一個相對/監護人參加。
血液樣本
全靜脈血液被收集到真空采血管管包含EDTA和立即運送到一個現場實驗室。血液樣本被加工成整除(包括全血和血液凝塊)在2小時內到1.0毫升FluidX管(英國柴郡FluidX)和凍結在−80°C的超低溫冰箱(熱費希爾科學、沃爾瑟姆,媽,美國)。搬運工數據庫用來跟蹤樣品,允許病人deidentification現場實驗室。27樣本在幹冰運輸存儲在默多克兒童研究所的生物,墨爾本,澳大利亞,長期儲存在−80°C超低溫冰箱。
DNA隔離
從全血基因組DNA分離血液或血凝塊使用QIAamp 96 DNA工具包(Venlo試劑盒,荷蘭)。樣本隨機與孩子和家長對在同一板減少批效果相比父子對使用占據隨機數生成器。示例檢索,收購協議優化、消耗品和隔離基因組DNA跨越2016年4月到2017年1月。基因組DNA的純度和完整性確認使用NanoDrop 2000分光光度計(美國WI NanoDrop技術,米德爾頓),量子位2.0熒光計(熱費希爾科學、沃爾瑟姆,媽,美國)和凝膠電泳,之前存儲在−80°C。DNA也分離出三套控製樣本:K562白血病細胞係(1),(2)新生兒臍帶血和(3)人類胎盤組織。控製樣品曾被描述為“短”,“平均”和“長”端粒相對於外周血樣本。28-31控製樣本驗證使用終端的端粒長度限製片段(沒有顯示)。基因組DNA從每一個控製樣本用於板與端粒檢測評估日常和批處理(板)的影響。
措施
端粒長度測量
端粒長度的測量廣泛使用定量實時PCR (qPCR)方法,最初由Cawthon描述。32這種方法措施的端粒DNA (T)和單拷貝基因(在本例中β球蛋白,S)為每個樣本。比率,稱為T / S比,通過比較計算的相對數量“T”和“S”為每個這些樣本參考基因組DNA樣本(即平均T / S比值的三個標準基因組DNA)。每個樣本以一式四份,由4µL稀釋5 ng /µL DNA樣本,5µL SensiFAST SYBR No-ROX工具包(Bioline,悉尼,澳大利亞)掌握混合和0.5µLµM每個正向和反向引物2。引物序列是tel1a(5ʹcgg TTT GTT TGG GTT TGG GTT TGG GTT TGG GTT TGG GTT), tel2a(5ʹ- GGC TTG有條件現金援助交有條件現金援助交有條件現金援助交有條件現金援助交有條件現金援助TAC有條件現金轉移支付),bg1a(5ʹgca GGA GCC gg GCT GGG貓AAA AGT CA)和bg2a(5ʹ-GGG有條件現金援助CAC CAC CAA CTT貓CCA CGT TC)。所有的“T”和“S”反應在384 -孔板進行Lightcycler 480儀器二世(羅氏,墨爾本,澳大利亞)。相應的“T”和“S”反應進行相同的板。自行車在95°C條件開始孵化了10分鍾,其次是35周期(i) 95°C 15年代和62°C(2) 60年代。最後的384孔布局包括參與者基因組DNA,三組基因控製DNA和沒有模板控製包含RNase-free水而不是DNA模板。每一個在場的一式四份。所有qPCR化驗進行使用過濾吸管提示,以防止汙染物的放大。 Reactions were set up on ice to prevent DNA polymerase activity, non-specific amplification and to minimise potential primer-dimerisation. Plate layout and additional details can be found in the Standard Operating Procedure on the Child Health CheckPoint網站。33
其他樣本特征
