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研究背景心血管疾病是全球死亡的首要原因,也是降低生活质量的主要因素。高血压是心血管疾病最重要的危险因素之一,也是首位可预防的心血管疾病和过早死亡的危险因素。高血压病的发病因素非常复杂,大多数是由多种遗传和环境因素共同作用而导致的。寻找高血压病新的发病途径及影响因素对于高血压的诊断及治疗越来越重要。超重和肥胖是心血管疾病及过早死亡的重要危险因素,全球超重和肥胖的发病率正在以惊人的速度增长。高血压及肥胖都是由多种因素共同导致的,受遗传、表观遗传和环境因素相互影响。2015年发表在Nature Genetics杂志上的一项大型跨种族人群的GWAS研究发现了新的12个与血压表型存在显著关联的基因,其中就包括IFGBP-3基因。IGFBP-3可影响血管平滑肌细胞的功能,与心血管疾病显著相关,IGFBP-3基因的DNA甲基化可能通过神经体液、炎症、氧化应激等机制来调控基因表达和影响心血管疾病发生发展。目前仍然需要大量的研究来探寻心血管病相关基因的表观遗传学与高血压及体重之间的关系,从而为我们了解疾病的发生发展过程及开发新的干预治疗的靶点奠定基础。动脉粥样硬化是心血管疾病最重要的独立危险因素,早于出现临床症状以前就开始发生并缓慢发展。肥胖和高血压在动脉硬化的发生及发展中发挥着非常重要的作用。目前为止,体重指数、血压和动脉粥样硬化程度之间的复杂关系还没有被完全阐明。在动脉硬化的发生发展过程中,肥胖直接作用于动脉血管从而引起动脉硬化,还是肥胖是通过升高的血压间接的引起动脉硬化,这需要进一步的研究来阐明这一过程。心力衰竭是许多心脏疾病发展到终末阶段的病理状态,高血压是通过左心室肥厚和舒张功能不全引起心力衰竭,肥胖可能通过增加心输出量和升高血压等直接机制及激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统和交感神经系统等间接机制导致心力衰竭。尽管有大量证据表明肥胖和高血压与左心室肥厚相关,但从儿童时期开始增加的体重指数和升高的血压对心脏结构和功能的长期累积影响目前尚不清楚,需要进一步的研究来明确这一致病过程。第一部分IGFBP-3基因DNA甲基化与高血压和体重的关系研究目的检测研究对象IGFBP-3基因启动子区域各CpG位点的甲基化水平,探讨IGFBP-3基因DNA甲基化与血压、体重指数（Body mass index,BMI）及超重的关系。材料与方法利用江苏代谢综合征研究（JSMSS）的队列人群,选取1241例研究对象,采用目标区域的亚硫酸盐测序技术进行了 IGFBP-3基因DNA甲基化检测,采用多元线性模型及Logistic回归模型,分析IGFBP-3基因DNA甲基化与血压、BMI及超重的关系。在此基础上,利用中介分析方法,进一步分析了 BMI或超重对IGFBP-3基因DNA甲基化与舒张压（Diastolic blood pressure,DBP）或高血压之间关系的介导作用。结果我们首先分析了 IGFBP-3基因CpG位点的甲基化水平与血压水平的关系。结果表明,在调整性别、年龄、吸烟、饮酒、BMI、血糖、血脂等混杂因素后,IGFBP-31片段中3个CpG位点的甲基化水平与收缩压（Systolic blood pressure,SBP）成正相关关系,其二者之间的标准化回归系数（β）均具有统计学意义（均P＜0.05）,这些位点包括:IGFBP-3149、IGFBP-31155 和 IGFBP-31193;与 IGFBP-31 片段中CpG位点的甲基化的作用相反,IGFBP-32片段中4个CpG位点的甲基化水平与SBP呈负相关关系,其β值均具有统计学意义（均P＜0.05）,这些位点是:IGFBP-3228、IGFBP-3296、IGFBP-32104 和 IGFBP-32187。