文摘
高浓度的呼出一氧化氮(eNO)和气道高反应性是哮喘的中间表型。使用人群为基础的数据采集样本的双胞胎,现在作者估计基因的相对贡献,家庭环境和非共享环境影响变化eNO和气道反应性(AR)。此外,遗传和环境之间的共变这两个来源与哮喘有关的表型。
研究人口由随机抽取的377名成年双胞胎挪威双胞胎注册表来确定的。主要结果变量eNO和AR醋甲胆碱。
遗传效应在eNO占60%的变异。家庭环境占30%的基于“增大化现实”技术的变化,而非共享环境影响解释剩余变异的措施。伊诺和基于“增大化现实”技术,对特异反应性和吸烟有显著的回归效应。小,但重要的eNO和基于“增大化现实”技术之间的联系主要是由遗传因素来解释。Sub-analyses局限于过敏性和不吸烟的双胞胎加强观察。
总之,呼出一氧化氮和气道反应性的变化似乎是用不同的遗传和环境方差结构来解释。呼出一氧化氮的变化是由基因和非共享环境影响,而环境模型最好解释了气道反应性的变化。常见的遗传效应解释小但重要的呼出一氧化氮和气道反应之间的联系。
哮喘是一种慢性炎性疾病提供一个广泛的临床表现。双胞胎和家庭研究报告基因和环境对哮喘的病因学的影响1,2和分子方法提供洞察与哮喘相关的基因和相关的表型3,4。地区与这些表型检测候选基因研究和基因组屏幕5,6。一种方法旨在帮助阐明病因学是研究遗传和环境问题的来源与哮喘有关的表型变异和共变。
高浓度的呼出一氧化氮(eNO)和(AHR)气道高反应的中间表型(生物标记物)与哮喘相关的但也不是特定的疾病。伊诺是气道炎症的标志被认为是一个关键组成部分的哮喘表型7。哮喘病患者的eNO水平增加8eNO的测量是提倡作为工具从nonasthmatics区分哮喘患者9。eNO水平与哮喘炎症的标志,如痰液和血清嗜酸性粒细胞10,11。伊诺和嗜酸性粒细胞的炎症反应之间的联系已报道在过敏性哮喘患者支气管活检12。eNO和气道反应性之间的关系(AR)是有争议和冲突的结果已经出版13,14。
测量AR提倡的人口研究哮喘由于其与疾病的潜在机制关系密切15。然而,没有明确的证据之间的密切关系和哮喘气道高反应性炎症16。自主神经功能失调或气道壁改造可能有助于解释inter-individual AR的可变性17,18。
几个基因的流行病学研究评估AR和特异反应性19- - - - - -21,但eNO尚未探索的遗传。eNO的一个关键问题是措施和基于“增大化现实”技术是相关的,如果是这样,这种关系是否解释常见的基因和/或环境的途径。本研究的目的是评估基因和环境的相对贡献eNO的变化,基于“增大化现实”技术的使用人群为基础的数据和样本的年轻的孪生的成年人。进一步的目的是探讨遗传和环境这两个与哮喘有关的表型之间的共变的来源。
方法
研究人群
的临床资料收集的亚组研究双胞胎在挪威公共卫生研究所(挪威奥斯陆)22。所有双胞胎出生在挪威1967 - 1979年期间被确定通过挪威出生登记。这对双胞胎参与当前的研究样本来自受访者在1998年一份调查问卷研究。调查问卷被送到12701 -和unlike-sexed 18-31年岁的双胞胎。反应了从3334年(69%)完成对。接合性决定的基础上七个问题之前验证正确归类> 97%的双胞胎在另一个挪威的研究23。描述的示例和接合性分类过程23,24。随机样本的双胞胎生活2 h内运输半径从奥斯陆被邀请参与本研究。排除标准是怀孕和医疗条件可能会干扰进行测试。总共的1446对双胞胎(723对)选中,643对双胞胎都愿意参加。完成了临床研究377对双胞胎由171对双胞胎和35的孪生兄弟没有测试。临床研究的参与者没有不同于未参加者对性别、年龄或接合性。区域医学伦理委员会批准了这项研究和书面知情同意是获得所有科目。
措施