通過問卷調查收集年齡和性別,聯係管理數據庫或澳大利亞統計局提供的。參與者使用便攜式測距儀高度測量,沒有鞋子,穿著輕薄的衣服,在複製,到最近的0.1厘米。第三個測量被如果前兩個高度測量的區別是大於0.5厘米;最終身高是所有測量的意思。體重,到最近的0.1公斤,測量InBody230生物阻抗分析電子秤(韓國首爾Biospace有限公司)。身體質量指數(BMI)計算體重(公斤)除以身高(米)的平方。孩子的年齡調整和sex-adjusted BMI z分數計算使用美國疾病控製中心增長參考圖表。34社會經濟指標區(SEIFA)分數的郵政編碼地區參與家庭生活被用作衡量社區社會經濟地位。SEIFA指數相對社會經濟劣勢劣勢指數得分是標準化分數使用地理區域編製從2011年澳大利亞人口普查數據,對數值總結澳大利亞社區的社會和經濟條件(國家1000和100 SD,意味著更高的值代表了更少的劣勢)。35
統計分析
可靠性評估複製(即之間的變異程度,複製qPCR板),一個intra-assay變異係數(x)計算,比池循環閾值(Ct)的SD從所有樣本和總體Ct的意思是,乘以100。Ct值的周期數熒光PCR穿過內生成熒光閾值,一個熒光信號明顯高於背景熒光。評估assay-to-assay和日常一致性的程度,一個inter-assay浸計算使用池Ct的SD除以所有的整體Ct均值複製樣品,然後乘以100。
如果不到兩個成功的複製出測量一式四份,那麼樣本數據被丟棄。如果兩個以上成功的複製出測量一式四份,平均計算,導致“T”和中值平均為每個樣本“年代”。Ct的複製5-28被認為是成功這個範圍以外的值有一個高水平的不確定性。最後從每個樣本相對端粒長度,基於T / S比,計算∆Ct測試(Ct(端粒)−Ct(β球蛋白))正常的平均T / S比三個標準DNA樣本在同一板塊∆Ct裁判(Ct(端粒)−Ct(β球蛋白))。因此,最後方程2−(ΔCttest−∆Ctref)= 2−∆∆Ct。
占據V.14.0是用於分析。統計學意義是確定在5%的水平。人口統計和總結比例估計重量和運用調查采樣和參與的調查程序,糾正偏見和考慮集群抽樣框架。標準誤差計算考慮到複雜的設計和重量。36我們檢查了分布使用手段和SD和密度圖,應用調查重量和調查方法。進行了對比組意味著使用學生的學習任務。父母和孩子端粒長度的一致性評估使用簡單的皮爾遜相關性,與家長端粒長度和線性回歸模型作為獨立變量,和孩子端粒長度作為因變量。線性回歸模型調整的父母的年齡,父母和孩子性模型中包括男女,和劣勢索引。分析也由父母和孩子性別分層。另外,我們進行了靈敏度分析調整出生時父母的年齡,而不是在11 - 12歲的孩子,和沒有實質性差異(數據沒有顯示)。
交互分析也進行了檢查父母年齡的影響父母和孩子之間的一致性端粒長度。交互分析是父母端粒長度和父母年齡進行交互項(包括父母年齡作為一個連續的和一個序數tertile變量),包括父母和孩子性。為了更好地理解結果的模式,為父母年齡tertile組進行了線性回歸模型(即28-41,使和46 - 71歲)。
線性回歸模型被應用重複測量重量和考慮集群抽樣框架的敏感性分析。加權和未加權的結果幾乎相同,我們報告隻有未加權的回歸分析。提供更詳細的計算權重。36
結果
端粒的可靠性
均值之間intra-assay浸一式四份為1.7% (SD 0.3;範圍0.9% - -2.6%)。板塊之間的inter-assay浸為1.7% (SD 1.4;範圍0.3% - -6.2%)。
樣本特征
總共有1874個家庭參加了檢查點(圖1)。其中,1510年參加了一個評估中心和靜脈血供端粒分析。總的來說,整個血液或血凝塊樣本可供1216名兒童和1350名成年人。端粒長度數據成功地獲得了2549人(1206名兒童和1343名成年人),其中包括1143父子對用於一致性分析。端粒長度從1197年個人(1刪除由於缺乏同意使用靜脈血,728年參加了家訪,血液沒有收集,451年參加了一個評估中心,但沒有產生靜脈血液樣本,1沒有足夠的DNA和16 qPCR失敗)。父母和孩子的樣本特征概述表1,按性別分層。