IGFBP-31片段中有19个CpG位点的甲基化水平与DBP呈现正相关关系,其二者之间的β值均具有统计学意义（均P＜0.05）,包括:IGFBP-3128、IGFBP-3131、IGFBP-3135、IGFBP-3138、IGFBP-3143、IGFBP-3145、IGFBP-3149、IGFBP-3158、IGFBP-3168、IGFBP-3189、IGFBP-3198、IGFBP-31105、IGFBP-31111、IGFBP-31113、IGFBP-31130、IGFBP-31155、IGFBP-31157、IGFBP-31166和IGFBP-31193,这些CpG位点的平均DNA甲基化水平与DBP之间的 β 值（标准误 Se）为 0.88（0.029）,P=0.003。针对IGFBP-31片段CpG位点的甲基化与高血压关系的分析结果显示,有14个CpG位点的甲基化水平与高血压呈现正向的关联关系,即这些位点的高甲基化水平可升高高血压的患病风险,其OR值均具有统计学意义（均P＜0.05）,这些位点包括:IGFBP-3128、IGFBP-3131、IGFBP-3135、IGFBP-3138、IGFBP-3143、IGFBP-3145、IGFBP-3149、IGFBP-3158、IGFBP-3168、IGFBP-31111、IGFBP-31113、IGFBP-31155、IGFBP-31157和IGFBP-31193,这些 CpG 位点的平均DNA甲基化水平与高血压成正相关,其OR值（95%CI）为1.03（1.01-1.05）,P=0.015;与IGFBP-31片段的CpG位点的甲基化作用方向相反,IGFBP-32片段中的IGFBP-32187位点的甲基化水平与高血压呈现负向的关联关系,即高甲基化水平可降低高血压患病的危险性,其OR值具有统计学意义（P＜0.05）。在针对性别、年龄及超重等因素进行亚组分析后,在一些亚组所呈现的结果与总人群的结果相似。我们还分析了 IGFBP-3基因CpG位点的甲基化与体重的关系。结果显示,在调整性别、年龄、吸烟、饮酒、血压、血糖、血脂等混杂因素后,IGFBP-31片段中有16个CpG位点的甲基化水平与BMI成正相关（均P＜0.05）,包括:IGFBP-3128、IGFBP-3131、IGFBP-3135、IGFBP-3138、IGFBP-3143、IGFBP-3145、IGFBP-3149、IGFBP-3158、IGFBP-3168、IGFBP-3198、IGFBP-31105、IGFBP-31111、IGFBP-31113、IGFBP-31151、IGFBP-31155 和 IGFBP-31193,这些CpG位点的平均DNA甲基化水平与BMI之间的β值（Se）为0.17（0.07）,P=0.018。与IGFBP-31CpG位点的甲基化作用方向相同,IGFBP-32片段中的IGFBP-32155位点的甲基化水平与BMI也呈现正相关关系（P＜0.05）。我们进一步分析了 IGFBP-3基因CpG位点的甲基化与超重（BMI≥24 kg/m2）的关系。结果显示,IGFBP-31片段中有11个CpG位点的甲基化水平与超重呈现正向的关联关系,即这些位点的高甲基化水平可升高超重的患病风险,其OR值均具有统计学意义（均P＜0.05）,这些位点包括:IGFBP-3135、IGFBP-3143、IGFBP-3145、IGFBP-3198、IGFBP-31105、IGFBP-31111、IGFBP-31113、IGFBP-31130、IGFBP-31151、IGFBP-31155 和 IGFBP-31193,这些 CpG 位点的平均 DNA 甲基化水平与超重之间呈现正相的关联关系,即高甲基化水平可升高超重的危险性,每升高1个甲基化单位,超重的危险性升高2%（OR:1.02:95%CI:1.00-1.04;P=0.024）。在针对性别、年龄及血压等因素进行亚组分析后,在一些亚组所呈现的结果与总人群的结果相似。我们对IGFBP-3基因CpG位点的DNA甲基化和BMI与血压水平之间的关系进行了中介效应分析,结果发现,BMI对IGFBP-3基因CpG位点的DNA甲基化与DBP水平之间具有中介效应,其中介效应占26.3%,提示BMI介导了 IGFBP-3基因CpG位点的DNA甲基化对DBP水平的调节作用。