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Longitudinal changes in the genetic and environmental influences on DNA methylation linked to obesity measures: a 5-year twin study

Favoritos de PBO Artigo de periódico
Longitudinal changes in the genetic and environmental influences on DNA methylation linked to obesity measures: a 5-year twin study
2025
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Hoja de publicación

Nome da publicação: Longitudinal changes in the genetic and environmental influences on DNA methylation linked to obesity measures: a 5-year twin study

Autores: Xuanming Hong, Ke Miao, Weihua Cao, Jun Lv, Canqing Yu, Tao Huang, Dianjianyi Sun, Chunxiao Liao, Yuanjie Pang, Runhua Hu, Zengchang Pang, Min Yu, Hua Wang, Xianping Wu, Yu Liu, Wenjing Gao, Liming Li

Fuente: Molecular Biomedicine

Publicado en: 2025

Tipo de archivo: Artigo de periódico

Tipo de estudio: Estudo observacional

Enlace al original

Resumen

The reproducibility of obesity-related DNA methylation (DNAm) sites (CpGs) remains low across studies, and the underlying mechanisms involving genetic and environmental contributions require further investigation. In this study, we systematically searched PubMed, EMBASE, and EWAS catalogue for CpGs associated with BMI, waist circumference (WC), and waist-to-hip ratio (WHR) from previous publications, identifying 29 studies with 2,603/892/28 CpGs for BMI/WC/WHR, respectively. Then, based on 1,074 twins from Chinese National Twin Registry, 493/149/8 CpGs were validated for BMI/WC/WHR, controlling for genetic factors. Following this, within the full twin population and a subsample of 308 twins with longitudinal data collected over a 5-year period, structural equation models (SEMs) were used to assess the heritability of CpGs and how it changes over time. The overall heritability of these obesity-related CpGs was relatively high, averaging 0.34 in full twin population, which decreased from 0.38 at baseline to 0.31 at follow-up. Bivariate SEMs were employed to investigate the genetic/environmental effects behind the longitudinal stability of DNAm. Genetic correlations between baseline and follow-up DNAm levels were high (mean = 0.74), whereas environmental correlations were relatively low (mean = 0.19), suggesting the role of genetic influence on the stability of DNAm at these CpGs. For longitudinal cross-relationships between obesity indicators and DNAm, considerably higher genetic contributions from baseline obesity traits to follow-up DNAm (mean = 0.15) was observed, compared to the baseline DNAm’s genetic influences on follow-up obesity indices (mean = 0.09, P < 0.01). These findings provide genetic evidence for obesity-related DNAm and demonstrate that the genetic effects of obesity have a persistent longitudinal influence on DNAm.

Resumen traducido por

A reprodutibilidade dos sítios de metilação do DNA (DNAm) relacionados à obesidade (CpGs) permanece baixa entre os estudos, e os mecanismos subjacentes, que envolvem contribuições genéticas e ambientais, requerem investigação adicional. Neste estudo, realizamos uma busca sistemática no PubMed, EMBASE e no catálogo EWAS por CpGs associados ao IMC, circunferência da cintura (CC) e relação cintura-quadril (RCQ) em publicações anteriores, identificando 29 estudos com 2.603/892/28 CpGs para IMC/CC/RCQ, respectivamente. Em seguida, com base em 1.074 gêmeos do Registro Nacional de Gêmeos da China, 493/149/8 CpGs foram validados para IMC/CC/RCQ, controlando os fatores genéticos. Posteriormente, na população total de gêmeos e em uma subamostra de 308 gêmeos com dados longitudinais coletados ao longo de um período de 5 anos, modelos de equações estruturais (MEE) foram utilizados para avaliar a herdabilidade dos CpGs e como ela se altera ao longo do tempo. A herdabilidade geral desses CpGs relacionados à obesidade foi relativamente alta, com média de 0,34 na população completa de gêmeos, diminuindo de 0,38 na linha de base para 0,31 no acompanhamento. Modelos de equações estruturais bivariados foram empregados para investigar os efeitos genéticos/ambientais por trás da estabilidade longitudinal da metilação do DNA (DNAm). As correlações genéticas entre os níveis de DNAm na linha de base e no acompanhamento foram altas (média = 0,74), enquanto as correlações ambientais foram relativamente baixas (média = 0,19), sugerindo o papel da influência genética na estabilidade da DNAm nesses CpGs. Para as relações longitudinais entre indicadores de obesidade e DNAm, observou-se uma contribuição genética consideravelmente maior das características de obesidade na linha de base para a DNAm no acompanhamento (média = 0,15), em comparação com a influência genética da DNAm na linha de base sobre os índices de obesidade no acompanhamento (média = 0,09, P < 0,01). Essas descobertas fornecem evidências genéticas para a metilação do DNA relacionada à obesidade e demonstram que os efeitos genéticos da obesidade têm uma influência longitudinal persistente na metilação do DNA.

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Por que o tema é relevante?

A obesidade é um importante problema de saúde pública, associada a doenças metabólicas e cardiovasculares. Embora fatores genéticos e ambientais já sejam conhecidos, é preciso entender os mecanismos epigenéticos, como a metilação do DNA, que conectam ambiente e expressão gênica podem esclarecer a base biológica da obesidade e suas variações individuais.

Qual é o objetivo do estudo?

Avaliar as influências genéticas e ambientais sobre a metilação do DNA associada a medidas de obesidade.

Quais as principais conclusões?

O estudo buscou avaliar as contribuições genéticas e ambientais para a metilação do DNA associada a medidas de obesidade (IMC, circunferência da cintura e relação cintura-quadril), utilizando dados de gêmeos chineses acompanhados por cinco anos.
Foram validados 615 locais de metilação (CpGs) associados a medidas de obesidade e foi possível observar uma herdabilidade média de 0,34, indicando que em torno de 30% da variação daquela característica na população é explicada por diferenças genéticas. Contudo, ao longo dos cinco anos, a herdabilidade diminuiu (de 0,38 para 0,31), sugerindo aumento da influência ambiental sobre a metilação do DNA.
A análise mostrou alta correlação genética (0,74) e baixa correlação ambiental (0,19) entre os níveis de metilação em momentos distintos, reforçando a estabilidade genética desses marcadores. Além disso, as características de obesidade no início do estudo tiveram maior influência genética sobre a metilação posterior do que o inverso, indicando que a obesidade pode induzir alterações epigenéticas sustentadas ao longo do tempo.
Em síntese, a metilação do DNA relacionada à obesidade é fortemente influenciada por fatores genéticos, embora o papel ambiental cresça com o tempo. Esses achados fornecem evidências genéticas e epigenéticas robustas para entender os mecanismos biológicos que conectam obesidade e regulação gênica, contribuindo para o desenvolvimento de estratégias de prevenção e tratamento personalizadas.