兒童健康檢查站招聘和端粒長度測量流。qPCR、定量實時PCR。
父樣品主要由女性(n = 1168, 89%)略高意味著劣勢指數(1012)和窄傳播(SD 62)比全國平均水平(平均1000,SD 100),這意味著家庭生活在弱勢地區略有不足。孩子們在每個性相似的比例。兒童和父母的BMI分數了類似於現代澳大利亞規範,有四分之一的兒童和兩三個成年人超重/肥胖。37有本土背景的家庭的比例在我們的樣例為2.0%,相當於全國人口的大約2.8%。38
流行病學的端粒長度
兒童的平均T / S比值超過成年人(1.09 vs 0.81個單位;p < 0.001)。兒童和成人端粒長度分布正態分布有輕微的扭曲,更明顯的孩子。孩子的端粒長度也顯示更大的傳播,一般不再T / S比父母(圖2)。分布似乎沒有對父母和孩子相差性(數據沒有了,可以在請求)。
分布的父母(實線)和兒童(虛線)相對的端粒長度。相對端粒長度是由端粒重複數(T)的β球蛋白基因複製(S), T / S比值。
父母和孩子之間一致性的端粒長度
親子配對
孩子和家長之間的相關性T / S比值為0.24。同樣,調整線性回歸模型顯示,一個單位父T / S比值高,三分之二的SD更高的兒童T / S比值(β0.36;95%可信區間0.28到0.45;圖3)。
父母和孩子相對端粒長度的一致性(上),和性別配對(低四個)。RC,估計回歸係數。
在parent-age tertiles,關聯最強的父母和孩子之間T / S比值最小的parent-age組和隨父母年齡增加而降低。例如,在最年輕的parent-age集團一個單位父T / S比值高,幾乎一個SD更高的兒童T / S比值(β0.49;95%可信區間0.34到0.64),而半SD更高(β0.26;95%可信區間0.11到0.41)最古老parent-age組。當parent-age tertiles父子和母子水平,檢查同一parent-age組效果被認為在tertiles,而且具有父子tertiles (p-trend 0.01)。例如,最強的一致性是父子之間觀察到T / S比值最小的father-age tertile,和一個單位更高的父親T / S比值幾乎與高1.5 SD單元子T / S比值(β0.83;95%可信區間0.26到1.40)。然而,沒有證據表明父子一致性協會的古老parent-age tertile(β0.18;95%可信區間−0.09到0.45)。
性別配對
皮爾遜T / S比值之間的相關性為0.34 (95% CI 0.18 - 0.48)父子對,和0.22 (95% CI 0.17 - 0.28)母子。在調整後的回歸模型關係是相似的。父子和母子,T / S比值關係相似的兒子和女兒。
在所有分析,估計協會(CIs)即SD, 95%在父親比母親更精確,考慮到父母87%的母親。
討論
主要研究結果
我們描述流行病學成人和兒童的端粒長度和親子和諧在一個大澳大利亞以人群為基礎的隊列。在其他的研究中,兒童比成人端粒較長,而且顯示更廣泛的傳播更大的扭曲高值。端粒長度沒有按性別差異在兒童和成人。父子端粒長度的一致性出現實質性的父子和母子。一致性的程度與年輕的父母可能更高。
的優點和缺點