eNO的主要结果浓度和AR醋甲胆碱。所有受试者从呼吸道感染前6周免费测试。主题与哮喘或花粉热测试在nonpollen季节(9月- 3月)。那些使用抗组胺药或长或短效β2受体激动剂被要求停止药物治疗1周,前12 h和8 h,分别测试。经常使用吸入糖皮质激素被记录。人是那些已经停止吸烟≥1年之前开始学习。吸烟者被要求在测试一天不要吸烟。
伊诺
伊诺被化学发光分析仪测量(LR 2000;洛根的研究中,罗彻斯特,英国)用于在线记录的一氧化氮(NO)浓度。的采样流量分析器将250毫升·分钟1对所有测量。分析仪的校准日常使用认证没有混合物(100磅)氮(英国吉尔福德中行特殊气体)。环境没有被记录在每个测试之前水平。测量按照建议进行了《欧洲呼吸协会(人)188bet官网地址25。呼气末没有高原水平的测量值的最后一部分呼气曲线。三个技术上可接受的测量和平均值获得的报道。为了分配正常化,eNO分数使用的自然对数。
肺功能基线
肺功能评估的动态肺量测定法(主屏幕的身体;德国维尔茨堡,Erich Jaeger)。肺活量计的校准L-syringe每日使用1。测量进行了按照美国胸腔协会建议的指导方针26。记录变量被用力肺活量(FVC),在一秒用力呼气量(FEV1),用力呼气流量的50% FVC和FEV1/ FVC×100。肺功能变量以绝对值表示,作为预测的百分比,推荐的人使用引用值27。
基于“增大化现实”技术
醋甲胆碱挑衅测试执行与基线FEV科目1> 70%的预测没有减少FEV1post-isotonic > 10%的生理盐水的价值。执行测试用标准剂量计方法符合人的指导方针28。总之,自动tidal-volume-triggered设备的校准固定输出(APS;Erich Jaeger)编程提供最大累积剂量为19.89μmol醋甲胆碱在六、七的增量,从0.255μmol和0.051μmol nonasthmatic和哮喘的个体,分别。FEV1每个剂量测定60年代后。测试是终止如果FEV的下降1> post-diluent价值的20%。基于“增大化现实”技术的醋甲胆碱被记录为累积剂量造成FEV下降20%1(PD20.)。剂量反应的斜率(DRS)计算FEV最大单日跌幅1除以累积剂量28。被定义为PD气道高反应性20.< 7.8μmol28。为了恢复正常分布,使用DRS评分的自然对数。
特异反应性
从皮特异反应性评估测试(Soluprick平方;碱性、Hursholm、丹麦)8常见的过敏原(猫、狗、马、盖草、桦木、艾蒿(艾属寻常的),枝孢属herbarum和Dermatophagoides pteronyssinus)依照欧洲的指南29日。异位性被定义为一个积极的响应(福利直径≥3毫米和大于消极的控制),至少一个过敏原。
分析
使用Mx结构方程模型30.遗传和环境影响进行估计方差和协方差。这些模型被广泛用于分析双数据31日。简而言之,四个总体方差和协方差估计的来源:1)加性遗传因素(A),这反映在每个贡献遗传位点等位基因的总结效果;2)非相加遗传因素“主导地位”(D),这反映了主导地位的总结效果偏差造成位点;3)常见的环境(C),代表所有资源共享环境的经验和暴露导致within-pair相似之处;和4)非共享环境(E),代表所有来源的独特经验和暴露导致within-pair差异。共享环境的例子包括在子宫内影响,父母吸烟和其他抚养家庭的条件,可能影响哮喘的发展,如屋尘螨、霉菌,等以及宏观层面因素,涉及健康,如社会经济地位。非共享环境或暴露的例子是吸烟和不整合不同的疾病和职业暴露。单变量模型分析了协变量测试的意义性、年龄、吸烟和特异反应性。接下来,遗传和环境的测量估计方差结构。在这些分析中,每个模型由一组线性方程组指定遗传和环境的生物统计的预期贡献−方差协方差结构相同的数据(MZ)和异卵双胞胎(DZ)。在MZ对,基因的影响是完全相关,而在DZ对添加剂和显性遗传效应相关的0.5和0.25,分别。常见的环境影响是完全相关的接合性组织,而由于非共享环境影响影响是不相关的。固定效应的性别、吸烟状况、年龄和积极的得分为特异反应性纳入模型的手段。
