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多组学联合分析研究世居藏族与移居者高原适应不全心肌损伤的表观遗传学机制

批准号:
U20A20395
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
260.0 万元
负责人:
康龙丽
依托单位:
学科分类:
特种医学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
康龙丽

项目摘要

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中文摘要
平均海拔4000米以上被称为“世界屋脊”青藏高原居住着以藏族为主的世居民族,是研究人群低氧适应的最佳群体。经过世代选择,世居藏族和移居高原的汉族较好的适应高原低氧环境,但是仍有一定比例出现对高原环境适应不全的现象。随着西部大开发战略和青藏铁路的开通,越来越多的平原人进入高原地区参与当地的经济建设甚至定居,对高原适应不全机制的研究越来越紧迫。高原低氧可直接影响心脏结构、血流动力学及心脏整体功能,造成心肌损伤,严重影响生活质量,甚至危及患者的生命。多项研究表明,长期低氧暴露对人体基因组DNA甲基化有重大影响,但既往研究多针对个别基因DNA甲基化水平的横断面研究,尚未有基因组层面的系统表观遗传学研究。本研究拟利用全基因组外显子测序、全基因组甲基化芯片和转录组测序技术,从多组学层面研究高原适应不全的表观遗传机制,对于高原病的预防诊断和治疗具有极高的科学意义和社会价值。
英文摘要
The Tibetan Plateau with an average altitude of over 4,000 meters,is known as the "Roof of the World", is inhabited by Tibetan, which is the best cohort to study the adaptation to hypoxia. The Tibetan and Han Chinese who migrated to the plateau have adapted better to the low oxygen environment after the selection of time, but a certain percentage of them are still not fully adapted to the plateau environment. With the Western Development Strategy and the opening of the Qinghai-Tibet Railway, more and more plainsmen are entering the plateau region to participate in work and even settlement, and the study of of plateau adaptation mechanism is becoming more and more urgent. The proto-hypoxic environment can directly affect cardiac structure, hemodynamics and overall cardiac function, causing myocardial damage, seriously affecting quality of life and even endangering the patients’ life. Several studies have shown that hypoxic exposure has a significant effect on human genomic DNA methylation levels and that epigenetic inheritance plays a very important role in plateau disease. However, cross-sectional studies on DNA methylation levels have been used in the past, and no genome-wide level phylogenetic epigenetic studies have been conducted. This study, with high scientific and social significance, proposes to investigate the epigenetic mechanisms of plateau adaptation deficits at a multi-omics level using whole-exome sequencing, whole-genome methylation microarray and transcriptome sequencing techniques.
高原适应不良性心肌损伤是由于高原低氧引起的组织损伤之一,表现为心肌缺氧、肺动脉高压、心房心室扩大、心肌肥厚和纤维化等一系列不可逆的病理变化。本研究对西藏高原人群心肌损伤进行流行病学调研,完成1.17万人份问卷资料,建立了相关样本库;分别在海拔3600米和5070米地区选择心肌损伤病例对照样本202例,采用多组学技术,从基因组、DNA甲基化修饰和基因表达角度分析高原性心肌损伤的分子机制,并且在模拟海拔5000米的低氧环境下进行细胞与动物水平验证。结果如下:①高原心肌损伤及高原病的患病率受到居住海拔、自然环境植被、湿度、居住高原时间、个体遗传背景等影响。海拔4500米以上人群,心脏不同程度异常如传导阻滞、心动过缓、电轴偏离、心肌缺血等占检测人数的58.74%。②心肌损伤患者中,筛选出P 值<0.05的1678个差异甲基化位点和DUSP22、LTB4R2、MIR886、PTPRN2、WRB等5个差异基因,富集生物学功能及通路主要有蛋白质瓜氨酸化和肿瘤坏死因子受体、钾离子电压门控通道等。心肌损伤患者EPAS1 基因上 CpG open sea、 CpG shelf 和 CpG shore呈现高甲基化状态,CpG island 呈现低甲基化状态。③低氧条件下,人体血液、动物血液、心肌和肺组织中,自由基MDA、心肌损伤标志物LDH和AST升高,抗氧化酶SOD活性降低。低氧诱导因子-1α(HIF-1α)、凋亡相关基因OMA1及低氧相关基因EPAS1 mRNA和蛋白水平表达升高。 ④基因表达水平,高原人群血液RNA中显著表达干扰素相关基因,如ISG5、IFIT1、IFIT2和IFIT3。SPARC可以诱导ISG依赖性Toll样受体4 (TLR4)介导的TBK1、IRF3、IFN-β和STAT1信号传导,抑制线粒体和糖酵解。总之,低氧调节低氧诱导因子-1α(HIF-1α)和下游基因表达、促进细胞凋亡、氧化应激、以及干扰素相关基因,影响氧代谢与炎性相关通路,对心肌损伤的适应性反应起关键作用。高原性心肌损伤是由缺氧引起的复杂病理过程,HIF-1α在其中发挥关键作用。多组学技术揭示了高原缺氧条件下心肌损伤的分子机制,为早期诊断和干预提供了新的靶点。
HIF-1α/EPO信号通路基因突变在高原红细胞增多症中的作用及机制研究
  • 批准号:
    81860329
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    34.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    康龙丽
  • 依托单位:
高原人群口腔和肠道宏基因组特征鉴别及变化规律研究
  • 批准号:
    31660307
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    40.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    康龙丽
  • 依托单位:
人群高原脱习服相关复杂性状候选基因的遗传变异研究
  • 批准号:
    31460286
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    50.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    康龙丽
  • 依托单位:
“珠峰上班族”夏尔巴人和藏族高原适应机制研究
  • 批准号:
    31260252
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    52.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    康龙丽
  • 依托单位:
国内基金
海外基金