我們的研究的主要力量是高質量的T / S數據,較低的inter-assay intra-assay浸。不幸的是,我們無法比較T / S比值與其他實驗室,但我們將T / S比值與來自另一個隊列在同一個實驗室(數據不包括)。T / S比值顯示類似的分布、不同年齡組的效果。端粒長度是使用qPCR量化方法,而不是勞動力和樣品雜交南部密集的“黃金標準”。qPCR方法驗證終端限製片段分析具有高相關性。32我們的pcr檢測需要少量的DNA,使高通量檢測和相對較低的成本。因此這項技術適合大型流行病學研究,39 40但不絕對量化和chromosome-specific端粒長度。未來的研究還應該考慮測量短端粒的分布,一些數據顯示,最短的端粒,而不是平均端粒長度,使衰老。41 42我們的發現關於父親的特征進行解釋時應特別謹慎由於有限數量的父親。然而,樣本容量與類似的研究在國際上比較積極。13 16 17一些發現來自澳大利亞這個以人群為基礎的隊列可能generalisable,但我們承認橫斷麵設計局限,我們的隊列可能低估澳大利亞家庭弱勢社區。的流行病學(T / S,這可能偏向更高的平均水平,盡管我們的加權分析並未顯示就是如此。此外,我們與加權分析的一致性結果並沒有改變。
對臨床醫生和決策者的意義和影響
由於我們的父親和重疊的置信區間,我們不能分辨父子比母子和諧(0.34 vs 0.22)是一個機會或真正的區別。無論如何,很明顯,其他研究(包括從雙胞胎),兒童的端粒長度在一定程度上是可遺傳的複雜性狀遺傳學的重大貢獻,產前和產後的環境因素。12 43-45在母親的情況下,這可能包括共享產婦在懷孕因素影響孕產婦和後代端粒長度。事實上,有幾個母性特征已被證明與胎兒染色體端粒的長度,包括化學接觸壓力在懷孕期間和產婦的飲食。45
一些人口研究報告更長的端粒在不同年齡段女性。15 16 46同樣,36組共計36 230名成年人的薈萃分析表明,平均而言,女性比男性更長的端粒,盡管重要的研究之間的異質性,這種差異大小的測量方法之間的不同。46這導致了假設(如Njajou等16),這樣的差別可能在某種程度上,解釋女性比男性的長壽命。相比之下,我們的研究沒有發現有力證據的成年性別差異在端粒長度無論兒童或成人,盡管我們的研究相對較少的父親。盡管樣本量較小的父親意味著他們估計不準確,與以前的薈萃分析,同樣沒有發現差異根據性使用這種類型的qPCR分析。46男性和女性之間的差異僅僅是可靠地檢測到南方的雜交。有趣的是,另一個研究顯示在出生時端粒長度沒有性別差異,31日這表明性別差異可能在以後的生活中出現。進一步縱向研究是必要的了解動態,決定因素和後果的端粒摩擦整個生命曆程。
我們表明,父子端粒長度最大一致性是對年輕的父親,和減少父母的年齡。我們最老的父親組平均年齡為58.6歲(5.65 SD),這是與其他研究的年齡,但顯示較小的父子的一致性。13 16日18Njajou等發現父子相關係數為0.46 (CI不是報道)在164雙的意思是父親年齡為49.0歲(SD 17.0)。16產前及產後環境之間複雜的相互作用可能會影響父母與子女的端粒長度相關,除了良好描述的基因變異。43鑒於一般在lifecourse基因組的穩定性,任何父母年齡效應可能是由於環境影響隨著時間的推移,可能體現在改變端粒長度在配子(後代)曾被建議。47-49實際上,多個研究有關延長端粒與先進的父親年齡的後代,19日21沒有注意到在我們的研究產生影響。進一步更大的動力由子女和父母雙方的研究將在這複雜的關係。
懸而未決的問題和未來的研究
目前的研究是第一個和最大的端粒長度的數據集的兒童和父母在澳大利亞以人群為基礎的隊列。親子和諧的端粒長度是父子和母子。我們報告強一致性在年輕父母,最為明顯的年輕父親。這表明,在11 - 12歲,父母為孩子端粒長度和一致性可能更強,當父子年齡差距更小。我們的研究可以作為一個有用的比較與其他人群相似的結構。未來的研究應該包括父母、縱向數據的重複測量染色體端粒的長度,和詳細的遺傳和環境數據調查複雜的端粒長度的遺傳模式。
確認
本文使用單位記錄的數據在澳大利亞長大,澳大利亞兒童的縱向研究(LSAC)。這項研究是進行社會服務部門之間的合作(DSS),澳大利亞家庭研究所(aif)和澳大利亞統計局(ABS)。作者