eNO之间的关系,基于“增大化现实”技术的使用二元空间模型,然后分析了这些措施之间的协方差分解到相关基因(rG),共享环境(rC)和非共享环境(rE)的途径。一个完整的模型估计所有三个潜伏因素相关性分析第一和后续的模型检测的意义从模型中每个相关的下降。
Mx计算的原始数据选项-两倍对数似(2对)的数据,但不提供一个整体的健康。模型进行了比较,利用似然比卡方测试(Δχ2)和不同的自由度(Δdf)比较的相对适合嵌套模型和Akaike信息准则(AIC)计算:
AIC =Δχ2- 2Δdf (1)
相结合的吝啬和健康。
模型规范之前,MZ的模式与DZ内部类关系检查,以确定哪些因素(A、C、D、E) parameterise是重要的。MZ值大于DZ值表明遗传效应和MZ超过DZ的两倍价值的相关性表明非相加(D)的影响。常见的环境影响是表示如果DZ相关性大于MZ相关性的两倍31日。
结果
临床特点和措施
表1⇓介绍了临床样本的性别特征。研究人口的女性占60%。男女都比较对年龄、体重指数、吸烟习惯,特异反应性和肺功能。气道高反应性的患病率女性高于男性(26与13%,p = 0.003),而性别可比对eNO的水平。在接合性没有明显差异的措施。过敏性的AHR的患病率高于nonatopic个人(29与16%,p = 0.004)。水平的eNO增加非吸烟实验对象中特异反应性与那些没有特异反应性(十亿分之7.7 (1.8)与十亿分之6.1 (1.6),p = 0.001)。DRS和eNO之间呈正相关(r = 0.14, p = 0.006)。不吸烟者的相关性更大(r = 0.27, p < 0.001),特别是在不吸烟的过敏性科目(r = 0.43, p < 0.001)。自我报告哮喘的患病率是7.8%,这是非常类似于研究人群的患病率(8.0%)报告的样本(3300对双胞胎)。
单变量结果eNO和基于“增大化现实”技术
协变量的模拟测试显示没有影响。吸烟对eNO有显著回归效应(卡方测试变化之间的嵌套模型与一个自由度(Δχ2(1))= 18.71,p < 0.001)和特异反应性(Δχ2(1)= 9.99,p < 0.01)。基于“增大化现实”技术的显著性(Δχ回归2(1)= 14.36,p < 0.001),吸烟(Δχ2(1)= 16.09,p < 0.001)和特异反应性(Δχ2(1)= 9.68,p < 0.01)。的内部类相关性MZ和DZ双胞胎日志得分分别为0.57和0.28的eNO和0.35和0.32的日志DRS评分,分别。这些值表明,遗传和环境因素的影响不同模式的解释eNO的变化,基于“增大化现实”技术。具体地说,基因和非共享环境影响对eNO的变化表明,而共享和非共享环境影响对AR的变化似乎更重要。鉴于遗传优势,缺乏证据的王牌措施模型和子模型进行了测试。结果包括遗传和环境方差估计,95%可信区间(CI)和模型提出了符合统计在表2中⇓和3⇓。基于“增大化现实”技术,基本ACE模型估计遗传效应(A)为零。测试(Δχ嵌套的子模型显示下降2(1)= 0.00,p = 0.99)和C(Δχ2(1)= 1.24,p = 0.27)并没有显着影响的模型,但这些来源之一共享效应(或C)必须保留。唯一模型显示显著减少适应变化(卡方测试两个自由度(Δχ嵌套模型之间2(2))= 15.35,p < 0.01)。完全的环境模型(CE)是最符合内部类关联的模式也产生了AIC值最低。因此,CE模型最好的解释基于“增大化现实”技术的差异,常见的影响占30%的变异和非共享环境因素解释剩下的变异。相比之下,eNO的结果显示高度显著的遗传效应。删除从模型导致fit(Δχ显著恶化2(1)= 10.13,p≤0.01)。然而,没有共享的环境(Δχ效果2(1)2 = 0)就是明证没有变化我当C从模型中删除。AE模型显示,最适合根据AIC与遗传和非共享环境影响为60 - 40%的变化,分别。
