《Clinical Epigenetics》：Age-varying DNA methylation patterns associated with blood pressure in mid-to-late adulthood
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背景：表观基因组全关联研究（EWAS）已鉴定出DNA甲基化与血压之间的关联，然而大多数研究依赖于单时间点数据，无法捕捉甲基化与血压关系随年龄的变化。方法：研究人员利用多民族动脉粥样硬化研究（MESA）中976名参与者的1945份血液样本，采用基于样条的变系数模
背景：表观基因组全关联研究（EWAS）已鉴定出DNA甲基化与血压之间的关联，然而大多数研究依赖于单时间点数据，无法捕捉甲基化与血压关系随年龄的变化。方法：研究人员利用多民族动脉粥样硬化研究（MESA）中976名参与者的1945份血液样本，采用基于样条的变系数模型（spline-based varying-coefficient model）进行了纵向EWAS，以检测血液中DNA甲基化与血压性状的年龄依赖性关联。研究结果在弗雷明汉心脏研究（FHS）的1187份样本中进行了复制验证。模型针对性别、祖先和白细胞组成进行了调整，以解释细胞异质性。结果：校正多重检验后，六个CpG位点显示出与收缩压或脉压显著的随年龄变化的关联。其中包括位于STIP1和CSRP1内的基因座，并在弗雷明汉队列中得到了复制。几个CpG位点表现出效应方向的逆转，即随着年龄增长，较高的甲基化在中青年时与较高的收缩压相关，而在中老年时则与较低的收缩压相关。通路富集分析确定了粘着斑（focal adhesion）、肌动蛋白细胞骨架重塑和Wnt/β-catenin信号通路，这些是与血管衰老相关的过程。药物靶标映射确定了23种FDA批准的与这些基因座相互作用的药物。结论：血液来源的DNA甲基化显示出与血压的动态年龄相关性，这种相关性在中晚年期最为显著，可能反映了系统性或血管衰老过程，而非直接的细胞介导。纵向分析框架可以揭示表观遗传变异的时间模式，这些是单时间点研究无法检测到的，并可能为发现年龄相关心血管风险的生物标志物提供信息。
研究人员针对血压表观遗传学研究多局限于单时间点数据、难以捕捉生命历程中动态变化的核心缺陷，开展了首项针对中晚年期高血压的纵向表观基因组全关联研究（EWAS）。该研究利用多民族动脉粥样硬化研究（MESA）和弗雷明汉心脏研究（FHS）的大规模纵向队列，采用先进的统计学模型解析DNA甲基化随年龄变化对血压的影响。研究发现六个具有显著年龄依赖性效应的CpG位点，其中部分位点的甲基化效应在中晚年发生方向逆转，揭示了粘着斑和Wnt/β-catenin等关键血管衰老通路，并筛选出潜在的可重新利用药物靶点。这项工作证实了纵向分析框架在揭示表观遗传时序规律方面的必要性，为理解血管衰老机制及发现新型生物标志物提供了重要依据。该论文发表于《Clinical Epigenetics》。
在技术方法层面，研究人员主要采用以下手段：首先，利用MESA和FHS两大公共数据库的纵向样本，通过Illumina Methylation EPIC BeadChip进行DNA甲基化谱测定，并使用minfi包进行质控和预处理。其次，应用变系数混合模型关联检验（VMMAT）构建统计模型，该模型利用三次样条函数（cubic splines）拟合年龄变量，允许甲基化效应随年龄平滑变化，并与传统的广义线性混合模型（GLMM）进行对比。此外，采用PANTHER系统进行基因本体（GO）通路富集分析，并利用DrugBank数据库进行药物重定位筛选。
研究结果
研究人群
研究人员分析了来自MESA队列的1945份血液样本（976名参与者）作为发现集，以及来自FHS队列的1187份样本作为复制集。详细的人口统计学特征显示两个队列在年龄、性别和种族构成上存在差异。
检测随年龄变化的甲基化效应对血压的影响
通过VMMAT分析，在校正多重比较后，研究人员鉴定出两个达到全基因组显著性阈值的CpG位点：位于STIP1基因的cg08023851与收缩压（SBP）相关，以及位于CSRP1基因的cg02165526与脉压（PP）相关。进一步采用FDR校正发现了另外四个CpG位点。值得注意的是，传统的非年龄依赖性混合效应模型未发现任何达到显著性的位点。在FHS队列中的复制验证了STIP1和CSRP1位点的关联性。功能注释显示部分CpG位于转录因子（TF）足迹区域。
随年龄变化的甲基化效应
研究人员评估了六个显著CpG位点在各年龄段的动态变化。五个与SBP相关的CpG表现出效应量逐渐减小甚至方向逆转的模式，即年轻时的高甲基化与高收缩压相关，而老年时则转为负相关。而与PP相关的cg02165526则表现出甲基化与脉压的正相关随年龄增长而增强的趋势。
通路分析
为了从生物学角度阐释这些关联，研究人员进行了通路富集分析。结果显示，粘着斑（focal adhesion）、肌动蛋白细胞骨架重塑以及catenin复合物通路（特别是Wnt/β-catenin信号级联反应）显著富集。这些通路均与血管平滑肌收缩、动脉僵硬度及血管重塑密切相关。
药物重定位分析
研究人员首先评估了经严格验证的两个基因（STIP1和CSRP1），未发现直接靶向的FDA批准药物。随后基于更广泛的关联基因集进行探索性筛选，识别出23种可能与这些基因相互作用的FDA批准药物，包括鲑鱼降钙素、鱼精蛋白硫酸盐和抗凝血酶α等，提示了潜在的治疗干预机会。
讨论与结论
研究人员在讨论中指出，本研究的关键创新在于应用纵向设计和VMMAT模型，揭示了传统横断面研究无法捕获的年龄依赖性表观遗传效应。与既往假设甲基化-表型关系恒定的大型荟萃分析相比，本研究发现的CpG位点效应随中晚年期发生逆转，提示某些风险因素可能在不同生命阶段具有双重作用。尽管部分基因（如PTPRN2、NR3C1）在既往研究中被报道，但本研究的独特贡献在于强调了时序动态性。
在机制层面，研究人员认为这些CpG位点映射到了血管衰老的核心生物学过程。例如，CTTN（编码Cortactin）参与稳定内皮连接，其高甲基化在年轻人中可能维持血管稳定性，但在老年人中可能反映修复能力下降。KDM6A作为一种组蛋白去甲基化酶，其甲基化水平升高（推测导致表达降低）与老年期血压升高一致，这与该基因在调节肾钠排泄和血管完整性中的作用相符。CSRP1则参与血管平滑肌对应激的反应。Wnt/β-catenin通路的富集进一步支持了表观遗传漂移驱动血管衰老的假说。
研究人员也指出了研究的局限性：血液甲基化可能无法完全代表血管组织的局部变化；纵向关联仍不能完全确定因果方向；样本量和族群多样性仍有待提高；且分析侧重于单个CpG而非差异甲基化区域（DMR）。
最后，研究人员得出结论：血液来源的DNA甲基化显示出与血压的动态年龄相关性，这种相关性在中晚年期最为显著，可能反映了系统性或血管衰老过程，而非直接的细胞介导。纵向分析框架能够揭示单时间点研究无法检测到的表观遗传变异时间模式，这有助于发现年龄相关心血管风险的生物标志物。