感謝LSAC檢查點研究參與者,教職員工和學生為他們的貢獻。
引用
腳注
MW和RS是聯合的資深作者。
這是一個開放的分布式條依照創作共用署名非商業性(4.0 CC通過數控)許可證,允許別人分發,混音,適應,建立這個工作非商業化,和許可他們的衍生產品在不同的協議,提供了最初的工作是正確地引用,給出合適的信用,任何更改表示,非商業使用。看到的:http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
MW和RS同樣起到了推波助瀾的作用。
貢獻者MTN, DPB、SR、KL、MW和RS概念化和檢查點的研究開發。MTN幫助與樣本收集、孤立的DNA,量化的端粒長度,分析了數據,並寫了初稿的手稿。MW的首席研究員是兒童健康檢查點的研究。RS和房車監督實驗室和協議優化工作。ACG統計提供支持。所有作者評論第一和隨後的起草和批準了最終版本的手稿。
資金這項工作得到了澳大利亞國家健康與醫學研究理事會(項目撥款1041352,1041352),皇家兒童醫院基金會(2014 - 241),默多克兒童研究所(MCRI),社會服務的部門,大學的墨爾本,澳大利亞的國家心髒基金會(100660)和金融市場兒童基金會(2014 - 055,2016 - 310)。MTN支持由國家衛生和醫學研究委員會研究生獎學金(1115167)。DPB是由國家衛生和醫學研究委員會獎學金(1064629)和榮譽的未來領袖澳大利亞全國心髒基金會獎學金(100369)。老被默多克兒童研究所的支持臨床科學家獎。KL支持由國家衛生和醫學研究委員會早期職業獎學金(1091124)和國家心髒基金會博士後獎學金(101239)。房車是由澳大利亞研究生獎。MW支持由國家衛生和醫學研究理事會高級研究獎學金(1046518)和治療孩子新西蘭。RS是由國家衛生和醫學研究理事會高級研究獎學金(1045161)。默多克兒童研究所提供的研究經費和管理基礎設施的支持(它和Biospecimen管理)員工和研究,但沒有參與的行為或分析試驗。社會服務部門在研究設計中扮演一個角色; however, no other funding bodies had a role in the study design and conduct; data collection, management, analysis, and interpretation; preparation, review or approval of the manuscript and decision to submit the manuscript for publication. Research at the Murdoch Children’s Research Institute is supported by the Victorian Government’s Operational Infrastructure Support Program.
免責聲明本文報告的結果和觀點是作者和不應歸因於DSS, aif或ABS。
相互競爭的利益所有作者已經完成了國際統一的披露形式www.icmje.org/coi_disclosure.pdf並聲明中描述金融支持資金部分。
倫理批準研究協議批準的人類研究墨爾本皇家兒童醫院倫理委員會(33225 d)和澳大利亞家庭研究所倫理委員會(14日至26日)。
出處和同行評議不是委托;外部同行評議。
數據共享聲明澳大利亞兒童的縱向研究數據和技術文檔可以無成本的研究人員通過許可證協議。由國家中心數據訪問請求協調縱向數據。更多的信息是可用的https://dataverse.ada.edu.au/dataverse/lsac
病人同意出版不是必需的。