双变量分析eNO之间的关系和基于“增大化现实”技术
伊诺和基于“增大化现实”技术之间的联系是弱,但显著(r = 0.14, p = 0.006)。的cross-twin cross-trait相关性与AR (eNO孪生双胞胎B) 0.23 0.04 MZ和DZ双胞胎。这种模式表明,遗传效应提供重要的eNO之间的关系和基于“增大化现实”技术。二元模型分析表明,与没有不适合的数据共变。因此,测试每个源的共变的重要性(r克,rC和rE;M1)进行和结果如表4所示⇓。下降的遗传相关性(M2)导致健康恶化,而删除共享环境(M3)或非共享环境(M4)相关性并不影响模型。只保留遗传相关性和下降rC和rE(M5)不会影响健康,收益率最低的AIC值。这是进一步支持下降的结果rG和rE(M6)和rG和rC(M7)显示恶化健康结果的排斥rG。的意义rG基本模型排除时更大的吗rE(未提交),下降rG导致Δχ2= 5.818,Δdf = 1, p = 0.016;而下降rC几乎改变了2(Δχ2Δdf = 1 = 0.544, p = 0.461)。集体,结果显示显著改变适合只有当遗传变异的来源是排除表明eNO和基于“增大化现实”技术之间的联系主要是用常见的遗传效应来解释。
讨论
以人群为基础的研究的年轻成年双胞胎透露,eNO的变异和AR似乎是用不同的遗传和环境方差结构来解释。而eNO取决于遗传和环境因素的变化,基于“增大化现实”技术的变化主要归因于环境影响。虽小但重要的eNO和基于“增大化现实”技术之间的联系主要是解释常见的遗传因素。这一发现似乎不一致,一个环境模型最好的描述了基于“增大化现实”技术的数据。然而,CI在单变量结果和广泛的权力来检测潜在的遗传效应是增加了双变量分析。
基因研究使用twin-design基于的假设是双胞胎是一般人群的代表被研究的结果。与患病率从他以人群为基础的挪威双胞胎数据调查显示,在当前的研究中对特异反应性是一般人群的代表,大战32和吸烟习惯33。特异反应性的患病率为35%。类似的患病率在其他斯堪的纳维亚的研究已报告的年轻人和青少年32,34。在最近的研究中,21%的患病率AHR是符合人口调查数据之前报道的挪威青少年32。AHR是更普遍的观察女性比男性还在其他斯堪的纳维亚的研究报道35,36。没有发现证据的接合性差异的流行的任何临床措施。考虑到样本之间的相似性在报告的哮喘患病率参与的临床检测和基于样本双胞胎应对主要的问卷,不太可能选择偏见提出了本研究的主要问题。
近年来,eNO已成为公认为哮喘表型的一个重要组成部分7。内源性没有来自l精氨酸的酶没有合酶(NOS),其中至少有三个不同的亚型。其中两个是既定的表示(NOS1和NOS3),而三分之一(NOS2)是诱导和显示增加表达在炎症性疾病。遗传多态性的三号亚型已确定和协会之间已报告NOS1基因多态性和哮喘37。在哮喘的主题,一个协会之间的长度AAT重复多态性的基因内区20 NOS1基因和eNO报道的水平37。
数据的遗传eNO此前还没有出版。在目前的以人群为基础的双胞胎样本,发现基因的影响,占57%的eNO的变异。许多研究已经证实,一个强大的特异反应性和eNO之间的联系7,10,32。因为当前的知识表明,特异反应性基因的影响3- - - - - -6两个表型,一种常见的遗传起源可能建议。
因为本研究进行花粉过敏季节外,唯一的个人可能会测试期间接触室内过敏如屋尘螨或宠物。理想情况下,应该分层建模分析一对双胞胎不整合和特异反应性的和谐。这种分析将提供洞察是否基因和环境不同调解eNO和AR视特异反应性之间的关系。虽然目前的样品是不统计动力等分层分析,eNO之间的关系和基于“增大化现实”技术的显著更大(0.27)比那些没有特异反应性(-0.07)。此外,检查内部类和cross-twin cross-trait相关性(eNO双胞胎1与AR双2)组接合性和特异反应性地位分层的一对(数据未显示)表明,基因的影响是非常重要的在解释eNO和AR在过敏性科目之间的关系。由于样本量的限制,对这些结果进行解释时应特别谨慎但需要进一步调查的差异基因的本质影响影响eNO和AR与特异反应性有关。