结论1、IGFBP-3基因CpG位点的DNA甲基化与血压水平和高血压相关。IGFBP-31片段中的部分CpG位点的甲基化与SBP、DBP和高血压呈正相关关系;IGFBP-32片段中的部分CpG位点的甲基化水平与SBP和高血压成负相关关系。2、IGFBP31片段中的部分CpG位点的甲基化水平与BMI或超重呈正相关关系。3、BMI介导了 IGFBP-3基因CpG位点的DNA甲基化水平与DBP的关系。本研究结果为IGFBP-3基因CpG位点DNA甲基化水平与高血压病、超重及其相互关系提供了表观遗传学证据。第二部分血压、体重指数对动脉粥样硬化及心脏结构与功能的影响研究目的利用Bogalusa Heart Study中从儿童时期随访至成年时期的纵向研究队列,研究血压在体重指数与成人动脉硬化关系中的长期的中介效应,以及儿童时期开始升高的体重指数与血压对成年后心脏左室结构及功能的影响。材料与方法我们利用Bogalusa Heart Study队列,从1973年至2016年间,每2-3年进行一次横断面调查,结果从儿童到成人形成了一系列的观察结果。目前的纵向研究队列包括约1190名成人受试者,其中白人829名,黑人361名,男性占比43.5%,平均年龄48.2岁。对这些参与者进行了 4-16次的BMI和BP测定,其中至少2次在儿童时期,至少2次在成年时期,且进行了主动脉-股动脉脉搏波速（afPWV）的检查及超声心动图检查。将所有受试者的基线和随访资料进行核对、整理,BMI和BP的长期累计效应和长期增长趋势使用曲线下面积（AUC）来衡量,利用多变量线性回归分析调整混杂因素后研究BMI对成人afPWV的总效应及中介效应。在交互回归模型中加入了种族-预测因子的交互项,以检验种族之间的回归系数差异的显著性。调整年龄、种族、性别、心率、吸烟及饮酒等因素后,进行多元线性回归分析LVMI,LVEF,E/A ratio和E/e’ratio与BMI和BP的关系。对于左心室几何重构分析时,LVH,CR,EH和CH均是以正常LVM作为参照组。结果在本研究中,我们量化了成人体重指数和血压及其长期影响的中介效应,发现体重指数与afPWV的相关性主要是由成年时期的血压及其长期累计值介导的,而不是由成年的体重指数介导的。儿童时期的体重指数与成年afPWV的相关性主要由成年时期的血压（SBP:20.2%,DBP:25.0%）和血压的增长趋势AUCi（SBP:16.9%,DBP:21.4%）介导。当分析体重指数的增长趋势AUCi和成人afPWV之间的关联性时,长期测量体重指数和血压分别作为预测因子和中介因子时,血压的增长趋势AUCi在一个时间点上显示出比成人血压更大的中介效应（SBP:63.3%,DBP:64.6%）。体重指数及血压对成人的心脏结构和功能的影响始于儿童时期。与血压相比,儿童时期体重指数、成人时期体重指数及长期累积效应与左心室肥厚的关系更密切。我们还发现体重指数与成人心脏收缩功能（左心室射血分数）呈负相关。体重指数和血压均与心脏舒张功能（E/e’比值）显著正相关。与左心室质量正常组相比,伴有左室肥厚、偏心性肥厚和同心性肥厚的患者左心室射血分数显著降低,E/e’比值显著升高。结论1、我们证明了儿童期和成年期BMI的升高及其累计负担和增长趋势都与成年动脉硬化（afPWV）显著相关。较高的BMI与afPWV升高的关系主要由血压升高介导,与成年期BMI相比,长期的血压升高负担对成年期血管硬化起着更重要的作用。长期升高的血压在累计增加的BMI与成人动脉硬化的关系中发挥着更强的中介效应。2、我们还证明了 BMI和BP水平及其长期累计增长对心脏结构和功能的影响始于儿童时期,且BMI及其测量值相比BP来说与左心室肥厚相关性更强。BMI测量值与以LVEF为代表的成人心脏收缩功能呈负相关,而与BMI相比,血压测量值与以E/e’比值为代表的舒张功能呈更强的相关性。3、左心室肥厚、偏心型肥厚和同心型肥厚组的收缩和舒张功能均较左心室质量正常组差。