与异位性的遗传学数据相比,基于“增大化现实”技术的基因数据稀缺和不完整的。然而,大多数当前的文学从双胞胎研究包括数据,隔离分析,联系研究和全基因组屏幕显示遗传影响基于“增大化现实”技术6,20.,21,38。1984年,老板霍普et al。38107年进行了一项研究双胞胎6-31岁年检测AR醋甲胆碱。遗传,计算两次的区别MZ和DZ的相关性,为0.66。澳大利亚的一项研究20.采用以人群为基础的样本报告的核心家庭的遗传可能性很低(0.30,se= 12.3)为DRS醋甲胆碱比老板霍普的研究挑战et al。38。最后,另一项澳大利亚的研究218 - 18岁的岁的双胞胎包括对整合和不和谐的喘息现状。虽然遗传不是估计,优势比符合遗传影响基于“增大化现实”技术以响应性高渗盐水。相比之下,基于“增大化现实”技术的不存在的重要遗传的证据。遗传是一个样本数据,预计将基于不同特征的样本与遗传和环境效应的表达有关。例如,当前作者发现重要的主要影响吸烟和特异反应性,但这并不揭示遗传和环境的潜在差异方差分量的函数吸烟或特异反应性地位。此外,抽样方案的差异,年龄段,澳大利亚和挪威之间的患病率和分析方法研究可能导致关于遗传差异的估计AR。澳大利亚结果基于患者群体表明遗传效应可能成为表达一旦哮喘了,但可能不是导致疾病时基于“增大化现实”技术的变化不明显。如果是这种情况,那么遗传疾病患病率的差异估计可能是敏感的调查样本。特异反应性的患病率(58%)和哮喘(26%)在澳大利亚学习21远高于观察一般挪威人口。此外,而目前作者研究了年轻人,孩子由一个大比例的澳大利亚双胞胎样本21,38。基于“增大化现实”技术是随着年龄增长显著相关,与AHR在儿童比成年人更普遍39。最后,基于“增大化现实”技术也受吸烟的影响40。目前双样本占39%的当前和抽过烟,而吸烟者的比例在澳大利亚研究(没有特别规定)可以忽略不计或者零。似乎可以想见,机制负责基于“增大化现实”技术在成人吸烟者会不同于那些在过敏的孩子。虽然机制不明,吸烟可以减少eNO和增加基于“增大化现实”技术,它是合理相信吸烟可以影响eNO和AR基因环境方差结构。由于样本量的限制,目前的作者无法分层定量基因分析根据成对吸烟状态。然而,检查两个内部类之间的相关性对,目前两个双胞胎都不吸烟者,透露本报告的那些将会得出相似的结论关于方差结构。这是基因的影响,可能会略大(rMZ = 0.70, rDZ = 0.18),但对AR的变化很重要(rMZ = 0.50和rDZ = 0.03)。此外,cross-twin cross-trait相关性在MZ(0.35和-0.07中DZ不吸烟对)加强遗传相关性的结论解释了AR和eNO之间的关系。没有吸烟的曝光效果,基于“增大化现实”技术的应该更彻底地使用大样本调查。
目前二元结果表明,常见的基因集占eNO小但重要的关联和AR。因为其他研究分析遗传协方差结构与哮喘有关的表型没有包括eNO的措施,目前的结果不能直接与其他研究相比不过是一致的与基于多变量分析表明哮喘常见遗传影响,特异反应性和基于“增大化现实”技术20.。总的来说,这些研究也开始阐明病因学和帮助指导联系研究的问题。
总之,在以人群为基础的年轻成年双胞胎样本,呼出一氧化氮的变化取决于遗传和非共享环境影响,而气道反应性的变化是最好由环境影响占。常见的遗传效应解释了小但重要的呼出一氧化氮和气道反应之间的联系。
- 收到了2005年4月14日。
- 接受2006年10月18日。
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